代謝組學在蝦、蟹類水產品營養品質分析中的應用

DOI：10.3969/j.issn.1004-6755.2025.06.016

中圖分類號：S912 文獻標志碼：A 文章編號：1004—6755（2025）06-0068-04

Application of metabolomics in nutrient quality analysis of shrimp and crab aquatic products *

LIQing，WANGYutao，NINGMingxiao

（Research Instituteof AgriculturalQuality Standardand Testing Technology，Shandong AcademyofAgricultural Sciences， ShandongProvincial KeyLaboratoryofFood Qualityand Safety Testing Technology，Jinan 250loo，China）

Abstract：Shrimp and crab aquatic products have high nutritional value and edible value. Traditional nutritional analysis is limited to the detection of a single component，which is difficult to fully reflect the overall nutritional characteristics. As an important method to study food quality and safety， metabolomics can comprehensively analyze the composition of metabolites in shrimp and crab through high一throughput and high一sensitivity technical means， provides a new perspective for the nutritional quality evaluation of aquatic products. This paper explores the application of metabolomics in the nutritional quality analysis of shrimp and crab products，and looks forward to future trends in quality testing and analytical methods for shrimp and crab.

Key words：metabolomics; shrimp and crab aquatic products; nutritional quality

蝦、蟹作為廣受歡迎的水產品，以其鮮美的口感和豐富的營養價值深受消費者青睞。隨著我國農業結構的持續優化，蝦蟹養殖行業近年來實現了快速發展，養殖規模和產量顯著提升。據《中國漁業統計年鑒》數據顯示，2022年我國甲殼類水產品總產量達684.84萬噸，其中漁獲量為200.89萬噸[1]。然而，在從“吃飽\"向“吃好\"轉變的消費需求背景下，僅滿足產量供應已遠遠不夠，發展高營養、高品質的水產品成為行業新趨勢。在此過程中，高效、科學的營養品質檢測技術是實現高質量水產品發展的關鍵支撐。

代謝組學作為“后基因組”時代的新興學科，通過研究小分子代謝物的整體構成及代謝途徑變化，為揭示生物體的代謝狀態提供了全新視角[2]，該技術在植物學[3]、藥理學[4-5]、毒理學[6-7]等多個領域已得到廣泛應用，同時在食品科學和營養學中的重要性也日益凸顯。在水產養殖方面，同樣也是具有應用前景的“新組學”，代謝組學為營養品質的分析開辟了新途徑。與傳統分析方法僅能檢測單一成分不同，代謝組學能夠同時鑒定樣品中的多種化合物，為全面評價營養品質提供了獨特優勢。本文綜述代謝組學在蝦蟹全產業鏈營養品質分析中的應用現狀，以期為代謝組學在蝦、蟹養殖及營養品質評價中的應用發展提供參考。

1代謝組學在蝦蟹養殖過程中的應用

飼料是水產養殖的重要物質基礎，其品質直接影響水產品的效益與品質。代謝組學為研究飼料對蝦蟹養殖的影響提供了有力工具，有助于優化養殖品質。馬倩倩等8利用氣相色譜一質譜（Gas Chromatography - Mass Spectrometry，GC一MS）聯用技術，比較了含 69% 油酸（OA）的橄欖油與含 56% 亞麻酸（LNA）的紫蘇籽油飼料對中華絨蟹（Eriocheirsinensis）代謝組的影響，發現OA組中糖酵解和三羧酸循環相關代謝物（如蛋氨酸、2一酮一異戊酸等）含量更高，表明OA組能增強葡萄糖和脂質降解，為蟹類生長提供更多能量，并通過進一步研究發現，橄欖油對中華絨螯蟹生長的促進作用優于棕櫚油、紅花籽油和紫蘇籽油[9]。

此外，液相色譜一質譜（LiquidChromatogra-phyMassSpectrometry，LC—MS）聯用技術揭示了 α 一硫辛酸 （α-LA） 對中華絨螯蟹代謝物的影響，飼喂 α-LA 后，血清中45種代謝物（如半胱氨酸、蛋氨酸及甘油磷脂代謝物）顯著變化，表明α-LA 作為一種新型飼料添加劑可顯著改善生長、抗氧化及脂質代謝能力[10]。另一項研究比較了螺螄（Margaryamelanoides）與配合飼料對中華絨螯蟹代謝的影響，發現 65% 的差異代謝物為脂類，螺螄組左旋肉堿代謝增多可能抑制增重，而配合飼料組溶血磷脂酰膽堿增加可能對健康不利[11]。LC—MS代謝組學分析表明，乙醇梭菌蛋白（CAP）替代魚粉會影響南美白對蝦（Litope-naeusvannamei）風味物質的合成，CAP不同比例替代魚粉導致蝦體內芐基甲酸酯、脲基琥珀酸、N一乙酰天冬氨酸下調，這些代謝物主要富集在Ala、Gly、Asp和Glu的生物合成中，而Ala、Gly、Glu和Asp等是與甜味和鮮味相關的代謝物[12]綜上所述，GC一MS和LC一MS技術在蝦蟹代謝組學研究中各有側重，聯合使用可更全面揭示代謝變化，為優化養殖策略提供理論依據。

2代謝組學在蝦蟹收儲運過程中的應用

捕撈是水產品供應鏈的重要環節，根據水域不同可分為內陸大水面捕撈、沿岸捕撈、近海捕撈、外海捕撈、遠洋捕撈和極地捕撈等。捕撈過程中，水產動物會因外部環境或體內刺激產生生理應激反應，導致機體的新陳代謝出現紊亂，從而影響到自身的品質。代謝組學技術為研究捕撈和儲運過程中的品質變化提供了重要工具。基于LC-MS技術，有研究發現氨暴露會引發雌性中華絨螯蟹肝胰腺中氨基酸（如精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、亮氨酸、谷氨酸等），脂肪酸（如花生四烯酸、油酸、十一酸、棕櫚油酸、芥酸等）及嘌呤嘧啶（如腺苷、鳥嘌呤、尿苷、黃嘌呤等）代謝物的顯著變化[13]。此外，對抗應激能力強和弱的克氏原螯蝦在溫度和運輸應激下，差異代謝物主要富集于氨基酸代謝通路（如組氨酸、谷胱甘肽代謝和賴氨酸降解等），其中 γ-L- 谷氨酰－L一半胱氨酸、牛磺酸和油酸可能在抗應激中起關鍵作用[14]。Shi等[15]利用核磁共振波譜法（NuclearMagnetic Resonance Spectroscopy，NMR）技術研究三疣梭子蟹（Portunustrituberculatus）在運輸過程中的代謝變化，發現鰓、肌肉和腸道的代謝物變化顯示出時間依賴性，在四種組織類型中，鰓組織代謝變化最顯著，乳酸和琥珀酸水平升高，隨著運輸時間的延長，AMP（參與能量代謝）水平明顯下降，但仍可以維持能量穩態。

在冷藏保鮮方面，NMR分析表明，與一 凍藏相比，液氮凍結可有效緩解擬穴青蟹（Scyuaparamamosain）軟殼蟹在長期凍藏中的質量下降，其肌肉和肝胰腺中的肌苷、谷氨酰胺、葡萄糖等代謝物水平顯著升高[16]。此外，不同貯藏方法下中華絨螯蟹的肌肉和肝胰腺代謝物變化顯著，與室溫相比，冰上儲存的中華絨螯蟹體內TMA（三甲胺）、有機酸含量明顯降低，表明貯藏方法與TMA、有機酸及ATP分解產物的變化密切相關[1]。LC一MS技術進一步揭示了不同冷凍溫度（ -20^°C 、-40°.-80° 對南極磷蝦（Euphausiasuperba）品質的影響，與一 80^°C 相比， 下貯藏的樣品導致鮮味和甜味物質（如精氨酸）顯著下調，苦味物質（如組氨酸）顯著上調，加速了營養和風味損失[18]。微凍貯藏條件下，隨著儲存時間的延長南美白對蝦的L一賴氨酸含量上升、有機酸含量上調，代謝物的顯著變化可能是影響其品質的關鍵成分[19]。目前，蝦蟹在收儲運環節的研究主要關注氨基酸、有機酸、嘌呤嘧啶等代謝物的變化，冷藏保鮮則側重于氨基酸、有機酸和生物堿等指標。根據檢測需求，常選用LC一MS或NMR分析方法，為品質調控提供科學依據。

3代謝組學在蝦蟹加工過程中的應用

水產品加工方法多樣，傳統方式如蒸、煮、煎、熏、發酵等，操作簡便且成本低，能賦予產品獨特風味。代謝組學技術為解析加工過程中的物質變化提供了重要手段。基于NMR技術，可分析蟹膏中的氨基酸、有機酸、核苷酸等成分，并通過核磁共振氫譜鑒別蟹膏等級，為蟹肉醬質量分級提供客觀標準[20]。此外，NMR研究發現，蟹醬發酵過程中乳酸、甜菜堿、三甲胺等物質含量顯著變化，其中三甲胺可作為新鮮度指標，為品質評估提供依據[21]。

在揮發性風味物質分析方面，頂空氣相色譜一離子遷移譜（Headspace-Gas Chromatogra-phy - Ion Mobility Spectrometry，HS-GC一IMS）技術揭示了蝦在不同加工階段（生蝦、煮沸、干燥）的揮發性化合物變化。煮沸和干燥顯著影響醛、酮類及烷基吡嗪的濃度，表明脂質氧化和氨基酸降解是風味物質的主要來源[22]。氣相色譜一離子遷移光譜法（GasChromatography—IonMobility Spectrometry，GC-IMS）進一步比較了南極磷蝦和南美白對蝦蒸、煮后的揮發性風味差異，發現熱處理后環己酮、2一辛酮醛等物質濃度升高，并且在經過熱處理的蝦肉中檢出壬醛、2一己烯醛等物質，在生蝦肉中未檢出，這可能是風味特征變化的重要因素[23]。

GC一MS技術用于監測低鹽蝦醬在低溫發酵中的代謝物變化。與 相比， 10°C 發酵組中L一絲氨酸、黃嘌呤等顯著增加，而乙酸橙花酯、櫻黃素等減少，表明低溫發酵不僅能降低含鹽量，還能提升營養特性[24]。目前，蝦蟹醬加工多采用NMR檢測氨基酸、有機酸等代謝物變化，而蒸煮過程則利用GC一MS分析酮類、醛類等揮發性物質，其中三甲胺是重要指標。然而，單一技術可能存在偏差，因此結合NMR與GC一MS的聯合分析方法，能更全面解析加工過程中的物質變化，解析風味成分組成及作用機理、為優化加工工藝、滿足多樣化消費需求提供理論支持。

4展望

隨著人民生活水平的不斷提升，對產品質量的要求也日益提高。代謝組學技術的應用為蝦蟹類水產品在整個產業鏈中的營養品質分析提供了全面視角，能夠為養殖、貯藏、運輸和加工等環節的營養質量改善提供科學依據，從而更好地指導生產實踐，服務社會需求。盡管代謝組學已成為熱門研究方向，但其仍存在一定局限性：單一方法難以實現對所有代謝產物的同步檢測，且現有代謝物數據庫仍需不斷補充和更新。因此，多組學集成聯合應用和多平臺集成聯合分析成為未來發展的趨勢。多組學聯合應用通過在代謝組學研究基礎上整合蛋白質組學、轉錄組學或基因組學等技術路徑，能夠更系統、精確、深入地揭示生物代謝物變化的影響機制，推動代謝調控機理的研究。此外，不同代謝組學分析技術各有局限性，將多種方法結合使用可以實現優勢互補。通過多軟件聯合檢測，不僅可以擴大代謝物的檢測范圍和準確性，還能顯著縮短檢測時間，提高檢測效率，為蝦蟹類水產品的品質優化提供更強大的技術支持。

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