Effect of edible way on bioaccessibility of Fe, Cu in Crassostrea rivulari and Paphia undulate
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摘要:
应用全仿生消化模型评价了近江牡蛎(Crassostrea rivulari)和波纹巴非蛤(Paphia undulate)的铁(Fe)、铜(Cu)在仿生胃肠提取液中的变化与生物可接受性。结果表明: 1)煮熟后的2种贝类中的Fe和Cu在胃消化阶段的提取量有所增加, 但在肠消化阶段近江牡蛎中Cu和波纹巴非蛤中Fe、Cu提取量均有所降低; 2)熟近江牡蛎中的Fe生物可接受性比生的提高了7.3%, Cu生物可接受性提高了4.6%;熟波纹巴非蛤中Fe生物可接受性比生的提高了11.5%, 而Cu则降低了11.5%;3)食用近江牡蛎最高可为沿海居民提供人体每日所需15.5%的Fe和25.9%的Cu, 而食用波纹巴非蛤对沿海居民每日Fe、Cu摄入量的贡献分别大于6.4%和3.1%。日常食用熟的近江牡蛎比波纹巴非蛤能提供更多Fe摄入量。总体而言, 熟食比生食能摄入更多的Fe。
Abstract:We evaluated the solubility and bioaccessibility of Fe and Cu in Crassostrea rivulari and Paphia undulate by in vitro whole-bionic digestion model. The results show that: 1) At the stomach digestive stage, the solubilities of Fe and Cu in cooked C.rivulari and P.undulate were higher than those in raw ones, which was contrary to the case at intestinal digestion stage; 2) The bioaccessibility of Fe and Cu in cooked C.rivulari increased by 7.3% and 4.6%, respectively, and the bioaccessibility of Fe in cooked P.undulata increased by 11.5% while that of Cu decreased by 11.5%;3) Eating C.rivulari could provide coastal residents at most with 15.5% and 25.9% of the daily intake of Fe and Cu, respectively, while eating P.undulata could provide with over 6.4% and 3.1% of Fe and Cu, respectively. In general, eating C.rivulari provides human body with more daily intake of Fe than eating Paphia undulate, and even more when they are cooked.
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Keywords:
- Crassostrea rivulari /
- Paphia undulate /
- Fe /
- Cu /
- bioaccessibility
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鸢乌贼(Sthenoteuthis oualaniensis，Lesson 1830)为暖水大洋性头足类，隶属于头足纲、枪形目、柔鱼科、鸢乌贼属[1]，广泛分布于印度洋、太平洋的赤道和亚热带海域，其中在南海和印度洋西北海域最为丰富[2]。南海鸢乌贼俗称深海红鱿，因其生命周期短，资源量高，是目前南海外海最具开发潜力的生物资源之一[3]。中国目前对印度洋西北海域的鸢乌贼研究的相对较多，对南海海域的则较少。研究主要集中在鸢乌贼的生长摄食[4]、耳石形态[5-6]、资源评估[7-8]、遗传多样性[9]及营养加工[10-11]等方面，而在繁殖生物学方面仅颜云榕等[4]和张宇美等[12]分别对南沙海域和西沙海域的鸢乌贼做过报道。
种群的补充、生长和死亡是决定种群数量及其变动的3个相互联系的过程，繁殖力是影响种群补充量的原因之一，也是资源评估的重要参数之一[13]。因此，研究鸢乌贼的繁殖力对评估其种群数量及变化规律，合理开发与可持续利用其资源有着重要意义，该研究旨在为今后南海鸢乌贼资源的开发、利用及管理提供基础数据。
1. 材料与方法
1.1 调查海域与调查船
鸢乌贼样本分别采集于2012年9月~10月(秋季)和2013年3月~4月(春季)2个季度，采集海域为5°N~16°N，108°E~118°E，取样区域见图 1。调查船是租用钢质灯光罩网渔船，总吨位400 GT，总长43.6 m，型宽7.60 m，型深4.10 m，双主机，每台功率201.0 kW，海上自持力70 d。
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图 1 采样海域南海九段线参见彩色宣传页的调查区域图Figure 1. Sampling areaFor information about the nine-dash line of the South China Sea, see the survey area map on the colored leaflet.1.2 样品采集与分析
样本采集采用灯光罩网作业(主尺度为281.60 m×80.18 m，网口网目尺寸为35 mm，网囊最小网目尺寸为17 mm)。共采集到样本4 016尾，样本现场低温速冻后运回实验室进行生物学测定，测量过程均按照《海洋调查规范》(GB/T 12763.6—2007)[14]分别测定其胴长(ML)、体质量(BW)、纯体质量(W)以及性腺成熟度等生物学参数。性腺成熟度划分参照茎柔鱼性成熟度分期标准，分为Ⅰ~Ⅴ期[15]。
鸢乌贼繁殖力的测定：随机采集Ⅲ~Ⅳ期雌性卵巢样品进行繁殖力的测定。采用质量法进行卵粒的计数，先用电子天平(精确到0.01 g)分别称量卵巢内未成熟卵子和输卵管内成熟卵子质量，然后再分别取其中1 g，对其计数，最后换算为卵巢卵子数和输卵管内成熟卵子数，对少于1 g的样本进行全部计数。
成熟卵径的测定。卵径的测定采用贝克曼库尔特Multisizer 3颗粒计数及粒度分析仪进行。取2 g成熟卵于培养皿中，加少量0.9%生理盐水，用弯头解剖针将其分开，待细胞个体完全分开后，加适量的生理盐水，然后置于调试好的仪器中进行分析测定。
个体潜在繁殖力(potential fecundity)用未成熟卵子数与成熟卵子数之和表示。个体绝对繁殖力(absolute fecundity)是指雌性个体在一个生殖季节可能排出的卵子数，用输卵管中的成熟卵子数作为绝对繁殖力[16]。该研究用成熟卵粒数来代表个体绝对繁殖力。个体绝对繁殖力与体质量或胴长的比值作为个体相对繁殖力，即为单位体质量(g)或胴长(mm)的繁殖力。该研究以Fa表示个体绝对繁殖力，以Faml表示单位胴长的相对繁殖力，以Faw表示单位纯体质量的相对繁殖力。
1.3 数据统计与分析
用性腺成熟度指数(gonosomatic index，GSI)判断鸢乌贼性腺发育情况[17]。计算公式如下：
$$ {\text { GSI }}=(\text { 性腺质量 } / \text { 纯体质量 }) \times 100 $$ 将2个季度鸢乌贼个体绝对繁殖力与胴长、体质量、纯体质量等生物学参数的关系作比较并对回归方程的差异性进行F检验。
卵径数据分析。卵径测量数据的分析使用测量仪器(贝克曼库尔特Multisizer 3颗粒计数及粒度分析仪)自带的数据分析处理软件，文章主要分析了卵径的体积百分比和数量百分比分布。
2. 结果与分析
2.1 鸢乌贼的性腺发育情况
调查发现南海中南部海域鸢乌贼雌雄个体性腺发育存在较大差异，即便为同一胴长的不同个体，其性腺成熟度也存在较大差异。该海域春、秋季鸢乌贼雌雄比例均接近1 : 1，2个季度均发现有性成熟个体。不同季节鸢乌贼性腺成熟情况存在差异，其中春季Ⅰ期个体所占比例较大，秋季则Ⅱ、Ⅲ期所占比例较大，2个季节Ⅳ期个体所占比例基本相同(图 2)。从鸢乌贼性腺成熟度指数看，鸢乌贼性腺成熟度存在季节差异和性别差异，秋季性腺成熟度高于春季(图 3)。
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图 2 春、秋季鸢乌贼不同性成熟阶段的比例Figure 2. Proportion of different sexual maturity stage of S.oualaniensis in spring and autumn![]()
图 3 春、秋季雌、雄鸢乌贼性腺成熟度指数Figure 3. Gonad somatic index of female and male S.oualaniensis in spring and autumn2.2 成熟雌性鸢乌贼性腺成熟随胴长的变化
成熟的雌性鸢乌贼性腺成熟度指数随胴长变化呈现一定的规律，其中春、秋季变化趋势基本一致(图 4)。性腺成熟度指数在胴长为141~150 mm处出现一个转折点，当胴长小于141 mm时性腺成熟度指数随胴长增长呈上升趋势，当胴长大于150 mm时性腺成熟度指数同样随着胴长的增长有缓慢升高的趋势；胴长为121~140 mm处性腺成熟度指数最高，高达9.71；各胴长组性腺成熟度指数均为秋季高于春季。
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图 4 成熟雌性鸢乌贼性腺成熟度指数随胴长变化情况Figure 4. Relationship between mantle length and gonad somatic index of mature female S.oualaniensis2.3 鸢乌贼个体繁殖力
鸢乌贼个体潜在繁殖力春、秋季波动范围分别为756~146 017粒和1 441~130 113粒，均值分别为20 585粒和32 956粒。个体绝对繁殖力春季变动范围为63~97 074粒，平均为8 635粒；秋季变动范围为24~60 378粒，均值为10 234粒。总体来说，秋季鸢乌贼绝对繁殖力较春季高。
春、秋季鸢乌贼相对繁殖力Faml分别为47粒·mm-1与58粒· mm-1，波动范围分别为1~393粒·mm-1与1~311粒· mm-1；相对繁殖力Faw分别为48粒· g-1与54粒· g-1，波动范围为2~201粒· g-1与1~223粒· g-1。
2.3.1 个体绝对繁殖力随胴长的变化
春、秋季鸢乌贼个体绝对繁殖力Fa(粒)随胴长ML(mm)的变化见图 5，通过线性回归得到个体绝对繁殖力与胴长的关系式春季为Fa=261.27ML-27 434(R=0.730，n=120，P < 0.01)；秋季为Fa=222.9ML-24 029(R=0.655，n=139，P < 0.01)。两季个体绝对繁殖力与胴长均呈显著正相关关系，即个体绝对繁殖力随胴长的增长而增强。
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图 5 春、秋季鸢乌贼个体绝对繁殖力与胴长的关系Figure 5. Relationship between individual absolute fecundity and mantle length of S.oualaniensis in spring and autumn2.3.2 个体绝对繁殖力随体质量的变化
春、秋季鸢乌贼个体绝对繁殖力随体质量变化关系见图 6。通过线性回归得到个体绝对繁殖力Fa(粒)与体质量BW(g)的关系式春季为Fa=43.379BW+1 708.3(R=0.620，n=120，P < 0.01)；秋季为Fa=63.531BW-2 549.3(R=0.684，n=139，P < 0.01)。两季个体绝对繁殖力与体质量均呈显著正相关关系，即个体绝对繁殖力随体质量的增加而增强。
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图 6 春、秋季鸢乌贼个体绝对繁殖力与体质量的关系Figure 6. Relationship between individual absolute fecundity and body weight of S.oualaniensis in spring and autumn2.3.3 个体绝对繁殖力随纯体质量的变化
春、秋季鸢乌贼个体绝对繁殖力随纯体质量变化关系见图 7。通过线性回归得到个体绝对繁殖力Fa(粒)与纯体质量W(g)的关系式春季为Fa=59.882W+1 115.2(R=0.650，n=120，P < 0.01)；秋季为Fa=81.108W-2 734(R=0.675，n=139，P < 0.01)。两季个体绝对繁殖力与纯体质量均呈显著正相关关系，即个体绝对繁殖力随纯体质量的增加而增强。
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图 7 春、秋季鸢乌贼个体绝对繁殖力与纯体质量的关系Figure 7. Relationship between individual absolute fecundity and net body weight of S.oualaniensis in spring and autumn2.4 鸢乌贼成熟卵径分布情况
通过分析鸢乌贼成熟卵径得出其粒径为400~1 200 μm，均值为(769±261)μm；其中90%的成熟卵粒卵径小于800 μm(图 8)。
3. 讨论
2个航次采集的鸢乌贼样本雌雄比例均接近1 : 1，表明南海中南部海域鸢乌贼雌雄个体分布较均衡。叶旭昌和陈新军[18]、CHEN等[19]和陆化杰等[20]对印度洋西北海域和赤道公海的研究发现鸢乌贼雌性个体比例远远高于雄性个体，与该次调查结果存在较大的差异，其原因可能是采样方法和调查海域不同，上述学者采用的是鱿鱼钓具，其具有较强的选择性，这应当是与该次调查结果存在较大差异的原因之一。该次调查结果也表明灯光罩网作业方式能够较全面地反映南海鸢乌贼的群体分布状态。颜云榕等[3]对夏季南沙群岛鸢乌贼的研究也发现，灯光罩网渔获的鸢乌贼雌雄比为1.4，同样认为灯光罩网选择性差，可较真实地反映鸢乌贼渔业资源生物学特性。
调查发现，南海鸢乌贼雌雄个体性腺发育均存在个体差异和季节差异，可能是因为南海鸢乌贼为异步成熟、连续产卵群体。张宇美等[11]对西沙群岛海域鸢乌贼的研究也发现各个季节都有性成熟个体；HARMAN等[21]发现鸢乌贼持续产卵。叶旭昌等[18]秋季(9月~11月)对印度洋西北海域鸢乌贼的研究发现雌雄性腺成熟度以Ⅰ和Ⅳ期为主，其结果与该次调查有所差异，可能与调查海域不同有关。
通过对Ⅳ~Ⅴ期雌性样本性腺成熟度指数随胴长变化的研究发现，当胴长小于141 mm时性腺成熟度指数随胴长增长呈上升趋势；当胴长大于150 mm时性腺成熟度指数同样随着胴长的增长有缓慢升高的趋势，出现这种变化规律可能是因为采集的样本中存在2个产卵群体。颜云榕等[3]夏季对南沙群岛北部海域鸢乌贼的分析结果也认为该海域存在2个不同胴长组的产卵群体；张鹏等[22]春季对南沙海域鸢乌贼种群结构的分析认为南沙海域存在中型和微型2个种群。因此，出现这种现象的原因应当是南海存在中型群和微型群2个种群。鸢乌贼秋季成熟度指数高于春季，可能与雌性性成熟高峰期为冬季有关[11]。该调查鸢乌贼个体潜在繁殖力春、秋季分别为756~146 017粒和1 441~130 113粒；个体绝对繁殖力分别为63~97 074粒和24~60 378粒；HARMAN等[21]对夏威夷鸢乌贼的研究发现胴长大于290 mm的个体其绝对繁殖力变动范围为10 000~250 000粒；LAPTIKHOVSKY等[23]对大西洋海域鸢乌贼相近种S.pteropus的研究发现成熟雌性胴长为155~558 mm，成熟卵粒数为10 000~1 000 000粒，HARMAN等[21]和LAPTIKHOVSKY等[23]结果均高于该次调查结果，可能与该次调查鸢乌贼个体较小(胴长为80~250 mm)有关。该次调查鸢乌贼样本胴长远远小于HARMAN等[21]和LAPTIKHOVSKY等[23]采用的样本。此外，研究发现鸢乌贼绝对繁殖力与胴长呈显著正相关关系(P < 0.01)，因此胴长较小也是影响其繁殖能力的因素之一。这在大西洋东北部及邻近海域鱿鱼(Alloteuthis subulata)中得到体现，其(成熟雌性胴长为30~50mm)潜在繁殖力仅为2 200~13 500粒[24]，小于该次调查结果。由于鸢乌贼的繁殖策略为多次产卵，一次产卵后将继续生长，然后产生额外卵细胞，成熟后再次产卵，HARMAN等[21]还发现鸢乌贼个体成熟后卵巢持续产卵，成熟的卵储存在输卵管中，而输卵管的丰满度与胴长无关，表明为重复产卵。综上说明鸢乌贼有较强的繁殖能力。
该次调查发现鸢乌贼成熟卵粒的卵径范围为0.4~1.2 mm，而MOHAMED等[2]的研究得到的鸢乌贼卵径范围为0.7~0.9 mm；此次得到的卵径范围较MOHAMED等[2]的大，可能与测量方法不同有关。该研究采用的是颗粒计数分析仪进行测量，该仪器有可能把连在一起的2个细胞或同时进入小孔管的细胞当成一个细胞进行分析，从而得出较大的粒径数据。LAPTIKHOVSKY等[23]对鸢乌贼的相近种S.pteropus的成熟卵粒卵径进行了研究得出卵径范围为0.73~0.87 mm，他们认为其卵径小[23]。鸢乌贼的平均卵径为0.77 mm，表明鸢乌贼的卵径也较小。
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图 1 食用方式对近江牡蛎和波纹巴非蛤消化过程铁、铜提取量的影响
Figure 1. Influence of edible way of digestion process on solubility of Fe, Cu in C.rivulari and P.undulate
表 1 唾液、胃液、十二指肠液、胆汁组成成分
Table 1 Main components of saliva, gastric juice, duodenal juice and bile
无机物inorganic matter 有机物organic matter 消化酶digestive enzyme pH 唾液sailiva 10 mL 189.6 g·L-1 KCl
10 mL 20 g·L-1 KSCN 10 mL 88.80 g·L-1 NaH2PO4
10 mL 57 g·L-1 Na3PO4
1.7 mL 175.3 g·L-1 NaCl
1.8 mL 40 g·L-1 NaOH8 mL 25 g·L-1尿素 145 mg α-淀粉酶
15 mg尿酸
50 mg粘液素6.5±0.2 胃液gastric juice 15.7mL 175.3 g·L-1 NaCl
3.0 mL 88.8 g·L-1 NaH2PO4
9.2 mL 89.6 g·L-1 KCl
18 mL 22.2 g·L-1 CaCl2
8.3 mL 37% HCl10 mL 65 g·L-1葡萄糖
10 mL 2 g·L-1葡萄糖醛酸
3.4 mL 25 g·L-1尿素
10 mL 33 g·L-1 氨基葡萄糖盐酸盐1 g牛血清蛋白
1 g胃蛋白酶
3 g脂肪酶1.07±0.07 十二指肠液
duodenal juice40 mL 175.3 g·L-1 NaCl
40 mL 84.7 g·L-1 NaHCO3
10 mL 8 g·L-1 KH2PO4
6.3 mL 89.6 g·L-1 KCl
10 mL 5 g·L-1 MgCl2
9 mL 22.2 g·L-1 CaCl2
0.18 mL 37% HCl4 mL 25 g·L-1尿素 1 g牛血清蛋白
3 g胰液素
0.5 g脂肪酶7.8±0.2 胆汁bile 30 mL 175.3 g·L-1 NaCl
68.3 mL 4.7 g·L-1 NaHCO3
4.2 mL 89.6 g·L-1 KCl
0.2 mL 37% HCl
10 mL 2.2 g·L-1 CaCl21 g牛血清蛋白
6 g胆汁8.0±0.2 注：用盐酸或碳酸氢钠溶液调pH，用超纯水定容至500 mL，在4 ℃下保存
Note: The pH values of all solutions were adjusted using HCl or NaHCO3 and the total volume of each digestion solution was diluted to 500 mL with ultrapure water before storage at 4 ℃.
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表 2 近江牡蛎和波纹巴非蛤中铁、铜的生物可接受性
Table 2 Bioaccessibility of Fe and Cu in C.rivulari and P.undulate
% 元素
element近江牡蛎C.rivulari 波纹巴非蛤P.undulate 生牡蛎raw 熟牡蛎cooked 生蛤raw 熟蛤cooked 铁Fe 52.0±32.7 55.8±30.4 40.7±13.2 45.4±11.2 铜Cu 83.4±11.6 87.2±9.5 87.8±10.3 77.7±12.7
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表 3 居民日微量元素摄入量
Table 3 Daily consumption of Fe and Cu in shellfish
mg · d-1 元素
element适宜摄入量
AI可耐受摄入量
UI近江牡蛎C.rivulari 波纹巴非蛤P.undulate 生牡蛎raw 熟牡蛎cooked 生蛤raw 熟蛤cooked 男 女 男 女 男 女 男 女 男 女 男 女 铁Fe 15 20 50 50 2.16 1.97 2.32 2.12 1.39 1.27 1.56 1.47 铜Cu 2.0 2.0 8.0 8.0 0.50 0.45 0.52 0.47 0.08 0.07 0.07 0.06 注：适宜摄入量和可耐受摄入量采用成年居民(≥18岁)推荐值
Note：Values of Al an Ul using adult (age≥18) recommended values of DRIs.
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期刊类型引用(1)
1. 旷泽行，汪慧娟，谷阳光，齐占会，黄洪辉. 海南岛昌化江河口海域生物体重金属富集特征与概率健康风险评价. 海洋环境科学. 2021(05): 699-706 . 
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