现场生物污损清除提升悬浮养殖牡蛎营养与风味品质及人类必需生物分子的回收利用

本研究针对双壳类水产养殖中生物污损（Biofouling）导致的生产效率低下和产品质量下降问题，通过现场热处理清除污损生物（BR），系统评估了其对太平洋牡蛎（Crassostrea gigas）营养品质（如EPA、DHA、糖原含量）及必需生物分子回收率的影响。结果表明，BR处理使牡蛎软体重量提高18%，EPA、DHA和糖原含量分别显著增加15%、13%和54%，显著提升了产品的营养价值和风味品质，并为可持续水产养殖提供了有效策略。

　　

在双壳类水产养殖业中，生物污损（Biofouling）是一个长期存在且严重影响生产效率和环境可持续性的问题。附着在养殖设施和养殖生物表面的污损生物（如贻贝、海鞘等）与养殖物种竞争食物资源，导致养殖生物生长减缓、产量下降，同时增加沉积物有机负荷和局部缺氧风险。此外，污损生物的附着还加重了养殖设施的管理负担和经济效益的损失，据估计，防治生物污损的成本可占养殖总成本的10–20%。尽管现有的污损清除方法（如机械清除、化学处理等）已被广泛应用，但其对养殖产品质量提升及必需生物分子回收的潜在价值尚未得到充分评估。

在此背景下，本研究以日本三陆地区志津川湾的太平洋牡蛎（Crassostrea gigas）悬浮养殖为对象，创新性地探讨了现场热处理清除污损生物（BR）对牡蛎营养组成、风味品质及人类必需生物分子回收率的影响。该研究不仅关注产量提升，更从产品质量和营养功能角度为双壳类养殖的可持续发展提供了新的科学依据。相关成果发表于《Aquaculture Reports》。

本研究采用了现场实验与实验室分析相结合的多学科方法。在志津川湾三个牡蛎养殖设施中设置生物污损清除组（BR）与未处理对照组（UN），于养殖第13个月（2019年9月）对BR组进行热处理（60°C海水浸泡10秒），并在处理前后多个时间点（8月、10月、12月及次年2月）采集牡蛎和污损贻贝（Mytilus galloprovincialis）样本。样本分析包括：测定软体干重与条件指数（CI）；利用元素分析-同位素质谱（EA-IRMS）分析碳氮含量及稳定同位素比率（δ¹³C、δ¹⁵N）；通过气相色谱（GC）分析脂肪酸组成，重点关注五种必需脂肪酸（如EPA、DHA、ARA等）；采用液相色谱-质谱（LC-MS）及紫外检测UPLC分析氨基酸（包括必需氨基酸和风味相关氨基酸）和牛磺酸（Taurine）含量；使用硫酸-蒽酮法测定糖原含量。数据通过三因素方差分析（3-way ANOVA）、主成分分析（PCA）和线性回归等统计方法处理，以评估污损清除、采样时间和养殖设施对各项指标的影响。

3.1. 生物污损清除对污损生物及牡蛎生长的影响

热处理显著降低了污损生物的生物量，其中污损贻贝的湿重减少了81–99%，且BR组牡蛎的软体干重和条件指数（CI）均显著高于UN组，尤其在12月和2月，干重和CI分别提高18–27%和22–33%。结果表明，清除污损生物有效减轻了食物竞争，促进了牡蛎的生长和能量储备。

3.2. 牡蛎和贻贝的碳氮稳定同位素比率

牡蛎与贻贝的δ¹³C和δ¹⁵N存在种间差异，但BR与UN组间无显著差异，说明污损清除未改变两者的食物来源类型，但可能影响了资源获取量。

3.3. 牡蛎和贻贝的脂肪酸组成

主成分分析（PCA）显示，牡蛎与贻贝的脂肪酸组成存在明显差异。牡蛎具有较高的EPA、DHA、18:1n7和18:4n3含量，而贻贝则含有较多的细菌标志脂肪酸（BSFA）和ARA。BR组牡蛎的EPA含量显著高于UN组（提高15.1%），DHA也呈增加趋势（13.0%），但ARA含量显著降低。脂肪酸比值分析（如DHA/EPA降低、16:1ω7/16:0升高）表明，BR组牡蛎对硅藻的摄食依赖增强。相反，污损贻贝在BR组中EPA和DHA含量降低，说明污损清除改变了两种生物之间的资源分配格局。

3.4. 牡蛎的糖原和氨基酸含量

BR组牡蛎的糖原含量显著提高（53.5%），这与其改善的生长状况和能量积累一致。然而，必需氨基酸（如赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸）、风味氨基酸（天冬氨酸、谷氨酸）及牛磺酸的含量在两组间无显著差异，说明污损清除主要影响能量储存和脂肪酸代谢，而对蛋白质组成的影响较小。

3.5. 牡蛎生理条件与化学组成的关系

回归分析表明，牡蛎软体干重和CI与EPA、DHA及糖原含量呈正相关，而与ARA/TFA比值呈负相关。这些结果进一步证实，污损清除通过提升食物获取效率，增强了牡蛎的营养状况和抗逆能力。

3.6. 牡蛎养殖中生物分子的存量与回收率估算

若将污损清除应用至整个海湾（当前应用率为10%），牡蛎产量预计提高12%，EPA和DHA的回收量将分别增加29%和27%，糖原回收量提高74%。而对于氨基酸和牛磺酸，虽然其单位含量未发生变化，但由于生物量增加，回收量仍可提高12%。这一结果凸显了污损清除在提升高价值生物分子产出方面的巨大潜力。

本研究通过综合评估现场生物污损清除对牡蛎营养品质、风味特性及生物分子回收率的影响，得出以下主要结论：

首先，热处理有效清除了污损生物（尤其是贻贝），减少了食物竞争，使牡蛎获得更多硅藻资源，从而显著提高了其生长指标（软体干重和CI）、必需脂肪酸（EPA和DHA）含量以及糖原储备。

其次，污损清除改变了牡蛎与污损生物之间的资源分配模式，优化了牡蛎的脂肪酸组成，使其更富含营养有益的ω-3 PUFA，而降低了应激标志物ARA的比例。

此外，尽管氨基酸组成未发生显著变化，但污损清除通过提高生物量间接增加了必需氨基酸和牛磺酸的回收量，进一步增强了牡蛎产品的综合营养价值。

最后，规模估算表明，扩大污损清除技术的应用可大幅提升EPA、DHA和糖原等生物分子的海湾总产量，为人类提供更多高品质水产食物资源，同时减轻养殖对底栖环境的有机污染。

该研究不仅证实了现场污损清除在提升双壳类养殖经济效益和产品品质方面的双重优势，还为可持续水产养殖实践提供了重要的技术支持和理论依据。未来研究可进一步探索污损清除对牡蛎抗逆性、环境生态系统及市场价值的影响，以推动该技术在更广泛领域的应用。