深水网箱作为建设现代化海洋牧场的一项重要组成部分,可有效拓展养殖空间,减轻陆基环境压力,提高养鱼质量,提升生产效率,是国家积极倡导的一种绿色、健康、高效的养殖模式,成为助推渔业转型升级,实现高质量发展的重要途径之一。传统深远海网箱模式下,由于自然海域天然饵料无法满足网箱鱼类的饵料需求,因此多采用人工投饵方式进行养殖,并配套相关管理人员和投饵渔船,造成了大量人力、饲料和能源的投入,同时存在养殖海域环境污染的隐患。在投饵模式下生长的鱼类,由于其索饵耗能少,其在体型和肉质等方面与野生鱼类均存在较大差异(Alsalvar et al, 2002; 郭全友等, 2019; 阮成旭等, 2017; 缪伏荣等, 2007; 段青源等, 2000)。随着人们生活水平的提高,对高品质鱼类的需求日益增加。野生鱼类由于具有低脂肪、口感佳的特点而备受青睐,但野生鱼类的捕获量远远无法满足市场需求。因此,亟需探索建立一种提高鱼类品质的新的养殖模式。
水生生物行为学研究表明,灯光对趋光性的鱼类、虾类、头足类都有明显的诱集作用,同时也提高了其摄食强度。刘超等(2012)研究发现,在淡水网箱上方设置照明灯可诱集饵料生物,提高网箱区饵料生物密度,满足鱼类摄食需要,促进生长速度。杜飞雁等(2017)发现,在海水中灯光诱集对中小型浮游动物群落也产生了较为明显的生态学效应,灯光可使浮游动物物种丰富度和多样性水平明显提高,但尚未改变浮游动物的群落结构。本研究基于相关研究设计了灯光诱饵深水抗风浪网箱养鱼技术,该技术充分利用海水中的中上层鱼类和浮游动植物的趋光特性,在网箱中安装太阳能光诱饵设备,夜间通过灯光诱集饵料生物作为饵料源,成为网箱养殖鱼类竞争性摄食的一种零投饵拟半野生化养殖的新型养殖模式。海水鱼类光谱敏感曲线是短波长范围为525~530 nm的绿光,且根据不同光源在海水中的传播特征(张延青等, 2020),选择绿色LED灯作为光源,被吸引饵料以玉筋鱼(Ammodytes personatus)群、鳀鱼(Engraulis japonius)群及虾群为主。前期的安装测试结果表明,在网箱中安装灯光诱饵系统对养殖海域环境无污染(李靖等, 2020),但安装该系统对养殖鱼类品质的影响尚无相关报道。
本研究选取我国主要的3种海水网箱养殖鱼类[大黄鱼(Pseudosciaena crocea)、鲈鱼(Lateolabrax japonicus)和真鲷(Pagrus major)]为研究对象,在安装有灯光诱饵系统的网箱中进行养殖实验,以传统投饵网箱为对照组,测定2种不同养殖模式下养殖鱼类肌肉中营养成分(粗脂肪、脂肪酸和氨基酸)的含量并进行营养评价,进一步分析投入产出比,为养殖模式的推广应用提供数据参考。
1 材料与方法 1.1 灯光诱饵深水抗风浪网箱结构及安装布局灯光诱饵深水网箱周长为40 m,由深水网箱、结构框架、浮式平台、太阳能板及水下集鱼灯、缆绳及监控装置组成,整体结构如图 1所示。集鱼灯是短波长范围为525~530 nm的绿光LED灯,根据光伏板的状态自动感应,当光伏组件电压低于DC15 V,连续时间大于10 min,系统默认天黑状态后,启动水下LED灯,开灯延时8 h后,关闭。以未安装灯光诱捕装置的相同规格的网箱作为对照网箱。实验所用网箱安装在青岛金沙滩外海海域。
2019年5月27日,在福建选购健康的大黄鱼、鲈鱼和真鲷的大规格苗种,苗种规格分别为(807.50± 4.32)、(782.00±7.31)和(771.00±6.28) g/尾,利用活鱼运输船运输至金沙滩海域。5月30日在3个灯光诱饵深水网箱按照养殖密度为10 kg/m³,分别投放大黄鱼、鲈鱼和真鲷的大规格鱼苗,根据网箱规格计算养殖水体体积,投放密度分别为6000、3000和3000尾/箱。同期,在3个对照网箱中按照相同的密度投放相应的大黄鱼、鲈鱼和真鲷鱼苗作为对照组。在养殖管理工艺方面,3个灯光诱饵深水网箱不投饵,而3个对照网箱则每天投喂蛋白质含量为40%的颗粒饲料,大黄鱼、鲈鱼和真鲷网箱中的日平均投喂量分别为40~60、25~35和20~30 kg/d。
1.3 养殖鱼类生长测定与肥满度计算分别于2019年6月8日、7月8日、9月10日和11月8日自3个实验网箱中各随机抽取20尾养殖鱼苗,观察鱼体形态,测量鱼苗体长和体重,按照下列公式计算养殖鱼的肥满度(K):
$ K=(W/L^{3})×100 $ |
式中,W为体重,L为体长。2019年11月8日在对照网箱和实验网箱中随机抽取3尾鱼进行解剖,观察其肝脏形态及腹腔内脂肪的状态。
1.4 养殖鱼的营养品质评价 1.4.1 样品处理11月8日自实验组和对照组网箱中随机抽取相应养殖鱼3尾刮去鱼体鳞片,剪取其肌肉组织,取每组每条鱼肌肉50 g,充分研磨混合后作为样品,每组设置6个平行。
1.4.2 检测方法按照GB5009.6-2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》中第二法酸水解法,样品经盐酸水解后用无水乙醚提取,测定脂肪含量;按照GB 5009.124-2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》,样品经盐酸水解后,经过氨基酸分析仪测定氨基酸含量;采用GB5009.168-2016《食品安全国家标准食品中脂肪酸的测定》第一法内标法,样品经水解-乙醚提取液提取其中脂肪后,利用气相色谱仪测定其脂肪酸含量。
1.5 养殖效益分析实验根据传统网箱养殖模式与灯光诱饵抗风浪网箱养殖模式的投入与产出进行养殖效益分析,其中,纯利润值=总收入–总成本;总成本=苗种费+饲料费+人工费+设备折旧费。
1.6 数据处理和统计分析实验数据采用单因子方差分析(one-way ANOVA),多重比较用Duncan’s进行差异显著性检验,P < 0.05为差异显著,P < 0.01为差异极显著,结果用平均值±标准误(Mean±SE)表示。
2 结果与分析 2.1 灯光诱饵对养殖鱼生长及肥满度的影响实验用3种鱼苗为人工繁育养殖的大规格鱼苗,投放前均表现为体型肥大,鱼肚鼓胀。实验结束时,经过5个月的养殖,对照网箱鱼体体型肥大,而灯光诱捕深水网箱养殖的鱼体整体变薄瘦,体型修长,其中大黄鱼变化最为显著(图 2)。对实验组和对照组收获的鱼进行解剖,发现对照组大黄鱼样品存在轻度脂肪肝现象,肝脏颜色呈粉红色,而采用灯光诱饵的实验组到11月收获时肝脏明显小于实验组,脂肪肝症状较轻(图 3);对照组的鲈鱼样品腹内有样如猪板油状脂肪,而采用灯光诱饵的实验组样品腹内猪板油状脂肪明显较少(图 4)。对实验期3种鱼的体长、体重和肥满度的测定结果见图 5、图 6和图 7,可以看出:经过5个月的养殖,大黄鱼、鲈鱼和真鲷3种鱼在灯光诱饵深水网箱养殖条件下,体长分别增加4.83%、24.94%和23.82%,体重分别增长2.69%、58.97%和31.43%,肥满度分别降低23.08%、17.69%和29.51%;在普通网箱养殖条件下,养殖大黄鱼、鲈鱼和真鲷的体长分别增加11.41%、29.37%和29.36%,体重分别增长52.11%、105.85%和74.29%,肥满度分别降低1.3%、2.76%和–3.90%。相比较而言,在灯光诱饵深水网箱养殖条件下,养殖鱼类的体长和体重增加率小于对照网箱,且肥满度大幅降低。
对照网箱和灯光诱饵网箱养殖的3种鱼的肌肉脂肪含量测定结果见表 1。由表 1可以看出,与对照组采用人工投喂的网箱养殖鱼相比,采用灯光诱饵模式养殖的大黄鱼和真鲷肌肉的脂肪含量分别为(2.60±0.03)和(2.60±0.02) g/100 g,分别比传统网箱养殖大黄鱼和真鲷脂肪含量低75.24%和46.81%,差异极显著(P < 0.01);而2种养殖模式下鲈鱼肌肉的脂肪含量差异不显著(P > 0.05)。
对2种模式下养殖的3种鱼的脂肪酸检测结果见表 3,大黄鱼、鲈鱼和真鲷分别检测出脂肪酸20、14和18种,3种养殖鱼体内十四碳酸(C14:0, 豆蔻酸)、十六碳酸(C16:0, 棕榈酸)、顺-9-十八碳一烯酸甲酯(C18:1n-9)和顺4, 7, 10, 13, 16, 19, 17-二十二碳六烯酸(C22:6n3, DHA)含量比重较高。经过5个月养殖,实验组大黄鱼、鲈鱼和真鲷的十六碳酸含量比对照组分别降低79%、97%和75%,差异极显著(P < 0.01);DHA含量分别比对照组升高3.7、24和10倍,差异极显著(P < 0.01);总脂肪酸含量比对照组分别降低51%、87%和62%,差异极显著(P < 0.01)。
对2种模式下养殖的3种鱼肌肉氨基酸含量测定结果见表 3。本研究中,3种鱼的肌肉内共检测到16种氨基酸,氨基酸总含量大小依次为真鲷 > 鲈鱼> 大黄鱼;肌肉内各呈味氨基酸含量从高到低依次为谷氨酸(Glu)、天冬氨酸(Asp)、丙氨酸(Ala)、精氨酸(Arg)、甘氨酸(Gly)。经过5个月的养殖,3种鱼肌肉内的呈味氨基酸、呈鲜味氨基酸、呈甘味氨基酸、总氨基酸、非必需氨基酸含量均升高,其中变化最显著的是大黄鱼,实验组比对照组的呈味氨基酸、呈鲜味氨基酸及呈甘味氨基酸含量分别高11.78%、9.17%和19.57%,差异显著(P < 0.05)。
2.5 养殖效益分析2种模式下养殖的3种鱼的效益对比结果见表 4。本研究在5月购进规格为0.50~0.75 kg的大黄鱼鱼种12 000尾、鲈鱼鱼种6000尾、真鲷鱼种6000尾,总计24 000尾,每种鱼分别平均置于普通网箱和灯光诱饵深水网箱中养殖。鱼苗购进价均为48元/kg,普通养殖模式下商品鱼大黄鱼、鲈鱼和真鲷的价格分别为60、60和76元/kg,纯利润分别为13.15、9.55和6.68万元。而灯光诱饵抗风浪网箱养殖模式下所养殖的鱼类由于体型和口感均优于投饵方式养殖的鱼类,其售出单价高于普通投饵养殖模式,商品大黄鱼、鲈鱼和真鲷的售价分别为120、100和120元/kg,纯利润分别为35.47、23.21和23.64万元。由此可见,在灯光诱饵抗风浪网箱养殖模式下3种鱼的经济效益均高于普通网箱养殖模式。
在养殖过程中,鱼体的形态、肥瘦等体表特征可直接体现鱼的品质,对鱼类的养殖起到直观的反馈。段青源等(2000)研究发现,野生大黄鱼较养殖大黄鱼体型更瘦长,且养殖大黄鱼的肝体比较野生大黄鱼偏大,这与Mairesse等(2005)发现的密集型养殖条件下鲈鱼肝体比较高的结果一致。沈伟良等(2017)年研究发现,改变养殖环境水流、养殖空间大小、饲料可在一定程度上实现养殖大黄鱼的形态改良。本研究中,3种鱼体长和体重均增长,肥满度降低,达到“瘦身”改良作用。大黄鱼11月体重略有下降,分析原因可能是天气渐冷,养殖鱼进食量减少,可食用的浮游生物也在减少,鱼摄食不足,经常处于饥饿或半饥饿状态,但3种鱼肥满度降低说明鱼瘦身成功,从表观上达到比较理想的状态。解剖发现,灯光诱饵组养殖鱼的肝脏颜色和大小正常,说明灯光诱饵养殖可达到模拟野生生长的效果。本研究选取绿色光源光谱作为灯光诱饵的光谱。近年来,陆续有研究表明,在不同光谱影响下,鱼类肌肉品质存在差别。吴亮等(2016)研究发现,绿光环境有利于豹纹鳃棘鲈(Plectropomus leopardus)幼鱼的摄食、生长和存活。刘松涛等(2021)发现,绿色LED光谱对红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)幼鱼的生长发育具有良好的促进作用,绿色光谱影响下的红鳍东方鲀的体重、饲料转化率和消化酶活性都高于红、黄、蓝、白光谱。费凡等(2019)用全光谱光、蓝光、绿光、黄光和红光实验发现,绿光对欧洲舌齿鲈(Dicentrarchus labrax)营养品质有着促进作用,其脂肪含量、氨基酸含量、多不饱和脂肪酸、DHA和二十碳五烯酸(EPA)含量均高于其他光谱组。以上研究说明,绿光光谱能促进海水鱼类的养殖品质。本研究的绿色灯光诱饵系统可能对3种鱼的养殖品质改善起到一定的促进作用。
3.2 灯光诱饵对养殖鱼肌肉脂肪含量影响及营养评价段青源等(2000)研究表明,养殖大黄鱼的体脂肪含量比野生大黄鱼的高出1.9倍。陈度煌等(2019)研究表明,养殖大口黑鲈(Micropterus salmoides)肌肉内粗脂肪含量显著高于野生鱼。采用普通网箱养殖的鱼类肌肉脂肪含量较高,这与常规网箱养殖饲料脂肪含量高且投喂充足、养殖密度过大直接相关。Watanabe等(1982)首次提出,鱼体脂肪一般会随着饲料脂肪含量的增加而升高。张显娟等(2001)研究也发现,高脂肪含量的饲料会导致鱼体脂肪含量升高,另一方面作为饵料的鲜冻小杂鱼饲料很难保证其新鲜度,脂肪氧化和环境恶化都将导致肝脏损害,诱发脂肪肝,这也是养殖鱼类脂肪含量较高的原因之一。而野生大黄鱼生活在广阔的海洋,捕食活的小鱼,这不仅保证食物的新鲜度,且由于活跃的捕食活动,增加了能量消耗,因此脂肪在体内积累减少,肌肉脂肪含量明显降低。本研究中,灯光诱饵装置的网箱中无人工投饵,通过灯光吸引杂鱼小虾到网箱中,养殖鱼类通过捕捉这些活的鱼虾为食。利用这一方式,网箱养殖的鱼类不仅改变了食物的种类,同时消耗了能量,避免了脂肪的堆积,因此大黄鱼和真鲷肌肉内脂肪含量变化与普通网箱养殖组差异极显著(P < 0.01)。而本研究中的鲈鱼肌肉内脂肪含量改变不显著,分析原因可能是鲈鱼腹内脂肪堆积过多,在进行半饥饿野化瘦身时,首先消耗腹内脂肪,具体结果还有待进一步研究。
3.3 灯光诱饵对养殖鱼类肌肉脂肪酸含量影响及营养评价脂肪酸在有充足氧供给的情况下,可氧化分解为CO2和H2O,释放大量能量,是机体主要能量来源之一。DHA是一种不饱和脂肪酸,主要来源于海藻和鱼类,是最重要的膜磷脂成分,影响神经递质通路、突触传递和信号转导,可保护机体免受氧化损伤。研究表明,鱼肉脂肪酸含量较低,且多为不饱和脂肪酸,是人类优质的脂肪酸来源之一。研究结果显示,采用灯光诱饵模式养殖的3种鱼类肌肉脂肪酸中十六碳酸、十八碳酸及DHA含量与对照组相比差异显著(P < 0.01),与段青源(2000)、颜孙安等(2015)研究结果一致。推测,这可能是因为灯光诱饵网箱内的鱼能捕捉到更多富含多不饱和脂肪酸的海洋活饵料,因此其DHA等多不饱和脂肪酸含量增加。EPA和花生四烯酸的含量并无显著性差异,但3种鱼对照组的花生四烯酸含量均高于实验组,推测原因可能是由于配合饲料中添加了花生四烯酸。由此可以看出,本研究中的3种鱼自南方传统投饵网箱养殖北运至青岛进行半饥饿野化瘦身之后,体内DHA含量显著增加、棕榈酸含量显著减少,这种模式下养殖获得的鱼类品质更加优良,对人体更有益。因此,灯光诱饵网箱养殖是一种更利于人类饮食健康的养殖方式。
3.4 灯光诱饵对养殖鱼肌肉氨基酸含量影响及营养评价氨基酸是蛋白质的最基本单位,通常分为必需氨基酸和非必需氨基酸。研究表明,食品味道鲜美的程度主要由其呈味氨基酸(包括Asp、Glu、Arg、Ala和Gly)的组成和含量所决定。近年来研究表明,网箱养殖大黄鱼呈味氨基酸总量、氨基酸含量显著低于野生大黄鱼(颜孙安, 2015; 阮成旭等, 2017),从而导致普通网箱养殖鱼类会出现土腥味,口感不佳。刘峰等(2018)研究发现,饥饿可对大黄鱼幼鱼的氨基酸和脂肪酸含量造成影响,并提出通过适当的饥饿处理可改变肌肉中氨基酸和脂肪酸含量,并改善大黄鱼的肉质风味的策略。3种鱼实验组和对照组相比呈味氨基酸、呈鲜味氨基酸、呈甘味氨基酸及总氨基酸含量均显著提高(P < 0.05),这是由于本研究中的鱼类通过灯光诱饵获取活体食物,自然饵料丰度不足,鱼类处于半饥饿状态,可能会改变其氨基酸含量及种类比重,从而改善其口感,进一步说明这种养殖模式可提高养殖鱼类的食用品质。
3.5 经济效益与社会效益本研究通过灯光诱饵的方法,改变传统网箱养殖投喂冰鲜杂鱼和配合饲料的养殖模式,与普通网箱养殖模式相比,养殖鱼类生长速度有所降低,但全程零投饵降低了养殖成本,提高了养殖鱼的品质,养殖商品鱼的单价显著高于普通投饵养殖鱼类。另外,由于养殖过程中不需要人工投饵,饲料成本和人工成本均显著降低,因此,灯光诱饵模式养殖的鱼类总体收益显著高于普通养殖模式,更加符合目前“提质增效”的养殖理念。同时,此种养殖模式作为海洋牧场的组成部分,还可促进海洋牧场的多元化、健康发展,示范带动效应强,高质量发展特征明显;另外,养殖鱼类捕捉活体饵料,避免了野生杂鱼的滥捕、颗粒饵料对养殖海区及周围海区的污染,符合“绿色生态”水产养殖新理念的要求。
综上所述,利用太阳能灯光诱饵深水网箱养殖模式可为养殖鱼类模拟野生环境捕食状态。由于养殖全程不投喂饵料,鱼类经过半饥饿野化瘦身,成品鱼体型修长,肥满度降低,脂肪含量降低,且鱼肌肉内总氨基酸含量、呈味氨基酸含量、呈鲜味氨基酸含量、呈甘味氨基酸含量和DHA含量均升高;口感提升,采用此方法养殖的鱼类品质高于普通网箱养殖鱼类,养殖效益也显著提升,此种养殖模式可作为一种绿色健康养殖模式进行推广。
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