朱金超，孙钰宁，杨云霞，姚 峰，张晓华，杨严鸥

(1.安徽农业大学动物科技学院，合肥 230036；2.中国科学院水生生物研究所，淡水生态与生物技术国家重点实验室，武汉 430072；3.上海海洋大学水产与生命学院，上海 201306)

巢湖位于安徽省中部，是我国五大淡水湖之一。巢湖水域宽阔，渔业资源丰富，盛产秀丽白虾()与日本沼虾()。秀丽白虾俗称白虾，日本沼虾俗称青虾，近年来湖内两种虾合计年产量超过3 000 t，是巢湖重要的水生动物资源。自2020年1月1日起，为更好地保护巢湖渔业资源和水域生态环境，巢湖主体水域实施全面禁捕。

全面禁捕后，水体中的虾类作为饵料生物存在，是巢湖食物链的重要一环，分析虾类肌肉的生化组成，可以为食物链的分析提供基础资料。同时，虾类自身也摄食其它食物，例如浮游植物等，而浮游植物是湖泊生态系统中最主要的初级生产者，是食物链的第一个环节，分析巢湖虾类的食性，可以为分析湖泊水生动物的食物链以及能量流动提供资料。关于巢湖虾类食性的研究非常缺乏，目前传统水生动物类食性的研究方法为胃含物分析法，即通常通过目测或借助于解剖镜(显微镜)将食物种类鉴定到种或属或科，对于因消化而破碎的饵料生物则根据残留的结构大小来估算。胃含物常用的表示方法有4种：出现频率法、数量百分比法、体积百分比法、重量百分比法，这些方法一方面受捕捞时间的影响较大，另一方面有一定的局限性，例如，出现频率法仅能反映鱼类对某种饵料生物的喜好程度，而不能准确表达该饵料生物在胃含物中所占的实际比例；数量法往往容易夸大被大量摄食的小型生物的重要性，而且有些生物在达到胃囊之前已变成糊状而难以计算其个体数；体积百分比与重量百分比法能反映每一种饵料类别占总消耗量的比例，却过分强调了个体捕食利用超出鱼类种群利用的那部分食物的重要性。鉴于此，也有利用稳定性同位素分析技术，测定天然或养殖环境生物体中的碳、氮、氢等的稳定性同位素含量，与鱼体中的相应同位素含量的关系，对食性进行分析和判断，这种方法更为精准，但操作相对较为麻烦，对仪器设备的要求更高。近年来的研究显示，鱼类及虾类肌肉脂肪酸组成受到食性的直接影响，根据特征脂肪酸组成可以推导鱼类及虾类的食性，这种方法受捕捞时间的影响相对较小。目前尚未见到对巢湖虾类食性的相关研究，但有学者利用胃含物法研究过太湖秀丽白虾食性以及太湖和武湖日本沼虾的食性，因此，本研究探讨巢湖秀丽白虾和日本沼虾肌肉的生化组成，并通过特征脂肪酸分析其食物组成，并且与胃含物法进行比较，同时比较巢湖秀丽白虾和日本沼虾的肌肉的生化组成，以期为巢湖食物链的研究提供资料。

1 材料与方法

1.1 实验材料

材料虾于2019年6月中下旬到7月下旬的虾汛时期捕捞。清晨6:00于巢湖东半湖水域开始，捕虾船进入湖中，使用小方笼、甩笼起捕，笼网目不小于0.8 cm，甩笼钢丝圈周长不大于90 cm。每10 d捕捞一次，每次每种虾捕捞约20 kg，再从中随机取500 g，冰块覆盖带回。虾汛期共取样3次，每种虾每次的样本以四分法再取50 g，因此每种虾各有3份样本。秀丽白虾平均体长为4.16 cm，体质量为1.38 g，日本沼虾平均体长为5.04 cm，体质量为1.74 g，洗净后去头、尾、外壳，取肌肉为分析材料，60 ℃烘干，研钵磨碎，混合均匀。每一份样本再分成两份，一份做水分、蛋白质、脂肪以及灰分测定，另一份做氨基酸与脂肪酸测定。

1.2 实验方法

肌肉的水分含量测定使用烘干法，温度为60 ℃，操作标准为GB5009.3-2016；粗灰分含量测定时先用马弗炉550 ℃灼烧，再依据GB5009.4-2016标准测定；粗蛋白含量使用凯氏定氮法测定，操作标准为GB5009.5-2016标准；粗脂肪含量使用索氏抽提法，操作标准为GB5009.6-2016。

氨基酸含量测定使用盐酸水解法，采用日立835-50型氨基酸全自动分析仪测定17种氨基酸含量，具体方法见GB/T 5009.124-2016。测定时使用高效液相色谱仪(Agilent1260，美国)，以Sigma公司(Sigma-Aldrich Chemical Company，St.Louis，Missouri，USA)的17种氨基酸混合品作为标准，采用内标面积归一法计算氨基酸含量，脂肪酸含量测定采用高效气相色谱6890A(G1530A)，依据标准为GB/T 5009.168-2016，甲酯化采用三氟化硼法，依据内标十九烷酸甲酯标品以及37种脂肪酸混标作为标准。具体方法参见文献[6,7]，色谱柱为HP-88，主要设置参数包括进样器和检测器温度均为260 ℃，分流比为15∶1，压力为60 kPa。棒状薄层色谱扫描仪(IATROSCAN MK-6s)进行脂类分析，内标面积归一法计算脂肪酸含量。主要设置参数包括空气流量2 L/min，氮气流量160 mL/min，扫描速度为每根色谱棒30秒。固定相为Chromarod-SⅢ，流动相为正己烷∶乙醚∶甲酸=42∶28∶0.3(V∶V∶V)。

1.3 数据处理

实验数据用Kol-mogorov-Simirnov和Bartlett分别检验正态性和方差的同质性。用t-检验和单因素方差分析(ANOVA)以及Post-hoc比较(Tukey检验)处理相应的数据。统计值用平均值±标准差(mean±SD)表示。显著性水平设置为=0.05。统计软件为SPSS 17.0软件。

2 结果

2.1 肌肉生化组成

由表1可知，可见巢湖秀丽白虾的水分和粗脂肪含量均高于日本沼虾，但差异不显著；秀丽白虾的粗蛋白含量低于日本沼虾，粗灰分含量高于日本沼虾，均存在显著差异。

表1 巢湖秀丽白虾和日本沼虾的主要营养物质含量(湿重)(平均值±标准差)Tab.1 Main nutrient content of E.modestus and M.nipponense in Chaohu Lake (wet weight) (mean±SD)

2.2 氨基酸组成

表2显示了所测的17种氨基酸(色氨酸未检测)。秀丽白虾的氨基酸总量显著低于日本沼虾，两种虾的必需氨基酸含量无显著差异。秀丽白虾异亮氨酸、精氨酸、谷氨酸、丙氨酸含量显著低于日本沼虾；赖氨酸、组氨酸、脯氨酸含量则显著高于日本沼虾。秀丽白虾与日本沼虾的必需氨基酸/总氨基酸分别为39.1%与37.1%，必需氨基酸/非必需氨基酸分别为76.8%与74.5%，秀丽白虾均显著大于日本沼虾。

表2 巢湖秀丽白虾和日本沼虾的氨基酸含量(干重)(平均值±标准差)Tab.2 Amino acid contents of E.modestus and M.nipponense in Chaohu Lake (dry weight) (mean±SD) %

2.3 脂肪酸组成

表3显示，秀丽白虾的饱和脂肪酸含量显著低于日本沼虾。在检测的10种饱和脂肪酸中，秀丽白虾棕榈酸和硬脂酸含量均显著低于日本沼虾，其中秀丽白虾棕榈酸含量为日本沼虾的81.7%，硬脂酸含量为日本沼虾的93.1%。秀丽白虾的低不饱和脂肪酸含量低于日本沼虾，为后者含量的89.1%，但二者差异不显著。低不饱和脂肪酸中，含量最高的为反油酸甲酯与棕榈油酸，其中秀丽白虾的棕榈油酸显著低于日本沼虾，为后者含量的64.7%，其十五碳烯酸甲酯含量也显著低于日本沼虾。秀丽白虾的多不饱和脂肪酸含量显著高于日本沼虾，其中的二十二碳六烯酸(DHA)含量为日本沼虾的1.48倍，差异显著。秀丽白虾的亚油酸和亚麻酸要低于日本沼虾，但差异不显著。n-3(亚麻酸型)、n-6(亚油酸型)、n-9(油酸型)三种类型均不存在显著差异。

表3 巢湖秀丽白虾和日本沼虾脂肪酸含量(总脂)(平均值±标准差)Tab.3 Fatty acid content of E.modestus and M.nipponense in Chaohu Lake (total fatty acid) (mean±SD) %

3 讨论

3.1 肌肉生化组成、氨基酸以及脂肪酸组成

本研究显示，巢湖水域的秀丽白虾粗蛋白含量显著低于日本沼虾，灰分含量显著高于日本沼虾，两种虾类的水分、粗脂肪含量无显著差异。与太湖、骆马湖和呼伦湖等湖泊的虾类相比，巢湖秀丽白虾粗脂肪与粗灰分含量明显偏高，一般在1.5～3.5倍，这可能与巢湖水质的理化指标不同或者摄取的饵料有关，具体原因有待进一步研究。

根据 FAO/WHO建议的氨基酸评分标准模式(%，dry)，质量较好的蛋白质，其必需氨基酸与总氨基酸的比值(EAA/TAA)在40%左右，必需氨基酸与非必需氨基酸的比值(EAA/NEAA)大于60%。本试验中巢湖两种虾的EAA/TAA极接近40%、EAA/NEAA超过60%，可认为巢湖两种虾属于较好的蛋白质，其中，秀丽白虾的这两项值均显著大于日本沼虾，表明秀丽白虾的氨基酸平衡性更好。两种虾的必需氨基酸中赖氨酸含量均为最高，与张彤晴等在太湖、骆马湖和王亮等在呼伦湖研究结果一致。赖氨酸是多数鱼类的第一限制性氨基酸，有“生长氨基酸之称”。而且秀丽白虾的赖氨酸含量(6.29%)显著高于日本沼虾(5.18%)。氨基酸评分(AAS)和化学评分(CS)均可得出蛋氨酸+胱氨酸为两虾的第一限制氨基酸，与王亮等研究结果一致。秀丽白虾的必需氨基酸指数(EAAI)低于日本沼虾，存在显著差异，说明日本沼虾的必需氨基酸满足率更高。

试验显示，巢湖秀丽白虾的饱和脂肪酸含量略低于日本沼虾，但二者无显著差异。有研究表明饱和脂肪酸中硬脂酸、棕榈酸可以降低血清中的胆固醇含量。巢湖秀丽白虾的硬脂酸含量为12.69%，明显高于太湖白虾的5.20%以及呼伦湖白虾的5.28%，但巢湖秀丽白虾的棕榈酸含量为12.58%，明显低于呼伦湖秀丽白虾的17.48%。巢湖日本沼虾的硬脂酸含量为13.63%，是淀山湖日本沼虾1.89倍，但棕榈酸含量明显低于淀山湖的日本沼虾，约为淀山湖日本沼虾88.0%，可见，与其他湖泊的虾类相比，巢湖虾类硬脂酸含量明显偏高，棕榈酸含量明显偏低，就总的饱和脂肪酸含量而言，巢湖虾类与其他湖泊差异不大。脂肪酸组成与水体中藻类种类及数量等有关，可能是不同湖泊的生态条件差异导致了脂肪酸组成的差异。本试验中秀丽白虾硬脂酸、棕榈酸含量均低于日本沼虾，单从硬脂酸和棕榈酸的营养价值考虑，日本沼虾的营养价值高于秀丽白虾。

巢湖秀丽白虾和日本沼虾的总的低不饱和脂肪酸含量无显著差异，其中的棕榈油酸含量日本沼虾(5.54%)显著高于秀丽白虾(3.52%)。棕榈油酸是一种重要的低不饱和脂肪酸，有降血糖、抗炎症等作用。就多不饱和脂肪酸而言，巢湖秀丽白虾的含量显著高于日本沼虾，而与其他水体相比，巢湖两种虾类的多不饱和脂肪酸含量明显高于太湖、呼伦湖秀丽白虾和淀山湖日本沼虾。多不饱和脂肪酸在维持生物膜结构与功能和保护细胞等方面都具有显著的作用效果，就多不饱和脂肪酸含量而言，巢湖虾类营养价值更高，其中秀丽白虾又高于日本沼虾，对二十二碳六烯酸含量的分析也显示，巢湖秀丽白虾的(8.86%)显著高于日本沼虾的(5.97%)，而二十二碳六烯酸是生物体非常重要的多不饱和脂肪酸，是神经系统细胞生长及维持的一种主要成分，具有保证细胞正常生理功能、调节机体免疫机能等作用。

3.2 食性分析

脂肪酸作为生物体的必需组成成分，在食物链中能够从较低营养级向较高营养级传递，而且在传递过程中组成较稳定，因此，在现代生态系统食物链和食物网的研究中，利用特征脂肪酸推导食性是研究手段之一。例如，反油酸和二十二碳六烯酸是浮游动物的主要标志物，二十碳烯酸、顺芥子酸是桡足类的标志物，棕榈油酸和二十碳五烯酸是硅藻类的标志物，花生四烯酸是底栖生物的主要标志物，亚油酸和亚麻酸是陆地植物的主要标志物等，目前采用该方法对拉氏南美南极鱼()、脊尾白虾()、南极磷虾()、小黄鱼()、棘头梅童鱼()等进行过分析，本研究尝试用此方法分析秀丽白虾和日本沼虾的食性。

温周瑞等的研究显示，秀丽白虾与日本沼虾胃含物包括藻类、有机碎屑、水生植物、轮虫、枝角类、桡足类、寡毛类、水生昆虫以及鱼鳞等，藻类包括蓝藻门、绿藻门、硅藻门与隐藻门等种类。本研究中，巢湖秀丽白虾和日本沼虾反油酸、二十二碳六烯酸含量之和约为总脂肪酸含量的15%，说明两种虾食物组成中浮游动物的生物量占据较大比例，其中秀丽白虾二十二碳六烯酸含量(8.86%)显著高于日本沼虾(5.97%)，而二十二碳六烯酸越高，表明浮游动物食性越强，胃含物的分析也显示，秀丽白虾胃内浮游动物(主要包含枝角类与桡足类)的出现率比日本沼虾更高，两项研究的趋势一致。二十碳烯酸和顺芥子酸是桡足类的特征脂肪酸，秀丽白虾这两种脂肪酸含量之和为0.21%，日本沼虾为0.16%，表明两种虾均摄食少量的桡足类，秀丽白虾摄食量略多于日本沼虾，与胃含物的分析结果也一致。秀丽白虾和日本沼虾的棕榈油酸和二十碳五烯酸含量之和均大于10%，占脂肪酸比例较高，表明巢湖水域的硅藻较为丰富，与李静等研究的春夏季巢湖浮游植物平均生物量23.9%由硅藻贡献结果相符，胃含物分析显示，两种虾类胃内硅藻的出现率也较高，均大于60%。花生四烯酸通常在底栖生物体内具有较高含量，研究中秀丽白虾和日本沼虾的花生四烯酸含量分别为13.12%和12.17% ，说明两虾均具有较强的底栖食性，巢湖底栖动物种类丰富，包含多种轮虫、寡毛类等，为这两种虾的捕食提供了物质基础，而且秀丽白虾的捕食要略多于日本沼虾。两种虾类胃含物中轮虫的出现率均大于40%，秀丽白虾出现率略大于日本沼虾，寡毛类前者的出现率要小于后者，但都小于4%，可能对摄食影响不大，因此脂肪酸分析结果与胃含物结果基本一致。亚油酸与亚麻酸含量之和大于2.5%，被认为是陆地植物的特征脂肪酸。研究中秀丽白虾该数据为6.95%，日本沼虾为7.83%，说明其食物组成中含有一定的陆地植物成分。巢湖流域内共有7条水系，包含33条小河流，这些河流为巢湖带来大量陆地植物有机碎屑和腐殖质，为两种虾带来丰富的陆源饵料。日本沼虾这两种脂肪酸含量大于秀丽白虾，可初步认为日本沼虾相对更偏爱摄食陆源性植物。在胃含物研究结果中，两种虾有机碎屑的出现率均为100%，但没有明确鉴别出有多大比例源于陆地。十五烷酸和珍珠酸是浮游细菌的特征脂肪酸，可以指示捕食者摄食浮游细菌。巢湖秀丽白虾肌肉的十五烷酸和珍珠酸含量分别为0.86%和0.80%，日本沼虾分别为0.94%和0.12%，说明其直接或间接的摄食一定的细菌成分，这与李莉等研究虾摄食的颗粒物或有机碎屑会附着细菌相符，秀丽白虾的这两种脂肪酸总含量大于日本沼虾，说明秀丽白虾摄食细菌总量多于日本沼虾。

上述分析所得出的食性及食物偏好与已有的胃含物报道结果大致相同。对于摄食偏好，还可利用营养级(trophic level)概念来分析。营养级有助于揭示捕食者在生态系统中的功能，捕食者的营养级水平可以用多不饱和脂肪酸/饱和脂肪酸(PUFA/SFA)或者二十二碳六烯酸/二十二碳五烯酸(DHA/EPA)比值评估，比值越大营养级越高。本试验中秀丽白虾的PUFA/SFA为1.84，DHA/EPA为0.69，日本沼虾则分别为1.52和0.50，秀丽白虾的两种比值更大，说明秀丽白虾营养级大于日本沼虾，捕食性更强。另外，还可以通过n-3多不饱和脂肪酸/n-6多不饱和脂肪酸(Σω6/Σω3)比值判断食物贡献率对捕食食物链的偏好程度，比值越小，说明捕食食物链贡献越大，本研究中秀丽白虾的Σω6/Σω3的比值为0.40，日本沼虾0.47，说明在巢湖水域中，捕食食物链对秀丽白虾比日本沼虾食物贡献率更大，利用稳定性同位素分析法对鄱阳湖与洞庭湖的这两种虾类进行分析，也得出秀丽白虾营养级大于日本沼虾的结果。