不同颜色珍珠层的三角帆蚌组织中类胡萝卜素含量的分析

(1.中国水产科学研究院淡水渔业研究中心农业部淡水渔业和种质资源利用重点实验室,江苏无锡214081;2.弗吉尼亚理工及州立大学自然资源与环境学院,美国弗吉尼亚24061)

摘要：对3～5龄(体质量为262.5～587.5 g)的三角帆蚌Hyriopsis cumingii外套膜中央膜、边缘膜、性腺、鳃丝及肝脏5种组织中的类胡萝卜素含量进行了测定,并比较了不同颜色珍珠层边缘区的个体间类胡萝卜素含量的组织差异。结果表明:三角帆蚌肝脏中类胡萝卜素含量为(134.8±61.7)mg/kg,极显著高于其它4种组织(P＜0.01),依次大于性腺＞边缘膜＞鳃丝＞中央膜,而4种组织间的含量差异均不显著(P＞0.05);以边缘区珍珠层颜色为区分标准,白色个体与紫色个体的肝脏、性腺、鳃丝及中央膜组织中类胡萝卜素的含量差异不显著(P＞0.05)。对同一个体珍珠层边缘区前端为白色、后端为紫色的边缘膜组织中类胡萝卜素的含量进行T检验,结果表明:同一个体中紫色区域外套膜边缘膜中类胡萝卜素的含量显著高于白色区域(P=0.01)。研究表明,肝脏是三角帆蚌类胡萝卜素转化及沉积的重要器官之一,外套膜边缘膜中类胡萝卜素含量的差异可能是引起珍珠层颜色差异的原因之一。

类胡萝卜素是天然色素多烯色素的总称,广泛存在于动物、植物和微生物界。自1928年Kuhn和Karrer首次阐明β-胡萝卜素的结构以来,已经发现和报道了750多种类胡萝卜素[1]。一些种类的类胡萝卜素具有显著的抗氧化、抗肿瘤和增强动物机体免疫力的功效[2]。大量试验证实:类胡萝卜素是水产品包括贝类肉色呈色的重要因素之一。因此,有关水产品中类胡萝卜素的含量、结构和功能的研究倍受关注。

已有研究表明,贝类(包括双壳类、腹足类、多板类及头足类)体内含有丰富的类胡萝卜素[3]。但贝类自身不能合成类胡萝卜素,主要通过食物链从藻类中摄取并在体内沉积,并且一些类胡萝卜素还可以被转化为其它形式而积累[4]。水产品的肉色显著影响其价格,国内外学者对类胡萝卜素在水产品中的积累、分布及种类组成进行了大量研究[5-9]。近几年,国内才开始关注海水贝类中类胡萝卜素方面的研究,目前仅见对中国主要养殖海水贝类——扇贝[10-11]的一些报道。

三角帆蚌Hyriopsis cumingii是中国主要的淡水优质育珠蚌品种,目前世界上有70%以上的珍珠由三角帆蚌培育而成[12]。中国三角帆蚌所产珍珠色泽有白色、粉红色、紫色,还有少量的黄色系列[13],这与三角帆蚌珍珠层颜色的多样性相一致。颜色是评价珍珠质量的重要因素之一[14]。关于影响珍珠呈色的因素一直是珍珠培育研究中的热点[15-18],研究表明,类胡萝卜素可能是决定珍珠颜色的重要因素之一。

同一个三角帆蚌个体,不同区域的珍珠层颜色也有所差异。由于珍珠层是由外套膜的外表皮分泌形成,不同颜色珍珠层的三角帆蚌组织及不同区域外套膜中的类胡萝卜素是否存在差异有待研究。目前,关于不同颜色珍珠层的育珠蚌组织中类胡萝卜素的含量分析国内外未见报道。本研究中,作者通过测定不同颜色珍珠层三角帆蚌组织中类胡萝卜素的含量,比较了类胡萝卜素在不同组织中的分布差异,以期探究类胡萝卜素在各组织中的沉积规律,为珍珠呈色机理的研究提供依据。

1 材料与方法

2010年1月于江西鄱阳湖长三岛湖区采集三角帆蚌(28°59忆17.3″N,116°40忆2.6″E),并将其吊养于中国水产科学研究院科技成果转化基地的试验池塘。4月份从池塘采样后运回淡水渔业研究中心淡水贝类实验室,暂养3 d,使三角帆蚌肠道排空后用于试验。试验蚌3～5龄,体质量为262.5～587.5 g,壳长为15.1～19.8 cm。

1.2.1 取样切断三角帆蚌前后闭壳肌,分别取外套膜的中央膜、边缘膜、性腺、鳃丝(内外鳃丝)、肝脏,取样的同时记录对应外套膜珍珠层的颜色。其中外套膜的边缘膜根据相应区域珍珠层颜色的不同,分为前边缘膜和后边缘膜取样。试验蚌外套膜的前边缘膜、后边缘膜及中央膜区域颜色见表1,颜色判定采用目视法[19]。

表1 三角帆蚌外套膜不同区域珍珠层的颜色
Tab.1 Nacreous layer colors in different areas of mantle in triangle pearl mussel Hyriopsis cumingii

编号No.白色白色紫色带金黄N2白色紫色粉色N3淡紫色淡紫色紫色N4白色紫色紫色N5白色紫色紫色带金黄N6淡紫色紫色紫色带金黄N7白色白色紫色带金黄N8白色紫色紫色N9白色粉色紫色N10中央区central area N1前边缘区anterior margin area后边缘区posterior margin area紫色紫色紫色

1.2.2 各组织中类胡萝卜素的提取提取方法参考Yanar等[20]的方法并略作改动。每只试验蚌解剖后分离不同组织,分别剪碎混匀,精确称量0.5 g,加入等量无水硫酸钠和5 mL丙酮(分析纯)充分匀浆;另加入5 mL丙酮润洗匀浆器2次,一并转入10 mL具塞试管中,用锡纸避光密封,在4℃下保存3 d后,以4 000 r/min离心10 min,取上清液,用J1100紫外分光光度计在480 nm处测定吸光度,类胡萝卜素含量的计算按照Foss等[21]的方法。

利用SPSS软件分析不同颜色珍珠层三角帆蚌各组织中类胡萝卜素的含量,用Excell 2003软件作图。

2 结果与分析

三角帆蚌外套膜的中央膜、边缘膜、性腺、鳃丝及肝脏5种组织中类胡萝卜素的含量见图1。各组织中类胡萝卜素的含量依次为:肝脏＞性腺＞边缘膜＞鳃丝＞中央膜。其中肝脏中的含量最高,为(134.8±61.7)mg/kg,极显著高于其它4种组织(P＜0.01),而其它4种组织中的含量差异均不显著(P＞0.05);外套膜中央膜含量最低,为(43.6 ±14.9)mg/kg。

图1 三角帆蚌不同软体组织中类胡萝卜素的含量(n =8)
Fig.1 Carotenoid levels in different tissues of triangle pearl mussel Hyriopsis cumingii

注:标有不同大写字母者表示组间差异极显著(P＜0.01),标有不同小写字母者表示组间差异显著(P＜0.05),标有相同小写字母者表示组间差异不显著(P＞0.05)。
Note:The means with different capital letters are very significantly different at the 0.01 probability level,with different letters being significantly different at the 0.05 probability level,and the means with the same letters are not significant differences.

2.2 白色与紫色珍珠层边缘区的个体间各组织中类胡萝卜素含量的比较

以三角帆蚌边缘区珍珠层颜色为区分标准,白色珍珠层和紫色珍珠层个体的肝脏、性腺、鳃丝和中央膜组织中类胡萝卜素的含量见表2。统计分析表明:边缘区为白色与紫色(包括淡紫色)珍珠层的个体间,肝脏、性腺、鳃丝和中央膜组织中类胡萝卜素的含量均无显著差异(P＞0.05)。

表2 白色与紫色珍珠层边缘区的个体间各组织中类胡萝卜素含量的比较
Tab.2 Carodeniod contents in different tissues of triangle pearl mussel H.cumingii with white and purple nacre colors in margin mantle area(mean±S.D.,n= 5)mg/kg

边缘区珍珠层颜色nacre color of margin mantle ±1.7紫色purple color46.9±2.052.4±22.7 105.5±52.6 4中央膜central mantle白色white color76.4±6.461.5±8.3146.3±3.646.3性腺gonad鳃丝gill filament肝脏liver 9.2±10.3

2.3 同一个体中不同颜色珍珠层边缘膜组织中类胡萝卜素含量的差异

试验蚌中有5只个体的外套膜边缘膜前端、后端珍珠层存在颜色差异:前端为白色,其组织中类胡萝卜素含量为(48.5±19.5)mg/kg;后端为淡紫色或紫色,类胡萝卜素含量为(77.9±21.4) mg/kg。为消除个体差异,对配对样本进行T检验,结果显示:同一个体后端外套膜边缘膜中类胡萝卜素的含量显著高于前端区域(P=0.01)。表明外套膜组织中类胡萝卜素的含量与珍珠层颜色存在明显的相关性。

3 讨论

本试验中发现:三角帆蚌肝脏中类胡萝卜素的含量极显著高于性腺、边缘膜、鳃丝及中央膜中的含量。这表明肝脏可能是三角帆蚌类胡萝卜素转化和沉积的主要器官,而性腺中的类胡萝卜素含量仅次于肝脏,这与郑怀平等[10]对华贵栉孔扇贝的研究结果类似,即无论是橘黄壳色还是棕色壳色的扇贝性腺中类胡萝卜素的含量均显著高于外套膜、鳃丝及闭壳肌。Louda等[22]对棕色贻贝Perna perna组织中类胡萝卜素的含量研究表明:雌贝每克干质量可积累3～4 mg类胡萝卜素二醇和环氧衍生物,而雄贝较低,仅为0.7 mg,表明组织中类胡萝卜素的含量可能与性腺的发育状态及贝类的营养水平有密切关系。由此笔者认为,本试验中未区分雌、雄三角帆蚌,可能是导致不同个体间类胡萝卜素差异较大的原因之一。

由于类胡萝卜素的存在使得一些食用贝类的肉色呈现鲜艳的橘黄色或红色[23]。李宁等[11]的试验也证实了扇贝肌肉呈现橙色主要是由于类胡萝卜素的作用。因此,不同种类的类胡萝卜素对贝类肉色呈色具有不同的效果。此外,Maoka等[23]对不同栖息水域的3种蚬科物种体内的类胡萝卜素种类组成进行了分析和鉴定,共发现了43种类胡萝卜素, 4种为新的种类,故认为贝类体内类胡萝卜的种类与栖息环境的饵料种类密切相关。如多甲藻素仅存在于栖息在半咸水域的Corbicula japonica体内,叶黄素和绿藻黄素仅存在于栖息在淡水水体的C.sandai和C.leana体内;而墨角藻黄素和硅藻黄质及其衍生物在这3种蚬科物种体内中均有发现[7-8]。因此,对三角帆蚌组织中类胡萝卜素的分离纯化和种类鉴别将是下一步要开展的工作之一。

本研究中,以边缘区珍珠层颜色为区分标准,分析了不同珍珠层颜色的两种三角帆蚌组织中类胡萝卜素含量的差异,结果未发现白色珍珠层与紫色珍珠层个体间的肝脏、性腺、鳃丝及中央膜组织中类胡萝卜素的含量有显著区别。而对同一个体的白色与紫色珍珠层区域外套膜边缘膜组织中类胡萝卜素的含量比较发现,紫色区域含量显著高于白色区域。郑怀平等[10]研究发现:扇贝类胡萝卜素含量不仅存在明显的组织差异,还与壳色有关,橘黄壳色的扇贝4种组织中类胡萝卜素含量均显著高于棕色壳色的个体。外套膜组织类胡萝卜素含量的差异可能是三角帆蚌珍珠层颜色差异的重要原因之一,而类胡萝卜素种类的差异是否会影响珍珠层颜色还有待进一步的分析。

此外,珍珠层颜色与珍珠颜色性状一样,其判断一般采用目视法,往往会出现较大的人为差异。三角帆蚌珍珠层颜色存在明显的多样性,并存在一些过渡色,使得试验过程中对珍珠层颜色的判断具有一定难度,这可能影响不同区域外套膜的取样,从而影响试验结果。因此,建立珍珠或珍珠层颜色的判定标准,开发更加准确的颜色判定仪器将对珍珠颜色的研究具有重要意义。

类胡萝卜素能够在贝类的软组织中转化和积累,从而改变肉色,但是否会在硬组织中(如贝壳)转化和沉积尚未见相关报道。本试验中,作者仅对三角帆蚌软组织中类胡萝卜素的含量进行了初步测定,今后将进一步对珍珠层中类胡萝卜素的含量及其组成种类进行测定分析,以探讨珍珠的呈色机理。

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Carotenoid levels in soft tissues of triangle pearl mussel Hyriopsis cumingii with different color nacreous layer

WEN Hai-bo1,NIE Zhi-juan1,CAO Zhe-ming1,HUA Dan2,GU Ruo-bo1,XU Pao1
(1.Key Laboratory of Freshwater Fisheries and Germplasm Resources Utilization,Ministry of Agriculture,Freshwater Fisheries Research Center,Chinese Academy of Fishery Sciences,Wuxi 214081,China;2.College of Nature Resources and Environment,Virginia Polytechnic Institute and State University,Blacksburg,VA 24061,USA)

Abstract：Carotenoid levels in soft tissues including central mantle,margin mantle,gonad,gill and liver of triangle pearl mussel Hyriopsis cumingii were analysed and compared among individuals with different nacre colors.The results showed that there was(134.8±61.7)mg/kg total caroteniods content(TCC)in liver tissue,significantly higher than that in gonad,margin mantle,gill and central mantle(P＜0.01).No difference was found between the individuals with white color and the purple in margin area of the nacre(P＞0.05).In the same pearl mussel,TCC in the posterior margin area of the nacre with purple color was higher than that in the anterior with white color(P= 0.01).It seems that the liver is the most important tissue in transformation and accumulation of carotenoids and the TCC difference in margin mantle is a main factor affecting nacre color of triangle pearl mussel.

基金项目：公益性行业(农业)科研专项(200903028);中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助项目(2011JBFA18)

作者简介：闻海波(1980-),硕士,助理研究员。E-mail:wenhb@ffrc.cn

通信作者：顾若波(1963-),男,研究员,硕士生导师。E-mail:gurb@ffrc.cn