《食品科学》：云南农业大学贾丹副教授、华中农业大学尹涛副教授等：降氨氮生物膜对高密度运输模式下鲫鱼应激反应和肌肉品质的影响

保活运输是鱼类全产业链的关键环节之一，特别是淡水原料鱼，其活运的比例超过90%。鱼体在运输过程中因环境改变会引发非特异性生理防御反应，此过程被称为运输应激。运输过程通常会引发氧化应激反应，导致活性氧（ROS）自由基积累，从而造成鱼体死亡并影响鱼类的肌肉品质。因此，开发高效、经济的鱼类保活运输技术具有重要的社会经济效益。

运输应激主要的应激源包括氨氮胁迫、低氧胁迫、高温低温影响等，其中氨氮是水产运输过程中常见的有害物质，其主要来源于鱼类的蛋白质代谢、排泄物和饲料残渣。氨氮浓度的升高会使鱼类产生显著的应激反应，进而影响其肌肉品质。国内外学者研究了降低运输中水体氨氮的方法，包括运前暂养、低温运输和添加氨氮吸附材料等。通过运前暂养实现鱼体肠道的排空，可以降低产生氨氮类物质排泄物。在低温条件下，鱼体蛋白质代谢减缓，产生的氨氮类物质减少。相较于运前暂养和低温运输，添加氨氮消减材料是最直接和有效的方法。最常用消减氨氮的材料为改性活性炭，通过高比表面积和孔隙结构，有效吸附水中的氨（NH3）、有机物及代谢废物。降氨氮生物膜是一种利用微生物群落附着在固体表面形成的生物膜，有效去除水体中的氨氮化合物（如氨和铵离子）的技术。这些微生物通过硝化作用，将氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐，从而降低水中的氨氮浓度。与活性炭微球氨氮吸附材料相比，该技术成熟，并具有高效、经济和环保等优点。然而，目前降氨氮生物膜只在鱼类养殖中应用，有关其在活鱼运输中应用的相关研究还鲜见报道。

因此，华中农业大学食品科学技术学院的吴长云、尹涛*和云南农业大学动物科学技术学院的贾丹*等人以鲫鱼为原料，探究降氨氮生物膜在高密度运输过程中对鲫鱼应激反应、生理特性的影响及提高鱼肌肉品质的应用效果，旨在为创新鱼类保活运输技术提供科学指导，促进鱼类产业链的发展和完善。

1 血液应激指标的变化

在保活运输过程中，鲫鱼血液生化指标呈现出不同的变化趋势。COR质量浓度和GLU的浓度在空白组和硝化组中均呈先上升后下降或趋稳的变化趋势，且在6、24 h时差异显著（P＜0.05）（图1A、B）。硝化组AST的活性趋势呈上升、下降、上升趋势，空白组呈先升后降趋势（图1C）。两组ALT活性总体呈现上升趋势，且在24 h时分别达到最大值85.24 U/L和69.01 U/L （图1D）。LDH活性则在12 h时达到最小值，随后在24 h时达到最大值，两组间在6 h和24 h时差异显著 （P＜0.05）（图1E）。AKP活性在空白组中普遍高于硝化组，且两组分别在18 h和24 h时达到最大值 （图1F）。空白组UREA浓度在12 h时达到最大值，而硝化组CREA浓度在12 h时达到最小值（15.32 μmol/L）（图1G、H）。

保活运输中的振动胁迫和新环境应激导致鱼类能量消耗增加，糖原分解加速，从而引起血液中GLU浓度升高。COR质量浓度的升高反映了鱼类对氨氮等代谢废物积累的应激反应。LDH活性的波动可能与无氧糖酵解的增强有关。AST和ALT活性的升高表明心肌细胞受损或通透性增加，而后期的变化可能与鱼类对氨氮胁迫的适应性调节有关。AKP活性的上升反映了环境胁迫对鱼类的损伤及其免疫能力的变化。UREA和CREA浓度的差异表明空白组鱼类的应激更为严重，其中UREA浓度的升高与代谢应激有关，而CREA浓度的变化可能与肾脏功能受损和代谢调节受限有关。硝化组由于降氨氮生物膜的应用，其应激反应相对较轻。

在保活运输过程中，空白组与硝化组鲫鱼的抗氧化指标（SOD、CAT、GPx、T-AOC）均呈先升高后下降的整体趋势，并于18 h左右达到峰值，两组在12 h和18 h时SOD与CAT活性，在6、18 h和24 h时GPx活性与T-AOC均存在显著差异（P＜0.05）（图1I～L）。MDA浓度则随运输时间延长总体上升，两组在12 h和24 h差异显著，且空白组始终高于硝化组（图1M）。

上述变化与氨氮胁迫所致的氧化应激过程密切相关。保活运输12 h时，硝化组SOD和CAT活性下降，表明鲫鱼超氧阴离子自由基含量减少、应激强度降低，或已适应环境。后期两组CAT和SOD活性较高，可能是因为水体氨氮浓度高，鲫鱼通过升高SOD清除过量自由基。保活初期，两组GPx活性增加，可迅速响应氧化应激，但随时间延长，活性因持续应激下降。保活6 h时，两组T-AOC升高，是鲫鱼抗氧化酶系统激活应对氧化应激；24 h时下降，与抗氧化酶活性降低和氧化损伤加剧有关。空白组所有抗氧化指标及MDA浓度均高于硝化组，说明降氨氮生物膜可减缓氧化应激。MDA浓度持续升高表明细胞膜受损，其浓度变化与抗氧化酶系统清除自由基有关。Veauvy等的研究表明，氨氮暴露会导致欧洲鲈和黄颡鱼肝脏中MDA含量升高，从而反映氧化应激的发生。洪美玲等发现随着氨氮胁迫时间的延长，中华绒螯蟹体内MDA含量逐渐增加，这与本实验研究结果相似。

空白组和硝化组鲫鱼的HSP 70和HSP 90基因表达量均呈现先升高后下降的变化趋势。空白组两种热休克蛋白基因的表达水平均在12 h时达到最高（其中HSP 70峰值为3.17），而硝化组的两种蛋白表达峰值均延迟至18 h（其中HSP 70峰值为2.46）。两组HSP 70表达水平在6 h和12 h时差异显著（P＜0.05），HSP 90表达水平则在12 h和24 h时差异显著，且空白组的表达量始终高于硝化组（图1N、O）。

保活运输6 h时，空白组HSP 70表达量迅速上调，较HSP 90敏感，且空白组HSP 70、HSP 90表达量普遍高于硝化组，与空白组氨氮胁迫严重有关，反映鱼类氨氮胁迫下的应激机制。崔彦婷、白雪秋等发现高温胁迫下鱼HSP 70表达水平先升后降，孙阿君等发现氨氮胁迫下翘嘴鳜HSP 90表达量也呈先上升后下降的趋势。上述3 项基因表达研究结果与本研究结果相似。

2 鳃、肝组织凋亡相关基因表达量的变化

鳃组织中，空白组caspase-9基因在24 h表达量最高（3.33），caspase-3基因在18 h表达量最高（4.17）；硝化组caspase-3基因在24 h表达量最高（3.52），caspase-9基因在18 h突降至1.71。18 h时，鳃组织空白组和硝化组bcl-2基因表达量差异显著，bax基因表达量分别达到最高值2.22、1.95，24 h下降（图2A1～D1）。肝组织中，空白组caspase-3、caspase-9基因表达量在24 h时分别达最高值7.36、7.70。12 h和24 h时，肝组织空白组和硝化组的bcl-2、bax基因表达量有显著差异（图2A2～D2）。

肝组织中caspase-3、caspase-9基因表达量普遍高于鳃组织，或因肝脏敏感性高。24 h内，空白组和硝化组鳃、肝组织中二者表达量随时间延长渐增，是氨氮胁迫致鲫鱼应激、细胞凋亡所致。Cheng Changhong等发现氨暴露使暗纹东方鲀肝脏caspase-3等基因表达上调，与本实验一致。bcl-2和bax基因相对表达水平决定细胞对凋亡信号的敏感性，鳃、肝组织中空白组和硝化组bcl-2表达量整体降低，bax表达量升高，表明氨氮胁迫致使鲫鱼心肌细胞凋亡，空白组更显著。刘楠楠等发现四川华鳊低温胁迫下bax上调、bcl-2下调，与本实验结果相似。

3 鳃、肝组织结构的变化

鱼类肝脏是解毒核心器官，鱼鳃是外界应激源主要靶标。如图3所示，空白组鲫鱼鳃组织坏死严重，水肿变性、空泡化明显，鳃小片卷曲变粗短且重叠；与运输前完整结构相比，空白组鲫鱼在运输24 h后，肝组织出现严重损伤，肝细胞核溶解，结构松散无序，大面积充血坏死，核偏移且破碎空泡化。硝化组鲫鱼鳃组织病变不明显，呼吸上皮空泡化，柱状上皮变形但无间断，部分鳃丝重叠、末端微红，但其整体结构与运输前相比，病变程度远轻于空白组，未见明显的鳃小片卷曲、变粗短及坏死性脱落；肝组织部分空泡化，细胞核移至一侧，整体染色变浅呈不规则形，部分细胞核消失或收缩。Nie Xiaobao等发现空气中暴露的大菱鲆鳃丝间距缩小、有断裂；Benli等发现氨氮暴露使尼罗罗非鱼鳃切片充血等；郭志雄等发现低氧胁迫致军曹鱼幼鱼肝组织异常。这与本实验鳃、肝变化相似，硝化组损伤轻，说明降氨氮生物膜可减轻鲫鱼氨氮应激。

4 肌肉氧化还原指标与ROS染色的变化

保活运输中，空白组和硝化组肌肉SOD活性在6 h突升，12 h降至最低；18 h时二者SOD活性有显著差异 （ P ＜0.05）（图4A）。6 h和24 h时，两组肌肉GPx活性差异显著（ P ＜0.05），24 h均降低（图4B）。两组肌肉MDA含量总体呈升高趋势，24 h时差异显著 （ P ＜0.05），且分别达最大值（图4C）。空白组肌肉CAT活性先升后降再升，24 h达最大值；硝化组先升后降，12 h达最大值，24 h时二者差异显著（ P ＜0.05）（图4D）。两组肌肉T-AOC均先升后降再升，24 h时差异显著（ P ＜0.05）（图4E）。

高密度保活运输时，空白组和硝化组鲫鱼肌肉抗氧化酶活性增加以应对自由基损伤。12 h时SOD活性下降，或因大量释放还原性物质导致机体氧化水平迅速降低。随运输时间延长，氨氮胁迫增强，抗氧化酶活性可能下降，MDA含量升高。18 h时CAT活性下降，或因能量消耗大或毒素积累；周钱森发现锦绣龙虾在氨氮胁迫下酶活性变化与本实验酶活性变化相似。18 h时T-AOC下降，或因氨氮致代谢紊乱。24 h时GPx活性降低，表明氧化应激反应可能超过鲫鱼体内的抗氧化能力。空白组抗氧化酶活性普遍高于硝化组，或因降氨氮生物膜降低水体氨氮，减缓鱼体肌肉氧化损伤。

高密度保活运输中，红色为鲫鱼肌肉ROS染色部分。氨氮致ROS积累，引发肾脏损伤和肌肉氧化，影响品质。随运输时间延长，空白组和硝化组肌肉ROS含量渐增，空白组更高，因硝化组降氨氮生物膜减缓了应激。活鱼运输应激会使肌肉ROS增加，引发蛋白质和脂质氧化。田兴等发现运输应激后黄颡鱼抗氧化酶系统激活。上述两项研究结果与本实验研究结果相似。

5 肌肉细胞凋亡的变化

如图5所示，高密度保活运输中，肌肉正常细胞无荧光，凋亡细胞呈绿色荧光。保活时鱼体应激代谢产生氨氮，其胁迫破坏鱼体抗氧化和免疫系统，诱导细胞凋亡。0 h时两组细胞凋亡染色数目少，随时间延长，凋亡数目渐增且空白组更高，或因氨氮胁迫加剧，硝化组氨氮低使鲫鱼状态稳定。caspase-3基因上调是细胞凋亡的关键，B细胞淋巴瘤-2（Bcl-2）和Bcl-2相关X蛋白（Bax）等蛋白表达改变调控进程。周敏和丁晨雨等研究发现环境胁迫会诱导肌肉细胞凋亡，Gogvadze等的研究表明，bcl-2家族蛋白通过调控线粒体外膜的通透性引起细胞凋亡。caspase-3活性随保活时间延长而升高，这与TUNEL检测结果相印证。因此氨氮胁迫不仅会引发氧化应激，使抗氧化酶活性下降，而且会加剧细胞凋亡。

6 肌肉品质的变化

6.1 滴水损失、剪切力、乳糖、乳酸、pH值的变化

在保活运输过程中，空白组与硝化组鲫鱼的肌肉品质与代谢指标呈现出规律性变化。两组滴水损失和剪切力在18 h时差异均显著（P＜0.05），空白组在18 h滴水损失达最大值（7.74%），硝化组于24 h达峰值（5.58%）；硝化组在18 h剪切力显著升高至1 283 g，空白组则在24 h升至790 g，且硝化组剪切力始终高于空白组（图6A、B）。乳糖量随运输时间延长逐渐下降，于24 h达最小值，硝化组含量普遍高于空白组，其中12 h时差异显著（P＜0.05）（图6C）。乳酸含量与pH值在6 h和24 h时均存在显著差异（P＜0.05）：乳酸含量整体呈上升趋势，于18 h短暂下降后，在24 h升至最大值；pH值则相应下降，并在12 h时出现最小值（图6D、E）。

上述变化是运输应激导致能量代谢紊乱和肌肉结构改变的综合体现。肌肉剪切力升高和滴水损失增加反映了肌肉保水性与质构特性的改变，这与彭玲和林恒宗等研究发现运输应激导致鱼类肌肉水分含量下降和品质劣变的结果一致。肌肉乳糖下降而乳酸上升、pH值相应降低，表明鱼体处于饥饿和应激状态，促使糖原加速分解，并通过无氧代谢生成大量乳酸。保活后期乳酸积累达峰值，并伴有pH值下降，与水质恶化、氨氮浓度升高密切相关。运输胁迫导致鱼类乳酸升高的现象在大鳞大麻哈鱼中也有报道，且LDH活性增加可促进乳酸生成。硝化组始终保持较低的乳酸含量、较高的乳糖水平和pH值，表明降氨氮生物膜通过有效控制水体氨氮浓度，显著减轻了鱼体的应激强度，降低了能量消耗和肌肉代谢紊乱程度。

6.2 肌肉色度的变化

如表2所示，在高密度保活运输中，空白组和硝化组肌肉L*值渐降，24 h时分别为42.40、44.65；a*值在18 h时最低，分别为0.41、1.26；b*值在12 h时最高，分别为2.07、1.75；白度在24 h时最低，分别为42.22、44.43。

高密度保活运输中，因外界环境改变致鱼体应激，乳酸积累使pH值降低，进而影响肌肉颜色变暗，L*值降低，且肌肉酸化和蛋白质分解会改变色素与氧化还原状态。两组肌肉b*值下降，表明水质恶化、氨氮胁迫加剧，影响色素分布。抗氧化酶活性变化也影响色素稳定。随保活时间延长，两组肌肉白度渐降，而硝化组因降氨氮生物膜减缓应激，肌肉受损较轻。

6.3 肌肉ATP及其关联产物的变化

如表3所示，在保活运输过程中，空白组与硝化组鲫鱼肌肉中ATP及其关联产物的含量呈现显著变化。ATP含量随运输时间延长而持续下降，空白组于24 h降至最低值（2.39 mg/100 g），硝化组于18 h降至最低值（3.78 mg/100 g）。ADP和AMP含量均呈现先上升后下降的趋势，其中ADP在空白组12 h达到峰值（8.45 mg/100 g）；AMP则在空白组12 h和硝化组24 h分别达到最大值。与此同时，IMP含量、Hx含量及鲜度指标K值均随运输时间延长整体持续上升，HxR含量也整体呈增加趋势，其中空白组于18 h达到最大值。随保活运输时间延长，肌肉新鲜度下降，ATP先降解为AMP，再转化为IMP，应激会使IMP含量迅速增加，闫丽新、邱伟强等的研究均有相似发现。另外，硝化组在18 h和24 h的K值较12 h有所下降，可能与生物膜持续作用降低氨氮浓度，减缓了ATP降解速率有关，鱼类在应激后可能通过代谢调节过程恢复能量状态，导致IMP等降解产物积累减缓，K值回落。IMP后续还会降解为Hx和HxR，运输后期空白组和硝化组二者含量达最高值，因氨氮浓度升高致鱼体应激。运输前期空白组ADP含量因降解加快而下降，ATP消耗会使肌肉pH值降低。部分ATP关联代谢产物具有滋味，如IMP增鲜，HxR、Hx增苦，彭玲等研究发现团头鲂产生应激后，肌肉中AMP含量下降、IMP含量先降低后增加，而HxR和Hx含量增加。结果与本实验趋势相似。鱼死后ATP含量迅速减少，K值越大，鲜度越差，运输中空白组K值始终高于硝化组，说明降氨氮生物膜可提高鲫鱼肌肉品质、减缓应激。

6.4 肌肉组织结构的变化

如图7所示，高密度保活运输中，初始鲫鱼肌纤维排列紧密均匀。6 h时，空白组肌纤维间隙增大、部分断裂，硝化组轻微弯曲、间隙增宽但无明显变化；12 h时，空白组大部分肌纤维断裂，硝化组多数弯曲、间隙扩大；18 h和24 h时，空白组肌纤维严重破坏，硝化组肌纤维也有断裂弯曲、组织结构发生一定破坏。空白组与硝化组在结构上的视觉差异不明显，但结合定量指标可看出硝化组肌肉组织完整性保持更好。

在运输过程中，肌肉组织中蛋白质的降解使肌纤维间的束缚力减弱，应激过程中的氧化产物会对细胞结构造成损伤，导致细胞破裂。Mourente等发现脂过氧化损伤会导致肌肉组织结构被破坏。硝化组中的降氨氮生物膜可使水体中的氨氮浓度得到控制，减少应激反应并降低能量消耗，减轻肌肉组织损伤。与传统的氨氮控制方法（如活性炭改性吸附）相比，降氨氮生物膜可通过微生物硝化作用持续降解氨氮，不易饱和，且不需要频繁更换或进行再生，操作简便，对水体环境友好，无二次污染。

本研究所采用的24 h运输时间能有效模拟中短途运输条件，并验证降氨氮生物膜在缓解鲫鱼应激反应与维持肌肉品质方面的影响，未来研究应进一步延长运输时间（如48、72 h），以评估其在更长运输半径下的适用性与稳定性。

7 结 论

降氨氮生物膜在高密度运输过程中对鲫鱼的应激反应、生理特性和肌肉品质具有显著的改善作用。通过降低水体氨氮浓度，降氨氮生物膜有效缓解了鲫鱼的应激反应，减少了鱼类体内应激指标的升高以及鳃和肝组织的结构损伤。滴水损失、剪切力、乳糖含量、乳酸含量、pH值、ATP含量及K值是评价运输过程中鲫鱼肌肉品质的关键指标。降氨氮生物膜显著提高了鲫鱼的肌肉品质，减少了肌肉中苦味物质的积累和能量消耗，从而维持较高的糖原与ATP水平，减缓pH值下降与乳酸积累，维持肌肉组织的完整性，提升整体品质与存活率。综上所述，降氨氮生物膜作为一种有效的技术手段，能够显著改善高密度运输过程中鲫鱼的健康状态和肌肉品质，为淡水鱼类的高密度活体运输提供了科学依据。

引文格式：

吴长云, 张亮子, 杨涵, 等. 降氨氮生物膜对高密度运输模式下鲫鱼应激反应和肌肉品质的影响[J]. 食品科学, 2026, 47(8): 365-375. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250915-113.

WU Changyun, ZHANG Liangzi, YANG Han, et al. Effect of ammonia nitrogen-reducing biofilm on stress response and muscle quality of crucian carp under high-density transportation conditions[J]. Food Science, 2026, 47(8): 365-375.(in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250915-113.

实习编辑：普怡然；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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