脱酚棉籽粕替代鱼粉对卵形鲳鲹肌肉品质的影响

苗玉涛; 钟宛清; 卢宝鑫; 付胜利; 宋飞; 陈义烘; 汪蕾

doi:10.6054/j.jscnun.2022059

脱酚棉籽粕替代鱼粉对卵形鲳鲹肌肉品质的影响

苗玉涛^{1, 2, 3},
钟宛清¹,
卢宝鑫¹,
付胜利¹,
宋飞^{1, 2, 3, ,},
陈义烘^{1, 2, 3},
汪蕾^{1, 2, 3, ,}

1.
华南师范大学生命科学学院/现代水产养殖科学与工程研究院/广东省水产健康安全养殖重点实验室，广州 510631
2.
南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)，珠海 519000
3.
南方海洋科学与工程广东省实验室(湛江)，湛江 524025

基金项目:

国家自然科学基金项目 31500326

广州市科技计划项目 202102020234

南方海洋科学与工程广东省实验室项目 ZJW-2019-06

详细信息

通讯作者:
宋飞，Email: sophioe@163.com

汪蕾，Email: wanglei@scnu.edu.cn

中图分类号: S963.71
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出版历程
- 收稿日期: 2021-08-18
- 网络出版日期: 2022-09-21
- 刊出日期: 2022-08-24

The Effect of Fish Meal Replacement with Low-gossypol Cottonseed Meal on the Flesh Quality of Golden Pompano(Trachinotus ovatus)

MIAO Yutao^{1, 2, 3},
ZHONG Wanqing¹,
LU Baoxin¹,
FU Shengli¹,
SONG Fei^{1, 2, 3, ,},
CHEN Yihong^{1, 2, 3},
WANG Lei^{1, 2, 3, ,}

1.
School of Life Science/Institute of Modern Aquaculture Science and Engineering/Guangdong Provincial Key Laboratory for Healthy and Safe Aquaculture, South China Normal University, Guangzhou 510631, China
2.
Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory, Zhuhai 519000, China
3.
Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory, Zhanjiang 524025, China

摘要

摘要: 为探讨脱酚棉籽粕(LCSM)替代鱼粉对卵形鲳鲹(Trachinotus ovatus)的肌肉品质、抗氧化能力及相关基因表达的影响，本研究选择体质量为28.42±0.02 g的卵形鲳鲹，分别利用LCSM替代0%、20%、40%、60%的鱼粉蛋白，配制了4组饲料(分别记为LCSM0、LCSM20、LCSM40、LCSM60组)，饲养卵形鲳鲹6周。结果显示：(1)LCSM20组的肌肉硬度、弹性、内聚性、胶粘性、回复性与LCSM0组的差异无统计学意义(P>0.05)，胶着性和咀嚼性显著下降(P < 0.05)；LCSM40组和LCSM60组的内聚性显著提高(P < 0.05)，其余质构指标显著下降(P < 0.05)。(2)LCSM20、LCSM40、LCSM60组的pH和蒸煮损失率与LCSM0组相比差异有统计学意义(P < 0.05)，肌肉滴水损失率的差异无统计学意义(P>0.05)。(3)LCSM20组和LCSM40组的肌肉胶原蛋白(Collagen)的质量分数与LCSM0组相比差异无统计学意义(P>0.05)，LCSM60组的显著下降(P < 0.05)。(4)LCSM20组的丙二醛(MDA)含量、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)含量与LCSM0组相比差异无统计学意义(P>0.05)，超氧化物歧化酶(SOD)含量显著下降(P < 0.05)；LCSM40组和LCSM60组的MDA含量与LCSM0组相比差异无统计学意义(P>0.05)，SOD含量和GSH-Px含量显著下降(P < 0.05)。(5)LCSM20组肌肉品质相关基因(Decorin、MSTN、MyoG和CatL)的转录水平与LCSM0组相比差异无统计学意义(P>0.05)，COL1α1、CatB基因的转录水平显著上调(P < 0.05)；LCSM40组和LCSM60组的MSTN、COL1α1基因的转录水平与LCSM0组相比显著上调(P < 0.05)，LCSM40组的Decorin、MyoG、CatB和CatL基因的转录水平与LCSM0组相比差异无统计学意义(P>0.05)，LCSM60组的Decorin基因的转录水平与LCSM0组相比显著下调(P < 0.05)，MyoG基因的转录水平与LCSM0组相比差异无统计学意义(P>0.05)，CatB、CatL基因的转录水平与LCSM0组相比显著上调(P < 0.05)。综上所述，以对肌肉品质、抗氧化能力及相关基因表达的影响为评价指标，利用脱酚棉籽粕替代卵形鲳鲹饲料鱼粉的最适比例为20%。
- 脱酚棉籽粕 /
- 鱼粉 /
- 卵形鲳鲹 /
- 肌肉品质
Abstract: In order to investigate the effect of replacing fish meal with low-phenol cottonseed meal (LCSM) on flesh quality, antioxidant capacity and related gene expression of golden pompano, 4 groups of LCSM-added feeds were prepared to replace 0% (LCSM0), 20% (LCSM20), 40% (LCSM40) and 60% (LCSM60) fish meal protein and golden pompano of 28.42±0.02 g were fed for 6 weeks. The results are as follows. First, there was no statistically significant difference in flesh hardness, elasticity, cohesion, glue viscosity and recovery between LCSM20 group and LCSM0 group (P>0.05), and the adhesion and chewiness of LCSM20 group decreased significantly (P < 0.05); the cohesion of LCSM40 group and LCSM60 group increased significantly (P < 0.05), and the other texture indexes decreased significantly (P < 0.05). Second, there was statistically significant difference in pH and cooking loss rate of LCSM20, LCSM40 and LCSM60 group compared with LCSM0 group (P < 0.05), and there was no statistically significant difference in flesh drip loss rate (P>0.05). Third, there was no statistically significant difference in mass fraction of collagen of LCSM20 and LCSM40 group compared with LCSM0 group(P>0.05). Fourth, the content of malondialdehyde (MDA) and the activity of glutathione peroxidase (GSH-Px) in LCSM20 group showed no change compared with LCSM0 group (P>0.05), but the SOD activity was down-regulated in LCSM20 group (P < 0.05). There was no statistically significant difference in MDA content between LCSM40 and LCSM60 group compared with LCSM0 group (P>0.05). The SOD activity and GSH-Px content were deceased in LCSM40 and LCSM60 group (P < 0.05). Fifth, there was no statistically significant difference in the transcription level of flesh quality-related genes (Decorin, MSTN, MyoG and CatL) in LCSM20 group compared with LCSM0 group (P>0.05). The COL1α1 and CatB gene transcription levels were significantly up-regulated (P < 0.05). The transcription levels of MSTN and COL1α1 genes in the LCSM40 and LCSM60 groups were significantly up-regulated compared with LCSM0 group (P < 0.05). In addition, the transcription levels of Decorin, MyoG, CatB and CatL genes in the LCSM40 group were no statistically significantly different from those in LCSM0 group (P>0.05); the Decorin gene transcription level in the LCSM60 group was significantly down-regulated compared with LCSM0 group (P < 0.05), the MyoG gene transcription level was no statistically significantly different from that in LCSM0 group, and CatB and CatL gene transcription levels were significantly up-regulated compared with LCSM0 group (P < 0.05). In summary, with the effect on flesh quality, antioxidant capacity and related gene expression as evaluation indicators, the optimal amount of LCSM addition in the golden pompano feed is 20%.
- low-phenol cottonseed meal /
- fish meal /
- golden pompano /
- flesh quality

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随着社会经济的持续发展以及人类日益增长的物质生活需要，化学能源出现紧缺，环境污染问题日益严峻，因此开发利用可替代的清洁能源和可再生能源就显得尤为必要^[1]。氢能具有极高的能量密度和高燃烧值(约为汽油的3倍，仅次于核能)，燃烧产物清洁，完全零排放，极具应用前景。然而，氢气是二次能源^[2]，主要通过其他途径^[3]产生，譬如利用化石燃料(煤、石油和天然气)制氢^[4]、利用生物质制氢^[5]、用水制氢，而难以从自然环境中直接获取。作为可再生资源，生物质资源丰富，储备充足，相比化石燃料造成的污染小，但能量密度低、制备氢气的过程复杂，不适合推广^[6-7]。若能利用自然可再生资源产氢，这将有助于缓解能源紧缺的现状，同时创造巨大的经济和环境效益。

太阳能作为世界上最清洁的可再生能源之一，辐射到地表的总功率巨大，相比其他能源更具持续性，可作为二次能源，且储量丰富，是制氢的理想能源^[8]。因此，利用太阳能实现光催化制氢受到广泛关注。目前，光催化制氢技术已受广泛研究^[9-11]，如王熙等^[9]将Cu₂O和TiO₂引入石墨烯制备出新型的光催化薄膜，在光催化产氢实验中该薄膜表现出很强的光催化产氢性能；廖添等^[10]将Fe、Cr与TiO₂共掺杂制备出纳米球用于光催化制氢，证明其具有良好的光催化稳定性。

光催化产氢主要利用半导体材料在合适的光源能量激发下，产生光生电子与光生空穴，并利用光生电子的还原性还原H⁺生成氢气的过程。现阶段，半导体光催化剂主要是n型半导体，材料多用金属氧化物和硫化物(如TiO₂、Cu₂O、ZnO、CdS等)，其中TiO₂因储量丰富、价格低廉、无毒无害、能带结构较为合理被广泛应用^[12]。但是在一般情况下，TiO₂只能被紫外光激发，且光生空穴和电子易复合，致使量子效率低下，导致TiO₂的光催化活性较低^[13]，因此对TiO₂进行改性提高其对可见光的利用是十分有意义的。

Cu₂O通常为红色或黄色粉末，八面立方体，禁带宽度约2.0 eV^[14]，因其具有低毒、便宜、容易制备、吸收可见光、理论利用效率(9%~11%)较高以及能带隙可调等优点而成为颇具应用潜力的半导体材料^[15]，将其与TiO₂进行复合可有效提高对可见光的利用率。在本研究中，利用Cu₂O和TiO₂进行复合制备了Cu₂O-TiO₂光催化剂薄膜，促使Cu₂O导带上的部分光生电子迁移至TiO₂的导带上，TiO₂价带上的光生空穴迁移至Cu₂O的价带上，增强了对可见光的吸收，抑制光生电子(e^-)和空穴(h⁺)的分离，从而提高半导体光催化效果^[16]。本研究还以甲醇溶液为模拟废水，研究Cu₂O-TiO₂催化甲醇的产氢性能以及影响产氢性能的相关因素。

1. 实验部分

1.1 主要试剂与仪器

主要试剂：乙酸钠、乙酸铜、氢氧化钠、乳酸、甲醇、无水乙醇，均为分析纯，均由广州化学试剂厂生产。浓盐酸从广州光华化学厂有限公司购入，二氧化钛由广州和仟贸易有限公司提供。实验用水为去离子水(或自制超纯水)。

主要仪器：气相色谱仪(GC9560型，上海华爱)、300 W的氙灯(PLS-SXE300，北京畅拓)、UV-Vis漫反射光谱(U-3010，HITACHI)、X射线粉末衍射仪(D8 ADVANCE°，德国Bruker)、荧光分光光度计(RF-540，日本岛津)、扫描电子显微镜(Ultra 55，德国)、气氛保护箱式炉(QSXL-1008，杭州卓驰)。

1.2 Cu₂O-TiO₂复合光催化剂的制备

制备Cu₂O薄膜光催化剂：称取4.10 g乙酸钠和1.99 g乙酸铜，用去离子水溶解，定容至500 mL；取120 mL溶液至反应器中，用3%(质量分数)盐酸调节pH至5.86；将已处理好的2.5 cm×3 cm铜片安装在光催化反应器中，在电压为1.85 eV、电流为0.30 A条件下电沉积90 min；最后将样品(Cu₂O薄膜)置于马弗炉氮气保护和200 ℃下煅烧1 h。

制备Cu₂O-TiO₂复合薄膜：采用涂覆法将TiO₂均匀的涂到Cu₂O薄膜上。具体步骤：称量30 mg TiO₂，溶于2 400 μL无水乙醇，置于超声中30~60 min使TiO₂分散均匀；然后用移液枪吸取一定量的溶液均匀涂覆在已制备好的Cu₂O薄膜上；将Cu₂O-TiO₂样品置于马弗炉氮气保护200 ℃下煅烧1 h，使TiO₂和Cu₂O紧密复合。

1.3 材料表征和性能测试

采用扫描电子显微镜(SEM)观察Cu₂O的形态，并用X射线粉末衍射(XRD)分析Cu₂O的晶型结构。采用紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和荧光光谱(PL)分析Cu₂O-TiO₂的光学性质。

1.4 Cu₂O-TiO₂产氢性能测试

1.4.1 探究光源对Cu₂O-TiO₂产氢性能的影响

光催化产氢实验的装置如图 1所示，具体操作过程如下：先将光催化剂复合薄膜正确安装在光催化电解池中，以体积分数为20%甲醇水溶液或者葡萄糖溶液为牺牲剂，进行光催化反应实验。以功率为300 W的氙灯作为模拟太阳光的光源，实验过程中所使用的可见光由截止波长为420 nm的滤光片滤除紫外光得到，反应容器石英窗口距离光源约为10 cm。光催化反应前，整个体系用N₂吹扫30 min，以便除去水中的溶解氧及光催化电解池中的氧气(O₂)。采用循环冷却水系统恒定在室温(25 ℃)，实验的光照总时间设定为1.5 h，每隔30 min从光催化反应器的气体取样口中采集气体样品，采用气相色谱(GC-TCD，TDX-01柱，载气Ar)进行H₂产量的定量分析。

图 1 实验装置示意图

Figure 1. The schematic of experimental apparatus

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采用单位面积的产氢速率R_A衡量材料的光催化产氢活性：

，

${R_A} = \frac{{{n_{{{\rm{H}}_2}}}}}{{A·t}}，$

(1)

其中，R_A为产氢速率(mmol/(h·m²))，n_H₂为氢气的产量(物质的量，mmol)，A为复合薄膜的面积(m²)，t为光催化反应时间(h)。

采用表观量子产率(Apparent Quantum Yield，AQY)评估空穴复合效率，采用草酸铁钾光量计^[17]法测量总激发光子数。表观量子产率

，

${\rm{AQY}} = \frac{{2{n_{{{\rm{H}}_2}}}}}{{{n_p}}} \times 100\% ，$

(2)

其中，AQY为表观量子产率(%)，n_H₂为氢气产量(物质的量，mmol)，n_p为总激发光子数。

1.4.2 探究反应条件对产氢性能的影响

以功率为300 W的氙灯模拟太阳光为光催化产氢实验的光源，以甲醇水溶液作为模拟废水进行产氢反应实验。光催化反应器总体积150 mL，反应溶液100 mL，反应时间为120 min，采用TiO₂质量分数分别为0%、10.4%、13.9%、34.7%、41.7%、55.6%、100%的Cu₂O-TiO₂为催化剂，最后用GC9560型气相色谱仪对H₂进行定性、定量分析，计算氢气的反应速率。以功率为300 W的氙灯模拟太阳光为光源，配制不同体积分数(5%、10%、15%、20%、25%、50%)的甲醇溶液分别进行一系列的光催化产氢反应实验。采用功率为300 W的氙灯为照射光源，以体积分数为20%的甲醇水溶液为模拟废水，采用盐酸和NaOH调节模拟废水的pH(分别为3.88、5.24、8.97、11.01)，开启光源(记录时间)进行光催化产氢实验，并于反应开始后的第30、60、90、120 min时取样进行相关测试。

2. 结果与讨论

2.1 Cu₂O的微观形貌

采用扫描电子显微镜拍摄Cu₂O薄膜的微观形貌(图 2)，采用电化学沉积法制备所得的Cu₂O晶体大小相近(图 2A)，均匀且紧密地沉积在基底表面。Cu₂O微晶直径约1.5 μm，Cu₂O是规则的多面体状晶体(图 2A插图)。图 2B为Cu₂O-TiO₂复合薄膜光催化剂的横截面图，在Cu₂O膜上涂覆TiO₂之后，Cu₂O微晶几乎被TiO₂完全覆盖，而Cu₂O-TiO₂表面相对均匀平整，Cu₂O-TiO₂的厚度约36.2 μm。

图 2 Cu₂O薄膜表面及Cu₂O-TiO₂/Cu横截面的SEM图

Figure 2. The SEM images of Cu₂O film and the cross section plane of Cu₂O-TiO₂/Cu

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2.2 催化剂的晶相结构分析

图 3为Cu₂O和Cu₂O-TiO₂光催化剂薄膜的XRD图谱，2θ=29.57°、36.43°、42.31°、61.38°处的衍射峰分别为Cu₂O的(110)、(111)、(200)、(220)晶面，与Cu₂O的PDF卡片(JCPDS 78-2076)一致，说明已成功制备出了Cu₂O。2θ=25.32°和48.06°处的衍射峰分别为TiO₂(101)和(200)晶面，同时在2θ=29.57°、36.43°、42.31°、61.38°处均发现了Cu₂O的衍射峰。此外，在复合薄膜的XRD图谱中并未发现CuO晶体的衍射峰，这说明在Cu₂O-TiO₂的制备过程中，Cu₂O(Cu⁺)未被氧化成CuO(Cu²⁺)，说明已制备出Cu₂O-TiO₂复合薄膜。

图 3 Cu₂O和Cu₂O-TiO₂薄膜的XRD图谱

Figure 3. The XRD patterns of Cu₂O and Cu₂O-TiO₂ films

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2.3 紫外-可见漫反射光谱及光致荧光光谱分析

图 4为Cu₂O、TiO₂和Cu₂O-TiO₂复合薄膜的UV-Vis DRS谱，反映了不同物质对光的吸收性质。TiO₂只吸收紫外光(λ＜400 nm)，在可见光区域(λ=400~800 nm)基本无吸收；而Cu₂O在波长400~600 nm范围出现最大的吸收峰，说明Cu₂O对可见光有响应；Cu₂O-TiO₂复合薄膜在波长400~800 nm吸收可见光的能力逐渐增强。相比Cu₂O和TiO₂，Cu₂O-TiO₂复合薄膜对太阳光有较强的响应能力，这是因为Cu₂O能够响应可见光，Cu₂O和TiO₂形成异质结后能够有效提高Cu₂O-TiO₂对光的吸收性能，使其对太阳光的利用范围扩展至可见光区^[18]。

图 4 Cu₂O、TiO₂和Cu₂O-TiO₂的UV-Vis DRS谱

Figure 4. The UV-Vis DRS spectra of Cu₂O, TiO₂ and Cu₂O-TiO₂

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当半导体受在光的激发下，电子从价带跃迁至导带并在价带留下空穴，当电子和空穴再通过复合发光，形成不同波长光的强度或能量分布的光谱图(图 5)。Cu₂O、TiO₂和Cu₂O-TiO₂的最强荧光峰均位于波长400~500 nm，TiO₂、Cu₂O和Cu₂O-TiO₂显示出相似的光谱曲线。TiO₂的荧光强度最高，TiO₂、Cu₂O和Cu₂O-TiO₂表观量子产率系数分别为9.33%、5.95%和64.4%。由此表明，相比TiO₂和Cu₂O薄膜，Cu₂O-TiO₂复合薄膜的光生电子和空穴复合效率最小，这说明在Cu₂O-TiO₂内部存在快速的光生载流子的迁移和分离。

图 5 Cu₂O、TiO₂和Cu₂O-TiO₂的光致荧光光谱

Figure 5. The photofluorescence spectra of Cu₂O, TiO₂ and Cu₂O-TiO₂

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2.4 TiO₂质量分数对光催化活性的影响

为了获取更高的产氢效率，对Cu₂O-TiO₂复合光催化剂的组成进行优化，寻找光催化活性最好的TiO₂质量分数。Cu₂O-TiO₂中TiO₂的质量分数分别为0%、10.4%、13.9%、34.7%、41.7%、55.6%、100%，光催化时间为150 min，通过氢气的反应速率来确定最佳的TiO₂质量分数。

由图 6明显看出：当TiO₂质量分数为0%(纯Cu₂O)时，产氢活性最低，产氢速率仅为8.6 mmol/(h·m²)。然而随着TiO₂质量分数的增加，产氢速率会不断上升。当TiO₂质量分数为34.7%时，产氢速率最高(93.12 mmol/(h·m²))，是Cu₂O的10.8倍。但是当TiO₂质量分数进一步增加时，Cu₂O-TiO₂产氢速率会不断下降。当TiO₂质量分数为100%(TiO₂)时，产氢速率降至13.5 mmol/(h·m²)。通过PL光谱分析可知，Cu₂O-TiO₂薄膜产氢性能的提高是由于TiO₂和Cu₂O之间构成的异质结使Cu₂O-TiO₂薄膜能拓展材料对光的吸收波长范围，并且具有更强的光吸收能力，同时e^-与h⁺得到有效分离，Cu₂O与TiO₂构成异质结，e^-迁移至TiO₂较低的导带上，而h⁺主要聚集在Cu₂O较低价带上，从而促进光生电子-空穴对的分离，提高了Cu₂O-TiO₂薄膜的产氢活性。然而当TiO₂质量分数进一步增加(大于34.7%)时，产氢速率开始下降，可能是由于TiO₂质量分数过高降低了光的渗透率，使传播至Cu₂O表面的光减少，导致内层的Cu₂O未得到充分激发，从而减弱了Cu₂O和TiO₂的协同作用。这也说明TiO₂和Cu₂O之间形成的异质结能更有效地降低e^-与h⁺的复合率，从而提高光催化的产氢速率。

图 6 TiO₂质量分数对产氢性能的影响

Figure 6. The effect of TiO₂ loading on the properties of hydrogen production

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2.5 Cu₂O-TiO₂不同光源对产氢性能的影响

表 1为Cu₂O-TiO₂在不同光源(紫外光、可见光、模拟太阳光)下的产氢速率，Cu₂O-TiO₂复合薄膜在紫外光和太阳光的照射下均能产生氢气，其中在太阳光下产氢速率最高，但可见光的照射下几乎不产生氢气。由UV-Vis漫反射光谱(图 4)可知，Cu₂O-TiO₂复合催化剂既可以吸收紫外光，又可吸收可见光。而在太阳光下的产氢速率是紫外光下产氢速率的2.45倍，这说明Cu₂O-TiO₂不仅利用了紫外光，还利用了太阳光中的可见光，使Cu₂O导带上的部分光生电子能迁移至较高电位的TiO₂导带上，TiO₂价带上的光生空穴会迁移至较低电位的Cu₂O价带上，有利于促进光生电子的分离。然而在可见光条件下，Cu₂O-TiO₂薄膜不能产生氢气，这可能是因为可见光只能使Cu₂O激发，其能量达不到还原水(H₂O)或者氢离子(H⁺)产生氢气所需能量；此外，外层的TiO₂覆盖在Cu₂O表面，在可见光下TiO₂没有被激发，Cu₂O-TiO₂异质结没有发挥作用，导致e^-和h⁺的数量减少，因此无氢气产生。

表 1 Cu₂O-TiO₂在不同光源下的产氢速率

Table 1. The hydrogen production rate of Cu₂O-TiO₂ under different light sources

光源	产氢速率/(mmol·h^-1·m^-2)
紫外光	38.03
太阳光	93.12
可见光	未检出

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2.6 Cu₂O-TiO₂光催化产氢的影响因素

以甲醇溶液为模拟废水，分别在不同甲醇浓度和不同pH条件下进行产氢实验。随着甲醇体积分数的逐渐增加，产氢速率不断增加(图 7)。当甲醇体积分数为50%时，产氢速率达到了最大值，这是因为甲醇作为牺牲剂可以产生羟基自由基(·OH)消耗了光催化剂的h⁺，促进了光生载流子的分离，有利于H⁺得电子被还原生成氢气(H₂)，因此甲醇体积分数越大，能够消耗大量电子空穴，从而使产氢速率越高。在反应前期和中期(30~90 min)，体积分数为5%~20%的甲醇产氢速率基本在同一水平上，直到在反应的后期(90~120 min)才开始明显分化。同一时间点，甲醇体积分数越高，产氢速率越高。

图 7 甲醇质量分数对产氢量的影响

Figure 7. The effect of methanol mass fraction on hydrogen production

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pH对产氢量的影响如图 8所示，在pH 3.88条件下，产氢量最大。这是因为：一方面，在空穴还原H⁺产氢的过程中，pH越低溶液中H⁺浓度越高，越有利于电子还原产氢；另一方面，产氢速率并不是随pH的升高而降低，pH 8.97下的产氢量明显比pH 5.24下的产氢量大，这主要是因为OH^-可与空穴反应生成羟基自由基，进而降解甲醇，在弱碱性条件下，溶液中OH^-浓度较高，有利于空穴的消耗，从而促进光生电子与空穴的分离，最终提高了产氢效率。

图 8 pH对产氢量的影响

Figure 8. The effect of pH on hydrogen production

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3. 结论

通过电化学沉积法和涂覆法制备出致密而均匀的Cu₂O-TiO₂复合薄膜光催化剂，证明了其具有较高的光催化活性。相比单一的Cu₂O和TiO₂，所制得的Cu₂O-TiO₂复合薄膜对太阳光有较宽的光谱响应能力，能够降低电子和空穴的复合率，提高对太阳能的利用率，从而提高氢气的产量。单一Cu₂O或TiO₂光催化剂的产氢效率不及Cu₂O-TiO₂复合光催化剂的产氢效率高：当TiO₂质量分数为34.7%时，光催化产氢速率最大，且随着甲醇体积分数的增加而增大；当甲醇体积分数为50%时，产氢速率最大。产氢量容易受到溶液中的H⁺和OH^-浓度的影响：pH越小，越能提供更多的H⁺和电子结合，生成H₂；而在弱碱性条件下OH^-与空穴结合，有利于空穴的消耗，从而促进光生电子与空穴的分离，提高产氢效率。

图 1 卵形鲳鲹肌肉中胶原蛋白的质量分数

注：不同小写字母表示差异具有统计学意义(P < 0.05), 下同。

Figure 1. The mass fraction of collagen in the flesh of golden pompano of different groups

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图 2 脱酚棉籽粕替代鱼粉对卵形鲳鲹肌肉抗氧化指标的影响

Figure 2. The effects of fish meal replacement with LCSM on antioxidant indexes of golden pompano

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图 3 肌肉相关基因Decorin，MSTN，MyoG，COL1a1，CatB和CatL的表达变化

Figure 3. The variation of the expression of flesh-related genes Decorin, MSTN, MyoG, COL1a1, CatB and CatL

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表 1 试验饲料配方

Table 1 The composition of experimental diets %

饲料成分	试验组
饲料成分	LCSM0	LCSM20	LCSM40	LCSM60
鱼粉	25.00	20.00	15.00	10.00
脱酚棉籽粕(LCSM)	0.00	5.00	10.00	15.00
玉米蛋白粉	13.00	13.00	13.00	13.00
家禽副产品粉	11.00	11.00	11.00	11.00
豆粕	8.50	8.50	8.50	8.50
花生粕	6.50	6.50	6.50	6.50
小麦	17.50	17.50	17.50	17.50
鱼油	1.50	2.00	2.40	2.80
豆油	5.00	5.00	5.00	5.00
大豆卵磷脂	2.50	2.50	2.50	2.50
磷酸二氢钙	1.50	1.70	1.90	2.10
赖氨酸	0.28	0.45	0.60	0.75
蛋氨酸	0.10	0.15	0.20	0.25
苏氨酸	0.01	0.03	0.05	0.07
鱿鱼膏	1.50	1.50	1.50	1.50
矿物预混料^A	1.50	1.50	1.50	1.50
维生素预混料^B	0.50	0.50	0.50	0.50
氯化胆碱	0.30	0.30	0.30	0.30
叶黄素	0.10	0.10	0.10	0.10
抗氧化剂	0.05	0.05	0.05	0.05
防霉剂	0.10	0.10	0.10	0.10
纤维素	3.56	2.62	1.80	0.98
注：表中各物质的成分以干质量计。矿物预混料(每kg饲料中矿物质量)：NaF(2 mg)，KI(0.8 mg)，w=10 g/kg的CoCl₂·6H₂O(50 mg)，CuSO₄·5H₂O(10 mg)，FeSO₄·H₂O(80 mg)，ZnSO₄·H₂O(50 mg)，MnSO₄·H₂O(60 mg)，MgSO₄·7H₂O(1 200 mg)，Ca(H₂PO₄)₂·H₂O(3 000 mg)，NaCl(100 mg)，zeolite(15 447 mg)。维生素预混料(每kg饲料中维生素质量)：硫胺素(25 mg)，核黄素(45 mg)，盐酸吡哆醇(20 mg)，维生素B₁₂(0.1 mg)，维生素K₃(10 mg)，肌醇(800 mg)，泛酸(60 mg)，烟酸(200 mg)，叶酸(20 mg)，生物素(1.2 mg)，视黄酸(32 mg)，胆钙醇(5 mg)，α-生育酚(120 mg)，抗坏血酸(2 000 mg), 氯化胆碱(2 500 mg)，乙氧基喹啉(150 mg)，粗小麦粉(14 012 mg)。

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表 2 试验所用引物序列

Table 2 The sequences of primers used in this study

引物	序列(5’-3’)
RT-β-actin-F	TACGAGCTGCCTGACGGACA
RT-β-actin-R	GGCTGTGATCTCCTTCTGC
RT-Decorin-F	TGAGGAACCTGGCTAAACT
RT-Decorin-R	TTCCCACAGCAGCAATCT
RT-MSTN-F	GACGGGAACAGGCACATACG
RT-MSTN-R	GCAGCCACACGGTCAACACT
RT-MyoG-F	AACCAGAGGCTGCCCAAGG
RT-MyoG-R	GCTGTCCCGTCTCAGTGTCC
RT-Col1a1-F	GGCAACAGCCGCTTCACA
RT-Col1a1-R	CTTCGACGCCAAATTCCT
RT-CatB-F	TCTGCCTGGGACTTCTGGACCA
RT-CatB-R	ACACTTGAGGACGCACTGAG
RT-CatL-F	CCACTGGGACCTGTGGAAGA
RT-CatL-R	GCCGGTAGGAGTGTTTGCCC

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表 3 卵形鲳鲹肌肉的质构指标

Table 3 The flesh texture index in golden pompano

试验组	硬度/g	胶着性/g	弹性/mm	内聚性	胶粘性/g	咀嚼性/mJ	回复性
LCSM0	601.828±79.243^a	-4.435±1.133^a	0.912±0.026^a	0.199±0.008^b	138.109±7.975^a	116.205±7.435^a	0.095±0.012^a
LCSM20	596.280±27.171^a	-20.948±1.363^b	0.890±0.422^a	0.209±0.008^b	123.762±14.736^a	84.439±15.160^b	0.088±0.006^a
LCSM40	437.392±28.194^b	-23.903±1.803^c	0.559±0.037^b	0.203±0.026^b	89.952±5.114^b	47.335±1.763^c	0.072±0.003^b
LCSM60	416.676±30.548^b	-25.848±0.592^c	0.460±0.029^c	0.247±0.017^a	71.454±2.609^c	29.696±7.709^d	0.064±0.005^b
注：同列不同小写字母表示差异具有统计学意义(P < 0.05)，下同。

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表 4 卵形鲳鲹肌肉理化特性的相关指标

Table 4 The related indexes of physical and chemical properties of golden pompano flesh

试验组	pH值	滴水损失率/%	蒸煮损失率/%
LCSM0	6.53±0.01^b	8.00±4.33	34.45±4.00^a
LCSM20	6.47±0.01^c	12.48±4.45	23.05±2.78^b
LCSM40	6.60±0.03^a	11.50±2.00	21.44±5.12^b
LCSM60	6.56±0.02^b	8.78±4.60	19.46±1.35^b

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参考文献(26)

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1. 实验部分
1.1 主要试剂与仪器
1.2 Cu2O-TiO2复合光催化剂的制备
1.3 材料表征和性能测试
1.4 Cu2O-TiO2产氢性能测试
1.4.1 探究光源对Cu2O-TiO2产氢性能的影响
1.4.2 探究反应条件对产氢性能的影响
2. 结果与讨论
2.1 Cu2O的微观形貌
2.2 催化剂的晶相结构分析
2.3 紫外-可见漫反射光谱及光致荧光光谱分析
2.4 TiO2质量分数对光催化活性的影响
2.5 Cu2O-TiO2不同光源对产氢性能的影响
2.6 Cu2O-TiO2光催化产氢的影响因素
3. 结论

1. 实验部分
1.1 主要试剂与仪器
1.2 Cu₂O-TiO₂复合光催化剂的制备
1.3 材料表征和性能测试
1.4 Cu₂O-TiO₂产氢性能测试
1.4.1 探究光源对Cu₂O-TiO₂产氢性能的影响
1.4.2 探究反应条件对产氢性能的影响
2. 结果与讨论
2.1 Cu₂O的微观形貌
2.2 催化剂的晶相结构分析
2.3 紫外-可见漫反射光谱及光致荧光光谱分析
2.4 TiO₂质量分数对光催化活性的影响
2.5 Cu₂O-TiO₂不同光源对产氢性能的影响
2.6 Cu₂O-TiO₂光催化产氢的影响因素
3. 结论

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脱酚棉籽粕替代鱼粉对卵形鲳鲹肌肉品质的影响

通讯作者: 宋飞，Email: sophioe@163.com 汪蕾，Email: wanglei@scnu.edu.cn

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