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條斑紫菜種植的品質(zhì)性狀與發(fā)展前景

所屬欄目:作物生產(chǎn)科學(xué)論文 發(fā)布日期: 熱度:

   條斑紫菜是一種栽培藻類(lèi),富含豐富的蛋白質(zhì)和維生素,不僅可供使用,還有一定的藥效,條斑紫菜也會(huì)面臨病害的威脅,如果不能加以預(yù)防和治療,會(huì)給養(yǎng)殖戶(hù)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。

南方水產(chǎn)科學(xué)

  《南方水產(chǎn)科學(xué)》水產(chǎn)科學(xué)雜志發(fā)表,是中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所主辦,國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行的水產(chǎn)類(lèi)學(xué)術(shù)刊物(雙月刊)。主要刊載漁業(yè)資源、捕撈技術(shù)、漁業(yè)設(shè)施、漁業(yè)環(huán)境保護(hù)、水產(chǎn)養(yǎng)殖與增殖、漁業(yè)生物病害、水產(chǎn)品加工與綜合利用以及水產(chǎn)基礎(chǔ)研究等方面的論文、研究簡(jiǎn)報(bào)、綜述等。

  條斑紫菜是我國(guó)北方主要的紫菜栽培品種,也是世界重要的經(jīng)濟(jì)海藻之一。針對(duì)當(dāng)前條斑紫菜育種現(xiàn)狀,討論了條斑紫菜經(jīng)濟(jì)性狀標(biāo)準(zhǔn)建立的必要性,并介紹了條斑紫菜目前形態(tài)性狀及品系性狀等經(jīng)濟(jì)性狀的研究概況,以期引起廣大藻類(lèi)學(xué)家的注意,制定出具體的經(jīng)濟(jì)性狀標(biāo)準(zhǔn),為條斑紫菜育種體系的完善做出貢獻(xiàn)。

  紫菜是紅藻門(mén)(Rhodophyta)、紫菜屬(Porphyra)大型海藻的總稱(chēng),是最重要的經(jīng)濟(jì)藻類(lèi)之一[1]。其中條斑紫菜(Porphy-ra yezoensis)為北太平洋西部特有的種類(lèi),主要分布于我國(guó)黃海、渤海和東海北部沿岸以及日本列島和朝鮮半島沿岸,是我國(guó)北方主要的紫菜栽培品種,也是日本和韓國(guó)的主要栽培品種[2]。

  1條斑紫菜的經(jīng)濟(jì)價(jià)值

  紫菜是一種高檔的純天然海產(chǎn)珍品,不僅富有營(yíng)養(yǎng),并且味道可口,易于消化。條斑紫菜含有豐富的蛋白質(zhì)、人體全部必需的氨基酸,無(wú)機(jī)元素非常豐富,富含膳食纖維及各種維生素[1]。同時(shí),紫菜具有廣泛的醫(yī)用價(jià)值,《本草綱目》就有紫菜的記載。許多試驗(yàn)證明紫菜多糖具有增強(qiáng)免疫功能、抗衰老、抗凝血、降血脂、抑制血栓形成等作用[3]。條斑紫菜的大規(guī)模培養(yǎng)具有極其重要的生態(tài)意義。紫菜的生態(tài)效益表現(xiàn)在可大量吸收碳、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素,能夠促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán),可以減緩富營(yíng)養(yǎng)化的作用[4]。因此,大規(guī)模栽培紫菜對(duì)于解決近岸海水富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題、修復(fù)海洋生態(tài)環(huán)境、緩解溫室效應(yīng)等有積極的意義。

  2條斑紫菜經(jīng)濟(jì)性狀研究的必要性

  1949年Drew博士將殼斑藻絲狀體和紫菜生活史聯(lián)系起來(lái)開(kāi)始逐步建立條斑紫菜的栽培體系。隨著對(duì)條斑紫菜生活史認(rèn)識(shí)的加深和栽培技術(shù)的進(jìn)步,條斑紫菜生產(chǎn)速度迅速增長(zhǎng),栽培規(guī)模迅猛發(fā)展。但是經(jīng)過(guò)30多年的人工栽培,所使用的野生品系已出現(xiàn)了嚴(yán)重的品質(zhì)退化,表現(xiàn)在生長(zhǎng)變慢、藻體變寬變厚、味道變差、抗病力下降等。條斑紫菜由于自身的生物學(xué)特性以及研究的匱乏,育種仍然處于起步階段,還不能完全滿(mǎn)足當(dāng)前生產(chǎn)栽培的需要。有效育種方法的不足、群體組成的復(fù)雜性以及性狀遺傳基礎(chǔ)研究的薄弱,嚴(yán)重影響了條斑紫菜育種體系的建立[5]。其中,性狀作為條斑紫菜遺傳的外在表現(xiàn)形式,更應(yīng)該成為科研工作者們的研究重點(diǎn)。目前,在紫菜交易初級(jí)市場(chǎng),對(duì)條斑紫菜初加工品的質(zhì)量仍然以感官經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)為主,將紫菜產(chǎn)品分多個(gè)等級(jí)。這種沒(méi)有量化的評(píng)價(jià)方法往往因人員的主觀判斷而造成市場(chǎng)的混亂。規(guī)避這一難題的有效方法是通過(guò)對(duì)條斑紫菜原材料以及產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行量值評(píng)估來(lái)指導(dǎo)市場(chǎng)的定價(jià)。

  3條斑紫菜經(jīng)濟(jì)性狀的研究進(jìn)展

  經(jīng)濟(jì)性狀的鑒定是種質(zhì)資源研究的主要工作,鑒定的內(nèi)容因作物不同而異,一般包括形態(tài)、品質(zhì)、產(chǎn)量、生理生化等目標(biāo)性狀。其中形態(tài)性狀鑒定是種質(zhì)資源性狀評(píng)價(jià)的最基礎(chǔ)的工作,而品質(zhì)性狀一般包括營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、食用價(jià)值或其他實(shí)用價(jià)值。在各種育種體系比較成熟的農(nóng)作物、林木以及一些水產(chǎn)作物中,經(jīng)濟(jì)性狀的標(biāo)準(zhǔn)都已經(jīng)比較完善。在栽培藻類(lèi)中,海帶的這一體系也比較完善,其主要的經(jīng)濟(jì)性狀有體長(zhǎng)、體寬、葉片寬、葉片長(zhǎng)、葉片厚度、成藻營(yíng)養(yǎng)成分、氨基酸組成等[6]。而紫菜育種起步較晚,還沒(méi)有一個(gè)對(duì)于經(jīng)濟(jì)性狀的規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn),這就對(duì)紫菜種質(zhì)的鑒定造成了許多不便之處。為解決這一難題,藻類(lèi)學(xué)家已經(jīng)在這方面進(jìn)行多項(xiàng)研究工作,致力于制定具體的經(jīng)濟(jì)性狀標(biāo)準(zhǔn),為條斑紫菜育種體系的完善做出貢獻(xiàn)。目前,條斑紫菜的經(jīng)濟(jì)性狀研究主要分為形態(tài)生長(zhǎng)性狀及品質(zhì)性狀兩方面。

  3.1條斑紫菜生長(zhǎng)及形態(tài)性狀

  生長(zhǎng)及形態(tài)性狀鑒定是種質(zhì)資源性狀評(píng)價(jià)的最基礎(chǔ)的工作,而在條斑紫菜中,主要的有葉長(zhǎng)、葉寬、葉厚及葉色等形態(tài)特征。

  3.1.1葉長(zhǎng)、葉寬及長(zhǎng)寬比。葉長(zhǎng)、葉寬及長(zhǎng)寬比是藻類(lèi)學(xué)家較早就注意到的性狀。由于條斑紫菜葉狀體外形的不規(guī)則性,葉長(zhǎng)是指葉片的最大長(zhǎng)度,葉寬指的是葉片的最大寬度,長(zhǎng)寬比則是二者的比值。Miura通過(guò)對(duì)奈良輪條斑紫菜的遺傳分析發(fā)現(xiàn),條斑紫菜的長(zhǎng)度與寬度具有數(shù)量遺傳的性質(zhì),并且大致估算了該品系紫菜葉體長(zhǎng)寬比的遺傳力約為0.7 [7]。目前,藻類(lèi)學(xué)家的研究主要關(guān)注于長(zhǎng)寬比性狀,主要是因?yàn)闂l斑紫菜葉片大小極易受到外界條件(如海區(qū)的環(huán)境、采苗的密度以及雜藻的污染等)的干擾,并且由于條斑紫菜能產(chǎn)生單孢子進(jìn)行無(wú)性生殖,在生產(chǎn)上采用多茬收割,因此對(duì)收割期的不同選擇也會(huì)造成葉長(zhǎng)、寬性狀測(cè)定的困難。生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),特定品系葉狀體的長(zhǎng)寬比是比較固定的,有一定的遺傳穩(wěn)定性,并且這一性狀在各品系之間有著豐富的變異情況。因此,在性狀評(píng)價(jià)時(shí)多選用長(zhǎng)寬比進(jìn)行測(cè)定和估計(jì)。同時(shí),研究人員發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)寬比與葉片生長(zhǎng)速度密切相關(guān),一般長(zhǎng)寬比大的品系生長(zhǎng)較快,成熟期較晚。由此可見(jiàn),條斑紫菜長(zhǎng)寬比可以作為條斑紫菜種質(zhì)資源鑒定的重要性狀之一。

  3.1.2葉厚及重量性狀。紫菜加工最注重的是紫菜本身的品質(zhì),藻體過(guò)厚會(huì)導(dǎo)致成品口感差,品質(zhì)不高,而藻體過(guò)薄就會(huì)導(dǎo)致成品空洞過(guò)多,等級(jí)過(guò)低。因此,選擇優(yōu)良性狀時(shí)要綜合考慮,選擇合適的藻體厚度。但是條斑紫菜葉片由于是由單層細(xì)胞組成,葉片較薄,厚度在產(chǎn)業(yè)化上難以測(cè)定,需要通過(guò)包埋切片等復(fù)雜的手段來(lái)進(jìn)行顯微測(cè)量,因此并沒(méi)有積累很多這方面的數(shù)據(jù)。陳昌生等對(duì)壇紫菜的研究表明,對(duì)于壇紫菜的剪收會(huì)促進(jìn)厚度的增長(zhǎng),日平均增厚在0.30~0.70 μm/d[8]。由此可見(jiàn),條斑紫菜的剪收也可能導(dǎo)致厚度的增長(zhǎng),后幾茬收割的條斑紫菜在加工品質(zhì)上會(huì)有所下降。

  重量性狀主要指的是單位面積鮮重,單位面積干重及干濕重比。單位面積鮮重指的是將葉片表面水分擦干后進(jìn)行測(cè)定的數(shù)值,而干重則為完全烘干后的測(cè)定值,干濕重比為二者的比值。筆者通過(guò)對(duì)多個(gè)不同品系條斑紫菜重量性狀的測(cè)定發(fā)現(xiàn),條斑紫菜單位面積鮮重介于3.5~4.5 mg/cm2,單位面積干重在0.7~1.0 mg/cm2,而干濕重比介于0.15~0.24;同時(shí)還發(fā)現(xiàn),單位面積干重與干濕重比性狀與葉片的厚度密切正相關(guān)。因此,可以將單位面積干重這個(gè)簡(jiǎn)單易測(cè)的性狀作為測(cè)定藻體厚度的一個(gè)間接方法,從而能更方便地衡量條斑紫菜的加工品質(zhì)。

  3.1.3葉片色澤。條斑紫菜葉片的色澤主要由其所含的光合色素的含量決定,葉綠素a和藻膽蛋白都是紫菜重要的光合色素:葉綠素是光合作用過(guò)程中最重要的光合色素,在藻類(lèi)中主要的存在形式為葉綠素a;藻膽蛋白是存在于藻類(lèi)中的一類(lèi)色素復(fù)合蛋白。已知的藻膽蛋白主要可以分為三大類(lèi),即藻紅蛋白、藻藍(lán)蛋白和別藻藍(lán)蛋白。葉綠素含量不僅與生長(zhǎng)速度有很大關(guān)系,并且干紫菜中葉綠素含量的多少與感官測(cè)定紫菜優(yōu)劣最為一致[9];藻膽蛋白的含量也決定著作為商業(yè)化的紫菜餅質(zhì)量[10]。條斑紫菜由于原生質(zhì)體的制備簡(jiǎn)單,通過(guò)誘變較易得到色素突變體,有報(bào)道稱(chēng)突變體的產(chǎn)生主要是因?yàn)樵寮t蛋白和藻藍(lán)蛋白的質(zhì)或量發(fā)生了變化[11]。同樣有研究發(fā)現(xiàn),野生型條斑紫菜總藻膽蛋白含量明顯低于栽培品種,這意味著在商業(yè)利用價(jià)值上,野生型條斑紫菜可能要低于栽培品系。由此可見(jiàn),葉綠素a和藻膽蛋白的含量都是條斑紫菜重要的經(jīng)濟(jì)性狀之一。

  3.1.4光合效率。光合效率是條斑紫菜十分重要的選育指標(biāo),它反映了藻體碳同化、生產(chǎn)有機(jī)物的能力。較高的光合效率意味著藻體可能以更高的速率生長(zhǎng),從而縮短生長(zhǎng)期,提高經(jīng)濟(jì)效率。趙小波通過(guò)應(yīng)用葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)技術(shù),分析不同條斑紫菜品系在各種自然脅迫條件下光合效率的變化特點(diǎn)發(fā)現(xiàn),條斑紫菜的Fv/Fm數(shù)值偏低,僅在0.4~0.6,說(shuō)明其PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)化率低。作為低等紅藻的紫菜,其光合結(jié)構(gòu)比較低級(jí),并且由于維管系統(tǒng)的缺乏,光合產(chǎn)物運(yùn)輸體系不完善,光合碳代謝活性也比較低,因此其最大PSⅡ光能轉(zhuǎn)換效率低是正常的。光合效率不僅受遺傳的影響,跟品系有關(guān),還跟自然環(huán)境有很大的關(guān)系:干旱、鹽度、溫度等多方面的脅迫都會(huì)在一定程度上導(dǎo)致Fv/Fm值偏低[12]。

  3.2條斑紫菜的品質(zhì)性狀

  國(guó)內(nèi)外已有過(guò)較多研究紫菜葉狀體營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的報(bào)道。研究者們認(rèn)為紫菜的葉狀體富含蛋白質(zhì)、多種礦物質(zhì)和維生素,營(yíng)養(yǎng)成分較全面,具有較高的食用和藥用價(jià)值,是天然的保健食品。條斑紫菜經(jīng)過(guò)加工可制成多種食品,紫菜產(chǎn)品的質(zhì)量與其種類(lèi)有很大關(guān)系。除此之外,紫菜內(nèi)在品質(zhì)也是紫菜商品性?xún)?yōu)劣的重要指標(biāo),其主要由糖、酸、香味物質(zhì)、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、礦物質(zhì)等因素構(gòu)成。

  條斑紫菜葉狀體含粗脂肪0.74%~0.81%,粗蛋白33.4%~39.6%,粗灰分9.3%~12.4%,粗纖維4.7%~6.1%,無(wú)氮浸出物22.1%~32.4%[13],條斑紫菜葉狀體蛋白質(zhì)含量豐富,高達(dá)30%以上,粗脂肪含量低,利于人體健康,灰分含量較高,有助于礦物元素的補(bǔ)充,無(wú)氮浸出物含量較高,可見(jiàn)能量豐富。

  3.2.1蛋白質(zhì)氨基酸組成及游離氨基酸含量。食物蛋白質(zhì)的氨基酸組成比例雖不盡相同,但其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的優(yōu)劣主要取決于所含必需氨基酸的種類(lèi)、數(shù)量和組成比例。條斑紫菜氨基酸含量占干重的30%左右,含有人體所需的所有必需氨基酸,并且必需氨基酸含量及比例都明顯高于WHO/FAO 的必需氨基酸模式[14]。根據(jù)氨基酸平衡理論,條斑紫菜蛋白質(zhì)中必需氨基酸齊全,配比得當(dāng),這種蛋白質(zhì)適宜人體生理作用需要,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值大,因此條斑紫菜蛋白質(zhì)氨基酸的含量及組成是條斑紫菜及其重要的品質(zhì)性狀之一。

  游離氨基酸(FAA)是指以游離狀態(tài)存在的氨基酸,一般是未經(jīng)水解處理而直接測(cè)出的氨基酸。與水解氨基酸相比,FAA對(duì)營(yíng)養(yǎng)的貢獻(xiàn)不大,主要是參與風(fēng)味物質(zhì)的形成。FAA是重要的滋味物質(zhì)和香味前體物質(zhì),具有酸、甜、苦、咸、鮮等多種味道[15],其中谷氨酸和天冬氨酸呈鮮味,甘氨酸、脯氨酸、丙氨酸和絲氨酸呈甜味。日本早在20世紀(jì)70年代已經(jīng)開(kāi)始對(duì)本國(guó)條斑紫菜制品中的游離氨基酸(FAA)進(jìn)行研究[16],研究表明FAA的含量是影響條斑紫菜風(fēng)味重要因素之一。特別是含量較大的Ala、Glu、Asp、Arg等4種主要氨基酸,被認(rèn)為對(duì)條斑紫菜的風(fēng)味有重要貢獻(xiàn)[17]。

  3.2.2脂肪酸含量及組成。脂肪在條斑紫菜中的含量?jī)H為1%~2%,且與生長(zhǎng)季節(jié)的關(guān)系不明顯,可以認(rèn)為條斑紫菜是一種高蛋白、低脂肪的優(yōu)質(zhì)海洋食品。但是條斑紫菜脂肪酸含量雖然不高,卻大部分為不飽和脂肪酸,其中EPA占50.1%[1]。EPA具有降低血壓、促進(jìn)平滑肌收縮、擴(kuò)張血管、阻礙血小板凝集和防止動(dòng)脈硬化、防止老年性癡呆等功能。可見(jiàn),脂肪酸雖在條斑紫菜中含量較低,但是其組成合理,有益于人體健康和保健。因此,在對(duì)條斑紫菜進(jìn)行品質(zhì)評(píng)價(jià)時(shí)脂肪酸含量也是不可忽視的一部分。

  3.2.3礦質(zhì)元素及維生素含量。條斑紫菜中灰分含量占干重的10%左右,有助于補(bǔ)充人體缺乏的礦質(zhì)元素,其中鈣、鎂、鋅和碘含量較豐富,鉛、鎘含量均低于食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),可以放心食用。而從生理角度看,這些礦物元素對(duì)人體是不可缺少的,并且不能在體內(nèi)合成,必須通過(guò)日常食物供給,因此條斑紫菜非常適合作為補(bǔ)充礦物元素的功能食品。條斑紫菜所含的維生素種類(lèi)多、含量高,明顯高于動(dòng)物性食品,β-胡蘿卜素、VC、VE含量尤為突出,分別達(dá)18.5、13.9、26.7 mg/kg[8],并且三者都具有重要的生物學(xué)功能:β-胡蘿卜素能猝滅生物體內(nèi)化學(xué)性很高的自由基,從而降低因自由基誘發(fā)的過(guò)氧化作用,具有延緩衰老和抵抗癌癥的作用,還可防止夜盲癥、皮炎、胃腸炎;VC具有促進(jìn)集體較遠(yuǎn)蛋白合成,利于細(xì)胞間質(zhì)形成,促進(jìn)抗體的形成,增強(qiáng)抗病力,還利用還原性幫助機(jī)體解毒的作用;VE的抗氧化能力以及對(duì)過(guò)氧化物講解作用,能保護(hù)細(xì)胞膜的完整。

  可見(jiàn),條斑紫菜中礦質(zhì)元素及維生素的含量也在一定程度上決定了其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值,因此二者的含量同樣應(yīng)該成為條斑紫菜種質(zhì)鑒定中重要的組成部分。

  3.2.4揮發(fā)性物質(zhì)。條斑紫菜產(chǎn)品除了有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分外,其獨(dú)特的風(fēng)味也是引人向往的重要原因。風(fēng)味物質(zhì)包括風(fēng)味物質(zhì)包括味感物質(zhì)和嗅感物質(zhì)。味感物質(zhì)主要指的是前述游離氨基酸,揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)就是嗅覺(jué)感知的一類(lèi)化合物組份,包括香氣物質(zhì)和香味物質(zhì),其特點(diǎn)是易揮發(fā)、含量極低。2008年胡傳明對(duì)影響紫菜風(fēng)味品質(zhì)特征揮發(fā)性物質(zhì)含量組成進(jìn)行研究,鑒定了66種揮發(fā)性組分的含量,報(bào)道了8-十七烯和十五烷是紫菜重要的揮發(fā)性風(fēng)味物組份,而一些短鏈醛、醇及酮類(lèi)可能構(gòu)成紫菜的特征嗅感物質(zhì),條斑紫菜所含揮發(fā)物中醛、酮相對(duì)量值明顯高于壇紫菜[18]。

  紫菜食品消費(fèi)對(duì)品質(zhì)的要求很高,尤其以烤、調(diào)為主的紫菜加工品,不僅以色澤、味感等評(píng)價(jià)產(chǎn)品質(zhì)量,并且還將香型等嗅覺(jué)感受作為品質(zhì)的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。因此,條斑紫菜中特征揮發(fā)性物質(zhì)的含量及組成也在一定程度上決定了紫菜產(chǎn)品的品質(zhì)。

  4展望

  藻類(lèi)學(xué)家對(duì)條斑紫菜的各種形態(tài)及品質(zhì)性狀都進(jìn)行了一些研究分析,但是目前研究體系還比較松散,還沒(méi)有形成規(guī)范性的標(biāo)準(zhǔn)。并且研究主要在于性狀的表現(xiàn)以及作用,還沒(méi)有將其與條斑紫菜的育種相結(jié)合。近半個(gè)世紀(jì)以來(lái),各類(lèi)主要農(nóng)作物和家畜品種的改良取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步,成果斐然,其根本原因就在于指導(dǎo)育種工作的數(shù)量遺傳學(xué)理論體系的建立和完善,并且有效應(yīng)用于育種實(shí)踐。遺傳參數(shù)和育種值的準(zhǔn)確估計(jì)對(duì)于改進(jìn)種群的整體遺傳素質(zhì),培育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、滿(mǎn)足社會(huì)特定需求的品種或品系起了至關(guān)重要的作用。準(zhǔn)確可靠的群體遺傳參數(shù)是育種實(shí)踐的必要條件,為了完善我國(guó)條斑紫菜育種體系,今后對(duì)條斑紫菜經(jīng)濟(jì)性狀的研究需要多借鑒高等農(nóng)作物的經(jīng)驗(yàn),將數(shù)量遺傳學(xué)引進(jìn)到條斑紫菜育種體系中,衡量條斑紫菜各經(jīng)濟(jì)性狀的遺傳參數(shù),以更好地評(píng)價(jià)條斑紫菜的經(jīng)濟(jì)性狀,并依靠這些努力解決當(dāng)前紫菜產(chǎn)業(yè)所遇到的難題。

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文章標(biāo)題:條斑紫菜種植的品質(zhì)性狀與發(fā)展前景

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