红箱养殖通过调控虾青素分布提升凡纳滨对虾体色红度与肌肉品质的研究

《Food Chemistry Advances》：Red tank aquaculture improves reddish body color, flesh quality and taste of pacific white shrimp ( Litopenaeus vannamei)

为解决高密度养殖导致凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)体色异常及饲料添加虾青素成本高的问题，本研究创新性地采用红箱养殖策略。结果表明，红箱环境可显著提升生/熟虾红度值(a*)，促进虾青素从肝胰腺向甲壳转移，同时改善肌肉硬度、咀嚼度等质构特性及鲜味氨基酸含量，为无饲料添加的虾品质改良提供新途径。

　　

在水产养殖领域，凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)作为全球最重要的对虾养殖品种，其外观品质特别是体色红度直接影响消费者偏好和市场价值。然而，随着集约化养殖模式的推广，对虾常出现体色苍白或发蓝等异常现象。传统解决方案是在饲料中添加虾青素(Astaxanthin)来改善色素沉积，但这种方法不仅显著增加生产成本，还可能带来环境排放压力。面对这一产业难题，研究人员开始探索更为经济环保的替代策略。

值得注意的是，甲壳类动物天生具备根据环境背景调节体色的能力，这是它们长期进化形成的伪装机制。那么，能否利用这种生物学特性，通过改变养殖环境颜色来自然提升对虾的体色品质呢？中国海洋大学的研究团队在《Food Chemistry Advances》上发表了创新性研究，系统评估了红箱养殖对凡纳滨对虾生长性能、体色特征、肌肉品质及生理生化指标的全面影响。

为验证红箱养殖的效果，研究团队设计了严谨的实验方案。他们在山东东营通威有限公司进行了为期75天的养殖实验，将虾苗随机分配至16个八角形水箱中，其中8个为水泥灰箱(对照组)，8个为红色水箱(实验组)，RGB值为(171, 58, 67)。实验采用循环水养殖系统(RAS)，保持水温26-28°C、盐度28-29、溶解氧>8.0 mg/L等稳定条件。所有对虾投喂相同商业饲料，确保饲养条件一致性。

在技术方法层面，研究团队运用了多种先进分析手段：使用便携式色差计(CM-700d)定期测量生/熟虾体色参数(L、a、b*值)；通过高效液相色谱(HPLC)分析甲壳、肌肉和肝胰腺中虾青素含量；采用质构分析仪(TMS-Touch)评估肌肉硬度、黏附性、弹性等质构特性；利用全自动氨基酸分析仪测定肌肉游离氨基酸组成；通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测肝胰腺中色素相关基因表达水平。

3.1. 水箱颜色对凡纳滨对虾存活和生长性能的影响

红箱养殖组对虾的存活率显著低于灰箱组(降低7.0%)，但最终体重、增重率和特定生长率均无显著差异。这表明红箱环境虽对存活有一定影响，但不妨碍对虾的正常生长。

3.2. 水箱颜色对凡纳滨对虾体色的影响

红箱养殖显著提升了生熟虾的红度值(a)。从养殖第25天开始，红箱组对虾的亮度值(L)降低而红度值升高，此趋势持续至实验结束。熟虾的红度差异依然显著，但黄度值(b*)差异在烹饪后消失，表明红度稳定性优于黄度。

3.3. 水箱颜色对凡纳滨对虾肌肉营养成分的影响

两组对虾肌肉的水分、粗蛋白、粗脂肪和总胶原蛋白含量无显著差异。脂肪酸组成分析显示，红箱组对虾的C18:1n-9和C20:1脂肪酸含量较高，但饱和脂肪酸(SFA)、单不饱和脂肪酸(MUFA)、多不饱和脂肪酸(PUFA)和高度不饱和脂肪酸(HUFA)总量无统计学差异。

3.4. 水箱颜色对凡纳滨对虾肌肉游离氨基酸组成的影响

红箱养殖显著提高了肌肉中谷氨酸含量和总鲜味氨基酸(包括天冬氨酸和谷氨酸)水平。虽然甜味氨基酸有升高趋势、苦味氨基酸有降低趋势，但未达显著水平。这一发现从风味化学角度解释了红箱养殖对虾品质的改善。

3.5. 水箱颜色对凡纳滨对虾肌肉质构的影响

红箱组对虾肌肉硬度、胶黏性和咀嚼性显著提升，而黏附性降低，弹性和内聚性无显著变化。这些质构参数的改善与烹饪后虾体弯曲度减少的现象一致，表明红箱环境有助于改善肌肉组织结构。

3.6. 水箱颜色对凡纳滨对虾血清生化指标和肝胰腺抗氧化能力的影响

红箱组对虾血清中酸性磷酸酶(ACP)、碱性磷酸酶(AKP)、葡萄糖(GLU)和总蛋白(TP)水平显著升高，表明非特异性免疫应答增强。肝胰腺总抗氧化能力(T-AOC)降低，但超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽(GSH)、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量无显著变化。

3.7. 水箱颜色对凡纳滨对虾虾青素含量的影响

红箱养殖使甲壳中虾青素含量增加25.8%，而肝胰腺中降低18.5%，肌肉中无显著变化。这一分布模式表明对虾通过将虾青素从肝胰腺向甲壳转移来适应红色环境。

3.8. 水箱颜色对凡纳滨对虾体色相关基因表达的影响

基因表达分析显示，红箱组对虾肝胰腺中红色素浓缩激素(rpch)基因表达显著上调，而细胞色素P450(cyp450)表达下调。其他基因如细胞色素b5(cyb5)、血蓝蛋白C链(lcpbp75)、甲壳蓝蛋白A2(crcn-a2)和C1(crcn-c1)的表达无显著差异。

研究讨论部分深入分析了红箱养殖影响对虾品质的生理机制。存活率降低可能与红色环境引发的应激反应有关，这与某些鱼类在红色环境中出现生存问题的报道一致。然而，对虾通过调节色素分布实现了体色适应——肝胰腺中虾青素减少而甲壳中增加，同时rpch基因表达上调，表明对虾通过激素调控促进红色素在体表聚集。这种适应性变化不仅改善了外观，还意外提升了肌肉质构和风味特性。

该研究的创新价值在于首次系统证实红箱养殖可作为一种零饲料添加的可持续策略，同步提升凡纳滨对虾的视觉吸引力和感官品质。虽然存活率略有下降，但在注重产品附加值的养殖场景下，红箱技术仍具有显著应用潜力。研究从生理生态学角度阐明了环境颜色调控甲壳动物品质形成的分子机制，为水产养殖业的绿色发展提供了新思路。

从产业应用角度看，红箱养殖相比饲料添加虾青素具有明显成本优势，且避免了合成色素可能带来的环境问题。消费者调查显示，红箱养殖的对虾市场售价每公斤可提高约0.07美元，体现了品质改良的经济价值。未来研究可进一步优化红色强度、光照条件等参数，在保证生存率的同时最大化品质提升效果。