基于框鱗鏡鯉形體和營養(yǎng)特征的分類研究

張秋亮，艾明艷，盧黃華，熊善柏，趙思明,*

(1.華中農(nóng)業(yè)大學食品科學技術(shù)學院，湖北 武漢 430070；2.國家大宗淡水魚加工技術(shù)研發(fā)分中心，湖北 武漢 430070；3.湖北省水產(chǎn)品加工工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430070)

基于框鱗鏡鯉形體和營養(yǎng)特征的分類研究

張秋亮1,2,3，艾明艷1，盧黃華1，熊善柏1,2,3，趙思明1,2,3,*

(1.華中農(nóng)業(yè)大學食品科學技術(shù)學院，湖北 武漢 430070；2.國家大宗淡水魚加工技術(shù)研發(fā)分中心，湖北 武漢 430070；3.湖北省水產(chǎn)品加工工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430070)

根據(jù)不同季節(jié)框鱗鏡鯉的形體參數(shù)、背部和腹部肌肉的營養(yǎng)成分，采用因子分析和系統(tǒng)聚類對框的鱗鏡鯉進行特征分類研究。結(jié)果表明：框鱗鏡鯉在春、夏季的主要形體特征是體形較大，內(nèi)臟比例較高，魚皮比例較低；而秋、冬季的特征主要是體形較小，魚鱗、內(nèi)臟比例較低而肌肉比例較高。腹部肌肉在春、夏季的主要特征是蛋白質(zhì)、游離氨基酸、灰分含量較低，而水分含較高；秋季的主要特征是蛋白質(zhì)和灰分含量較高，水分含量較低；冬季的主要特征是蛋白質(zhì)、粗脂肪、總糖含量較高，水分較低。背部肌肉在春季的特征是蛋白質(zhì)、粗脂肪、總糖和灰分含量較低，游離氨基酸和水分含量較高；在夏季的主要特征是粗脂肪和總糖含量較高，游離氨基酸、灰分、水分較低；而在秋、冬兩季的特征主要是粗脂肪、總糖和水分含量較低，蛋白質(zhì)、游離氨基酸及灰分含量較高。

框鱗鏡鯉；形體特征；營養(yǎng)成分；因子分析；系統(tǒng)聚類

框鱗鏡鯉(Cyprinus carpio var. specularis)原產(chǎn)于德國，簡稱框鯉。20世紀80年代引進我國，已經(jīng)在東北地區(qū)開始養(yǎng)殖[1-2]?？蝼[鏡鯉是基因突變的鯉魚新品種，具有生長速度快、抗病能力強、產(chǎn)量高，而且體形好、肉質(zhì)細嫩、味道鮮美等特點，深受廣大養(yǎng)殖戶和消費者的歡迎[3-5]。目前國內(nèi)外對框鱗鏡鯉的研究主要集中在養(yǎng)殖[3]、病害防止[2,6]以及生物育種[7]等方面，而對于形體特征和營養(yǎng)成分方面的研究卻相對較少。陳海燕等[1]曾比較了德國鏡鯉、散鱗鏡鯉及松浦鏡鯉的含肉率及對3種鏡鯉的營養(yǎng)成分作過分析。Geri等[8-9]研究了不同體質(zhì)量(39～2776g)和不同生長時間(12、15、18個月)的框鱗鏡鯉的形體特征和肌肉化學成分在生長過程中的變化，研究表明框鱗鏡鯉體質(zhì)量在12個月至15個月顯著的增加，但在15個月至18個月則停止了生長，體長、體寬及體厚的變化也表現(xiàn)出了相似的結(jié)論；從15個月到18個月腹鰭、魚鱗、魚頭、內(nèi)臟的比例顯著增加，而魚皮、魚鰓則顯著減少；此外膽固醇、脂肪含量主要受季節(jié)的影響，幾乎不受年齡的影響。雖然框鱗鏡鯉的形體及營養(yǎng)方面有過一些相關(guān)的報道，但對于框鱗鏡鯉的形體參數(shù)、背部和腹部的營養(yǎng)成分在不同季節(jié)的分布規(guī)律卻還未見研究報道。

本實驗對不同季節(jié)框鱗鏡鯉的形體參數(shù)及營養(yǎng)成分進行測定，采用因子分析和系統(tǒng)聚類對不同季節(jié)的框鱗鏡鯉進行分類，旨在研究框鱗鏡鯉的形體及營養(yǎng)特征在四個季節(jié)的分布規(guī)律，為框鱗鏡鯉的養(yǎng)殖和加工提供有效的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和實踐指導。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

框鱗鏡鯉，在長陽隔河巖水庫(湖北大明水產(chǎn)科技有限公司網(wǎng)箱養(yǎng)殖基地)養(yǎng)殖一年后，取健康、無病癥的鮮活魚。取樣：春季(2009年3月)，n＝12；夏季(2009年6月)，n＝15；秋季(2009年9月)，n＝10；冬季(2009年12月)，n＝10。每次取樣選擇具有代表性體質(zhì)量的框鱗鏡鯉，每個季節(jié)的樣本按體質(zhì)量從小到大排列，4個季節(jié)的樣本依次編號為1，2，3，…，46，47。

濃硫酸、茚三酮 國藥集團化學試劑有限公司；氫氧化鈉 天津市風船化學試劑科技有限公司；乙醚天津市德恩化學試劑有限公司；苯酚 天津市東麗區(qū)天大化學試劑廠；以上試劑均為分析純。

101-1AB型電熱鼓風干燥箱 天津市泰斯儀器有限公司；微量凱氏定氮儀 湖北恒康化玻儀器公司；722S型可見光分光光度計 上海精密科學儀器有限公司；馬福爐 河南省鶴壁市熱工儀器廠；HH-6型恒溫水浴鍋中國欣靈電氣股份有限公司。

1.2 方法

1.2.1 形體參數(shù)

用紗布擦干魚體表水分，測量體質(zhì)量、體長、體寬、體厚，從腹部開刀進行解剖，收集魚鱗、魚頭、內(nèi)臟、魚皮等各器官組織并稱質(zhì)量。取背部和腹部肌肉，搗碎，混勻，于－18℃凍藏備用。

1.2.2 營養(yǎng)成分

水分含量測定采用105℃干燥至質(zhì)量恒定法[10]。粗蛋白含量的測定采用微量凱氏定氮法[11]。粗脂肪含量的測定采用索氏抽提法[11]。總糖含量的測定采用硫酸-苯酚法[12]。游離氨基酸含量的測定采用茚三酮比色法[12]?；曳趾康臏y定采用馬福爐揮發(fā)至質(zhì)量恒定法[11]。所有測量數(shù)據(jù)都以濕基表示。

1.3 頻數(shù)統(tǒng)計

樣本經(jīng)特征聚類后，每一類的樣本數(shù)按季節(jié)進行頻數(shù)統(tǒng)計。

式中：nij為第i類中屬于第j季節(jié)的樣本數(shù)；nj為第j季節(jié)的總樣本數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SAS 8.1(Inc.，Cary，NC，USA)的因子分析和系統(tǒng)聚類程序?qū)嶒灁?shù)據(jù)進行分析，聚類分析采用離差平方和法，程序代碼參考文獻[13-14]的方法，因子分析和系統(tǒng)聚類參考文獻[15-20]的結(jié)果解析。采用鄧肯氏(Duncan)多重比較進行顯著性分析，P＜0.05為顯著，P＞0.05為不顯著[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 形體參數(shù)及背、腹部營養(yǎng)成分

不同季節(jié)框鱗鏡鯉的形體參數(shù)和營養(yǎng)成分的平均值及其顯著性檢驗結(jié)果見表1、2。

由表1、2可知，框鱗鏡鯉的體質(zhì)量、內(nèi)臟、體厚在4個季節(jié)均無顯著差異，不同季節(jié)的肌肉含量存在較顯著的差異，春季的肌肉含量最低而冬季的最高，魚鱗、魚頭、魚皮、體長、頭長、體寬在4個季節(jié)的差異較小。背、腹部肌肉的水分在4個季節(jié)有較顯著的差異，春季水分含量最高而冬季最低；蛋白質(zhì)的差異性較小，春天的蛋白含量較低，而夏秋冬三季的含量差異不明顯；背、腹部的粗脂肪和總糖一般在夏季最高；游離氨基酸、灰分在4個季節(jié)的差異性也較小。顯著性分析表明框鱗鏡鯉的形體和營養(yǎng)成分各指標在不同季節(jié)的分布較為復雜，無明顯的季節(jié)特征(肌肉、水分等少數(shù)幾個指標除外)，且每個季節(jié)各指標的標準偏差都較大，指標的數(shù)值分布較寬，這主要是由于影響框鱗鏡鯉的形體參數(shù)和營養(yǎng)成分的因素較為復雜，除季節(jié)、年齡外，性別、發(fā)育狀況、飼料攝入量等對魚類的形體和營養(yǎng)成分的也有較大影響。

表1 不同季節(jié)框鱗鏡鯉的形體參數(shù)(±s)Table 1 Body parameters of mirror carps in different seasons (±s)

表1 不同季節(jié)框鱗鏡鯉的形體參數(shù)(±s)Table 1 Body parameters of mirror carps in different seasons (±s)

注：同列小寫字母不同，表示差異顯著(P＜0.05)。下同。

季節(jié) 體質(zhì)量/g 魚鱗/% 魚頭/% 內(nèi)臟/% 魚皮/% 肌肉/% 體長/cm 頭長/cm 體寬/cm 體厚/cm春 893±363a1.53±0.90ab 22.3±4.6ab 15.8±8.0a 7.0±2.1ab 26.8±5.6d 32.0±4.3ab 8.7±1.0ab 10.0±1.5b 4.9±1.4a夏 1034±308a2.77±2.76a 22.7±3.4ab 16.5±5.6a 5.4±1.3b 38.3±6.8c 35.1±4.3a 9.3±1.2a 10.7±1.5ab 5.8±1.0a秋 799±424a 0.34±0.34b 24.0±5.8a 12.3±13.7a 8.7±3.5a 43.6±7.1b 28.0±3.5c 7.6±1.1c 10.4±1.2ab 5.2±1.0a冬 891±350a 0.23±0.30b 19.3±3.5b 18.2±6.4a 7.0±1.8ab 50.2±2.8a 30.5±4.1bc 8.3±1.1bc 11.6±1.3a 5.8±1.1a

表2 不同季節(jié)框鱗鏡鯉的背部和腹部的營養(yǎng)成分(±s)Table 2 Nutritional composition in back and abdominal muscles of mirror carps in different seasons (±s)

表2 不同季節(jié)框鱗鏡鯉的背部和腹部的營養(yǎng)成分(±s)Table 2 Nutritional composition in back and abdominal muscles of mirror carps in different seasons (±s)

腹部季節(jié) 水分/% 蛋白質(zhì)/% 粗脂肪/% 總糖/% 游離氨基酸/% 灰分/% 水分/% 蛋白質(zhì)/% 粗脂肪/% 總糖/% 游離氨基酸/% 灰分/%背部春 83.1±1.6a14.2±1.3b1.05±0.52c 0.36±0.23bc0.14±0.05a 0.93±0.13b 83.09±1.2a 13.8±1.4b 0.82±0.32c 0.30±0.24b 0.14±0.05a 0.90±0.16b夏 80.0±1.1b16.4±1.7a7.92±2.12a 0.67±0.17a 0.12±0.11a 1.26±0.34a 80.12±1.2b 15.8±1.7a 6.71±1.47a 0.61±0.23a 0.09±0.02b 1.20±0.36a秋 80.0±1.0b17.3±2.3a2.94±0.84b 0.24±0.1c 0.17±0.03a 1.24±0.16a 80.16±1.0b 16.5±1.8a 2.85±0.60b 0.29±0.13b 0.15±0.03a 1.22±0.11a冬 78.3±1.1c15.6±3.4ab2.98±1.19b 0.44±0.3b 0.18±0.03a 1.24±0.32a 78.58±1.3c 17.0±1.7a 3.24±1.12b 0.35±0.19b 0.15±0.02a 1.25±0.24a

表3 形體參數(shù)的公因子載荷系數(shù)與方差貢獻Table 3 Factor loading coefficients and variance contribution rates of body parameters

2.2 公因子的提取

2.2.1 基于形體參數(shù)的公因子提取

對框鱗鏡鯉的10個形體參數(shù)(表1)進行因子分析，得到前4個初始公因子的載荷系數(shù)及方差貢獻(表3)。

由表3可知，4個公因子包含了原指標信息的83.5%；第1公因子F1主要反映框鱗鏡鯉的形體信息(體形和體質(zhì)量)，第2公因子F2主要反映肌肉和魚鱗比例的信息，F(xiàn)3主要反映了下腳料內(nèi)臟的比例而F4則主要反映魚皮的含量信息。

2.2.2 基于背部營養(yǎng)成分的公因子提取

對框鱗鏡鯉的6個背部營養(yǎng)成分指標(表2)進行因子分析，得到前4個初始公因子的載荷系數(shù)及方差貢獻(表4)。

表4 背部營養(yǎng)成分指標的公因子載荷系數(shù)與方差貢獻Table 4 Factor loading coefficients and variance contribution rates of back nutritional components

由表4可知，4個公因子包含了原指標的86%信息；第1公因子F1主要反映的是框鱗鏡鯉的能量組分信息(粗脂肪和總糖)，公因子F2主要反映灰分和水分含量信息，F(xiàn)3主要反映鮮味成分游離氨基酸，F(xiàn)4則反映了蛋白質(zhì)的含量信息。

2.2.3 基于腹部營養(yǎng)成分的公因子提取

對框鱗鏡鯉的6個腹部營養(yǎng)成分指標(表2)進行因子分析，得到前4個初始公因子的載荷系數(shù)及方差貢獻，結(jié)果見表5。

表5 腹部營養(yǎng)成分的公因子載荷系數(shù)與方差貢獻Table 5 Factor loading coefficients and variance contribution rates of abdominal nutritional components

由表5可知，4個公因子包含了原指標信息的90.1%；第1公因子F1主要反映水分和粗脂肪的信息，第2公因子F2主要反映蛋白和灰分的信息，第3公因子F3主要反映鮮味成分游離氨基酸以及第4公因子F4反映的是總糖含量。

2.3 聚類分析

根據(jù)框鱗鏡鯉的形體參數(shù)、背部和腹部的營養(yǎng)成分的公因子得分分別對47組樣本進行系統(tǒng)聚類，聚類結(jié)果見圖1。

圖1 聚類分析樹形圖Fig.1 Cluster analysis tree

由圖1可知，基于形體參數(shù)及背部和腹部的營養(yǎng)成分的公因子聚類分別都將樣本劃分為4個特征類(如圖中粗實線所示)，統(tǒng)計量R2分別為0.912、0.889及0.897，表明這3種聚類都達到了極顯著水平。

表6 不同季節(jié)框鱗鏡鯉的特征描述Table 6 Characteristic description of mirror carps in different seasons

將聚類后各特征類的樣本數(shù)按季節(jié)進行頻數(shù)統(tǒng)計，并結(jié)合形體參數(shù)、背部和腹部的營養(yǎng)成分對框鱗鏡鯉的各類特征進行描述，頻數(shù)統(tǒng)計結(jié)果、特征描述及各特征類指標的數(shù)值范圍見表6。

由表6可知，基于形體和營養(yǎng)成分所劃分的各特征類具有較明顯的季節(jié)特征。春季的框鱗鏡鯉主要具有第二類形體特征、第一類腹部和背部營養(yǎng)特征，表現(xiàn)為：體形較大、體質(zhì)量較大，內(nèi)臟比例較高而魚皮的比例較低；腹部肌肉蛋白質(zhì)、游離氨基酸、灰分含量較低，而水分含量較高；背部肌肉蛋白質(zhì)、粗脂肪、總糖和灰分含量較低，游離氨基酸和水分含量較高。夏季主要具有第二類形體特征、第一類腹部營養(yǎng)特征以及第三類背部營養(yǎng)特征，表現(xiàn)為：體形較大、體質(zhì)量較大，內(nèi)臟比例較高而魚皮的比例較低；腹部肌肉蛋白質(zhì)、游離氨基酸、灰分含量較低，而水分含較高；背部肌肉粗脂肪和總糖含量較高，而游離氨基酸、灰分、水分較低。秋季的框鱗鏡鯉主要具有第三類形體特征、第四類腹部營養(yǎng)特征以及第二類背部營養(yǎng)特征，表現(xiàn)為：體形較小、體質(zhì)量較小，魚鱗、內(nèi)臟比例較低而肌肉比例較高；腹部肌肉蛋白質(zhì)和灰分含量較高，水分含量較低；背部肌肉粗脂肪、總糖和水分含量較低，蛋白質(zhì)、游離氨基酸及灰分含量較高。冬季主要具有第三類形體特征、第三類腹部營養(yǎng)特征以及第二類背部營養(yǎng)特征，表現(xiàn)為：體形較小、體質(zhì)量較小，魚鱗、內(nèi)臟比例較低而肌肉比例較高。腹部肌肉蛋白質(zhì)、粗脂肪、總糖含量較高，水分較低；背部肌肉粗脂肪、總糖和水分含量較低，蛋白質(zhì)、游離氨基酸及灰分含量較高。

此外春、夏季的第一類形體特征以及冬季的第二類形體特征在這三個季節(jié)也占有一定的比例。

3 結(jié) 論

不同季節(jié)框鱗鏡鯉的形體參數(shù)和營養(yǎng)成分的顯著性分析表明框鱗鏡鯉的形體、背部和腹部營養(yǎng)成分各指標在不同季節(jié)的分布較為復雜，無明顯的季節(jié)特征(肌肉、水分等少數(shù)幾個指標除外)；對框鱗鏡鯉的形體參數(shù)、背部和腹部肌肉營養(yǎng)成分指標分別進行因子分析，所對應的公因子累積方差貢獻率依次為83.5%、86%和90.1%，因此，可采用新的公因子代替原指標進行研究；分別根據(jù)形體、背部和腹部營養(yǎng)成分的公因子得分對框鱗鏡鯉進行聚類，3種聚類都將樣本劃分為4個特征類且聚類分析都達到極顯著水平。聚類結(jié)果表明，基于形體、背部和腹部營養(yǎng)成分所劃分的各特征類在4個季節(jié)的分布具有明顯的季節(jié)特征。

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Classification Studies of Mirror Carp Based on Physical and Nutritional Characteristics

ZHANG Qiu-liang1,2,3，AI Ming-yan1，LU Huang-hua1，XIONG Shan-bai1,2,3，ZHAO Si-ming1,2,3,*
(1. College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China；2. National R & D Branch Center for Conventional Freshwater Fish Processing, Wuhan 430070, China；3. Aquatic Product Engineering and Technology Research Center of Hubei Province, Wuhan 430070, China)

Factor analysis and system clustering were used to study the classification of mirror carps in different seasons based on body parameters and nutritional composition in their back and abdominal muscles. The results showed that the major body characteristics of mirror carps in spring and summer exhibited larger bodies, higher proportion of viscera and lower proportion of skin; in contrast, mirror carps in autumn and winter had smaller bodies, lower proportion of scale and viscera, and higher proportion of fish muscle. The major nutritional characteristics of abdominal muscle from mirror carps in spring and summer revealed lower contents of proteins, free amino acids and ash, and higher content of water; the major nutritional characteristics of abdominal muscle from mirror carps in autumn had higher contents of proteins and ash, and lower content of water; the major nutritional characteristics of abdominal muscle from mirror carps in winter had higher contents of proteins, crude fat and total sugar, and lower content of water. The major nutritional characteristics of back muscle from mirror carps in spring revealed the lower contents of proteins, crude fat, total sugar and ash, and higher contents of free amino acids and water; the major nutritional characteristics of back muscle from mirror carps in summer had lower contents of crude fat and total sugar, and lower contents of free amino acids, ash and water; the major nutritional characteristics of back muscle from mirror carps in autumn and winter had lower contents of crude fat, total sugar and water, and higher contents of proteins, free amino acids and ash.

Cyprinus carpio var. specularis；body characteristics；nutrient；factor analysis；system clustering

TS201.4

A

1002-6630(2011)05-0249-05

2010-07-02

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項資金項目(NYCYTX-49-23)

張秋亮(1984—)，男，碩士研究生，研究方向為水產(chǎn)品加工與貯藏。E-mail：zql0516@yahoo.cn

*通信作者：趙思明(1963—)，女，教授，博士，研究方向為食品大分子結(jié)構(gòu)及功能特性。

E-mail：zsmjx@mail.hzau.edu.cn