我国水产养殖产量和养殖密度日益增加，对养殖过程中科学管理的要求也越来越严格。在此背景下，脆肉鱼的开发为现阶段的产业模式开辟了新道路。所谓脆化，是一种改善鱼肉品质的处理方式，通过饲喂蚕豆改变鱼类的饮食结构，提高鱼类肌肉的肌纤维密度和胶原蛋白含量，降低肌纤维直径和粗脂肪含量，使其肌肉硬度和咀嚼性显著提升，肉质变得紧致而富有弹性，鱼肉味道更加鲜美。前人总结了草鱼（Ctenopharyngodon idellus）和罗非鱼（Oreochromis niloticus）脆化过程中生长性能、营养成分、生理生化、消化酶活性以及肌肉品质的变化[1-5]，但从脆化机制上进行探讨的研究较少。因此，本文对已有脆化机理的相关文献进行梳理，为脆肉鱼的研发与高效养殖提供参考。1脆化对鱼类生长性能的影响有研究表明，由于蚕豆中抗营养因子（如蛋白酶抑制剂、缩合单宁、植酸、嘧啶核苷等）较多，且蛋氨酸为其第一限制性氨基酸，因而饲喂纯蚕豆的鱼类增重率、特定生长率、肝体比和肥满度显著低于对照组，饵料系数显著高于对照组[6-8]。研究发现，采用盐水浸泡、脱皮、制粉、热处理等方式可减少蚕豆中抗营养因子对鱼类生长的影响[9]。研究表明，投喂添加蚕豆醇提取物（0.72%）和蚕豆水提取物（8.00%、13.62%）的配合饵料不会对脆肉草鱼（脆肉鲩）的生长造成抑制作用，甚至会促进其生长[10-11]。一方面，可能归因于经多层处理后抗营养因子大量减少；另一方面，在饵料中补充蛋氨酸和赖氨酸基本解决了因氨基酸种类的不平衡限制鱼类生长的问题。2脆化对鱼类血常规的影响血常规指标通常用于评估鱼类健康状况的重要指标，其与机体的代谢、营养状况及疾病具有密切的关系[12]。红细胞和血红蛋白具有携带和运输氧气的作用[13]。有学者认为，长期投喂蚕豆，鱼类血液中红细胞、血红蛋白和白细胞数量均会减少[6]。也有学者持相反态度，认为鱼体在脆化过程处于缺氧环境和病理状态，需通过代谢补偿增加红细胞和白细胞数量[14-15]。此外，还有学者认为[11]，投喂添加蚕豆水提取物的膨化饵料对草鱼的红细胞、血红蛋白和白细胞无显著影响。上述差异可能与鱼体生长的水体环境、养殖密度和饲养方式不同有关，这种差异产生的机制还需要进一步研究。3脆化对鱼类肠道菌群构成的影响肠道作为鱼体内最大的免疫器官，在鱼类生长和发育方面发挥至关重要的作用。良好的肠道菌群环境，在维持肠道发育、促进消化吸收和增强免疫防御等方面的作用尤为重要[16-18]。普通鱼类肠道菌群功能的研究主要集中在上述几个方面，而关于鱼类脆化过程中肠道微生物的变化目前主要见于脆肉鲩[19-21]。肠道菌群高通量测序是研究肠道菌群的新型方法，不仅能够准确分析肠道微生物菌群结构和多样性，还能够进一步预测肠道微生物的基因功能和代谢途径[22]。研究发现，普通草鱼肠道门水平上的优势菌群主要为梭杆菌门（Fusobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Fimicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）；而脆肉鲩肠道主要菌群则为变形菌门、梭杆菌门和厚壁菌门[10,20]。其中，脆肉鲩的变形菌门丰度上升，梭杆菌门丰度降低。研究表明，变形菌门数量的增加往往会导致肠道炎症、肠道菌群失调[23]。在属水平上，普通草鱼的核心菌群为气单胞菌属（Aeromonas）和拟杆菌属（Bacteroides），脆肉鲩则为不动杆菌属（Acinetobacter）和气单胞菌属[10,20]。其中，脆肉鲩的不动杆菌属丰度上升，气胞单菌属和拟杆菌属丰度降低。不动杆菌广泛存在于自然界中，可通过多种途径传播，从而引起包括肺炎、脑膜炎等多种严重并发症[24-25]；而拟杆菌对多糖具有较强的酵解能力，其丰度的升高可提高机体消化和免疫功能[26]。吴康[19]研究发现，气单胞菌属、肠杆菌科（Enterobacterlaceae）和不动杆菌属是脆肉鲩肠道中的主要优势菌。此外，Li等[27]研究结果表明，脆肉鲩肠道中革兰氏阴性菌的相对丰度和血清中的肿瘤坏死因子（TNF-α）的表达量均显著升高。由此可见，无论从门水平还是属水平分析，蚕豆对草鱼的脆化可能主要是通过增加肠道中致炎性菌群（如Proteobacteria和Acinetobacter）或上调致炎性因子（如TNF-α）的表达，减少与消化吸收相关菌群（如Bacteroides）的数量实现。随着脆化时间的推移，肠道菌群逐渐失衡，易引起肠道感染。4脆化对鱼类机体氧化应激的影响活性氧（ROS）是机体有氧代谢的副产物，主要包含超氧阴离子（·O2-）、过氧化氢（H2O2）和羟基自由基（·OH自由基）等一类存在有未配对电子的分子、原子或基团物质。·O2-主要作为细胞内各种生化反应的中间产物；H2O2具有渗透性，可影响肌原纤维蛋白的结构；·OH自由基则可减少蛋白质中的二硫键，破坏蛋白质的空间结构。正常情况下，生物体内的ROS处于不断生产和消除的动态平衡状态[28]。由于外界环境刺激或机体自身变化等原因，使鱼体内ROS产生增多或对ROS的清除能力下降，此时机体就会出现氧化应激[29]。饮食结构会改变肠道微生物群和肠道屏障功能，影响肝脏和肠道之间的相互作用；而不同器官主导的功能有所差异，因此在探讨机体遭受氧化应激后的变化时，还必须考虑不同器官和组织之间的相互影响[30]。研究表明，鱼类摄入蚕豆后，蚕豆中的嘧啶核苷、左旋多巴会和葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）结合，具有还原功能的还原性谷胱甘肽（GSH）合成量降低，无法及时清除形成的ROS，造成机体的氧化应激[6,31]。长期投喂蚕豆鱼体的总抗氧化能力（T-AOC）以及谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）的活性均出现降低的现象[6,32-33]。ROS（·O2-）还可提高线粒体膜通透性孔（MPTP）的开放度，使线粒体膜电位下降，促进细胞色素C的释放[34]。研究发现，细胞色素C不仅在嫩化牛肉过程发挥重要作用，还能够与Apaf-1结合，激活Caspase-3/9并失活Pax7，而以上均是启动肌肉细胞分化的关键步骤[35]，表明ROS会损伤线粒体，促进肌细胞分化，从而增加肌肉硬度。近期研究表明，ROS在鱼体内具有时间与时空积累性，会从肠道转移到肝胰脏，再转移到肌肉，破坏“肠-肝轴”正常功能并使肌肉硬度升高，从而导致草鱼肉质的脆化[30]。此外，Chen等[30]还发现，添加氧化剂VK3能够显著提高草鱼的硬度与咀嚼性，而抗氧化剂VC和VE能够削弱这种趋势。Yu等[36]对脆肉鲩进行蛋白组学分析时发现，ROS的积累会降低肌原纤维上Ca2+的敏感性，并干扰其结合，从而进一步打破肌动蛋白-肌凝蛋白的相互作用，造成肌纤维直径减少，肌肉硬度增强；同时，ROS可能会诱导胶原蛋白周转的中断，增加肌肉中胶原蛋白的含量和肌肉硬度（脆肉鲩代谢和肌肉质构特性的氧化还原调节原理见图1）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.03.028.F001图1脆肉鲩代谢和肌肉质构特性的氧化还原调节示意图5脆化对鱼类肌肉相关蛋白和基因表达的影响鱼的肌肉硬度和咀嚼性是评判肌肉脆性最主要的标准，硬度较差会导致二次加工中肉类价值的下降[37]。对脆肉鲩转录组和基因表达组谱分析发现[38]，上调基因主要聚集在肌成纤维细胞增殖、细胞因子产生和营养代谢等功能群；而下调的基因主要聚集在免疫系统调节和质膜的功能组。对人工养殖和野生的大西洋鲑（Salmo salar）基因表达谱分析发现[39]，肌肉硬度与肌纤维蛋白、细胞外基质蛋白的表达水平呈现显著负相关，与蛋白酶体表达（亚基、线粒体蛋白、应激蛋白和脂质代谢相关蛋白）呈现显著正相关关系。饲喂蚕豆可以显著提高草鱼Ⅰ型胶原蛋白的合成和表达。Ⅰ型胶原蛋白存在于鱼类的肌肉和皮肤中，受col1α1和col1α2的调控，主要参与纤维、细胞外基质、骨骼肌以及结缔组织的形成，在器官发育、伤口愈合以及组织修复中发挥重要作用[40]。研究表明，肌肉中Ⅰ型胶原蛋白含量越高，肌肉硬度越高[32-33,36,41-42]。Yu等[43]研究发现，脆肉草鱼肌肉中Col1α1和Col1α2的蛋白和mRNA表达水平均升高，同时TGF-β1、Smad2和Smad4的mRNA和蛋白水平均升高，其中Smad4的过表达和敲除会导致Col1α1和Col1α2的mRNA和蛋白表达分别显著增加和减少。在哺乳动物中，TGF-β1/Smads通路是Ⅰ型胶原蛋白表达的重要调控因子，而Smad4是TGF-β1/Smads通路的主要调控因子[44-45]。虽然许多翻译后修饰参与了该通路的调控，但上游蛋白包括TGF-β1、Smad2和Smad4的表达变化仍会影响Ⅰ型胶原蛋白的表达。Smad4是一种重要的多功能DNA结合蛋白，具有调节肌肉生长、肝纤维化等功能[46-47]。在纤维化的肝星状细胞中，Li等[48]发现，Smad4直接与CD147启动子相互作用，上调Ⅰ型胶原蛋白的合成。然而，Xu等[38]对脆肉鲩和普通草鱼进行了转录组比较分析，并对差异表达基因的图谱及其功能和通路活性的研究发现，myof、myog、myh9和myh10等在肌纤维分化功能中富集并上调的基因，可能在脆肉鲩肌肉的硬化中发挥着比Ⅰ型胶原蛋白基因更重要的作用。myof具有出色的细胞外基质（ECM）合成能力。先前的研究表明，鱼类肌肉硬度的增加与ECM的沉积密切相关[39]。myog是肌原性调节因子（myod、myog、myf5和mrf4）家族的成员，可促进肌细胞增殖和多核肌纤维（肌管）的形成，并会作为肌细胞终末分化的关键调控因子[49]，myh9则在胞质分裂、细胞黏附、细胞形态、极性形成和细胞取向中发挥主要作用[50]。而下调的mhc_1基因可参与胞质分裂、细胞器运输、细胞极化、细胞内运输、转录调控和信号转导等细胞代谢过程，该基因表达降低会导致肌凝蛋白ATP酶活性降低，蛋白构象改变，进一步导致肌纤维直径减小，最终达到肉质脆化[51-52]。6展望在脆化过程中，蚕豆中的抗营养因子和部分活性物质会直接作用于鱼体的器官或参与各种代谢途径，造成摄食减少、器官功能破坏与损伤，最终导致生长减缓。但饲喂添加蚕豆醇提取物、蚕豆水提取物以及添加氧化剂的配合饵料，可以显著提高鱼肉硬度和咀嚼性，而且不会造成产量的损耗。在后续的研究中，可将重点放在蚕豆主要活性物质及其提取物对脆化机制的影响，并配合脆化过程鱼体内肠道菌群的调节，从而实现高效、低损耗的脆化效果。