摘要
低温暂养技术是活鱼运输过程中的必要操作步骤,该技术能快速诱导活鱼进入休眠状态,降低了运输过程的伤害及死亡率。为探究海鲈(Lateolabrax maculatus)低温暂养技术,研究了梯度降温对海鲈生理生化、肌肉质构特性及肝脏和鳃组织结构的影响。梯度降温能够平稳地调整水温,避免温差过大引发鱼类的应激,减少保活流通过程中鱼体的损伤。本研究以 1~2 ℃/h 的降温速率进行降温,观察海鲈在不同温度段的行为特征,确定其半休眠温度和临界温度,再通过梯度降温方式(T> 20 ℃时,降温速率为 3 ℃/h;20 ℃>T>10 ℃时,降温速率为 2 ℃/h;T<10 ℃时,降温速率为 1 ℃/h) 在 24~8 ℃范围内进行降温,当温度降为 24 ℃、20 ℃、16 ℃、12 ℃和 8 ℃时暂养 2 h 后,进行采样,检测其血清生化、抗氧化、脂质代谢和心肌酶指标及肌肉质构特性,并通过光学显微镜观察鱼体肝脏和鳃组织微观结构的变化。结果显示,海鲈呼吸频率随着温度的降低逐渐下降,16 ℃为海鲈的半休眠温度,8 ℃为海鲈的临界温度。梯度降温过程中(24~8 ℃),在 16 ℃时,丙二醛(MDA)、乳酸脱氢酶(LDH)和肌酸激酶(CK)含量显著下降,过氧化氢酶(CAT)含量显著上升。谷草转氨酶(AST) 和谷丙转氨酶(ALT)含量在 8 ℃时显著上升,甘油三酯(TG)、总胆固醇(CH)、高密度脂蛋白胆固醇 (HDL-C)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)含量在降温后期(16~8 ℃)保持较稳定的水平。经过梯度降温后,海鲈肌肉口感和品质得到提升。在 16 ℃时海鲈体内的脂质过氧化程度减轻,细胞膜的损伤减少,代谢活动减慢,抗氧化能力增强,低温胁迫则使海鲈的肝脏和鳃组织结构都发生了变化。本研究为梯度降温技术在鱼类保活流通操作和抗应激应用中提供了参考。
Abstract
Low-temperature acclimation technology is necessary for transporting live fish because it induces a state of dormancy, reducing injuries and mortality during transportation. To explore low-temperature acclimation technology for Lateolabrax maculatus, this study investigated the effects of gradient cooling on the physiological and biochemical properties, muscle texture characteristics, and structural changes in the liver and gill tissues of L. maculatus. Gradient cooling allows for gradual adjustment of water temperature, preventing stress in fish caused by sudden temperature changes and minimizing damage while preserving live circulation. The fish were cooled at a rate of 1–2 ℃/h, and their behavioral characteristics at different temperature ranges were observed to determine their dormancy and critical temperatures. The fish were cooled using a gradient cooling method (when T > 20 ℃, the cooling rate was 3 ℃/h; for 10 ℃ < T < 20 ℃, the cooling rate was 2 ℃/h (for T < 10 ℃, the cooling rate was 1 ℃/h). Samples were taken after holding the fish at 24, 20, 16, 12, and 8 ℃ for two hours each. Serum biochemical, antioxidant, lipid metabolism, and cardiac enzyme indicators were measured, and muscle texture characteristics were assessed. Additionally, the microscopic structural changes in the liver and gill tissues of the fish were observed using an optical microscope. The respiratory rate of L. maculatus gradually decreased as the temperature dropped, with 16 ℃ being the dormancy temperature and 8 ℃ the critical temperature for L. maculatus. During the gradient cooling process (24–8 ℃), the malondialdehyde, lactate dehydrogenase, and creatine kinase contents significantly decreased at 16 ℃, whereas the catalase content significantly increased. The aspartate transaminase and alanine transaminase contents significantly increased at 8 ℃, and the triglyceride, total cholesterol, and high- and low-density lipoprotein cholesterol levels remained relatively stable during the later stages of cooling (16–8 ℃). After gradient cooling, the taste and quality of L. maculatus muscle improved; the degree of lipid peroxidation and cellular membrane damage was reduced, metabolic activity slowed down, and antioxidant capacity was enhanced at 16 ℃. After low temperature (8℃) stress, round vacuoles appeared in the cytoplasm of L. maculatus hepatocytes, which were irregularly arranged, and some nuclei were deviated or lysed. The gill filaments on the same side were neatly arranged, lengthened, and spaced, and a few epithelial cells of gill filaments were detached from the gill vesicles, and the number of chlorine-secreting cells was increased. Low-temperature stress causes changes in the structure of the liver and gill tissues of L. maculatus. This study serves as a reference for researching and applying gradient cooling technology in long-distance fish transportation and stress prevention.
Keywords
海鲈(Lateolabrax maculatus),学名七星鲈,又称花鲈,是一种海产名贵经济鱼类,以其肉质细嫩、肥美而受到消费者的喜爱(孙敬诚等,2021; 温久福等,2020)。2023 年,中国海水养殖总产量为 2 395.60 万 t,其中海鲈的产量为 24.69 万 t,同比增长 13.24%(农业农村部渔业渔政管理局等,2024)。在我国,由于消费者的特殊消费偏好,鲜活水产品相较于冷冻水产品更受欢迎,并且市场定价也相应较高,而海鲈体型粗长,鳞片粗糙,具有典型的凶猛肉食性鱼类特征,在保活运输中容易受到自身和环境的影响,导致在运输过程中的存活率降低,同时影响其品质(陈立明等,2018; Ben-Asher et al,2024)。鱼类长途保活运输技术是我国“南鱼北调”实施主要方法,适宜的运输条件及有效的应激安抚措施能减少由环境胁迫所引起的鱼类应激反应,提高鱼类在运输过程中的生存率,还能确保其品质和新鲜度(岑剑伟等,2024)。在鱼类保活流通中,运输前的暂养步骤必不可少,暂养环境中水温的控制和水温的降温速率对鱼类存活率及存活质量有显著影响。袁仲瑾等(2022)对珍珠龙胆石斑鱼(Epinephelus fuscoguttatus ♀×E. lanceolatus ♂)的研究和何静怡等(2024a)对草鱼(Ctenopharyngodon idellus)的研究中发现,采用直接降温方式会导致鱼的存活时间变短,1.2℃/h 的降温速率有助于石斑鱼的存活, 3℃/h 的降温速率有助于草鱼的存活。王琪等(2022) 等在海鲈保活运输的研究中得到,以 3℃/h 的降温速率将水温将至 12℃进行运输,其存活率最高。目前,关于海鲈暂养中温度控制和梯度降温操作的研究较少,本研究在确定海鲈的半休眠温度和临界温度的基础上,通过梯度降温方式探究海鲈在不同暂养温度下的血清生理生化指标、肌肉质构特性指标及肝脏和鳃组织结构的变化,以期获得梯度降温操作下海鲈的最佳暂养参数和生理适应机制,为海鲈的低温暂养和长途运输提供有效的技术参数和理论支持。
1 材料与方法
1.1 实验材料
海鲈购于本地市场,体质量为(500±50)g,在 50 L 水箱中停食暂养 3 h 缓解短途运输造成的应激反应。暂养水温为 22~24℃,盐度为 14~16,溶氧>8 mg/L,暂养期间使用水循环系统循环过滤海水,保持水体清洁及氧气泵正常工作。
1.2 主要试剂与仪器
试剂:丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化氢酶(GSH-Px)试剂盒(深圳市津科科技有限公司);伊红染液(珠海贝索生物技术有限公司);苏木素染液(珠海贝索生物技术有限公司);碳酸锂饱和溶液(珠海贝索生物技术有限公司)。
仪器:风冷式冷水机(苏州肯道节能设备公司); HITACHI 7180 全自动生化分析仪(日本日立集团);CT3 4500 质构分析仪(美国 Brookfield 公司);JB-L8 包埋机(武汉俊杰电子有限公司);LEiCA RM2245 病理切片机(上海徕卡仪器有限公司)。
1.3 实验方法
1.3.1 海鲈半休眠温度及临界温度的确定
将 6 尾实验海鲈放入 125 L 降温水箱中,冷水机以 1~2℃/h 的速率进行降温,观察海鲈在不同温度下的呼吸频率及行为变化,水中溶氧>8.5 mg/L,盐度为 14~16,暂养密度为 1∶10(kg/L)。记录 1 min 内鱼的呼吸次数,鳃盖一张一合记为一次呼吸。参考袁仲瑾等(2022)和何静怡等(2024a)关于半休眠温度、临界温度的判断方法和对鱼类行为特征的描述,以鱼体能保持平衡、在水底保持静止时的温度为半休眠温度,以鱼体翻倒、有微弱呼吸时的温度为临界温度。
1.3.2 梯度降温设计
将缓解运输应激后的海鲈放入水温为 24~8℃,盐度为 14~16,溶氧>8 mg/L,暂养密度为 1∶10(kg/L)的 125 L 降温水箱中,采用梯度降温方式进行持续降温,图1为实验室自制梯度降温装置,当水温>20℃时,降温速率设置为 3℃/h; 水温为 20~10℃时,降温速率设置为 2℃/h;水温<10℃时,降温速率设置为 1℃/h。由实验结果可知, 16℃为海鲈的半休眠温度,8℃为海鲈的临界温度,本实验设置 5 个实验组,每组放入 10 尾海鲈,当温度降为 24℃、20℃、16℃、12℃和 8℃后,暂养 2 h 作为实验组进行采样,每个实验组随机取 6 尾鱼的血液、肌肉、肝脏和鳃样品,用于后续指标的检测。
图1梯度降温示意图
Fig.1Schematic diagram of gradient cooling
1.3.3 血清的制备
在梯度降温过程中,当温度降为 24℃、20℃、16℃、12℃和 8℃后,暂养 2 h 作为实验组进行采样,每个实验组随机取 6 尾鱼。用一次性无菌针管在海鲈尾部静脉取血,全血不加抗凝剂,在 37℃恒温生化箱中静置 0.5 h,待血液凝固分层后,以 4℃、4 000 r/min 离心 10 min,取血清于 –80℃冷柜保存备用。
1.3.4 血清生理生化指标的测定
血清丙二醛、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化氢酶采用深圳市津科科技有限公司试剂盒测定。其中, MDA、SOD 和 GSH-Px 含量采用微量法测定,CAT 含量采用分光法测定。
每尾实验鱼取 200 μL 血清,采用全自动生化分析仪测定葡萄糖(GLU)、谷草转氨酶(AST)、谷丙转氨酶(ALT)、碱性磷酸酶(ALP)、总蛋白(TP)、甘油三酯(TG)、总胆固醇(CH)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-L)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-L)、乳酸脱氢酶(LDH)和肌酸激酶(CK),其中 GLU、AST、ALT、 ALP、TP、TG、CH、HDL-L、LDL-L 和 CK 含量的测定分别采用已糖激酶法、天门冬氨酸底物法、丙氨酸底物法、NPP 底物-AMP 缓冲液法、双缩脲法、 GPO-PAP 法、CHOD-PAP 法、抗体阻碍法、选择保护法、乳酸底物法和磷酸肌酸底物法。
1.3.5 肌肉质构指标的测定
将 24℃、20℃、 16℃、12℃和 8℃实验组的海鲈肌肉修成 4 cm×3 cm ×1 cm 规格,用质构仪和 P/44 平底圆柱形探头测定肌肉的硬度、弹性、粘性、内聚性、胶着性和咀嚼性,在质地多面剖析模式下循环压缩 2 次,测试速度为 1 mm/s,触发点负载为 5.0 g,下压距离为 5 mm,每组取 20 点进行测试。
1.3.6 肝脏和鳃组织切片的制备与观察
海鲈肝脏和鳃组织样品用 4%多聚甲醛溶液固定,固定后用乙醇脱水,用二甲苯透明,嵌入石蜡并切片(切片厚度 3 µm)。切片经 HE 染色、脱水并封装在中性树脂中,使用光学显微镜对组织结构进行观察拍照。
1.3.7 数据分析
采用 R 软件(4.3.2 版)的 multcomp view 包进行多重比较,通过 ggplot2 软件包进行可视化分析,结果以平均值±标准差(X±SD)表示,组间差异通过单因素方差(one-way ANOVA)结合邓肯检验法进行比较分析,P<0.05 认为差异显著。
2 结果
2.1 海鲈半休眠温度、临界温度及行为特征
如图2所示,在水温为 24~8℃范围内,海鲈的呼吸频率与水温之间存在显著的正相关关系。通过线性回归分析,建立描述此关系的数学模型,其方程为 y=67−5.8x,其中,y 表示呼吸频率(次/min),x 表示水温(℃)。该模型的相关系数 R2 =0.95,表明模型能够解释呼吸频率变化的绝大部分变异性。此外,P<0.05,进一步证实了这种关系的统计显著性。从图2中可以直观地看出,随着水温的降低,海鲈的呼吸频率呈现下降趋势。
图2海鲈在不同温度下的呼吸频率
Fig.2Respiratory rate of L. maculatus at different temperatures
由表1可见,随着温度的降低,海鲈的呼吸频率和响应外部刺激的灵敏程度呈下降的趋势。当水温在 24~22℃时,海鲈游动正常,无异常现象;当水温下降到 20℃时,海鲈游动减慢;当水温下降至 16℃时,海鲈开始静止在水底不游动;当水温下降至 12℃时,海鲈呼吸微弱,部分鱼体左右摇摆;当水温下降至 8℃时,鱼体侧翻失去平衡;当水温达到 6℃时,海鲈产生应激反应,部分鱼的鳃盖处于张开状态,甚至出现死亡。
本研究采用冷水机对海鲈进行梯度降温,16℃ 时海鲈呼吸频率较低,但呼吸节奏稳定,静止在水底不游动,对外部环境的敏感程度减弱,处于镇静状态,即为海鲈的半休眠状态。8℃时海鲈几乎丧失运动能力,呼吸非常微弱,反应迟钝,若将海鲈转移至充分曝气的常温暂养水中可恢复正常状态,若继续降温海鲈会出现死亡现象,因此,8℃为海鲈的临界温度。
2.2 梯度降温对海鲈血清抗氧化指标的影响
在梯度降温过程中,海鲈血清 MDA含量与 SOD、 CAT 和 GSH-Px 活性呈相反的变化趋势。MDA 含量在 16℃时显著降低(P<0.05),在 12℃时则显著升高(P<0.05),8℃组 MDA 含量与 24℃和 20℃组相比无显著变化(P>0.05)。海鲈血清 SOD 和 CAT 活性在梯度降温过程中的变化趋势一致,均呈先上升后下降的趋势,且 16℃组 SOD 和 CAT 活性显著升高(P<0.05),这与 MDA 含量的变化恰恰相反。降温过程中,GSH-Px 活性与 SOD 和 CAT 活性在 24~12℃范围内变化趋势一致,当温度降到 8℃时,GSH-Px 活性与 12℃组相比则显著升高(P<0.05)(图3)。
表1不同温度下海鲈的呼吸频率及行为特征
Tab.1Respiratory frequency and behavioral characteristics of L. maculatus at different temperatures
图3梯度降温过程中海鲈血清 MDA 含量和 SOD、CAT 和 GSH-Px 活性的变化
Fig.3Changes of serum malondialdehyde content, superoxide dismutase, catalase and glutathione peroxidas activities of L. maculatus during the process of gradient cooling
不同字母表示不同实验组差异显著(P<0.05),相同则无显著性差异(P>0.05),下同。
Different letters indicate significant differences between groups (P<0.05) , while the same letter indicates no significant difference (P>0.05) . The same below.
2.3 梯度降温对海鲈血清生化指标的影响
在梯度降温过程中,GLU 含量在 24~16℃范围内,随着温度的降低而显著升高(P<0.05),在 12℃组和 8℃组则无显著差异(P>0.05)。在梯度降温过程中,海鲈血清 AST 和 ALT 活性在 24~12℃范围变化趋势相反,相同的是 8℃组 AST 和 ALT 活性都显著高于组内其他实验组(P>0.05)。20℃组海鲈血清 ALP 活性与 24℃组相比显著降低(P<0.05),16℃、12℃和 8℃组 ALP 活性则无显著差异(P<0.05)。海鲈血清 TP 含量在 24~16℃范围内未表现出显著差异(P>0.05),而在 16~8℃范围内,TP 含量随着温度的降低则显著下降(P<0.05)(图4)。
2.4 梯度降温对海鲈血清脂质代谢指标的影响
在梯度降温过程中,海鲈血清 TG 含量与 CH 含量都随着温度的降低呈下降趋势,其中 20℃组 TG 和 CH 含量与 24℃组相比显著降低(P<0.05),在 16~8℃ 范围内,TG 含量无明显差异(P>0.05),8℃组 CH 含量与 12℃组无明显差异(P>0.05)。海鲈血清 HDL-C 和 LDL-C 含量在梯度降温过程中变化趋势一致,16~8℃ 范围内,二者含量在组内无显著差异(P>0.05),保持在较稳定的水平,但在 24~16℃范围内,海鲈血清 LDL-C 含量随着温度的降低显著下降(P<0.05)(图5)。
2.5 梯度降温对海鲈血清心肌酶指标的影响
海鲈血清 LDH 和 CK 活性在梯度降温过程中的变化一致。24~16℃范围内,LDH 和 CK 活性随着温度的降低而下降,16~8℃范围内,二者活性则随着温度的降低而升高,其中 16℃组 LDH 和 CK 活性分别与其他实验组相比显著下降(P<0.05),8℃组二者活性则显著高于其他实验组(P<0.05)(图6)。
图4梯度降温过程中海鲈血清 GLU 和 TP 含量、AST、ALT 和 ALP 活性的变化
Fig.4Changes of serum glucose and total protein contents, aspartate aminotransferase, alanine aminotransferase and alkaline phosphatase activities of L. maculatus during the process of gradient cooling
图5梯度降温过程中海鲈血清 TG、CH、HDL-L 和 LDL-L 含量的变化
Fig.5Changes of serum triglyceride, total cholesterol, high density lipoprotein cholesterol and low density lipoprotein cholesterol contents of L. maculatus during the process of gradient cooling
图6梯度降温过程中海鲈血清乳酸脱氢酶和肌酸激酶活性的变化
Fig.6Changes of serum lactate dehydrogenase and creatine kinase activities of L. maculatus during the process of gradient cooling
2.6 梯度降温中海鲈血清各指标的整体变化
如图7所示,海鲈血清中的 15 个指标数据进行标准化处理,分别表示在 24℃、20℃、16℃、12℃ 和 8℃组血清指标含量的变化,不同颜色和字母标签代表不同指标分类(A 组为抗氧化指标、B 组为生化指标、C 组为脂质代谢指标、D 组为心肌酶指标)。其中 A 组中,海鲈血清 SOD、CAT 和 GSH-Px 活性在 16℃组中较高,而 MDA 含量在 16℃组中最低。 B 组中,GLU 和 TP 含量在 16℃组中最高,AST 和 ALT 活性在 8℃组中最高,ALP 活性则在 24℃组中最高。C 组在梯度降温过程中,所有指标含量随着温度的降低而降低。D 组中,LDH 和 CK 活性均在 16℃ 组最低。
图7梯度降温过程中海鲈血清中各指标含量的变化
Fig.7Changes in the serum levels of various indicators in L. maculatus during the process of gradient cooling
2.7 梯度降温对海鲈肌肉质构特性指标的影响
由实验结果可知(图8),在梯度降温过程中,海鲈肌肉的硬度和弹性无显著变化(P>0.05),当水温从 20℃降低到 16℃后,海鲈肌肉的粘度则显著降低(P<0.05)。在 24~16℃范围内,海鲈肌肉的内聚性、胶着性和咀嚼性随着温度的降低,在 16℃时显著升高(P<0.05),且在 16~8℃范围内,海鲈肌肉的内聚性、胶着性和咀嚼性保持在稳定水平,未出现显著变化(P>0.05)。
2.8 低温胁迫对海鲈肝脏组织结构的影响
HE 染色结果显示,对照组海鲈的肝脏组织细胞结构比较完整,肝细胞排列紧密,细胞核清晰,呈圆形或椭圆形,染色均匀,静脉内皮完整正常,未见异常扩张或破损,无空泡出现,且整个组织切片中未见明显的坏死区域或炎症细胞浸润(图9A)。经过低温 8℃胁迫后,海鲈肝细胞胞浆内出现了较多的圆形空泡,肝细胞排列不规整,细胞间的紧密连接被破坏,此外,部分肝细胞的细胞核位置发生偏离,甚至出现了细胞核溶解的现象(图9B)。
2.9 低温胁迫对海鲈鳃组织结构的影响
对海鲈的鳃组织结构进行观察,对照组的海鲈鳃丝呈现出一种健康且有序的排列,鳃小片位于鳃丝的两侧,呈垂直分布,扁平上皮细胞紧密贴合在鳃小片上(图10A)。经低温 8℃胁迫后,海鲈的鳃组织结构发生了变化。同侧鳃丝排列基本整齐,向同一方向弯曲,与对照组相比,鳃丝变长,鳃丝间间距增大,少数鳃丝出现了扁平上皮细胞与鳃小片分离的现象,泌氯细胞数量明显增加(图10B)。
3 讨论
3.1 梯度降温对海鲈抗氧化能力的影响
抗氧化系统是动物体内的一种防御机制,可以阻止组织细胞受到游离基、活性氧等的侵害。在鱼类面对环境压力,如盐度变化或温度波动时,其体内会产生更多的活性氧(ROS),ROS 会损伤细胞结构,包括脂质、蛋白质和核酸(Nobrega et al,2022; 袁圆玥等,2023)。为抵御这种氧化应激,鱼体内的抗氧化防御系统会被激活,SOD、CAT 和 GSH-Px 等关键抗氧化酶活性的增强(Hernández Díaz et al,2024)。SOD 是防御体系中的第一道防线,它能迅速将有害的超氧阴离子转化为 H2O2 和 O2,从而减少超氧阴离子的积累,随后 CAT 和 GSH-Px 介入,将过氧化氢分解为无害的 H2O 和 O2,从而保护细胞免受氧化损伤(Martins et al,2024)。MDA 是脂质过氧化的主要产物之一,其含量的高低间接反映了组织细胞受自由基攻击的严重程度,也代表生物机体抗氧化能力的高低,可以反映细胞膜的氧化损伤程度(Jia et al,2017; 王润等,2023)。生物在正常生理状态下,MDA 含量很低,当机体受到外界环境胁迫时,MDA 含量就会显著增加(张晨捷等,2015)。因此,MDA 含量、SOD、CAT 和 GSH-Px 活性可以反映机体氧化损伤的程度。
图8梯度降温过程中海鲈肌肉质构指标的变化
Fig.8Changes of the texture index of muscle in L. maculatus during the process of gradient cooling
图9低温(8℃)胁迫对肝脏组织结构的影响
Fig.9Effect of low temperature (8℃) stress on histological structure of liver
A:对照组;B:低温(8℃)胁迫组。VS:空泡;LC:肝细胞; CV:静脉;N:细胞核;CT:结缔组织;BC:红细胞。
A: Control group; B: Low temperature (8℃) group. VS: Vacuole; LC: Hepatocyte; CV: Vein; N: Nucleus; CT: Connective tissue; BC: Erythrocyte.
图10低温(8℃)胁迫对鳃组织结构的影响
Fig.10Low temperature (8℃) stress effect on histological structure of gills
A:对照组;B:低温(8℃)胁迫组。GL:鳃小片;BC:血细胞;PVC:扁平上皮细胞;CSC:泌氯细胞。
A: Control group; B: Low temperature (8℃) group. GL: Gill lamellae; BC: Blood cell; PVC: Pavement cell; CSC: Chloride secreting cell.
本研究中,当温度降到 16℃时,MDA 含量显著降低,而 SOD、CAT 和 GSH-Px 活性有所升高,说明在低温胁迫下,海鲈体内的抗氧化系统被激活, SOD、CAT 和 GSH-Px 之间具有协同作用,其活性增加以应对低温带来的氧化应激,有助于清除体内的ROS,减少脂质过氧化,从而降低 MDA 的生成。这与 Ma 等(2022)在不同水温下幼年杂交鲍(Haliotis discus hannai♀ × H. fulgens♂)机体的抗氧化系统状态的研究结果相似。所以,海鲈在 16℃水温中抗氧化系统的活性可以达到最高,以对抗由低温引起的氧化应激,使海鲈能够更好地适应温度变化,从而更有效地保护机体免受氧化损伤。当温度降至海鲈的极限耐冷温度时,海鲈体内启动更为强烈的适应性反应,以保护细胞免受损伤,包括重新激活抗氧化系统,使 GSH-Px 含量再次上升,清除由于低温胁迫产生的过量活性氧。
3.2 梯度降温对海鲈应激反应的影响
鱼类在低温胁迫时的应激反应是一个耗能过程,鱼体内皮质醇水平上升会促进肝糖原的分解和脂肪组织的降解,从而释放出葡萄糖和脂肪酸,为鱼体提供必要的能量(Gabr et al,2023; 刘思炜等,2025)。此外,葡萄糖的代谢过程还能产生有助于保护细胞免受损伤的应激蛋白,从而增强鱼类对环境压力的适应能力和耐受性(Shahjahan et al,2019)。TG 是鱼体内储存能量的主要形式,同时也是维持体温和保护内脏的重要物质,CH 则在细胞膜的构建、生物激素和维生素 D 的合成中发挥关键作用(Brum et al,2018; Wu et al,2019)。海鲈血清中 GLU 含量在降温初期显著升高,说明海鲈为了维持正常的生理活动和代谢水平,增加了能量物质的代谢,这与 Rossi 等(2017)研究温度骤降导致滨岸护胸鲶(Hoplosternum littorale)血糖升高的结果一致。在温度降低时,海鲈通过增加脂质代谢来产生能量以应对低温环境,导致血清中的 TG 和 CH 含量下降。且在 16~8℃范围内,海鲈血清中 TG、 CH、HDL-C 和 LDL-C 含量保持稳定,说明海鲈通过自身生理调整,实现了在低温条件下脂质代谢的稳态。
AST 和 ALT 是衡量肝脏健康的 2 个关键酶,ALT 主要存在于肝细胞的胞浆内,AST 存在于肝细胞的线粒体和胞浆中(Abdel Rahman et al,2022)。当肝细胞膜的通透性发生改变或者肝细胞受损时,这 2 种酶会从细胞内溢出到循环血液中,导致血清中酶的活性明显升高(Yousefi et al,2022)。本研究低温(8℃)组的海鲈血清 AST 和 ALT 活性显著升高,与何静怡等(2024b)在研究温度对草鱼的应激影响中结果相似,说明低温胁迫导致海鲈产生应激反应,损害其肝脏细胞的自身保护机制,进而引起细胞内酶活性增加和细胞代谢失衡。梯度降温后期,AKP 活性无显著差异,原因可能是海鲈在一定温度范围内通过负反馈机制或其他调控途径保持相对稳定,以确保关键生理功能的执行(Hodkovicova et al,2020)。由于温度下降及胁迫时间的延长,海鲈 TP 含量在 16~8℃显著下降,与王田等(2024)对珍珠龙胆石斑鱼的研究结果一致,均说明低温应激会导致鱼体 TP 含量降低,代谢活动减缓(Šegvić-Bubić et al,2013)。
3.3 梯度降温对海鲈心肌酶指标的影响
CK 和 LDH 通常被统称为心肌酶,其活性变化常用来评估心肌损伤的程度(Zhu et al,2024)。CK 主要存在于肌肉组织中,包括心肌和骨骼肌,它能够可逆地催化肌酸和三磷酸腺苷(ATP)生成磷酸肌酸和二磷酸腺苷(ADP),从而在细胞内维持 ATP 浓度,确保能量供应(Prestes Dos Santos et al,2024)。LDH 也是一种广泛存在于多种组织中的酶,包括心肌、肝脏、肾脏和骨骼肌。LDH 在糖酵解过程中起着至关重要的作用,特别是在无氧条件下,可催化乳酸和丙酮酸之间的转化,帮助细胞在氧气供应不足时产生能量(Hu et al,2022)。当温度降到 16℃时,海鲈 CK 和 LDH活性最低,说明海鲈对此温度适应性强,代谢减缓,肌肉组织中能量需求减少;当温度继续降低,导致海鲈肌细胞或心肌细胞的损伤和应激增加,进而引发心肌酶的进一步释放。
3.4 梯度降温对海鲈肌肉质构特性的影响
鱼肉质构是指鱼肉的物理特性,包括硬度、弹性、黏性、内聚性、胶着性和咀嚼性等,是评价食品组织特性的一项重要指标(Shi et al,2024; 何静怡等,2023),咀嚼性则由硬度、胶着性和弹性共同决定(Baykal et al,2024)。质构特性测定是通过模拟食物被咀嚼的过程,使用质构仪将食物的质地感官知觉与力学性能、几何特性相结合,通过生成一系列数据客观评价食物的品质(Li et al,2023; Zhao et al,2017)。本研究中,经过梯度降温的海鲈肌肉硬度和弹性无明显变化,原因可能是在此温度变化范围内,蛋白质结构和组织结构未发生显著的变性或破坏,因此,肌肉的物理特性保持相对稳定。随着温度的降低,海鲈肌肉蛋白质的聚集程度提高,有助于肌肉蛋白质形成更加稳定的凝胶网络结构,从而使肌肉的内聚性、胶着性和咀嚼性在 16℃时开始增强,使肌肉具有更好的口感和品质。
3.5 低温胁迫对海鲈肝脏和鳃组织结构的影响
肝脏是鱼类的一个多功能的器官,在解毒、能量储存、蛋白质合成、胆汁分泌、血糖调节、免疫功能、激素调节以及凝血功能等方面发挥着关键作用,其在生物体内的状态可以反映机体的生理和病理情况(Dawood Mahmoud et al,2021)。Refaey 等(2023)研究显示,低温胁迫导致杂交红罗非鱼(Oreochromis niloticus♂ ×O. mossambicus♀)肝组织中的中央静脉增厚,肝细胞严重退化和坏死,伴有严重浸润和溶血。 Khieokhajonkhet 等(2023)则指出,高温导致金鱼(Carassius auratus)肝细胞肿胀,炎症细胞液泡增大,并在 34℃下逐渐恶化。在低温环境下,海鲈为了维持基本生命活动需要消耗大量能量,导致肝糖原或脂肪被大量氧化分解,从而造成肝细胞出现空泡化(Zhou et al,2025)。当水环境发生变化时,鱼类也会调整鳃组织结构以适应新环境。鳃是鱼类的主要呼吸器官,具有调节渗透压、酸碱平衡以及氮废物排出等功能(Sinha et al,2022)。Tang 等(2014)研究发现,低温胁迫会导致鲫鱼(Carassius auratus)的扁平上皮细胞与鳃小片分层。本研究中,低温胁迫导致海鲈鳃丝结构的变化,海鲈通过增加鳃丝的长度和间距来适应低温环境,从而扩大与水的接触面积,提高氧气吸收效率。同时,泌氯细胞数量的增加可以增强海鲈对环境变化的适应能力,更有效地调节渗透压,维持体内外离子的平衡,使其能够在不同温度的水体中生存(Jin et al,2024)。
4 结论
本研究基于海鲈的半休眠温度和临界温度,探究了梯度降温对海鲈血清生理生化、肌肉质构特性及肝脏和鳃组织结构的影响,结果显示,海鲈的呼吸频率随温度的下降而降低,其半休眠温度为 16℃,低温临界温度为 8℃;在 24~8℃范围内进行梯度降温,降温初期,海鲈因温度变化会产生应激反应;当温度降到 16℃时,海鲈抗氧化系统增强,脂质过氧化程度降低,肌细胞和心肌细胞可以得到更好的保护,同时海鲈肌肉的内聚性、胶着性和咀嚼性有所提升,具有良好的口感和品质;海鲈脂质代谢能力随着温度的降低而减弱,且在 16~8℃范围内可以维持较稳定的状态;8℃低温胁迫会对海鲈的肝脏和鳃组织结构都造成一定的影响。水温较高,海鲈活动增强,新陈代谢旺盛,容易产生有害代谢物;水温过低,影响其生命活动相关酶的活性和组织结构。综上所述,在梯度降温操作下(T>20℃ 时,降温速率为 3℃ /h; 20℃>T>10℃时,降温速率为 2℃/h;T<10℃时,降温速率为 1℃/h),水温降到 16℃时海鲈能保持最佳的生理状态,可作为海鲈暂养的最适宜温度。




