太湖花鱉和清溪烏鱉形態學、生物學指標和營養組成的比較研究

齊 明，劉 偉，周 欽，陳 則，王 揚，馬文君，楊 珍，施文瑞，孟慶輝，鄭天倫*

(1.浙江省水產技術推廣總站，杭州 310012；2.浙江大學生命科學學院，杭州 310058；3.浙江省嘉善縣美華水產養殖場，浙江嘉興 314100)

中華鱉(Pelodiscussinensis)隸屬于爬行綱(Reptilia)龜鱉目(Testudoformes)鱉科(Trionychidae)鱉屬，其肉質鮮美，兼具食藥價值，是我國重要的水產養殖品種[1]。我國中華鱉野生資源豐富，長期的地理隔離，形成多樣的地方品系，其在形態、體色和生長等方面的差異，也為中華鱉的選育和進化研究提供了多樣性的材料[2-5]。太湖花鱉(Taihu strain ofP.sinensis)為長江中下游地區特有的中華鱉品系，主要外部特征為體型近似圓形，腹部多為黃色或是黃白色且存有明顯的不規則黑色斑塊，背甲上多為油綠色或是灰綠色，其上也有圓形黑斑零星分布；其野生資源主要集中于江浙地區，在浙江嘉興和湖州地區已經形成特色養殖產業[6]。清溪烏鱉(Qingxi black strain ofP.sinensis)是基于太湖花鱉中體色黑化的野生個體進行選育的新品種，其腹部多為統一的灰色或是黑灰色，這是與太湖花鱉外觀最大的區別，其背部多為青灰色或黑灰色伴有圓形黑斑[7](圖1)。兩者皆因口感好和營養價值高，成為浙江地區極具特色的水產養殖品種，市場前景較好。

圖1 太湖花鱉和清溪烏鱉外部圖像Fig.1 External photo ofthe Taihu strain and Qingxi black strain of P.sinensis

外部形態是種質判別最直觀有效的手段之一，通過多元統計分析形態差異來進行生物種質資源評估、保護以及品種改良的研究較多[3，8，9]，也為變異品種的中華鱉形態學研究提供了參考。目前對中華鱉的研究多集中在不同地理群體之間的形態學、養殖模式、營養組成和病害防治等領域[9-12]，針對中華鱉群體內因變異產生品種(系)分化的形態學特征、營養組成的比較研究尚未報道。因此本研究以太湖花鱉和清溪烏鱉為研究對象，開展形態差異、生物學指標及營養組成三個方面的研究，解讀群體分化對中華鱉形體改變以及品質的改變，以期為中華鱉的良種選育和種質資源保護提供基礎資料。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

本研究取太湖花鱉(以下簡稱“花鱉”)和清溪烏鱉(以下簡稱“烏鱉”)各30只(雄雌鱉各15只)，均于2022年10月采自浙江省嘉興市嘉善縣美華水產養殖場，為同期放養的苗種，全程使用海皇飼料(海皇飲料開發有限公司，杭州)投喂，經池塘養殖3年的性成熟個體，花鱉體質量675～883 g[雌鱉：(730.21±31.50) g，雄鱉：(778.97±49.19) g]；烏鱉體質量538～729 g[雌鱉：(540.80±40.47) g，雄鱉：(663.49±42.05)g]。

1.2 形態指標測量及數據預處理

使用乙醚對兩種中華鱉進行活體麻醉后，對其23項形態學可量性狀進行測定，包括體質量、體高、背部指標(背甲長、背甲寬、背甲周長)、腹部指標(腹甲長、腹甲寬、腹甲凹寬、后側裙邊寬、裙邊厚)、頭頸指標(頭長、頭寬、頭高、眼間距、吻長、吻突長、吻突寬、頸長、頸寬)、四肢指標(左前肢長、左后肢長)和尾部指標(尾寬、尾長)。長度使用游標卡尺(精度為0.01 mm)和拍照在Image J軟件中進行測定，體質量使用電子天平(精度為0.01 g)進行測定，形態學測定參考中華鱉國家標準(GB21044-2007)[14]、孫燃等[13]、張海琪等[7]在中華鱉形態學研究中的測量方法。

為消除個體差異對形態指標分析的影響，不同體質量的中華鱉以背甲長為基數，進行形態學比例性狀的轉化，得到22個比例性狀用于后續分析。根據MAYR等[15]75%的規則，計算比例性狀的差異系數，以此來評估花鱉和烏鱉是否存在群體分化；差異系數計算公式為：差異系數=(M1-M2)/(S1+S2)，其中M1和M2為兩比較群體形態性狀的均值，S1和S2為其標準差。

1.3 生物學指標測定

形態學指標測定結束后，解剖去除內臟，取其背甲，剪去裙邊，用電子天平(精度為0.01 g)分別稱重，分別計算裙邊指數(裙邊重/體質量×100%)、背甲重占比(背甲重/體質量×100%)和可食凈重占比(去內臟和背甲重/體質量×100%)，最后取四肢肌肉和裙邊3尾混樣后存于自封袋后，-80 ℃冰箱中凍存待測[11，16]。

1.4 營養成分測定

肌肉中水分含量的測定采用減壓烘干法[17]，灰分含量的測定采用高溫灼燒法[18]，粗脂肪含量的測定采用索氏抽提法[19]，粗蛋白含量的測定采用凱氏定氮法[20]。以堿性水解法測定肌肉和裙邊中色氨酸的含量，其他18種氨基酸(含羥脯氨酸)使用氨基酸自動分析儀進行測定(日立L-8900全自動氨基酸分析儀，日本)[21]；脂肪酸含量使用氣相色譜-質譜聯用儀(Agilent 7890A-5975C型，上海)進行測定[22]。每項營養學指標檢測設置5個生物學重復。根據糧食與農業組織(FAO)和世界衛生組織(WHO)1973 年建議的氨基酸評分(AAS)標準模式和雞全蛋蛋白質的氨基酸模式，分別計算AAS和化學評分(CS)[23]，以此來評定花鱉和烏鱉的氨基酸營養價值。

1.5 數據處理

鑒于中華鱉雌雄個體在形態、生理生化等方面的二態性，對形態學比例性狀、生物學指標測定和營養成分指標所得數據進行雌雄分組，使用R語言ks.test函數和bartlett.test對數據進行正態性檢驗和方差齊性檢驗，之后使用t.test函數進行獨立樣本t檢驗，顯著水平設為P<0.05，極顯著水平設為P<0.01，分析結果用平均數±標準差(mean ± SD)表示。采用R語言中的prcomp函數、cluster代碼包和scatterplot3d代碼包，對形態比例性狀數據進行主成分分析和聚類分析并繪圖[24]。

2 結果

2.1 形態學指標

從表1的22項比例性狀看，雌雄花鱉和烏鱉在形態學比例性狀方面的差異基本一致，主要表現為花鱉的體質量/背甲長、背甲寬/背甲長、腹甲長/背甲長、背甲周長/背甲長、頸長/背甲長、頸寬/背甲長、左前肢長/背甲長和左后肢長/背甲長8項比例性狀均顯著或極顯著大于烏鱉；而烏鱉的體高/背甲長、頭寬/背甲長、頭高/背甲長和眼間距/背甲長4項比例性狀均顯著或極顯著大于花鱉，其余比例性狀無顯著差異。根據MAYR等[15]75%的規則，兩品種(系)的差異系數大于1.28，可判定為亞種之間的分化；差異系數小于1.28，可判定為種內的正常水平差異。結果顯示僅有體質量/背甲長、背甲寬/背甲長和左后肢長/背甲長三項指標的差異系數大于1.28(見表1)，其余指標的差異系數均小于1.28。

表1 花鱉和烏鱉形態學性狀比例(n=15)Tab.1 The proportion of morphological traits of the Taihu strain and Qingxi black strain of P.sinensis(n=15) %

22項比例性狀經過主成分分析，共獲得3個主成分，累計貢獻值為72.97%。第一主成分(PC1)特征根為4.063，方差貢獻率為37.56%，反映了不同類別中華鱉的背甲、腹甲、頸部和四肢的特征；第二主成分(PC2)特征根為3.810，方差貢獻率為24.34%，反映了體高、頭寬和頭高的特征；第三主成分(PC3)特征根為1.016，方差貢獻率為11.07%，反映了后側裙邊寬的特征(見表2)。提取主成分1、2、3繪制三維PCA散點圖(圖2)，散點投影結果顯示雌雄花鱉和雌雄烏鱉之間相互分離，無重疊。對22項比例性狀進行聚類分析(圖3)，可見花鱉和烏鱉存在明顯的種(系)內群趨同性和種(系)間差異性，種內又因性別差異分為2類群體。

表2 各比例性狀主成分分析Tab.2 The principal component analysis of each proportional traits

圖2 花鱉和烏鱉形態學比例性狀主成分分析圖Fig.2 The plots of principal component analysis of the proportion traits of Taihu strain and Qingxi black strain of P.sinensis

圖3 花鱉和烏鱉比例性狀聚類分析圖Fig.3 The plots of cluster analysis of proportion traits of Taihu strain and Qingxi black strain of P.sinensisTH_F：雌性花鱉，TH_M：雄性花鱉，WB_F：雌性烏鱉，WB_M：雄性烏鱉。

2.2 生物學指標

由表3可知，雌雄花鱉和雌雄烏鱉在生物學指標方面的差異基本一致。花鱉的裙邊指數略大于烏鱉；在可食凈重占比方面，花鱉顯著大于烏鱉；烏鱉的背甲重占比遠大于花鱉。

表3 花鱉和烏鱉生物學指標統計分析(n=5)Tab.3 Statistical analysis of biological indexes of Taihu strain and Qingxi black strain of P.sinensis(n=5) %

2.3 常規營養成分分析

由表4可知，雌雄花鱉和雌雄烏鱉的肌肉含水量和粗灰分含量無顯著差異；粗蛋白含量，雌雄花鱉均顯著低于雌雄烏鱉；而粗脂肪含量，雌雄花鱉均顯著高于雌雄烏鱉。

表4 花鱉和烏鱉肌肉常規營養指標統計分析(n=5)Tab.4 Statistical analysis of nutrient indexes in muscles of Taihu strain and Qingxi black strain of P.sinensis(n=5) %

2.4 氨基酸組成及含量分析

花鱉和烏鱉的肌肉中均檢測出18種氨基酸(表5)，氨基酸總量(TAAs)分別為17.81、18.07、17.82和17.88 g/100 g，均為雌雄烏鱉略高于雌雄花鱉。在花鱉和烏鱉中，所有的氨基酸含量高低順序一致，其中含量最高的為谷氨酸(Glu)，天冬氨酸(Asp)和賴氨酸(Lys)次之。就必需氨基酸而言，花鱉和烏鱉肌肉必需氨基酸的總量(EAAs)分別為7.21、7.37、7.11和7.40 g/100 g，均為雌雄烏鱉顯著高于雌雄花鱉。其中纈氨酸(Val)、賴氨酸(Lys)含量均為雌雄花鱉顯著高于雌雄烏鱉；而亮氨酸(Leu)、異亮氨酸(Ile)的含量均為雌性烏鱉顯著高于雌性花鱉，雄鱉之間無顯著差異；其余必需氨基酸含量在比較組間無顯著差異。而組氨酸(His)、精氨酸(Arg)兩種半必需氨基酸(SEAAs)，花鱉和烏鱉之間無顯著差異。從非必需氨基酸方面來看，花鱉和烏鱉肌肉非必需氨基酸的總量(NEAAs)分別為1.98、1.97、1.96和2.00 g/100 g，雌雄烏鱉和雌雄花鱉之間無顯著差異。但其組分含量存在一定的差異，雄性花鱉的脯氨酸(Pro)含量顯著高于雄性烏鱉，而雌性花鱉的顯著低于雌性烏鱉；雌雄烏鱉的酪氨酸(Tyr)含量顯著高于雌雄花鱉；絲氨酸(Ser)和胱氨酸(Cys)含量在花鱉和烏鱉之間無顯著差異。在呈味氨基酸方面，花鱉和烏鱉肌肉呈味氨基酸的總量(DAAs)分別為6.75、6.98、6.66和6.86 g/100 g，均為雌雄烏鱉顯著高于雌雄花鱉。其中，雌雄花鱉的谷氨酸(Glu)含量顯著低于雌雄烏鱉；丙氨酸(Ala)的含量，雄性花鱉極顯著低于雄性烏鱉，而雌鱉之間無顯著差異；天冬氨酸(Asp)和甘氨酸(Gly)含量在花鱉和烏鱉之間無顯著差異。

表5 花鱉和烏鱉氨基酸指標統計分析(n=5)Tab.5 Statistical analysis ofthe index of amino acids of Taihu strain and Qingxi black strain of P.sinensis(n=5)

就氨基酸分類組成評價蛋白質質量而言，花鱉和烏鱉肌肉中的必需氨基酸/總氨基酸的含量比值(EAAs/TAAs)分別為50.46%、51.01%、50.70%和51.44%；必需氨基酸/非必需的含量比值(EAAs/NEAAs)分別為80.59%、84.44%、81.82%和85.54%；呈味氨基酸/總氨基酸的含量比值(DAAs/TAAs)分別為37.88%、38.65%、37.36%和38.35%。EAAs/NEAAs和DAAs/TAAs兩項指標，均為雌雄烏鱉顯著高于雌雄花鱉，EAAs/ TAAs無顯著差異。

本研究中測得花鱉和烏鱉裙邊中羥脯氨酸含量分別為16.08、15.77、16.12和15.69 g/100g，均為雌雄花鱉顯著高于雌雄烏鱉。

由表6可知，在氨基酸評分標準(AAS)中，Leu為花鱉和烏鱉的第一限制性氨基酸；Val為雌雄花鱉和雄性烏鱉的第二限制性氨基酸，而雌性烏鱉的第二限制氨基酸為Met+Cys。在化學評分標準(CS)中，Met+Cys為花鱉和烏鱉的第一限制性氨基酸；Val為雌性花鱉和雄性烏鱉的第二限制性氨基酸，而雄性花鱉和雌性烏鱉的第二限制氨基酸為Leu。花鱉和烏鱉的必需氨基酸指數(EAAI)分別為80.86、85.42、80.61和86.12。

表6 花鱉和烏鱉肌肉氨基酸評分、化學評分和必需氨基酸指數Tab.6 The AAS，CS and EAAI in the muscle of the Taihu strain and Qingxi black strain of P.sinensis

表7 花鱉和烏鱉脂肪酸組成統計分析(n=5)Tab.7 Statistical analysis of the content of amino acids of Taihu strain and Qingxi black strain of P.sinensis(n=5) %

2.5 脂肪酸組成分析

花鱉和烏鱉的肌肉中均檢測出21種脂肪酸，包括9種飽和脂肪酸，5種單不飽和脂肪酸，7種多不飽和脂肪酸。總體而言，花鱉和烏鱉肌肉脂肪酸組成及含量大致相同，其區別主要在于雌雄烏鱉肌肉中的C17：0的含量顯著高于雌雄花鱉；雌性烏鱉肌肉中的C18：0、C24：1、C20：3三種脂肪酸含量顯著高于雌性花鱉，但雄鱉之間無顯著差異；雄性烏鱉肌肉中的C20：0、C24：0和C20：4三種脂肪酸含量顯著高于雄性花鱉，而雌鱉之間無顯著差異；而雌性花鱉肌肉中C20：0含量顯著高于雌性烏鱉。

就脂肪酸分類和品質而言，花鱉和烏鱉肌肉中飽和脂肪酸(SFAs)含量分別為31.89%、31.64%、30.92%和32.88%；單不飽和脂肪酸(MUFAs)含量分別為30.50%、30.55%、30.16%和30.71%；多不飽和脂肪酸(PUFAs)含量分別為30.94%、31.98%、30.58%和32.72%；EPA+DHA的含量分別為12.63%、12.98%、12.39%和12.82%；各類型脂肪酸在花鱉和烏鱉之間無顯著差異。

3 討論

3.1 花鱉和烏鱉形態特征及生物學指標差異比較

花鱉和烏鱉之間是否因體色變異而引起外部形態的變化，尚未有系統的研究。本研究中對花鱉和烏鱉的22個比例性狀分析，發現12個比例性狀存在顯著差異，進一步經過主成分降維分析，其差異聚焦為花鱉的背甲寬、腹甲長、背甲周長和四肢等骨架相關的比例指標大于烏鱉，這與金晶等[3]和梁偉宏等[9]在不同品種(系)中華鱉形態的差異性狀的研究結果類似；由此可以推測，與烏鱉相比，花鱉的骨骼結構較大，可以附著生長更多肌肉[25]。解剖分析結果表明，花鱉的可食凈重較高，也印證了這點推論。與花鱉相比，烏鱉的眼間距及頭部指標較大，但四肢和頸部指標較小，表明其視覺能力較強且運動能力較弱，符合脊椎動物運動與視覺異步進化的特征[26]。

比例性狀的主成分和聚類分析結果顯示，花鱉和烏鱉無散點重疊和明顯的聚類分支，表明花鱉和烏鱉存在明顯的形態差異。根據MAYR等[15]75%的規則，兩物種的形態指標差異系數大于1.28，可判定為亞種之間的分化；差異系數小于1.28，可判定為種內的正常水平差異。本研究中僅體質量/背甲長、背甲寬/背甲長和左后肢長/背甲長三項指標的差異系數大于1.28，其余指標均小于1.28，表明花鱉和烏鱉尚未達到亞種分化水平，也進一步證明花鱉和烏鱉的種質同源性。

中華鱉兼具食用和保健功效，其肌肉和裙邊以烹飪食用為主，而背甲多用于提取膠原蛋白、可溶性鈣磷和微量元素[27]，三者皆有重要的經濟價值。本研究發現，花鱉的可食凈重占比高于烏鱉，可以推測花鱉的出肉率較高，食用價值較高。烏鱉的背甲寬、背甲周長等比例指標均小于花鱉，而背甲重占比要高于花鱉，可能與其可溶性鈣磷含量較高有關，增加了背甲骨密度[28]，其更適于可溶性鈣類保健產品的開發。

3.2 花鱉和烏鱉常規營養成分差異比較

常規營養作為衡量營養品質的基礎指標。本研究中采集的花鱉和烏鱉在相同的飼養條件，其粗脂肪和粗蛋白含量存在顯著差異，表明烏鱉因體色異化導致肌肉營養組成也發生相應的改變，這與喻亞麗等[29]和陳師師等[30]研究中中華鱉常規營養成分因品種而異的結果一致。肌肉中的蛋白和脂肪含量是評價肉類營養價值的重要指標[31]，本研究中的花鱉和烏鱉肌肉中粗脂肪和粗蛋白含量分別為0.43%～0.56%和18.08%～18.89%，是典型的低脂肪、高蛋白組成，符合當下人們的膳食需求[32]，是一種優質的動物性食物。

3.3 花鱉和烏鱉氨基酸差異比較

氨基酸的種類和數量決定了蛋白質的營養價值。本研究中花鱉和烏鱉均檢測出18種氨基酸，其中含量較高為谷氨酸、天冬氨酸和賴氨酸等。這與佛羅里達鱉(Apaloneferox)、中華鱉日本品系、淮河鱉和黃河鱉的肌肉氨基酸組成的結果一致[29，33]。花鱉肌肉中大部分氨基酸、半必需氨基酸、非必需氨基酸和總氨基酸含量與烏鱉大致相同。

本研究中的花鱉和烏鱉的必需氨基酸/總氨基酸的比值范圍為50.46%～51.44%、必需氨基酸/非必需氨基酸的比值范圍為80.59%～85.54%和必需氨基酸評分在AAS和CS評分模式下均接近或大于1。對比FAO/WHO提出的必需氨基酸占比40%、必需氨基酸/非必需的含量60%和必需氨基酸評分標準三種必需氨基酸評價標準，表明花鱉和烏鱉的肌肉均為優質蛋白。烏鱉肌肉氨基酸的EAAI 指數和必需氨基酸/總氨基酸的比值高于花鱉，可以推測烏鱉的氨基酸營養價值高于花鱉。此外，烏鱉的呈味氨基酸含量也顯著高于花鱉，表明其風味也優于花鱉。值得注意的是，烏鱉肌肉中的酪氨酸含量顯著高于花鱉，這是由于酪氨酸參與黑色素的合成代謝[34]，進而導致烏鱉體色的黑化。

中華鱉的裙邊作為重要的可食用組織，其膠原蛋白含量決定了中華鱉的品質。羥脯氨酸作為一種亞氨基酸，是膠原蛋白中特征氨基酸[35]；在本研究中測定花鱉和烏鱉的裙邊中羥脯氨酸含量發現，花鱉裙邊中羥脯氨酸的含量高于烏鱉，推測花鱉裙邊中膠原蛋白的含量高于烏鱉。

3.4 花鱉和烏鱉脂肪酸差異比較

影響水產品的風味和營養價值的另一個重要指標就是脂肪酸的種類和含量[36]。在本研究中，花鱉和烏鱉肌肉中均檢測出21種脂肪酸且各組分含量差異不大，但較中華鱉日本品系、淮河鱉、黃河鱉肌肉中脂肪酸種類要多[29]，表明花鱉和烏鱉的脂肪酸組成種類較為豐富。進一步分析脂肪酸類型發現，花鱉和烏鱉的SFAs∶MUFAs∶PUFAs =(30.92～31.89，31.64～ 32.88)：(30.16～30.50，30.55～30.71)：(30.58～30.94，31.98～32.72)，三類脂肪酸的含量接近1∶1∶1，表明花鱉和烏鱉的脂肪酸組成較為均衡[37]，因此花鱉和烏鱉的肌肉是較為理想的膳食脂肪酸來源，對人體健康具有重要意義。

Ω-3長鏈多不飽和脂肪酸中的EPA(C20∶5)和DHA(C22∶6)對人體的神經系統發育、提高記憶力和視力以及改善心腦血管功能等方面有著重要作用[38]；但人體自身合成速率較低，需要通過飲食來獲取[39]，其含量被公認為是健康均衡飲食的重要指標。本研究花鱉和烏鱉肌肉中的EPA+DHA兩種脂肪酸總含量分別為12.39%～12.63%和12.82%～12.98%，雖然兩者之間無顯著差異，但其含量高于黃河鱉、日本鱉、佛羅里達鱉、贛江中華鱉和黃沙鱉[29，33，40]，說明花鱉和烏鱉較其他種類的中華鱉，有更好的保健食用價值。

4 結論

綜上所述，烏鱉是基于體色黑化進行特定選育的新品種，導致其與花鱉在形態學上存在差異，但兩者之間尚未達到亞種分化水平。兩者的營養組成接近，較其他中華鱉品系而言，花鱉和烏鱉均為營養價值較高的中華鱉品種(系)，但烏鱉的營養價值和風味更優，而花鱉的出肉率和裙邊膠原蛋白含量更高。因此，可將花鱉和烏鱉分別作為優質的中華鱉種質資源進行保護；后續綜合生長、抗病等性狀，并結合本研究結果進行選擇性的養殖生產和品種選育。