马明硕，陈修报，苏彦平，虞锐鹏，刘洪波，杨 健,,*
(1.南京农业大学无锡渔业学院，江苏 无锡 214081；2.中国水产科学研究院内陆渔业环境与资源重点开放实验室，中国水产科学研究院淡水渔业研究中心，江苏 无锡 214081；3.江南大学 食品科学与技术国家重点实验室，江苏 无锡 214122)
野生和养殖背角无齿蚌矿质元素和氨基酸含量的特征分析
马明硕1，陈修报1，苏彦平2，虞锐鹏3，刘洪波2，杨 健1,2,*
(1.南京农业大学无锡渔业学院，江苏 无锡 214081；2.中国水产科学研究院内陆渔业环境与资源重点开放实验室，中国水产科学研究院淡水渔业研究中心，江苏 无锡 214081；3.江南大学 食品科学与技术国家重点实验室，江苏 无锡 214122)
以野生和养殖水域背角无齿蚌软组织为材料，采用电感耦合等离子质谱和液相色谱测试方法，分别研究其软组织中6种矿质元素和18种水解氨基酸的含量。结果表明：虽然两生境背角无齿蚌中含有的6种矿质元素和氨基酸含量高低顺序相似，但在部分矿质元素和个别氨基酸的含量上两者差异明显。野生蚌中矿质元素Ca、Na、Mg、Sr、Se的含量高于或接近养殖蚌(特别是Mg和Sr元素的含量显着较高)，但后者元素K的含量极显着高于前者。两水域蚌的氨基酸组成基本一致，17种氨基酸的含量没有显着性差异，而养殖蚌牛磺酸的含量显着高于野生蚌。养殖蚌和野生蚌必需氨基酸含量分别为37.65%和36.75%，必需氨基酸与非必需氨基酸的比值分别为60.38%和58.11%。
背角无齿蚌；矿质元素；氨基酸；必需氨基酸；牛磺酸
背角无齿蚌(Anodonta woodiana)，隶属于软体动物门瓣鳃纲珠蚌科。其体型较大，多栖息于泥水界面，以浮游生物及有机碎屑为食，是我国淡水中分布很广的一种双壳类软体动物[1]。蚌的软体部分肉鲜味美，为太湖周边居民喜爱的一种传统食品。迄今，背角无齿蚌的研究主要集中在其体内的营养成分分析[2]、污染环境对其氨基酸积累的影响[3]、其在重金属污染的环境监测方面的应用[4]，但将背角无齿蚌作为一种重要的矿质元素库和氨基酸等营养物质来源的相关研究尚很少。由于不同水域可能对背角无齿蚌体内的元素和氨基酸的种类和含量产生一定影响[3]，因此本研究选择养殖水域和自然水域中背角无齿蚌，对其体内6种矿质元素和18种氨基酸的含量进行测定，以期了解不同生境对背角无齿蚌体内的矿质元素和氨基酸组成可能的影响，为今后进一步开发利用背角无齿蚌营养价值提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
背角无齿蚌样品于2010年4月分别采自无锡太湖梅梁湖自然水域(野生个体)和中国水产科学研究院淡水渔业研究中心无锡南泉养殖基地(养殖个体)。后者蚌样系全人工繁育和养殖的个体。选取规格一致的3龄蚌样本置于实验室曝气清水中暂养72h，以便排出消化道或壳内的泥沙等残留物，然后测量壳长、壳宽、壳高、带壳湿重和软组织重等生物学性状(表1)。
表1 背角无齿蚌的基本生物学性状Table 1 Basic biological features of Anodonta woodiana samples
实验用水为超纯水；盐酸(分析纯) 国药集团化学试剂有限公司；硝酸(优级纯) 德国Merck公司。
1.2 仪器与设备
ETHOS A T260微波消解仪 意大利Milestone公司；7500ce电感耦合等离子质谱仪、1100液相色谱仪美国Agilent公司；H835-50高速氨基酸分析仪 日本日立公司；Alpha 2-4 /LSC型冷冻干燥机 德国Christ公司；A11型分析研磨机 德国IKA公司；超纯水仪 美国Millipore公司。
1.3 方法
1.3.1 样品预处理与消解
解剖并分离出全部软组织，用Milli-Q水冲洗后独立分装于清洁的塑料袋中－20℃冷冻保存待用；再进行冷冻干燥，并用小型粉碎机碾磨成均匀粉末状态。粉末标本分成两份，一份用于氨基酸分析，一份用于矿质元素测定。
称取(0.1±0.005)g样品放入Teflon消解管中，加入10mL浓硝酸，过夜预消解，然后用微波消解仪进行消解(10min，120℃；15min，170℃；15min，170℃)。冷却后，将消解液转移至聚丙烯定容瓶中，用超纯水定容至200mL待测。
1.3.2 矿质元素的测定
利用电感耦合等离子质谱仪对背角无齿蚌样品中的矿质元素Na、Mg、K、Ca、Sr、Se的含量进行分析。使用标准添加回收法确认仪器的测量精度，得到上述元素的回收率均在99.6%～106.1%范围内。
1.3.3 氨基酸的测定
使用液相色谱仪和氨基酸分析仪，按照氨基酸分析方法通则[5]测定背角无齿蚌样品中的氨基酸含量。
1.4 数据处理
统计计算运用SPSS 18.0统计软件进行，用Mann-Whitney U测验进行组间的差异显着性分析。P＜0.05为显着性水平，P＜0.01为具有极显着水平。
2 结果与分析
2.1 矿质元素的含量
对Na、Mg、K、Ca、Sr和Se这6种矿质元素在野生蚌样和养殖蚌样中的含量进行测定(表2)。养殖蚌6种矿质元素含量的顺序从高到低为Ca、K、Na、Mg、Sr、Se，而野生蚌的为Ca、Na、K、Mg、Sr、Se。除Na和K外，两类蚌样中其他元素的顺序趋同。
在所有样品中测出Ca元素在蚌体内的含量最高，养殖蚌和野生蚌中Ca的平均含量分别为18.031mg/g和37.688mg/g，均远高于同是淡水的三角帆蚌[6]中的13.088mg/g和淡水河蚬[7]的0.353mg/g。研究表明，Ca在淡水贝类体内主要以钙结核(calcium concretions)的形态大量存在于鳃中，用于维持体内电解平衡，还用于贝壳和珍珠的形成和生长等[8-9]。Ca对人体有很重要的营养价值，除了维持正常的骨骼的钙化和信号的传递外，还能保持神经和肌肉细胞的兴奋性[10]。
两生境蚌样中均检测出一定的元素Sr含量，而且野生蚌中元素Sr的平均含量为172.10μg/g显着高于养殖蚌中的80.01μg/g(P＜0.05)。元素Sr也是人体营养元素之一。研究表明Sr可以促进动物骨骼Ca的代谢，促进骨骼正常发育成长，是人体骨骼及牙齿的重要组成部分，可以预防和医治龋齿和骨质疏松[11-13]，同时元素Sr在预防与治疗心脑血管疾病方面也有很重要的应用[14]。
表2 背角无齿蚌体内几种矿物元素的含量(以干质量计)Table 2 Mineral element contents in Anodonta woodiana
表3 背角无齿蚌体内氨基酸的含量(以干质量计)Table 3 Amino acid contents in Anodonta woodia%
蚌体内Mg元素含量也很丰富，但养殖蚌所积累Mg的平均含量(0.762mg/g)显着地低于野生蚌(1.312mg/g)(P＜0.01)。后者还明显高于三角帆蚌[6]中的0.635mg/g和河蚬[7]中的0.914mg/g。Mg是碱性磷酸酶(ALP)的激活剂[15]，而ALP的作用就是调节生物体内的钙磷代谢[16]。
Se元素是人体必需的微量元素之一，具有抗氧化、保护心血管、增强免疫力、抗癌、解重金属毒和促进生长等多种生理作用[17-20]。本研究中养殖蚌和野生蚌中Se元素的平均含量相似，分别高达3.24μg/g和3.73μg/g，远高于淡水三角帆蚌和河蚬中的1.62μg/g和0.28μg/g[6-7]，有很高的潜在开发价值。
Na和元素K均是生命体重要的矿质元素，参与水分的代谢、维持机体酸碱平衡。养殖蚌Na平均含量为1.795mg/g和野生蚌的2.060mg/g相似(P＞0.05)，而前者体内K的含量为2.527mg/g，极显着高于后者(2.022mg/g)(P＜0.01)。元素Mg参与K的代谢，Mg缺乏时，Na+-K+-ATP酶活性降低，K离子外流，生物体会出现缺K的现象[21]。导致野生蚌体内相对高Mg含量、低K含量的确切原因尚有待更深入的研究。
2.2 氨基酸组成与含量特征
采自两生境中的背角无齿蚌样品中共检出18种氨基酸(表 3)，包括 Lys、Leu、Thr、Val、Met、Phe、Ile七种人体必需氨基酸(essential amino acid，EAA)和10种非必需氨基酸(nonessential amino acid，NEAA)，此外还有对人体生理功能的调节有很重要作用的牛磺酸(Tau)。养殖蚌体内氨基酸含量的顺序从高到低为Glu、Asp、Lys、Leu、Arg、Ala、Gly、Ser、Thr、Val、Ile、Phe、Pro、Tyr、His、Met、Tau、Cys-s，而野生蚌氨基酸含量的顺序从高到低为Glu、As p、Lys、Leu、Arg、Gly、Ala、Ser、Pro、Val、Thr、Ile、Phe、Tyr、His、Met、Cys-s、Tau。除部分氨基酸含量顺序两水域蚌样不同外，大部分氨基酸含量顺序是一致的。养殖蚌含有的氨基酸含量高达40.33%，而野生蚌的含量亦很高(37.54%)。两生境中的背角无齿蚌样品中所测得的18种氨基酸中，除Tau外其余17种氨基酸的含量差异未达到显着水平(P＞0.05)。
呈味氨基酸主要指Glu、Asp和Gly。这些氨基酸能够使食物呈现出一定鲜美的味道，可以用于制作调味料和汤料等[2]。本研究中两水域蚌样体内都检测出较高且相似含量的呈味氨基酸，分别为32.86%和32.03%。同时蚌样体内含量最高的氨基酸都是G l u，其次是Asp，这个结论与杨文鸽[2]的研究结果保持一致。
养殖蚌中Tau的含量高达314mg/100g，显着高于野生蚌的110mg/100g(P＜0.05)，远远高于三角帆蚌[22]的72.16mg/100g。Tau在人类体内有很重要的生理功能，该氨基酸参与脂肪的代谢、促进中枢神经系统的发育、参与解毒和抗氧化过程、有持渗透压和调节神经递质的作用[23-24]。Tau在养殖蚌中的高含量显示出积极开发养殖背角无齿蚌体内的Tau将具有显着的经济效益。
从氨基酸的组成上看，蚌软组织中所含有的EAA，除Trp被分解没有测定外，检测到7种EAA。蚌样中7种 EAA 中 Lys、Leu、Thr、Val、Ile、Phe、Met含量的比值(EAA组成模式)为3.98:3.81:2.31:2.26:2.13:1.96:1.00，野生蚌中相应比值为3.76:3.74:2.31:2.33:2.17: 2.05:1.00。除Thr和Val两种氨基酸在两个水域蚌样中的排序以微弱差别颠倒外，其他EAA的排序一致，提示不同的水域环境可能不会影响背角无齿蚌体内EAA的含量顺序。
基地养殖蚌样中7种人体EAA的含量与氨基酸总含量比值(EAA/TAA)为37.65%。EAA与NEAA的比值(EAA/NEAA)为60.38%，稍高于野生蚌样相应的36.75%和58.11%。根据FAO/WHO的理想模式，质量较好的蛋白质其组成的氨基酸的EAA/TAA为40%左右，EAA/NEAA在60%以上[25]，可见养殖蚌样中氨基酸平衡效果比野生蚌样好。
3 讨 论
3.1 背角无齿蚌体内矿质元素和氨基酸含量丰富
与淡水的三角帆蚌和河蚬相比，背角无齿蚌除含有一定量的元素K和Na外，对元素Ca、Sr、Mg、Se有很高的含量。蚌体内大部分氨基酸含量水平与淡水三角帆蚌[22]和河蚬[7]相似，EAA和Tau两类有较高的质量分数。野生蚌和养殖蚌体内氨基酸的总含量分别达到了40.33%和37.52%。在没有测得Trp的前提下，EAA/TAA比值分别为37.65%和36.75%，而且背角无齿蚌体内Tau的含量非常丰富，远远高于三角帆蚌体内的含量[22]，除此之外，蚌体内呈味氨基酸含量较高，达32%以上。由此可知，背角无齿蚌作为一种有较大规模产量的水产品，完全可以作为一种矿质元素和氨基酸的补充来源或是制作调味品的原料，在开发成功能性食品、饮品或是调味品方面有很大的潜在的经济价值。
3.2 野生与养殖背角无齿蚌间矿质元素和氨基酸含量的差异性
两水域蚌样在6种矿质元素的平均含量顺序上有很强的一致性，均是元素Ca最多，Sr最少，元素Ca、Se、Na的含量则相似。野生蚌对于Mg和Sr有很强的积累能力，极显着或是显着地大于养殖蚌，而对于元素K而言，前者含量却极显着低于后者。显示出针对元素Sr、Mg、Na、Ca和Se此5种矿质元素的开发，可能自然水域的个体比养殖水域的个体开发价值更大。
至于氨基酸，尤其是EAA的含量顺序在两生境的蚌样中有较强的一致性，表明水域的不同不会影响背角无齿蚌体内的氨基酸含量顺序。养殖蚌样的Tau含量显着高于野生蚌样，而其他氨基酸积累的含量相似。这说明在提取开发Tau功能性产品上，养殖蚌可能更有开发价值。另外本研究结果表明背角无齿蚌3种呈味氨基酸的含量丰富，故该蚌还可用于调味剂的制作和动物饲料添加剂的开发等方面。
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Characteristic Analysis of Mineral Elements and Amino Acid Contents in Wild and Farmed Swan Mussels (Anodonta woodiana)
MA Ming-shuo1，CHEN Xiu-bao1，SU Yan-ping2，YU Rui-peng3，LIU Hong-bo2，YANG Jian1,2,*
(1. Wuxi Fishery College, Nanjing Agricultural University, Wuxi 214081, China；2. Key Open Laboratory of Ecological Environment and Resources of Inland Fisheries, Freshwater Fisheries Research Center, Chinese Academy of Fishery Sciences, Wuxi 214081,China；3. State Key Laboratory of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)
Six mineral elements and 18 amino acids in soft tissues of wild and farmed swan mussels (Anodonta woodiana)respectively collected from Meilianghu natural water of Taihu Lake and Nanquan aquaculture farm of Freshwater Fisheries Research Center, Chinese Academy of Fishery Sciences were analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICPMS) and liquid chromatography (LC), respectively. Although 6 mineral elements and 18 amino acids in swan mussels from two different habitats were ranked in a similar order of their content, significant differences in the contents of some mineral elements and a few amino acids were observed among habitats. The levels of mineral elements such as Ca, Na, Mg, Sr and Se, especially for Mg and Sr in wild swan mussels were significantly higher than those in farmed swan mussels. However, the content of K in farmed mussels was significantly higher than that in wild mussels. Moreover, wild and farmed swan mussels revealed basically similar amino acid composition, and 17 amino acids showed no significant difference in their content, but farmed swan mussels contained significantly more taurine. The contents of essential amino acids in farmed mussels and wild swan mussels were 37.65% and 36.75%, and the ratios of essential amino acids to total amino acids were 60.38% and 58.11%, respectively.
Anodonta woodiana；mineral element；amino acid；essential amino acid；taurine
TS201.4
A
1002-6630(2012)08-0142-04
2011-04-08
国家自然科学基金面上项目(31072214)；人事部高层次留学人才回国工作资助项目(2-115084)；江苏省2010年度普通高校研究生科研创新计划项目(2010CB429000)
马明硕(1985—)，男，硕士研究生，研究方向为渔业环境与资源保护。E-mail：mingshuo08@163.com
*通信作者：杨健(1964—)，男，研究员，博士，研究方向为渔业环境与资源保护。E-mail：jiany@ffrc.cn
