養殖遷移對菲律賓蛤仔揮發性有機物質組成變化的影響

楊 玲, 郭 賀, 許智慧, 邵倩文, 冉照收, 周成旭

養殖遷移對菲律賓蛤仔揮發性有機物質組成變化的影響

楊 玲1, 郭 賀2, 許智慧2, 邵倩文3, 冉照收2, 周成旭1

(1. 寧波大學 食品與藥學學院, 浙江 寧波 315211; 2. 寧波大學 海洋學院, 浙江 寧波 315211; 3. 寧波海洋研究院 浙江 寧波 315832)

環境條件變化是造成貝類揮發性有機物質(VOCs)組成變化的主要原因。菲律賓蛤仔養殖生產中, 常進行從開放式自然灘涂遷移至人工圍塘養殖的活動。本文研究了這一過程前后菲律賓蛤仔()肌肉組織的VOCs組成特征、變化及其與環境因子相關性。結果顯示: 基于固相微萃取和氣質聯用技術, 共鑒定出52種VOCs, 分別屬于醛、醇、酯、烴、呋喃、烷烴、烯、芳香烴、含硫和含氮化合物等。遷移前樣本中, 檢出41種化合物, 遷移至人工圍塘養殖20 d后, 檢出32種。遷移造成了化合物種類數量降低、種類發生變化。醛、醇類的相對含量最高、遷移前后的變化尤為顯著, 呈現由醛高醇低的組成逆轉為醇高醛低的特點。溶氧是影響VOCs組成變化及其醇、醛類差別的重要因子。餌料生物量、相對豐度和多樣性與VOCs的組成具有顯著相關性: 自然灘涂微型真核生物多樣性高但生物量和豐度相對低, 人工圍塘多樣性低但生物量和豐度高, 是VOCs組成差異的關鍵影響因子。本研究建立了貝類VOCs與關鍵環境因子的直接聯系, 為進一步解析貝類品質的環境關系、優化和調控養殖環境等研究提供了參考。

菲律賓蛤仔; 揮發性有機物; 環境因子; 微型浮游生物; 養殖遷移

我國是水產養殖大國, 南北海域都有不同適養水產品種及其適養水域。菲律賓蛤仔()是典型的灘涂貝類, 環境適應性強, 在我國從南到北沿海灘涂中, 均有廣泛的分布[1]。在突破了菲律賓蛤仔人工育苗技術以后, 其人工養殖更是蓬勃發展, 成為灘涂養殖貝類產量最高和養殖規模最大的品種[2], 是人們喜聞樂見的以鮮美風味著稱的大宗海鮮品[3]。隨著海水養殖科學和產業技術發展, 菲律賓蛤仔的養殖方式也實現了從傳統的區域化養殖, 轉向育苗、養成、育肥等區塊化特征, 并進一步在我國形成了南北方不同水域聯動的產業特征。并且, 除了在自然灘涂水域進行養殖以外, 菲律賓蛤仔還在人工圍塘中作為適養貝類進行增養殖或育肥。

生物和非生物環境與貝類的生化物質組成和代謝密切相關, 如其營養價值、風味物質特征等, 都因生長和所處環境而不同[4]。揮發性有機物是貝類風味品質構建的重要組成部分。研究表明, 不同微藻對雙殼貝類肉質揮發性成分會產生影響[5-6]。不同微藻的營養物質存在差異, 因此貝類攝入不同種類的微藻后, 會對貝類本身的代謝產生影響, 從而在揮發性成分上也造成影響[7]。揮發性成分的產生與貝本身的代謝過程息息相關, 很多醇類、含羰基的化合物由不飽和脂肪酸經某些脂氧化酶作用衍生而來[8], 而酮類化合物是由氨基酸的降解和不飽和脂肪酸的自動氧化所產生[9]。此外, 貝類的生長環境也與貝類的代謝息息相關, 例如, 劉朋超等[10]研究發現, 溫度、鹽度、溶解氧等是影響生物群落的主要因素, 在分析了兩個不同海域的牡蠣后發現, 其脂肪酸、糖原、揮發性成分均具有顯著差異, 并且大部分氨基酸成分與硅藻、甲藻呈正相關, 與微球藻屬、微胞藻屬、鞭毛藻類、共甲藻目等呈負相關。菲律賓蛤仔是典型的濾食性貝類, 通過濾食水體中的微型藻類、有機碎屑、細菌、原生生物等顆粒有機物為生。在貝類的人工圍塘養殖中, 也通過調節水質、藻相, 不僅提高貝類食物來源、促進生長或育肥, 其不同的藻相, 也構造了養殖水產品不同的代謝過程, 在風味特征上可能造成差異。

“風味物質”是指一類能為人體感覺器官所感知的水溶性或揮發性的低分子量化合物。前者一般稱為呈味物質, 如氨基酸、核苷酸、肽, 種類相對固定, 可刺激人味蕾細胞產生酸、甜、苦、咸、鮮等感覺, 目前對其研究較為透徹; 而后者又可稱為香氣物質, 通常屬于揮發性有機物質(VOCs), 需在一定條件下, 如加熱、酶催化等, 由風味前體物質轉化而來, 例如萜烯化合物、脂肪族化合物、芳香族化合物[11]。對于貝類風味物質的研究較多地集中于不同區域之間的對比或不同儲藏保鮮方式, 而對于養殖遷移形成的生物和非生物環境綜合影響下, 養殖貝類的風味構建特征及相關機制的研究尚缺乏。

本研究以解析貝類風味物質組成和特征構成與養殖區域變化的生物和非生物環境因子的綜合關聯性為目標, 利用典型的養殖活動, 即菲律賓蛤仔增養殖過程中的不同水域遷移, 聚焦貝類揮發性物質的組成變化, 研究其構建風味物質的組成及其與環境中微型浮游生物因子(餌料)和非生物環境因子之間的相關性, 一方面深化養殖生物的生理生態研究, 另一方面, 也為典型養殖方式影響下貝類海鮮品質優化以及養殖環境的人工調控提供參考。

1 材料與方法

1.1 野外采樣、養殖遷移及養殖環境因子調查

養殖遷移前菲律賓蛤仔(LA組): 采自福建省連江縣定海灣開放式自然灘涂養殖區, 采樣點經緯度E119°67′30.09″, N26°23′57.04″。鮮重為20.6 ± 1.7 g, 平均體長26.2 ± 4.4 mm。取現場采樣的部分樣品于–20 ℃冷藏待測(LA組)?；钬惖蜏乩滏溵D移自浙江寧波橫碼海水養殖圍塘(E 121°46′28.53″, N 29°39′02.45″), 于圍塘水質環境中養殖20 d后, 第二次取菲律賓蛤仔樣品(HM組), 于–20 ℃冷藏待測備用。

遷移養殖前后非生物環境因子檢測: 兩處采樣點水質參數以多參數水質儀(EXO2, YSI, 美國)測量, 檢測的環境參數包括水溫、鹽度、pH、溶解氧、總溶解固體、電導率和濁度。同時, 以BBE熒光探測器(Moldaenke GmbH, 德國)檢測水體中葉綠素(Chl)和藍綠藻(BGA)的總體水平。

采樣地微型真核浮游生物群落調查: 利用18s高通量測序分析研究手段, 對兩處水體中微型真核浮游生物群落和差異特征進行了樣品采集和分析。在兩處采樣水域, 使用1 L采水器于水層中下部采集水樣。現場用200 μm篩絹對水樣進行過濾, 以去除大型浮游動物等生物以后, 以0.45 μm濾膜過濾1 L水樣, 濾膜存儲于–80 ℃冰箱備用。采樣各3次重復。開放式自然灘涂水樣(LA)為貝類采樣點被潮水淹沒后在同一經緯度處的水樣; 圍塘水樣為同一圍塘采水水樣(HM)。

利用核酸序列(18S)高通量測序和分析方法, 對濾膜上微型真核浮游生物的組成結構進行分析。使用Power Soil? DNA試劑盒(MO BIO Laboratories, Carlsbad, CA, USA)提取DNA。使用連接有barcode的特殊引物擴增18S V4高變區, 引物序列為: 528F(5′-GCGGTAATTCCAGCTCCAA-3′)和706R(5′- AATCCRAGAATTTCACCTCT-3′)。PCR反應體系: 15 μL Phusion?High-Fidelity PCR Master Mix (New England Biolabs, 3 μL引物, 10 μL模板DNA, 2 μL無菌水。反應條件: 98 ℃預變性1 min, 30個循環內98 ℃變性10 s, 50 ℃退火30 s, 72 ℃延伸30 s, 最終72 ℃延伸5 min。PCR產物檢測合格及回收純化后, 使用NEB Next?Ultra? DNA Library Prep 試劑盒(New England Biolabs)構建文庫, 在Qubit@ 2.0 Fluorometer (Thermo Scientific)上檢測文庫, 合格后通過Ion S5TM XL平臺對文庫進行高通量測序(北京諾禾致源科技股份有限公司)。

使用Cutadapt 對原始reads進行過濾, 去除嵌合體序列后獲得有效reads。基于有效reads進行OTU(操作分類單元)聚類和物種注釋分析, 使用Uparse軟件對序列進行分析, 相似性>97%的序列作為同一個OTU。基于RDP Classifier分類算法, 與Silva 128數據庫比對并結合NCBI更新序列進行物種注釋, 去除結果為Unclassified和Metazoa的序列, 使用最少序列樣本的序列數作為標準對樣本進行抽平處理, 最終得到均一化數據, 形成分析使用的OTU表。

1.2 菲律賓蛤仔揮發性風味物質分析

1.2.1 樣品前處理

將冷凍菲律賓蛤仔樣品置于冰面上維持低溫, 稍解凍以后, 取肌肉樣品置于50 mL離心管內, 各樣品濕重為17～18 g。配置飽和食鹽水, 按照貝肉與食鹽水1∶1的比例, 將食鹽水倒入離心管中, 增加揮發性成分的鹽析效應以提高揮發性成分的提取效果[12]。使用T25高速分散機(德國IKA公司)進行勻漿處理后, 取5 mL勻漿, 倒入15 mL頂空進樣瓶中, 進行揮發性物質采樣。兩處采樣點的樣品各5個平行處理。

1.2.2 頂空固相微萃取和氣相色譜-質譜條件

頂空固相微萃取條件: 利用全自動固相微萃取進樣系統(德國Gerstel公司)。樣品首先在60 ℃下振蕩平衡15 min, 再將預先老化30 min的50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭(美國Supelco公司)深入到樣品頂空處吸附20 min。此過程中, 溫度仍為60 ℃并持續振蕩。吸附完成后, 將萃取頭插入到GC進樣口, 在210 ℃溫度下解吸7 min。

色譜條件: 利用7890B-7000C氣相色譜-質譜聯用儀(美國安捷倫科技有限公司), 使用VOCOL 毛細管柱(60 m×0.32 mm×1.8 mm, 德國CNW公司)進行分析。進樣采用不分流模式, 柱溫箱起始溫度35 ℃, 保持2 min, 以15 ℃/min, 升溫至125 ℃, 保持1 min, 再以2 ℃/min升溫至200 ℃, 保持12 min。載氣為高純氦氣, 流速為1.6 mL/min; 進樣口溫度210 ℃。

質譜條件: EI離子源; 電子能量70 eV; 燈絲發射電流為200 μA, 離子源溫度為230 ℃; 掃描質量范圍, 50～500 m/z。

將測得的各化合物譜圖與計算機譜庫(NIST/ Wiley)中的標準物質譜圖進行對比, 輔以人工圖譜解析, 并結合正構烷烴標準品的保留時間進行定性分析。按面積歸一化法進行定性定量分析, 求得各化合物的相對百分含量。

1.3 數據處理

采用Simca軟件對各組揮發性風味物質的數據進行主成分分析(PCA); 用Excel繪制百分比堆積圖分析揮發性物質含量變化; 微型真核浮游生物群落的Alpha多樣性分析使用QIIME進行, Beta多樣性分析、組間差異、物種與環境因子的相關性均使用R軟件(vegan package)進行分析和可視化。

2 結果

2.1 不同養殖區的水質、葉綠素a及藍綠藻生物量

利用多參水質儀以及BBE熒光探測器, 對兩個養殖水域的水質及葉綠素和藍綠藻生物量進行了測定, 結果如表1所示。

表1 開放式灘涂區(LA)和圍塘區(HM)水質及葉綠素a和藍綠藻生物量

從調查的結果可以看出, 非生物環境因子方面, 開放式灘涂區水溫和鹽度均較圍塘區高, pH水平相近, 溶氧水平在開放式灘涂區較圍塘區較低?？側芙夤腆w在開放式灘涂區顯著高于圍塘區, 說明其水質的礦化程度高于圍塘區。微藻生物因子方面可以看出, 圍塘區水中的藻類總體水平遠大于開放式灘涂區, 其中藻類生物量(Chl含量)是開放式灘涂區的20倍, 藍綠藻水平是開放式灘涂區的16倍。因此, 圍塘區的養殖貝類處于食物生物量相對豐富的水域中。

2.2 不同養殖區的微型真核浮游生物組成結構特征

本研究利用18S高通量測序和分析技術, 重點比較了兩個養殖區真核微型浮游生物的群落組成和結構特征及其差異性。開放式灘涂區, 基于連江的三個樣本LA1、LA2、LA3的有效數據進行分析, 18S文庫經聚類得到1 474個OTU, 分別隸屬于32個門, 295個屬, 豐度最高的前十個門分別是Diatomea、Ciliophora、Dinoflagellata、Protalveolata、Cryptophyta、Cercozoa、Chlorophyta、Ochrophyta、unidentified_Eukaryota、Chytridiomycota。豐度最高的前十個屬分別是(Diatomea)、(Diatomea)、(Ciliophora)、(Dinoflagellata)、(Diatomea)、(Protalveolata)、(Dinoflagellata)、(Protalveolata)、(Diatomea)、(Ciliophora)。

圍塘養殖區, 基于橫碼的HM1、HM2、HM3的有效數據進行分析, 18S文庫經聚類得到138個OTU, 分別隸屬于24個門, 79個屬, 豐度最高的前6個門分別是Ciliophora、Cercozoa、unclassified Eukaryota、Dinoflagellata、Ochrophyta、Stramenopiles。豐度最高的前6個屬分別是(Ciliophora)、(Ciliophora)、、unclassified Eukaryota、(Dinoflagellata)、(Ochrophyta)。可見, 圍塘水域的微型真核浮游生物物種類數顯著低于開放式灘涂水域。

圖1為兩組樣本分別在門和屬水平上的相對豐度圖。從圖中可以看出, 開放式灘涂養殖區中, 硅藻門(Diatomea)相對豐度最高, 約占47%, 其次為甲藻門(Dinoflagellata)和纖毛蟲門(Ciliophora), 兩者占比都近16%。而圍塘養殖區, 纖毛蟲門(Ciliophora)占有相對最高豐度(約67%), 其次為絲足蟲類(Cercozoa), 占14%, 圍塘中, 甲藻和雜色藻(Ochrophyta)占比分別為6%和3%。

圖1 基于18S核酸序列檢測的微型真核浮游生物物種相對豐度(A為門水平, B為屬水平)

對兩個水域微型真核浮游生物群落結構的alpha多樣性分析結果顯示(表2), 圍塘區(HM)樣本的Goods coverage 指數略高于開放式灘涂區(LA), 說明其測序深度相對高。從分析群落多樣性均勻度和穩定性等相關的幾種指數來看, Shannon、Simpson、Chao1、ACE、PD等各指數的值, 在開放式灘涂區均大于圍塘區。因此, 結果顯示了開放式灘涂區較圍塘水域具有更高的群落多樣性, 物種分布更均勻, 群落內物種的親緣關系更為復雜。

表2 開放式灘涂區和圍塘區的微型真核浮游生物群落的alpha多樣性指數

2.3 不同養殖區菲律賓蛤仔VOCs化合物組成及定量特征

經過標準譜庫比對和人工手動解譜, 獲得了菲律賓蛤仔揮發性風味物質的定性定量結果(表3, 圖2)。所有樣品中, 共鑒定出52種揮發性物質, 其中醛類11種、醇類7種、烷烴類5種、烯類4種、酯類4種、呋喃類3種、芳香烴3種、含硫化合物2種、含氮化合物2種, 其他11種。醛類中, 開放灘涂區樣品苯乙醛占比最高(約10%), 圍塘區樣品正己醛占比最高(約7%); 醇類中, 蘑菇醇在兩個區域的樣品中均占比最高(約9%～18%)。

表3 開放式灘涂區(LA)和圍塘區(HM)中菲律賓蛤仔VOCs化合物的組成含量(%)

續表

圖2 開放式灘涂區(LA)和圍塘區(HM)菲律賓蛤仔揮發性風味物質組成變化

對兩組揮發性物質組成進行PCA分析結果顯示, 從開放式灘涂遷移至圍塘區養殖20 d后, VOCs組成結構發生了顯著變化(圖3): 其中第一主成分的貢獻率為62.1%, 第二主成分的貢獻率為16.2%, 兩者累積貢獻率為78.3%, 說明該分析模型形成的主成分可以真實反映樣本的整體信息, 兩者存在顯著差異(<0.05)。

圖3 開放式灘涂區(LA)和圍塘區(HM)養殖后菲律賓蛤仔VOCs化合物PCA分析

比較VOCs各類化合物的相對含量可以看出(圖4), 總體而言, 醛類和醇類物質是菲律賓蛤仔中相對含量最高的VOCs化合物(18%～36%), 芳香烴和含硫、含氮化合物類群相對含量較低(0.35%～3%)。從開放灘涂區遷移至圍塘區養殖20 d后, 醛類、醇類、酯類和烯類化合物發生了顯著變化(<0.05), 其中, 醛類顯著降低, 醇類顯著升高, 酯類和烯類化合物也顯著升高。開放灘涂區貝類中, 醛類的相對含量最高(35.55%±1.76%), 醇類相對含量為9.39%±0.43%; 圍塘區養殖后, 醇類相對含量成為最高(29.52%±2.45%), 而醛類降低為18.06%±8.39%。

對兩個區域化合物種類數的統計顯示(表4), 開放灘涂區遷移至圍塘區養殖20 d后, 檢出的化合物種類數總體上降低, 其中醛類物質變化最大, 檢出的醛類由10種降低為4種, 其中7種化合物在圍塘區未檢出, 但相對增加了1種化合物。檢出的醇類由5種降低為4種。兩組中沒有種類數量變化的各類VOCs中, 均存在化合物的變化(表3)。

相對含量發現顯著變化的幾種化合物來看(表3, 圖2), 同為C8化合物, 苯乙醛在LA組相對含量最高, 達10%, 但在圍塘區養殖后未被檢出; 而蘑菇醇在HM組中含量較LA組顯著增加(<0.05), 是HM組中占比最高的一種化合物, 也是構成HM組中醇類顯著大于醛類的主要化合物; 烯類物質中, 含量明顯變化的是1-乙基-2-甲基環戊烯, LA組中僅占0.93%±0.78%, 而HM組中其含量顯著增加(6.97%± 2.05%)。

圖4 開放式灘涂區(LA)和圍塘區(HM)養殖后菲律賓蛤仔VOCs化合物相對含量變化

表4 開放式灘涂區(LA)和圍塘區(HM)養殖后菲律賓蛤仔VOCs化合物種類數

2.4 養殖區環境因子與菲律賓蛤仔VOCs組成的相關性

對開放灘涂區(LA)和圍塘水域(HM)兩組的VOCs與環境因子進行冗余分析(Redundancy Analysis, RDA), 以挖掘影響菲律賓蛤仔VOCs構建的關鍵環境因子(圖5, 表5)。結果顯示, LA組VOCs的組成結構與非生物因子中鹽度(SAL)、溫度(T)、總溶解固體(TDS)及pH等正相關, 與溶氧(DO)負相關(圖5a); 與微型浮游生物群落多樣性指數正相關, 與藻類生物量(葉綠素和藍綠藻豐度)負相關(圖5b)。與LA組相反, HM組的VOCs的構建與溶氧和藻類生物量指標正相關, 與多樣性指數和其他非生物環境因子負相關。從各類化合物與環境因子相關性特征來看, 醛類化合物(Q)與溶氧呈現負相關, 醇類(C)和烯類化合物(X)與溶氧正相關。Mantel檢驗分析顯示, 環境因子中, 餌料總體生物量指標(葉綠素和藍綠藻)與菲律賓蛤仔VOCs具有顯著相關性(<0.05)。

圖5 開放灘涂區(LA)和圍塘區(HM)養殖后菲律賓蛤仔VOCs各化合物與環境因子RAD分析(各物質代碼編號所對應化合物同表3)

表5 LA和HM環境參數矩陣對VOCs組成矩陣的Mantel分析

3 討論

菲律賓蛤仔在我國沿海南北海域均有大量養殖, 且生產過程基本形成了自然灘涂與人工圍塘相輔相成的格局, 進行養殖區域遷移的現象廣泛存在。養殖系統變遷影響下, 貝類的生長及生化代謝響應的不同, 成為了其品質變化的誘因。從多元環境因子中挖掘關鍵作用因子、解明作用機制, 對貝類的科學養殖、生產和管理以及優化水產品品質具有重要的作用。

利用菲律賓蛤仔養殖生產的典型遷移過程, 對比研究開放灘涂區遷移至圍塘區養殖后, VOCs組成結構特征及其環境關系, 可以看出: 養殖遷移會造成菲律賓蛤仔的揮發性風味物質的重構, 其VOCs種類數、物質組成和相對含量均發生顯著變化。開放灘涂區生長的菲律賓蛤仔, 其VOCs種類較圍塘區豐富。圍塘區養殖后, 不僅物質種類數降低, 相對物質比例也發生了變化。尤以醛、醇類產生了顯著變化、相對含量出現優勢逆轉。開放灘涂區遷移至圍塘區養殖后, 菲律賓蛤仔的醛類相對含量顯著降低, 醇類的相對含量顯著增加。從環境因子與VOCs的多元相關性分析結果來看, 溶氧是影響兩個區域差別以及醛、醇類優勢轉換的主要因子。開放灘涂區菲律賓蛤仔醛類物質含量相對高, 說明相對處于低氧化環境, 且環境相關性分析也顯示, 開放灘涂區及醛類物質與溶氧呈負相關關系, 說明, 相對于圍塘區而言, 開放灘涂區菲律賓蛤仔受到的低氧脅迫壓力較大。而圍塘區菲律賓蛤仔中, 醇含量顯著增加, 醛的種類數和含量均顯著下降, 說明在圍塘區養殖貝類受到的低氧脅迫壓力相對小。這也與兩類化合物的氧化還原性質一致。RAD分析結果也顯示, 醇類與溶氧正相關。貝類在圍塘區養殖, 可能因為養殖過程中維持了曝氣增氧, 改變了原來在自然灘涂受到的低氧脅迫。自然灘涂養殖生態環境中, 埋棲性貝類易受到低氧脅迫[13]。菲律賓蛤仔在運輸遷移過程中, 也面臨對脅迫環境下響應, 但其自身具有快速調節恢復的功能[14]。為了適應低氧環境, 貝類也進化出了在有氧和厭氧呼吸中的相對靈活的轉換[15], 具有了相對高效的能量代謝能力, 以產生低毒或更多揮發性有機化合物以利于廢物排出[16], 這可能與開放灘涂區養殖的菲律賓蛤仔具有更多的VOCs相關。在圍塘區養殖菲律賓蛤仔以增肥過程中, 養殖過程的溶氧條件, 不僅是貝類存活與生長關鍵因子, 通過對貝類揮發性物質代謝的影響, 在風味特征構建方面也具有重要的作用。

貝類VOCs差異與兩個海區的微型浮游生物組成結構具有顯著相關性。從生化代謝角度而言, 貝類VOCs的醇和醛類物質, 一般來源于不飽和脂肪酸和氨基酸的代謝分解[17]。貝類脂肪酸的組成結構受到其攝食餌料微藻的重要影響, 環境中不同微藻類群決定了貝類脂肪酸的不同組成結構[18-19]。開放灘涂區中, 微型生物多樣性高, 相對生物量低; 而圍塘養殖區, 生物多樣性低, 但相對生物量高。定海灣灘涂區(LA)的微藻以硅藻和甲藻為優勢, 是典型的沿海水域微藻結構特點, 橫碼圍塘養殖區(HM)中, 從真核微型生物結構而言, 缺乏硅藻類群, 但其藍綠藻生物量和微藻總生物量(Chl)相對高, 反應了圍塘區貝類有相對充足的但是相對單一的餌料環境。醛類和醇類是菲律賓蛤仔中相對含量最高的VOCs。溶氧是造成醛、醇類VOCs顯著變化的主導因子。溶氧水平影響了菲律賓蛤仔的氨基酸代謝途徑, 在低氧脅迫時, 菲律賓蛤仔利用體內各類氨基酸等物質的代謝調控, 實現機體在低氧脅迫時的保護和調節[20]。由此可見, 溶氧和餌料“質量”是菲律賓蛤仔VOCs化合物構建的關鍵環境因子, 與貝類脂肪酸和氨基酸等重要品質構建環境因子相一致。Ran等[21]對縊蟶在鹽度變化影響下揮發性風味物質的分析發現, 隨著鹽度的升高, 縊蟶鮮肉的VOCs中, 醇類物質相對含量降低, 醛類物質相對含量增加。本研究對菲律賓蛤仔的分析結果也顯示, 其VOCs的醇類相對含量與鹽度呈負相關, 醛類相對含量與鹽度呈正相關, 兩個物種具有相同的特征。但是, Ran等[23]的研究中, 將縊蟶蒸煮過以后, 這種規律消失, 說明貝類生長環境因子是構成這種規律的直接因素, 因此反應的是環境因子影響的直接結果。從分析檢測技術而言, 基于頂空固相微萃取結合GC-MS技術分析VOCs的樣品處理簡潔、檢出效率相對高效, 利用養殖貝類VOCs組成結構特征、及其與多元環境因子綜合關聯分析的方法, 可能與利用檢測分析VOCs實現對食品品質變化和微生物變化一樣[22], 有助于比較和評價養殖環境質量以及貝類水產品品質[23]。

菲律賓蛤仔從開放灘涂區遷移到圍塘區養殖后, 蘑菇醇的相對含量顯著升高。同時, 苯乙醛在開放灘涂區菲律賓蛤仔中有最高的相對含量, 但遷移至圍塘區養殖后未能檢出。苯乙醛具有玫瑰香和果香, 被認為是水產品風味品質好的關鍵物質之一[24], 可能也是自然灘涂水域養殖貝類風味優于圍塘水質的原因。蘑菇醇為脂類代謝來源的不飽和醇類, 在多種動植物及海產品中均可檢測到[25-27], 具有類似蘑菇的氣味特征。相對于其他飽和醇類, 具有較低的風味閾值, 易于被感知。蘑菇醇通過亞油酸或花生四烯酸過氧化而來[28]。在魚類中肌肉被氧化[29-30]、在豆類產品被水浸泡加工時[31], 蘑菇醇產生量會顯著提高[31]。單就分子結構的相關性而言, 兩者的增減似乎暗示著某種代謝關聯。蘑菇醇的顯著增加是否與苯乙醛的顯著降低有相關代謝的關聯性, 有待進一步開展研究。

4 結論

菲律賓蛤仔在養殖遷移影響下, 其VOCs化合物的種類數、組成和相對含量均發生顯著變化。開放灘涂區生長的菲律賓蛤仔, 其VOCs種類比圍塘區豐富。圍塘區養殖后以醛、醇類產生的變化尤為顯著, 相對含量變化明顯。開放灘涂區遷移至圍塘區養殖后, 菲律賓蛤仔的醛類相對含量顯著降低, 醇類的相對含量顯著增加。RDA分析結果來看, 溶氧是影響VOCs中醇醛類差別的主要因子, 顯示了菲律賓蛤仔對低氧脅迫和增氧措施的響應特征。作為餌料重要來源的微型生物豐度和多樣性, 對VOCs的構建具有顯著影響, 其多樣性和豐度是菲律賓蛤仔VOCs構建的關鍵環境因子。

[1] MAO Y, LIN F, FANG J, et al. Bivalve Production in China[C]. SMAAL A, FERREIRA J, GRANT J, et al. (eds) Goods and Services of Marine Bivalves. Springer, Cham[A]. https://doi.org/10.1007/978-3-319-96776-9_4.

[2] 肖友翔, 巫旗生, 祁劍飛, 等. 菲律賓蛤仔墾區三聯人工育苗技術[J]. 應用海洋學學報, 2020, 39(2): 266-272. XIAO Youxiang, WU Qisheng, QI Jianfei, et al. Technique of triple artificial breeding seedlings inbreeding area[J]. Journal of Applied Ocea-nography, 2020, 39(2): 266-272.

[3] 周興. 建設海洋牧場, 點燃海洋經濟發展新思路——以青島魯海豐海洋牧場為例[J]. 中國水產, 2020, 3: 33-36. ZHOU Xing.Building marine ranching, igniting new ideas of marine economic development -- taking Qingdao luhaifeng marine ranch as an example[J]. China Fisheries, 2020, 3: 33-36.

[4] 肖國強, 柴雪良, 張炯明, 等. 寬殼全海筍稚貝呼吸代謝及其對若干環境因子適應性的研究[J]. 海洋科學, 2007, 9: 24-29. XIAO Guoqiang, CHAI Xueliang, ZHANG Jiongming, et al. Studies on the respiration excretion and adaptiveness to environmental factors of[J]. MarineSciences, 2020, 3: 33-36.

[5] 周率, 冉照收, 徐繼林, 等. 不同微藻對縊蟶稚貝肉質風味的影響[J]. 食品科學, 2017, 38(6): 173-178.ZHOU Lv, RAN Zhaoshou, XU Jilin, et al. Effects of different dietary microalgaes on flavor comounds of juvenile[J]. Food Science, 2017, 38(6): 173-178.

[6] HOUCKE J V, MEDIAN I, MAEHRE H, et al. The effect of algae diets (and) on the biochemical composition and sensory characteristics of() during land-based refinement[J]. Food Research International, 2017, 100: 151-160.

[7] PENNARUN A L, PROST C, HAURE J, et al. Comparison of two microalgal diets. 2. Influence on odorant composition and organoleptic qualities of raw oysters ()[J]. Journal of agricultural and food chemistry, 2003, 51(7): 2011-2018.

[8] Shahidi F著, 李潔, 朱國斌譯. 肉制品與水產品的風味[M]. 北京: 中國輕工業出版社, 2001: 143-164. SHAHIDI F(compiled), LI Jie, ZHU Guobin(translated). Flavor of Meat and Aquatic Products[M]. Beijing: China Light Industry Press, 2001: 143-164.

[9] 常杰, ?；? 董志航. 香魚肌肉和魚籽揮發性風味物質研究[J]. 漁業現代化, 2015, 42(5): 44-47. CHANG Jie, NIU Huaxin, DONG Zhihang, et al.Study on volatile flavor compounds in muscle and caviar of[J]. Fishery Modernization, 2015, 42(5): 44-47.

[10] 劉朋超. 長牡蠣新品系營養品質與風味及浮游動植物餌料相關性研究[D]. 上海: 上海海洋大學, 2019: 37-39.LIU Pengchao. Study on nutrition quality, flavor and plankton correlation of[D]. Shanghai: Shanghai Ocean University, 2019: 37-39.

[11] 呂沛峰, 王迪, 高彥祥, 等. 風味物質傳遞系統研究進展[J]. 中國食品學報, 2019, 19(12): 284-292. LV Peifeng, WANG Di, GAO Yanxiang, et al. Research progress on flavors delivery systems[J]. Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology, 2019, 19(12): 284-292.

[12] ZHANG Z, LI T, WANG D, et al. Study on the volatile profile characteristics of oysterduring storage by a combination sampling method coupled with GC/MS[J]. Food Chemistry, 2009, 115(3): 1150-1157.

[13] VAQURE-SUNYER R, DUARTE C M. Thresholds of hypoxia for marine biodiversity[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2008, 105(40): 15452-15457.

[14] 王鈺, 王文文, 謝深涵, 等. 干露及恢復過程中菲律賓蛤仔免疫指標的變化[J]. 農學學報, 2021, 11(4): 38-43. WANG Yu, WANG Wenwen, XIE Shenhan, et al. The effects of air exposure and recovery on immune parameters of[J]. Journal of Agriculture, 2021, 11(4): 38-43.

[15] YOUNG T, ALFARO A C, VILLAS-BOAS S. Identification of candidate biomarkers for quality assessment of hatchery-reared mussel larvae via GC/MS-based metabolomics[J]. New Zealand Journal of Marine and Freshwater Research, 2015, 49(1): 87-95.

[16] SOKOLOVA I M, FREDERICH M, BAGWE R, et al. Energy homeostasis as an integrative tool for assessing limits of environmental stress tolerance in aquatic invertebrates[J]. Marine Environmental Research, 2012, 79: 1-15.

[17] 冉云, 張思嘉, 陳蓉, 等. 海水暫養過程中縊蟶揮發性成分變化[J]. 食品科學, 2019, 40(10): 206-213. RAN Yun, ZHANG Sijia, CHEN Rong, et al. Change in volatile components ofduring temporary culture in seawater[J]. Food Science, 2019, 40(10): 206-213.

[18] 周率, 冉照收, 于珊珊, 等. 幾種微藻餌料對縊蟶稚貝脂質營養組成的影響[J]. 生物學雜志, 2016, 33(3): 52-56. ZHOU Lv, RAN Zhaoshou, YU Shanshan, et al. Effect of several diets on the composition of fatty acids and sterols in juvenile[J]. Journal of Biology, 2016, 33(3): 52-56.

[19] GENG S S, ZHOU C X, CHEN W B, et al. Fatty acid and sterol composition reveal food selectivity of juvenile ark shell Tegillarca granosa Linnaeus after feeding with mixed microalgae[J]. Aquaculture, 2016, 455: 109-117.

[20] SUN X J, TU K, LI L, et al. Integrated transcriptome and metabolome analysis reveal molecular responses of the clams to acute hypoxia[J]. Marine Environmental Research, 2021, 168. https://doi.org/10.1016/j.marenvres.2021.105317.

[21] RAN Z S, ZHANG S J, ZHU Y L, et al. Effect of Sali-nity on volatiles in the razor clam investigated by head space?solid phase microextraction/gas chromatography? mass spectrometry[J]. Fisheries Science, 2019, 85: 137-146.

[22] BOOTS A W, SMOLINSKA A, VAN BERKEL J J B N, et al. Identification of microorganisms based on headspace analysis of volatile organic compounds by gas chromatography-mass spectrometry[J]. Journal of Breath Research, 2014, 8(2): 027106.

[23] FRATINI G, LOIS S, PAZOS M, et al. Volatile profile of Atlantic shellfish species by HS-SPME GC/MS[J]. Food Research International, 2012, 48: 856-865.

[24] WANG F, ZHU Y J, JIANG S T, et al. Nutritional qua-lities and sensory characteristics in the hepatopancreas and muscle of female mud crab () in three growth forms: A comparative study[J]. LWT- Food Science and Technology, 2021, 146: 111477.

[25] JOSEPHSON D, LINDSAY R. Enzymatic generation of volatile aroma compounds from fresh fish[J]. Journal of Food Science, 1987, 52(3): 596-600.

[26] ROCHAT S, EGGER J, CHAINTREAU A. Strategy for the identification of key odorants: Application to shrimp aroma[J]. Journal of Chromatography A, 2009, 1216(36): 6424-6432.

[27] MALL V, SCHIEBERLE P. Characterization of Key Aroma Compounds in Raw and Thermally Processed Prawns and Thermally Processed Lobsters by Application of Aroma Extract Dilution Analysis[J]. Journal of agricultural and food chemistry, 2016, 64(33): 6433-6442.

[28] HUNG R, LEE S, BENNETT J W, et al. The effects of low concentrations of the enantiomers of mushroom alcohol (1-octen-3-ol) on.[J]. Mycology, 2014, 5(2): 73-80.

[29] IGLESIAS J, MEDIAN I. Solid-phase microextraction method for the determination of volatile compounds associated to oxidation of fish muscle[J]. Journal of Chromatography A, 2008, 1192(1): 9-16.

[30] IGLESIAS J, GALLARDO J M, MEDINA I. Determination of carbonyl compounds in fish species samples with solid-phase microextraction with on-fibre deriva-tization[J]. Food Chemistry, 2010, 123(3): 771-778.

[31] BADENHOP A F, WOLKENS W F. The formation of 1-octen-3-ol in soybeans during soaking[J]. Journal of the American Oil Chemists Society, 1969, 46: 179-182.

Effect of aquaculture site transfer on the composition of volatile organic compounds in

YANG Ling1, GUO He2, XU Zhi-hui2, SHAO Qian-wen3, RAN Zhao-shou2, ZHOU Cheng-xu1

(1. College of Food and Pharmaceutical Sciences, Ningbo University, Ningbo 315211, China; 2. College of Marine Science, Ningbo University, Ningbo 315211, China; 3. Ningbo Institute of Oceanography, Ningbo 315832, China)

Environmental factors play critical roles in creating volatile organic compounds (VOCs). In the present study, sampling was conducted during transfer activity at a Manila clam () aquaculture site. The muscle tissue of the clams was used to analyze how VOCs changed and to what extent they were affected by environmental factors. Fifty-two VOCs were identified in the musclesamples by headspace solid-phase micro-extraction/gas chromatography-mass spectrometry. The VOCs were mainly aldehydes, alcohols, ester hydrocarbons, furans, alkanes, alkenes, aromatic hydrocarbons, and sulfur-containing and nitrogen-containing compounds. Forty-one VOCs in the samples were detected from the natural tidal flats. Thirty-two VOCs were detected ～20 d after transferring the clams to an enclosed aquaculture pond. The diversity and types of VOCs changed because of the site transfer. The relative amounts of aldehydes and alcohols were the highest in both groups of samples, and these two compound types varied significantly. The relative amount of aldehydes was higher than that of alcohols in samples from the natural tidal flats. This relationship was reversed after the 20-d culture period (the relative amount of alcohols became higher than that of aldehydes). Dissolved oxygen was the main factor. The abundance and biodiversity of microeukaryotic plankton were significantly correlated with the VOC composition. The biodiversity of the microorganisms was relatively higher in the natural tidal flats, whereas biomass and relative abundance were relatively lower. The abundance was relatively high, but biodiversity was relatively low in the enclosed aquaculture ponds. This study established direct associations between critical environmental factors and the VOC composition of Manila clams. This study provides a reference to further research the mechanism of the correlations and optimize the aquaculture management of Manila clams.

; volatile organic compounds; environmental factors; microeukaryotic plankton; aquaculture site transfer

Feb. 24, 2022

S966

A

1000-3096(2023)6-0079-12

10.11759/hykx20220224002

2022-02-24;

2022-09-05

國家重點研發計劃專項課題(2018YFD0900702); 國家貝類產業技術體系(CARS-49)

[Special Fund for National Key Research and Development Project of China, No. 2018YFD0900702; National Shellfish Industry Technology System, No. CARS-49]

楊玲(1996—), 女, 碩士研究生, 研究方向為貝類海鮮品風味構建的環境溯源, E-mail: 17805803137@163.com; 周成旭(1968—), 女,通信作者, 研究員, 研究方向為貝類餌料營養與微藻資源利用, E-mail: zhouchengxu@nbu.edu.cn

(本文編輯: 康亦兼)