南海北部陆架区金线鱼矢耳石形态及其与体长、体质量关系

彭露, 江艳娥, 徐姗楠, 陈作志

彭露, 江艳娥, 徐姗楠, 陈作志. 南海北部陆架区金线鱼矢耳石形态及其与体长、体质量关系[J]. 南方水产科学, 2018, 14(6): 27-33. DOI: 10.12131/20180049
引用本文: 彭露, 江艳娥, 徐姗楠, 陈作志. 南海北部陆架区金线鱼矢耳石形态及其与体长、体质量关系[J]. 南方水产科学, 2018, 14(6): 27-33. DOI: 10.12131/20180049
PENG Lu, JIANG Yan’e, XU Shannan, CHEN Zuozhi. Otolith morphology of Nemipterus virgatus and its relation to body length and mass in continental shelf of northern South China Sea[J]. South China Fisheries Science, 2018, 14(6): 27-33. DOI: 10.12131/20180049
Citation: PENG Lu, JIANG Yan’e, XU Shannan, CHEN Zuozhi. Otolith morphology of Nemipterus virgatus and its relation to body length and mass in continental shelf of northern South China Sea[J]. South China Fisheries Science, 2018, 14(6): 27-33. DOI: 10.12131/20180049

南海北部陆架区金线鱼矢耳石形态及其与体长、体质量关系

基金项目: 广东省自然科学基金项目 (2015A030313785);农业农村部财政专项“南海北部近海渔业资源监测”(2014—2018);公益性行业 (农业) 科研专项(201403008)
详细信息
    作者简介:

    彭 露(1994 — ),女,硕士研究生,从事海洋生物学研究。E-mail: 549846152@qq.com

    通讯作者:

    徐姗楠(1979 — ),女,博士,副研究员,从事海洋生物学研究。E-mail: xushannan@scsfri.ac.cn

  • 中图分类号: S 917.4

Otolith morphology of Nemipterus virgatus and its relation to body length and mass in continental shelf of northern South China Sea

  • 摘要: 根据2014年8月—2015年2月于南海北部海域采集的金线鱼(Nemipterus virgatus) 106尾,测量其耳石样本的长、宽、周长、面积等形态指标,分析耳石形态特征,以探讨其耳石形态特征与个体体长、体质量的关系。结果表明,金线鱼耳石的形态指标在雌、雄个体间差异不显著(P>0.05)。耳石的宽、面积及长宽比在左右耳石之间存在显著性差异(P<0.05),但耳石的长、最大半径、最小半径、周长、最小外接矩形面积和半径比在左右耳石之间差异不显著(P>0.05)。经主成分分析发现,耳石的长、宽、最大半径、最小半径、周长、面积、最小外接矩形面积和半径比这8个形态指标为金线鱼耳石的主要形态指标。金线鱼耳石主要形态指标与体长、体质量的最佳拟合函数为多项式函数。
    Abstract: We studied the otolith length, width, perimeter and other morphological parameters of 106 samples of Nemipterus virgatus collected from the continental shelf of northern South China Sea during August, 2014 to February, 2015. Results show no significant difference between female and male in otolith morphological characteristics (P>0.05). There was significant difference between left and right otolith in otolith width, area and ratio of length-width (P<0.05), but no significant difference in otolith length, maximum radius, minimum radius, perimeter, area of minimum circumscribed rectangle and ratio of radius (P>0.05). According to principal component analysis, the otolith length, width, maximum radius, minimum radius, perimeter, area, area of minimum circumscribed rectangle and ratio of radius were the main morphological indicators of N. virgatus otolith. The relationship among main otolith morphological characteristics and body length and body mass was fitted optimally by polynomial function.
  • 罗非鱼(Oreochromis nilotica)是世界渔业的重要鱼类品种,据报道,2007年中国的罗非鱼产量达121万t,除一部分鲜销外,大部分用于加工成冻鱼片出口。在冻鱼片生产过程中产生大量的下脚料,约占全鱼重量的40%以上,这些下脚料中含有丰富的蛋白质[1]。为了充分利用这些蛋白质资源,采用酶法水解制备水解蛋白是行之有效的途径。酶法水解蛋白过程中易产生一些苦味与腥味物质,苦味与苦味肽的形成有关,腥味的主要成分是氨、二甲胺、三甲胺、氮杂环己烷、吲哚、低分子的醛和酮等[2]。目前,一般采用活性炭吸附法[3-4]、微孔膜过滤法[5]、β-糊精包埋法[6]、微生物发酵法[7-8]和乙醚萃取法[2]等对蛋白酶解液进行处理,以去除其中的苦腥味。任仙娥等[7]认为瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)发酵能基本去除猪肉酶解液的苦味;段旭昌等[8]的研究表明,乳酸菌(Lactobacillus)发酵对甲鱼蛋白酶解液的风味有明显改善作用;杨萍等[5]通过微孔膜过滤也可减弱罗非鱼下脚料蛋白酶解液的腥味,但会导致蛋白质含量的减少;段振华等[6]采用酵母和β-糊精复合脱腥方法对罗非鱼碎鱼肉酶解液也具有一定的脱腥效果。据报道,乳酸菌与酵母菌在酱油酿造中的协同作用产生风味物质酯类,起呈味作用。也有乳酸菌发酵鱼肉香肠的研究报道[9]。但未见应用乳酸菌发酵改善罗非鱼肉酶解液风味的报道。该文以3种乳酸菌和2种酵母菌为菌种,对罗非鱼蛋白酶解液进行发酵,通过感官评定方法比较不同微生物脱腥去苦效果,旨在制备一种无苦腥味的蛋白酶解液,为充分利用罗非鱼下脚料中的蛋白质提供一条有效途径。

    罗非鱼下脚料由湛江恒兴水产公司提供,取鱼头和鱼骨经蛋白酶水解制备蛋白酶解液。嗜热链球菌(Streptococus thermophilus)、保加利亚乳杆菌(L.bulgaricus)和瑞士乳杆菌(L.helveticus)购于广东省微生物研究所菌种保藏中心。高温酵母、产香酵母购于湖北安琪酵母股份有限公司。超净工作台、YXQ-SG46灭菌器为上海贝塔生物制品有限公司产品。PHS-3B型pH计为上海精科实业有限公司产品。HPX-9162MBE型电热恒温培养箱为上海博讯实业有限公司医疗设备厂产品。

    用脱脂牛奶培养基,在适宜的温度下培养一定时间。

    将脱脂牛奶与蛋白酶解液按10:0,8:2,6:4,4:6,2:8和0:10比例混合,高温灭菌制成驯化培养基。冷却后接种10%活化菌种培养,直至得到适合在蛋白酶解液中生长的菌种。

    在酶解液中加入适当的蔗糖,于115℃灭菌15 min,制成发酵培养基。将一定量液体种子接种于发酵培养基中,在适宜温度下恒温培养。

    直接将活性干酵母接种到发酵培养基中,在适宜的条件下发酵。

    感官评定法,对发酵后蛋白酶解液的苦味和腥味按表 1标准评分。

    表  1  评分标准(5分制)
    Table  1  Scoring standard of sensory test
    发酵液
    fermentation liquid
    腥味
    fish odour
    评分
    score
    苦味
    bitter
    评分
    score
    感官评价
    sensory evaluation judgment
    发酵前酶解蛋白(对照) protein hydrolysates(control) 很浓 0 很重 0 难以接受
    发酵后与对照液比 compared with control 较浓 1 较重 1 尚可接受
    发酵后与对照液比 compared with control 2 2 可接受
    发酵后与对照液比 compared with control 较淡 3 较轻 3 容易接受
    发酵后与对照液比 compared with control 很淡 4 很轻 4 乐于接受
    发酵后与对照液比 compared with control 5 5 完全可接受
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    (1) 发酵时间对脱腥去苦效果的影响。接种10%瑞士乳杆菌于发酵培养基中,于37℃发酵不同时间。发酵后酶解液的感官评价见表 2。瑞士乳杆菌发酵3 h后,酶解液酸度明显升高,这是因为瑞士乳杆菌在酶解液中生长繁殖产生乳酸的缘故[10],pH值在发酵7 h后趋于稳定。从腥味评分值和苦味评分值来看,瑞士乳杆菌对酶解液脱腥有一定作用,去苦效果不明显,综合腥味与苦味2项指标,瑞士乳杆菌发酵时间对改善罗非鱼肉酶解液风味影响不显著。(2)接种量对发酵效果的影响。分别接种不同量的瑞士乳杆菌到发酵培养基中,于37℃培养7 h。由表 2可见,不同接种量对发酵7 h酶解液的酸度影响不显著,但感官评价结果表明,接种10%瑞士乳杆菌,酶解液腥味减弱,脱腥效果最好,苦味略有改善。(3)发酵温度对发酵效果的影响。接种10%的瑞士乳杆菌到发酵培养基中,分别于不同温度发酵7 h。瑞士乳杆菌在不同温度发酵7 h,酶解液酸度变化不大,37℃发酵,脱腥效果较好,苦味改善效果不明显(表 2)。综合以上试验结果,以瑞士乳杆菌为发酵菌种,接种量10%,温度37℃,发酵时间7 h,对罗非鱼酶解液有一定的脱腥效果,去苦作用不明显。瑞士乳杆菌发酵能改善罗非鱼酶解液的风味和品质,这可能与瑞士乳杆菌在酶解液中的代谢作用使酶解液产生风味特征化合物有关[7]

    表  2  瑞干乳杆菌发酵时间、接种量和发酵温度对酶解液腥味及苦味的影响
    Table  2  The effect of L.helveticus fermentation time, inoculation volume and fermentation temperature on fish odour and bitter of hydrolyzates
    pH 腥味
    fish odour
    腥味评分
    score of fish odour
    苦味
    bitter
    苦味评分
    score of bitter
    感官评价
    sensory evaluation judgment
    发酵时间/h
    fermentation time
    0 6.53 很浓 0 很重 0 难以接受
    3 4.52 较浓 1 较重 1 尚可接受
    5 4.29 2 较重 1 尚可接受
    7 4.06 2 较重 1 尚可接受
    9 4.07 2 较重 1 尚可接受
    接种量/%
    inoculation volume
    0 6.53 很浓 0 很重 0 难以接受
    6 4.33 较浓 2 较重 1 尚可接受
    8 4.27 2 较重 1 尚可接受
    10 4.06 较淡 3 较重 1 尚可接受
    12 4.18 2 较重 1 尚可接受
    发酵温度℃
    fermentation temperature
    32 4.83 2 较重 1 尚可接受
    37 4.06 较淡 3 较重 1 尚可接受
    42 4.80 2 较重 1 尚可接受
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    (1) 发酵时间对去除酶解液腥苦味效果的影响。接种10%驯化的嗜热链球菌,分别在42℃恒温发酵7、9、11和13 h,酶解液的感官评价见表 3。酶解液发酵7 h后,酸度基本保持不变,但从感官评分值看,嗜热链球菌发酵9 h脱腥去苦效果良好,随着时间进一步延长,苦味反而增加,这可能与菌种的蛋白酶活力高而肽酶活力低有关[11]。(2)接种量对脱腥去苦效果的影响。分别按6%、8%、10%和12%接种嗜热链球菌到发酵培养基中,于42℃发酵9 h。接种量对发酵9 h后的酶解液酸度没有显著影响,但脱腥效果不同,接种量达到10%时,脱腥去苦的效果最好(表 3)。(3)发酵温度对脱腥去苦效果的影响。以嗜热链球菌为发酵菌种,接种量为10%,在不同温度下发酵9 h。在相同的接种量及相同的发酵时间条件下,酶解液的酸度差别不大,但发酵温度为42℃或47℃时,酶解液的腥味得到很大改善(表 3),这可能与该菌为嗜热菌,其最适生长温度较高有关。嗜热链球菌对苦味的去除效果不如脱腥效果。

    表  3  嗜热链球菌发酵时间、接种量和发酵温度对酶解液腥味及苦味的影响
    Table  3  The effect of S.thermophilus fermentation time, inoculation volume and fermentation temperature on fish odour and bitter of hydrolyzates
    pH 腥味
    fish odour
    腥味评分
    score of fish odour
    苦味
    bitter
    苦味评分
    score of bitter
    感官评价
    sensory evaluation judgment
    发酵时间/h
    fermentation time
    0 6.85 很浓 0 很重 0 难以接受
    7 4.78 2 较重 1 尚可接受
    9 4.67 很淡 4 2 容易接受
    11 4.56 很淡 4 较重 1 尚可接受
    13 4.52 3 较重 1 尚可接受
    接种量/%
    inoculation volume
    6 4.33 较淡 3 较重 1 尚可接受
    8 4.27 较淡 3 较重 1 尚可接受
    10 4.06 很淡 4 2 容易接受
    12 4.18 很淡 4 2 容易接受
    发酵温度/℃
    fermentation temperature
    37 4.83 较淡 3 较重 1 尚可接受
    42 4.67 很淡 4 2 容易接受
    47 4.80 很淡 4 2 容易接受
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    (1) 发酵时间对酶解液腥苦味的去除效果。接种10%保加利亚乳杆菌到发酵培养基中,在42℃分别发酵7、9、11和13 h,酶解液的感官评价见表 4。保加利亚乳杆菌发酵9 h,酶解液腥苦味得到改善。(2)接种量对酶解液脱腥去苦效果的影响。接种6%、8%、10%和12%的保加利亚乳杆菌到发酵培养基中,于42℃发酵9 h,酶解液的感官评价见表 4。保加利亚乳杆菌接种量为10%的脱腥去苦效果较好。(3)发酵温度对酶解液脱腥去苦效果的影响。接种10%保加利亚乳杆菌到发酵培养基中,分别在37、42和47℃下发酵,时间为9 h。从表 4可知,发酵温度对酶解液的酸度影响不显著,但在42℃发酵,酶解液风味最好。

    表  4  保加利亚乳杆菌发酵时间、接种量和发酵温度对酶解液腥味及苦味的影响
    Table  4  The effect of L.bulgaricus fermentation time, inoculation volume and fermentation temperature on fish odour and bitter of hydrolyzates
    pH 腥味
    fish odour
    腥味评分
    score of fish odour
    苦味
    bitter
    苦味评分
    score of bitter
    感官评价
    sensory evaluation judgment
    发酵时间/h
    fermentation time
    0 6.85 很浓 0 很重 0 难以接受
    7 4.54 2 较重 1 尚可接受
    9 4.50 较淡 3 2 可接受
    11 4.42 较淡 3 较重 1 尚可接受
    13 4.27 较淡 3 较重 1 尚可接受
    接种量/%
    inoculation volume
    6 4.62 2 较重 1 尚可接受
    8 4.65 较淡 3 较重 1 尚可接受
    10 4.50 较淡 3 2 可接受
    12 4.57 较淡 3 2 可接受
    发酵温度/℃
    fermentation temperature
    37 4.61 2 较重 1 尚可接受
    42 4.50 较淡 3 2 可接受
    47 4.52 较淡 3 2 可接受
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    分别接种10%的瑞士乳杆菌、嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌到发酵培养基,在各自的最适条件下对酶解液进行发酵,感官评定结果见表 5。可见,3种乳酸菌对罗非鱼酶解液发酵都能起到脱腥去苦作用,这可能与酶解液中的苦味氨基酸被转化,增加了酶解液中的其他风味物质有关[8]。其中以嗜热链球菌效果最好,其适宜的发酵条件为接种量10%,发酵时间9 h,发酵温度42℃。

    表  5  不同乳酸菌脱腥去苦效果比较
    Table  5  Comparision of the removal effect of fish odour and bitter from hydrolyzates by different lactic acid bacteria fermentation
    菌种名称
    species
    发酵时间/h
    fermentation time
    发酵温度/℃
    fermentation temperature
    pH 腥味评分
    score of fish odour
    苦味评分
    score of bitter
    感官评价
    sensory evaluation judgment
    瑞士乳杆菌
    L.helveticus
    7 37 4.06 3 1 尚可接受
    嗜热链球菌
    S.thermophilus
    9 42 4.67 4 2 容易接受
    保加利亚乳杆菌
    L.bulgaricus
    9 42 4.50 3 2 可接受
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    分别添加1%、1.5%、2%和2.5%产香活性干酵母于发酵培养基,分别在30℃发酵1 h,对其进行感官评定,结果见表 6。试验过程中观察到发酵液有大量泡沫形成,感官评定结果表明,产香酵母对罗非鱼酶解液的腥苦味没有改良的作用。

    表  6  产香酵母对酶解液脱腥去苦效果的影响
    Table  6  The removal effect of aroma-producing yeast fermentation of fish odour and bitter from hydrolyzates
    接种量/% inoculation volume 腥味fish odour 腥味评分score of fish odour 苦味bitter 苦味评分score of bitter 感官评价sensory evaluation judgment
    1.0 很浓 0 很重 0 难以接受
    1.5 很浓 0 很重 0 难以接受
    2.0 很浓 0 很重 0 难以接受
    2.5 很浓 0 很重 0 难以接受
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    按2.2.1方法添加不同量的高温活性干酵母于发酵培养基中,并在35℃培养1~2.5 h。感官评定结果表明,高温酵母对罗非鱼酶解液的苦腥味没有改良的作用。

    由此可见,2种酵母菌发酵对罗非鱼蛋白酶解液的腥苦味无改善作用,这与胡文婷等[12]和施文正等[13]认为酵母菌发酵对鱼蛋白酶解液起脱腥去苦作用的研究结果不同,这是否与鱼的种类及酶解程度有关,还有待进一步探讨。

    该试验利用几种微生物发酵对罗非鱼下脚料蛋白酶解液进行脱腥去苦,结果表明:

    (1) 乳酸菌发酵能减弱酶解液的腥味及苦味,脱腥效果好于去苦效果;

    (2) 单因素试验表明,乳酸菌发酵脱腥去苦效果与发酵温度、发酵时间及接种量有关。嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌脱腥去苦效果最好的发酵条件为接种量10%,发酵温度42℃,发酵时间9 h,发酵后的酶解液腥味较淡,苦味轻。而瑞士乳杆菌适宜的发酵条件为接种量10%,发酵时间7 h,发酵温度37℃;

    (3) 3种乳酸菌发酵,以嗜热链球菌的脱腥去苦效果最好;

    (4) 试验中所用的2种酿酒酵母——产香酵母和高温酵母,对罗非鱼下脚料酶解液没有表现出脱腥去苦作用。

    乳酸菌发酵对罗非鱼下脚料蛋白酶解液的脱腥去苦机理及发酵后酶解液化学成分的改变,还有待进一步研究。

  • 图  1   南海北部金线鱼采样站位图

    Figure  1.   Sampling sites of N. virgatus in northern South China Sea

    图  2   金线鱼耳石形态术语

    Figure  2.   Terms of otolith morphology of N. virgatus

    图  3   金线鱼耳石形态指标示意图

    AC. 耳石长(L1);AB. 耳石宽(L2);OE. 耳石最小半径(r); OF. 耳石最大半径(R)

    Figure  3.   Sketching map on morphological parameters of otolith of N. virgatus

    AC. otolith length (L1);AB. otolith width (L2);OE. minimum radius (r);OF. maximum radius (R)

    图  4   金线鱼耳石主要形态指标与其体长关系

    Figure  4.   Relationship between primary morphological parameters of otolith and body length of N. virgatus

    图  5   金线鱼耳石主要形态指标与其体质量关系

    Figure  5.   Relationship between primary morphological parameters of otolith and body mass of N. virgatus

    表  1   南海北部金线鱼样本生物学信息

    Table  1   Biology information of N. virgatus in northern South China Sea

    项目
    item
    站位 site
    S1 S2 S3 S4 S5 S6
    采样日期 sampling date 2015.01 2014.10 2015.01 2015.01 2015.01 2014.08 2015.02
    样本数量 quantity of samples 17 2 9 22 21 11 24
    体长/mm body length 82~164 117~168 116~185 104~152 126~210 183~215 106~195
    体质量/g body mass 15~93 36~86 40~140 28~136 45~178 128~220 32~165
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    表  2   左、右耳石形态指标配对样本t检验

    Table  2   Paired t test for examination on morphological parameters of left and right otolith of N. virgatus

    耳石指标
    parameter of otolith
    统计量
    t
    自由度
    df
    P
    耳石长 L1 1.049 105 0.296
    耳石宽 L2 − 2.769 105 0.007*
    最大半径 R − 0.619 105 0.537
    最小半径 r 0.527 105 0.599
    耳石周长 P1 − 0.391 105 0.696
    耳石面积 A1 − 3.500 105 0.001*
    最小外接矩形面积 S1 − 1.616 105 0.109
    长宽比 L3 2.764 105 0.007*
    耳石半径比 L4 − 0.829 105 0.409
     注:*. 差异显著 (P<0.05)
     Note: *. significant difference (P<0.05)
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    表  3   金线鱼左耳石各形态指标权重系数和贡献率

    Table  3   Weight coefficient and contribution ratio of morphological parameters of left otolith of N. virgatus

    形态指标
    morphological parameter
    主成分
    principal component
    1 2
    耳石长 L1 0.994 0.082
    耳石宽 L2 0.980 − 0.119
    长宽比 L3 0.248 0.755
    最大半径 R 0.992 0.059
    最小半径 r 0.938 − 0.293
    耳石半径比 L4 0.114 0.858
    耳石周长 P1 0.992 0.043
    耳石面积 A1 0.995 0.158
    最小外接矩形面积 S1 0.996 0.106
    各成分贡献率/%
    contribution rate of each component
    76.15 15.78
    累计贡献率/% cumulative 76.15 91.93
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    表  4   金线鱼右耳石各形态指标权重系数和贡献率

    Table  4   Weight coefficient and contribution ratio of morphological parameters of right otolith of N. virgatus

    形态指标
    morphological parameter
    主成分
    principal component
    1 2
    耳石长 L1 0.996 0.058
    耳石宽 L2 0.982 − 0.096
    长宽比 L3 0.216 0.640
    最大半径 R 0.985 0.111
    最小半径 r 0.939 − 0.278
    耳石半径比 L4 0.079 0.858
    耳石周长 P1 0.995 0.009
    耳石面积 A1 0.995 − 0.015
    最小外接矩形面积 S1 0.996 − 0.013
    各成分贡献率/%
    contribution rate of each component
    75.92 13.88
    累计贡献率/% cumulative 75.92 89.80
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-03-26
  • 修回日期:  2018-05-27
  • 录用日期:  2018-06-04
  • 网络出版日期:  2018-12-05
  • 刊出日期:  2018-12-04

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