魚類具有高蛋白、低脂肪且所含蛋白質(zhì)易被人體消化和吸收的特點，是消費者重要的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)來源。羅非魚（Oreochromis mossambicus）是世界上第二大淡水養(yǎng)殖物種，具有適應能力強、生長速度快、經(jīng)濟效益高等特點，在養(yǎng)殖戶中非常受歡迎。中國作為羅非魚的主要養(yǎng)殖區(qū)，多年來一直是羅非魚重要的貿(mào)易出口國。傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖（TAP）是羅非魚在中國的主要養(yǎng)殖方式（圖1A），然而，水資源短缺、空間利用率低等問題嚴重制約了該模式下羅非魚養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。近年來，循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)（RAS）逐漸被養(yǎng)殖戶們接受，RAS由養(yǎng)殖區(qū)域、生物濾池、曝氣裝置、水泵、水質(zhì)監(jiān)測設備等組成（圖1B），是一種通過生物、物理和化學處理，保持水質(zhì)穩(wěn)定并提高養(yǎng)殖效率的養(yǎng)殖模式，養(yǎng)殖區(qū)域僅占TAP面積的 10% ，養(yǎng)殖密度卻是TAP的十幾倍。RAS因具有環(huán)保、節(jié)水和高產(chǎn)等優(yōu)點而被廣泛應用于羅非魚養(yǎng)殖。同時，現(xiàn)有研究表明，RAS養(yǎng)殖可在一定程度上改善羅非魚肌肉組成并優(yōu)化肌纖維結(jié)構(gòu)，這些特性可能影響蛋白質(zhì)的熱加工特性及消化酶可及性，進而改變其消化特性。因此，比較不同養(yǎng)殖模式下魚肉的消化特性，對于評估新型養(yǎng)殖模式下的產(chǎn)品品質(zhì)具有重要意義。

除養(yǎng)殖模式外，熱加工方式亦是影響魚肉食用品質(zhì)與營養(yǎng)特性的關鍵因素。以生魚片為例，其雖能最大程度地保留魚肉中的天然營養(yǎng)物質(zhì)，但由于沒有經(jīng)過高溫殺菌，可能會存在安全隱患。人體對生魚片的消化率較低，主要因為天然狀態(tài)的肌原纖維蛋白（如肌球蛋白、肌動蛋白）空間三維結(jié)構(gòu)完整且緊密，使得蛋白酶（如胃蛋白酶、胰蛋白酶）的作用位點被掩蔽，可及性差。適度的熱處理可使蛋白質(zhì)變性展開，暴露出內(nèi)部的疏水區(qū)和酶切位點，從而顯著提高其水解消化速率。因此，蒸煮、烤制、油煎等熱加工方式成為保障安全、改善風味與質(zhì)構(gòu)特性的常用手段。然而，不同的加熱方式會通過誘導蛋白質(zhì)發(fā)生不同程度的變性、聚集和氧化，從而影響其在消化道內(nèi)的降解效率和最終消化特性。蛋白質(zhì)對熱處理非常敏感，在熱處理中，蛋白質(zhì)往往發(fā)生變性、聚集和交聯(lián)等變化，這些變化不僅影響魚肉的物理、化學和感官特性，還影響消化率。蛋白質(zhì)過度氧化可能會破壞消化過程中蛋白酶的活性，降低蛋白質(zhì)的消化率。Bax等研究表明，熱加工溫度高于 100°C 會導致蛋白質(zhì)羰基化和聚集，降低胃蛋白酶的活性。在RAS和TAP不同養(yǎng)殖模式下，羅非魚的肌肉組成及蛋白質(zhì)的理化特性有所差異，這可能使其在不同熱加工方式下產(chǎn)生的熱響應不同。因此，熱加工方式也可能反過來影響RAS和TAP羅非魚肉的消化特性。

江蘇大學食品與生物工程學院的石彤、王顧霞、高瑞昌*等人選取TAP與RAS羅非魚為對象，通過體外模擬消化實驗，系統(tǒng)探究煮制和烤制對魚肉消化特性的影響。測定消化率、抗氧化活性、粒徑、粗肽含量等指標，觀察消化產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)，評估不同養(yǎng)殖模式及熱加工方式對羅非魚消化特性的影響，以期為新型養(yǎng)殖模式羅非魚的后續(xù)加工優(yōu)化和高值化產(chǎn)品開發(fā)提供科學的理論依據(jù)與數(shù)據(jù)支撐。

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不同養(yǎng)殖模式對羅非魚肉熱加工消化產(chǎn)物的影響

對不同養(yǎng)殖模式的羅非魚進行煮制和烤制處理，以未加熱處理組為對照，經(jīng)體外模擬消化后的消化產(chǎn)物如圖2所示，TAP組魚肉消化產(chǎn)物整體呈乳白色且透明度較低，RAS組則相對呈清澈透明狀。這一現(xiàn)象可能是因為TAP組魚肉脂肪含量高，而RAS組魚肉脂肪含量低（ 0.1% ），僅為TAP組的 1/6 。在消化過程中，脂肪經(jīng)過均質(zhì)、消化等步驟后分散于溶液中形成乳液，導致TAP組消化液呈現(xiàn)乳白色。先前的研究表明，TAP組羅非魚中脂肪酸結(jié)合蛋白富集程度高，該蛋白主要存在于心肌和骨骼肌等組織中，其核心功能是結(jié)合細胞內(nèi)游離脂肪酸并將其輸送至線粒體、細胞核等細胞器，進而參與甘油三酯及磷脂的合成調(diào)控。這種特異性結(jié)合方式可能通過影響蛋白質(zhì)-脂肪復合物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，進而影響蛋白質(zhì)的消化吸收。在TAP養(yǎng)殖模式下，烤制組的消化產(chǎn)物較對照組和煮制組更偏向乳白色；而在RAS養(yǎng)殖模式下，3組處理條件下的消化產(chǎn)物差異不明顯。

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不同養(yǎng)殖模式對羅非魚肉熱加工消化率的影響

處理組為對照，如圖3所示，在胃消化階段，TAP組生魚肉、煮制和烤制魚肉的消化率分別為 67.2% ， 74.3% 和 68.6% ，RAS組的消化率分別為 70.3% ， 77.8% 和 70.8% 。與TAP組相比，RAS組魚肉的胃消化率均顯著提高 (P<0.05) ，其消化率分別提升了 3.1% ， 3.5% 和 2.2% 。這可能是由于TAP組魚肉的脂肪含量更高，蛋白質(zhì)與脂肪在消化過程中形成緊密結(jié)合結(jié)構(gòu)，二者的相互包裹作用減少了胃蛋白酶與蛋白質(zhì)的結(jié)合位點，從而導致消化率偏低。在腸消化階段，脂肪被分解，蛋白質(zhì)分子被釋放，在胰蛋白酶進一步作用下，兩組魚肉的蛋白質(zhì)消化率均顯著提高。此外，相同熱加工方式下，TAP組與RAS組魚肉的腸消化率無顯著差異。綜合來看，無論是胃消化階段還是腸消化階段，煮制處理的魚肉消化率均顯著高于對照組和烤制組 (P<0.05) 。

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不同養(yǎng)殖模式對羅非魚肉熱加工消化產(chǎn)物粗肽含量的影響

消化產(chǎn)物中的粗肽含量變化可以在一定程度上反映魚肉的消化程度，并與抗氧化活性密切相關。由圖4可知，在胃消化階段，RAS組生魚肉、煮制魚肉和烤制魚肉消化產(chǎn)物中粗肽含量分別比TAP組提高26.7%、12.5%和23.3%(P<0.05) ，表明RAS組魚肉的消化程度更高，與消化率的分析結(jié)果相印證。在腸消化階段，對于烤制處理條件，RAS和TAP組魚肉消化產(chǎn)物中的粗肽含量無顯著差異，而對于生魚肉和煮制處理條件，RAS組消化產(chǎn)物的粗肽含量均顯著高于TAP組；其中，RAS煮制魚肉組的粗肽質(zhì)量濃度最高，達到 5.4 mg/mL 。與生魚肉組相比，煮制后TAP組與RAS組魚肉的腸消化產(chǎn)物粗肽含量升高，而烤制后粗肽含量略有下降。這可能是由于烤制過程中的高溫使蛋白質(zhì)嚴重變性，消化程度降低，最終導致粗肽含量下降。

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不同養(yǎng)殖模式對羅非魚肉熱加工消化產(chǎn)物微觀結(jié)構(gòu)的影響

利用激光共聚焦熒光顯微鏡觀察TAP和RAS兩種養(yǎng)殖模式的羅非魚肉在不同熱加工方式處理后的消化產(chǎn)物微觀構(gòu)象，結(jié)果如圖5所示。在胃消化階段，生魚肉組的蛋白質(zhì)顆粒呈片狀聚集，煮制組的蛋白以均勻分布的小顆粒形式存在，而烤制組的蛋白聚集程度更高，形成塊狀聚集體（圖5A），這一現(xiàn)象表明，煮制組的魚肉消化更為徹底；而在相同煮制條件下，RAS組的蛋白和脂肪顆粒較TAP組更小、分布更均勻，與胃消化階段消化率的結(jié)果相印證（圖3）。

腸消化結(jié)束后，生魚肉組與烤制組仍可見明顯蛋白顆粒殘留，而煮制組的蛋白質(zhì)顆粒顯著減少（圖5B），進一步證實煮制方式下魚肉的消化性能更好。有研究表明，適當高溫可促進蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)展開，增加與消化酶的結(jié)合位點，從而提升消化率；但當熱加工溫度超過100°C時，蛋白質(zhì)過度氧化易引發(fā)蛋白質(zhì)羰基化與聚集，一方面破壞酶作用位點，另一方面降低胃蛋白酶活性，最終導致消化率下降。

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不同養(yǎng)殖模式對羅非魚肉熱加工消化產(chǎn)物平均粒徑的影響

如圖6所示，胃消化階段，TAP組與RAS組的生魚肉消化產(chǎn)物平均粒徑分別為2.04μm 和1.95μm ，煮制魚肉分別為1.8μm 和1.75μm ，兩者沒有顯著差異（P>0.05）。而在烤制處理組中，RAS組消化產(chǎn)物的平均粒徑（1.98μm）顯著低于TAP組（2.2μm）（P<0.05）。腸消化階段，在胰蛋白酶進一步分解作用下，大分子的蛋白質(zhì)被分解成小分子蛋白質(zhì)或多肽，各處理組魚肉消化產(chǎn)物的平均粒徑均顯著下降。其中，煮制方式下魚肉消化產(chǎn)物的平均粒徑最低，尤其是RAS組，其平均粒徑僅為810nm ，表明其消化程度最高；而烤制魚肉的平均粒徑高于生魚肉，這可能是由于高溫導致蛋白質(zhì)過度變性并發(fā)生聚集，進而降低了消化酶的作用效率。綜上所述，腸消化階段蛋白質(zhì)消化率的顯著提升、粗肽含量的增加以及平均粒徑的減?。▓D3、4、6），共同印證了2.1節(jié)中觀察到的現(xiàn)象，即腸消化產(chǎn)物相較于胃消化產(chǎn)物具有更高的澄清度，表明蛋白質(zhì)在腸道階段被進一步水解得更為徹底。

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不同養(yǎng)殖模式對羅非魚肉熱加工消化產(chǎn)物抗氧化性能的影響

ABTS陽離子自由基可用于評估物質(zhì)的抗氧化活性。由圖7A可知，與胃消化階段相比，腸消化階段TAP和RAS魚肉消化產(chǎn)物的ABTS陽離子自由基清除能力均明顯提高。其中，TAP組生魚肉、煮制魚肉和烤制魚肉消化產(chǎn)物的清除率分別提升了16.6% ，16.3% 和16.8%，RAS組對應處理的清除率分別提升了18.2%，20.1% 和18.5%。值得注意的是，煮制處理的兩組魚肉清除能力均表現(xiàn)最強，而烤制魚肉與對應生魚肉的清除能力無顯著差異（P>0.05 ）。此外，在相同熱加工方式下，RAS組消化產(chǎn)物的ABTS陽離子自由基清除能力均顯著高于TAP組。

DPPH自由基是一種紫色的化合物，當與抗氧化劑反應時，DPPH自由基通過提供 H+形成穩(wěn)定的DPPH-H分子，顏色從紫色變?yōu)辄S色。如圖7B所示，經(jīng)腸消化后，TAP組生魚肉、煮制魚肉和烤制魚肉的消化產(chǎn)物DPPH自由基清除能力分別上升8.2%，6.5%和7.3% (P<0.05) ；RAS組分別上升10.2% ，8.1% 和9.2%(P<0.05) ，其中煮制魚肉的清除能力最強。此外，各加工方式下RAS組的DPPH自由基清除能力均顯著優(yōu)于TAP組，與ABTS陽離子自由基清除率的趨勢一致。消化產(chǎn)物的抗氧化性能與其消化程度和自身的抗氧化物質(zhì)有關，先前的研究表明，在RAS組羅非魚肉中，D-松醇、膽堿、谷胱甘肽和肌肽等抗氧化物質(zhì)富集度更高，可能也會導致兩者消化產(chǎn)物的自由基清除率不同。

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不同養(yǎng)殖模式對羅非魚肉熱加工消化產(chǎn)物的SDS-PAGE分析

如圖8A所示，兩種魚肉經(jīng)熱加工后的電泳條帶與生肉組無顯著差異。經(jīng)胃蛋白酶消化后，煮制處理的兩組魚肉在16~37kDa區(qū)間的條帶亮度顯著降低，表明其消化程度更高，蛋白質(zhì)被分解為低分子質(zhì)量的蛋白或肽段；而RAS組在 37kDa附近蛋白條帶強度更弱（圖8B），這可能與不同種類肌肉的有氧代謝能力有關，促使該區(qū)間蛋白質(zhì)更易被降解為小分子多肽。適當加熱可以誘導蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)展開，暴露更多的消化酶結(jié)合位點，提高蛋白質(zhì)消化程度。但由于烤制的溫度過高，蛋白質(zhì)過度氧化變性，導致蛋白質(zhì)與消化酶的結(jié)合位點減少，消化率下降。有報道稱，氧化形成的蛋白質(zhì)聚合物，可以通過減少底物與胃蛋白酶或胰酶的結(jié)合降低蛋白質(zhì)的消化率。腸消化后，各處理組均無清晰的蛋白條帶，表明蛋白質(zhì)已基本降解為分子質(zhì)量小于16kDa的氨基酸或寡肽。當胃蛋白酶消化產(chǎn)物進入腸道后，小分子蛋白質(zhì)或含疏水氨基酸殘基的肽段可與胰蛋白酶結(jié)合，進一步降解為氨基酸等終產(chǎn)物。需要指出的是，本實驗采用的SDS-PAGE（14% 分離膠）主要適用于觀察分子質(zhì)量大于10kDa的蛋白質(zhì)片段。腸消化后條帶消失，表明產(chǎn)物以分子質(zhì)量小于16kDa的寡肽和氨基酸為主，這些小分子物質(zhì)已超出本方法的有效分離范圍。因此，該結(jié)果證實了蛋白質(zhì)被徹底降解，但無法展示小分子肽的詳細分布。未來研究可采用Tricine-SDS-PAGE或凝膠滲透色譜等技術，以更精確地分析消化產(chǎn)物的肽段組成。

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養(yǎng)殖模式與熱加工方式的雙因素方差分析

由表1可知，養(yǎng)殖模式與熱加工方式對魚肉消化率、粗肽含量、胃消化產(chǎn)物平均粒徑、ABTS陽離子自由基和DPPH自由基清除率均有顯著影響（P<0.05），但對腸消化產(chǎn)物平均粒徑無顯著影響。二者的交互作用對粗肽含量、ABTS陽離子自由基清除能力及腸消化階段DPPH自由基清除能力有顯著影響（P<0.05）。這一結(jié)果說明，養(yǎng)殖模式與熱加工方式并非獨立作用于魚肉的消化特性，而是存在協(xié)同效應。例如，RAS養(yǎng)殖結(jié)合煮制處理在腸消化階段粗肽含量最高且抗氧化活性最強，表明二者組合可顯著提升蛋白質(zhì)的消化能力并促進生物活性肽的釋放。這可能源于RAS養(yǎng)殖模式下魚肉蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)更為疏松、脂肪含量較低，有利于煮制過程中蛋白質(zhì)的適度變性與酶切位點暴露，從而增強消化酶的可及性。相反，TAP組魚肉因脂肪含量較高，可能在烤制過程中因高溫導致蛋白質(zhì)-脂肪復合物形成，阻礙酶解，從而降低消化率與抗氧化活性。此外，交互作用對抗氧化活性的影響也表明不同養(yǎng)殖模式下魚體內(nèi)源性抗氧化物質(zhì)（如谷胱甘肽、肌肽等）的富集程度可能與熱加工方式共同調(diào)控消化產(chǎn)物的生物活性有關。

結(jié)論

本研究表明，RAS養(yǎng)殖模式結(jié)合煮制加工可協(xié)同優(yōu)化羅非魚的體外消化特性。在胃消化階段，RAS煮制魚肉的蛋白質(zhì)消化率顯著高于TAP組，SDS-PAGE與激光共聚焦顯微鏡觀察結(jié)果共同表明其蛋白質(zhì)降解更為徹底，表現(xiàn)為大分子蛋白條帶減弱、蛋白顆粒更小且分布均勻。進入腸消化階段后，RAS煮制組產(chǎn)物的粗肽含量最高且抗氧化活性顯著增強，說明其消化更為徹底并釋放出更多生物活性肽。綜上，RAS養(yǎng)殖模式與煮制加工的組合能有效提升羅非魚蛋白的消化能力，為其高品質(zhì)養(yǎng)殖與加工提供了理論依據(jù)與實踐方向。

作者簡介

通信作者：

高瑞昌，博士，教授，博士生導師，國家特色淡水魚產(chǎn)業(yè)技術體系崗位科學家，江蘇省“333工程”和“六大人才高峰”高層次人才，江蘇大學食品生物工程與智能裝備方向帶頭人。研究領域主要為水產(chǎn)品加工與貯藏，在水產(chǎn)品風味化學、蛋白質(zhì)化學、保鮮、生物加工等。主持和參與國家自然科學基金區(qū)域重點、面上基金等各類項目20余項。在國內(nèi)外期刊發(fā)表論文160多篇，其中被SCI和EI收錄120余篇，ESI高被引論文6 篇。主編高等學校通用規(guī)劃教材《食品化學》1 部，參編通用教材5 部；授權(quán)國家發(fā)明專利29 件，申請國家發(fā)明專利38 件，申請PCT專利3 件，授權(quán)美國、日本專利各1 件；獲江蘇省科技進步獎等獎勵5 項。中國生物工程學會理事，中國食品科技學會青年委員會委員，《Food Biotechnology International》《Food Science of Animal Products》《未來食品科學》《食品科學》和《肉類研究》編委。

第一作者：

石彤，博士，江蘇大學食品與生物工程學院碩士生導師，研究方向為食品蛋白質(zhì)化學與綜合利用。獲批2022年江蘇省優(yōu)秀博士學位論文；主持國家自然科學基金青年項目、江蘇省青年自然科學基金青年項目和中國博士后面上基金各1 項；入選江蘇大學青年英才培育計劃。以第一作者在國內(nèi)外頂級期刊發(fā)表學術論文20余篇；申報國家發(fā)明專利10余項；指導研究生獲省級科研創(chuàng)新大賽一等獎和二等獎；擔任《Journal of Future Foods》《Food Science of Animal Products》和《Food Production, Processing and Nutrition》青年編委。

引文格式：

石彤, 王顧霞, 解鈺, 等. 養(yǎng)殖模式與熱加工方式對羅非魚肉體外消化特性的影響[J]. 食品科學, 2025, 46(24): 246-253. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250703-026.

SHI Tong, WANG Guxia, XIE Yu, et al. Effects of aquaculture modes and thermal processing methods on in vitro digestive properties of tilapia meat[J]. Food Science, 2025, 46(24): 246-253. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250703-026.

實習編輯：魏雨諾；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網(wǎng)

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