虾和蟹均是重要的水产经济动物，其种类繁多、营养及经济价值较高，深受消费者喜爱。虾蟹在水产市场中主要以活品和冻品的形式流通。冻品的货架期长且价格较活品便宜，但在冻藏过程中会发生汁液流失、蛋白氧化、脂质氧化等现象，从而引起虾蟹品质的下降[1]，且鲜活虾蟹的营养价值和口感均优于冷冻虾蟹。近年来随着人们生活水平的提高，对于虾蟹的需求逐渐趋于高品质鲜活产品，虾蟹活体销售量呈现逐年上升的趋势[2]。然而受到地域、气候和环境的制约，虾蟹需要经过不同距离的运输才能销售到全国乃至世界各地。因此，虾蟹类水产品保活运输的研究对保证供求平衡具有重要意义。
鲜活虾蟹运输是相对复杂的过程，需要更好地控制潜在的运输刺激，防止生理应激反应，保障虾蟹的安全性和高品质、提高虾蟹的存活率、延长运输时间、降低运输成本等问题是研究者和产业关注的焦点。本文对保活运输过程中影响虾蟹存活率和活力的主要因素进行了介绍，列举了评估虾蟹活力和健康的行为指标和生理指标，同时概述了目前国内外常用于虾蟹保活运输的方法，以期为虾蟹保活运输的后续研究和保活实践提供指导与参考。
1 影响保活运输的主要因素
1.1 温度
虾和蟹属于甲壳类水产品，均属于变温动物，温度是变温物种生理状况的主要影响因素[3]，因此可以通过控制温度来调节虾蟹的代谢、生长和繁殖[4]，而虾蟹对于温度变化极为敏感，温度骤变往往导致其生长停滞甚至死亡[5]。温度过高或过低对虾蟹的存活率、代谢、免疫等均有影响[5-6]。李志辉等[7]发现温度对脊尾白虾(Exopalaem carinicauda)的存活率影响显著，脊尾白虾的总抗氧化能力随着温度的升高后降低。戴超等[8]探究温度对三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)呼吸代谢的影响发现：无氧代谢方面,随着温度升高，三疣梭子蟹糖酵解速率增大，肌肉组织对葡萄糖的利用能力下降;有氧代谢方面,成蟹肝胰脏琥珀酸脱氢酶活力随实验温度的升高而升高,一定程度上反映了三疣梭子蟹在高温环境下有氧代谢加强。此外，保活温度对红帝王蟹(Paralithodes camtchaticus)肌肉品质具有显著影响[9]。在虾蟹类保活运输的研究中，探明温度对虾蟹生理状况的影响机制从而寻找各个经济物种的适宜运输温度已成为近年来的研究热点[9]。
1.2 氧气
人们常食用的虾蟹大部分为水生动物，因此水中溶解氧的含量同样是影响虾蟹生存的重要因素之一。当水中溶氧充足时，可以减少虾蟹因疲劳、缺氧引起的死亡[2]。尚海涛等[10]比较梭子蟹有水充气保活和有水未充气保活时发现梭子蟹活力变化差异显著，有水充气保活可以使梭子蟹持续保持着高活力，而有水未充气保活中梭子蟹的活力从一开始就急速下降。在运输过程中，随着虾蟹呼吸消耗氧气，水中溶解氧含量会迅速下降，当溶解氧降低到某个临界值时，虾蟹处于缺氧的状态，机体的生化反应和生理功能会发生相应改变，严重时可能引起一系列机体损伤甚至死亡[11]。不同种类乃至不同生长时期的虾蟹对氧的需求量不同，因此判断虾蟹是否缺氧的临界值并不固定[12]。
无水保活运输是目前甲壳动物普遍采用的一种运输方式。但在该运输方式下，虾蟹可能会离开水数小时，在这期间其不能直接利用的氧气。虾蟹离水后鳃部仍保留有一定水分，空气中的氧气需溶解在鳃部保留的水分中才能被呼吸利用。随着干露时间的延长，鳃部的含水量和表面湿度均降低，产生低氧胁迫，阻碍机体代谢，最终可能引起死亡。无水保活运输过程中，干露时间对虾蟹的存活率有显著影响[13]。
1.3 水质
有水保活运输中，水质也是影响虾蟹代谢和存活率的重要因素之一。运输用水的来源可以分为养殖用水、地表水、地下水和自来水[14]。运输时可根据虾蟹的来源进行水源的选择，并进行一定的处理，如自来水中含有的氯气对虾蟹有一定危害，因此用自来水运输时需提前进行曝气、日照等处理。
运输过程中虾蟹的代谢废物在水中积累，造成水质的恶化。影响水质的主要因素有CO2浓度、氨氮物质含量、pH值等[15]。由呼吸产生的CO2易溶于水，运输过程中的水量有限，若运输密度过大、时间过长且不及时净化水质将使水中的CO2浓度过高，导致虾蟹自身CO2排出率减小，引起高碳酸血症和酸中毒，从而对虾蟹的代谢及生命产生影响。WANG等[16]发现水中CO2浓度过高会影响黄道蟹(Cancer pagurus)的代谢、摄食和能量分配。氨氮
是水产养殖环境中最常见的污染物和应激源之一，主要来源于水生动物的残留食物和粪便等有机废物的分解[17]。铵在水生环境中通常是惰性的，而非离子化形式的氨毒性很高。在自然条件和养殖环境中，水中的氨氮物质不会大量积累。然而在运输过程中，若没有及时对水质进行净化，氨氮物质就会迅速积累[18]，对甲壳类动物的生长和存活有严重影响。研究表明，氨氮胁迫可以影响甲壳类高血糖激素(crustacean hyperglycemic hormone，CHH)、生物胺和Wnt信号通路，从而影响细胞信号转导，进而影响甲壳类动物的生理功能[19]。氨氮胁迫能诱导氧化应激的产生，进而引起南美白对虾(Litopenaeus vannamei)肝胰腺细胞凋亡[20]。pH值同样对虾蟹的生存有影响，不同种类的虾和蟹都有其适宜的pH生长范围，超过这个范围就会发生酸中毒或碱中毒，甚至导致死亡。克氏原螯虾(Procambarus clarkii)在低pH值的酸性环境中，免疫功能显著降低且出现死亡现象，时间越久，死亡率越高[21]。高pH值胁迫对克氏原螯虾的代谢产生影响，同时导致氧化应激，并会对鳃和肝胰腺的组织结构造成损伤，影响其生物学功能[22]。
1.4 其他因素
活体运输过程中还应该关注运输密度。若运输密度过大，O2的消耗和CO2的生成速度加快，且虾的额剑锋利，在高密度的运输过程中会受到挤压、冲撞，额剑的刺很容易相互戳伤虾体[23]。若运输密度过低，则运输成本增大。在实际运输过程中，既要保证最大的经济效益又要保证高存活率，因此要根据运输的虾蟹的种类、运输的距离、运输的水质状况和运输系统的设计等来确定适宜的运输密度。
虾蟹在运输过程中还会受到捕捉、装卸、运输等过程中的机械振动和噪音的影响产生应激反应，提高呼吸速率、血淋巴氨浓度、血糖浓度等[13]，从而降低虾蟹的品质及其存活率。因此在虾蟹保活运输过程中要采取防震减震措施，如采用泡沫箱、木屑包装或添加泡沫隔板等，来减少虾蟹的应激反应。
2 保活运输过程中健康状况的评估
在进行水产品保活运输的相关研究时，需要大量指标来评估动物的健康状况或预测其死亡率。这些指标主要可以分为两类：行为指标和生理指标。这两类指标同样适用于评估虾蟹的健康状况和预测死亡率。
2.1 行为指标
行为指标是通过观察动物的行为或测试动物的反应来主观描述动物的活力。根据行为指标来评估虾蟹的健康状况和预测死亡率是十分有效的[24]。市场上销售的龙虾和螃蟹通常根据其大小、颜色、损伤和活力进行分类。渔民、养殖者或者消费者通常根据简单的反应，如能否正常翻身以及翻身所花费的时间来判断虾蟹的活力与健康状况[25]，但仅凭单一指标还不够准确，因此需要多个指标来同时判断。表1列举了一些常用于评估虾蟹健康状况的行为指标，相关人员可根据目标虾蟹的特点从中选择若干个指标来评估其健康状况。
表1 判断虾蟹健康状况的行为指标
Table 1 Behavioral indicators to determine the health status of shrimp and crab
部位测试健康垂死或死亡眼柄[24]用钝探针接触眼柄,或将眼柄从缩回位置提起眼柄在甲壳罩下方,向横向收缩或表现出对提升的阻力眼柄没有运动或没有对操纵的阻力或阻力很小螯[24]观察螯的运动在挥舞、能举过眼部[25]、开合有力螯没有移动或移动范围很小用手指握住螯感受到有力开合对操纵没有阻力或阻力很小拿住背部[26]步足伸缩有力步足失重下垂步足拿住背部左右晃动[27]步足不随之晃动步足随之晃动拿住背部并将一只步足向前拉[24]步足向后缩或产生阻力对操纵没有阻力尾部[28]观察虾的尾部尾巴有张力并保持一定角度(在虾不甩尾时)尾巴下垂,几乎没有张力
2.2 生理指标
除了行为指标之外，研究者们还通过生理指标来评估虾蟹的健康状况。环境胁迫引起的生理应激反应分为初级、次级和三级[29]，其中初级反应是对身体状况改变的最初神经内分泌反应。在甲壳类动物中，这包括从窦腺中快速释放CHH，以满足后期增长的能量需求。同时也引起了次级反应：血淋巴葡萄糖升高、乳酸增加，以及由代谢性酸中毒和代谢性终产物积累引起的一系列其他生理和血液学变化。三级反应是由于胁迫引起的能量再分配而发生的变化，如虾蟹摄食、生长、躲避捕食者、免疫和繁殖的异常[24]。生理指标是评估空气暴露、温度和盐度变化、低溶解氧和其他与活体保存和运输相关的应激因素的主要方法。生理指标可分为：生理代谢指标、血液和免疫学指标。环境胁迫对虾蟹生理代谢的影响的检测指标主要有甲壳动物高血糖激素含量、肌肉及肝胰腺糖原含量、血淋巴葡萄糖含量、血淋巴及肌肉中的乳酸含量、肝胰腺指数(hepatopancreas index，HSI)等。血液和免疫学指标主要包括血细胞总数、吞噬活力、血淋巴蛋白浓度、免疫相关酶活性(总超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、酚氧化酶等免疫相关酶活性)等。表2列举了一些常用于评估虾蟹健康状况的生理指标。
表2 判断虾蟹健康状况的生理指标
Table 2 Physiological indicators to determine the health status of shrimp and crab
生理指标意义参考文献生理代谢指标 CHH含量与生理平衡状态及逆境的适应能力有关[5][19]肌肉及肝胰腺糖原含量研究糖代谢的重要指标[30]血淋巴葡萄糖含量可作为生理衰竭、死亡的指标[31]血淋巴乳酸含量血淋巴乳酸含量增加表明向无氧代谢转变,且乳酸的增加会导致呼吸和代谢酸中毒[31]肌肉乳酸含量无氧代谢的终产物为乳酸,肌肉乳酸一直以来都被视作环境胁迫的指标[32]HSI肝胰腺占总体重的比例可用来判断虾蟹的营养状况[33]血液和免疫学指标血细胞数量血细胞总数可直接反映虾蟹健康状况,血细胞总数下降,虾蟹的健康程度随之下降[34]吞噬活力吞噬作用是血细胞清除病原体的主要免疫功能之一,吞噬活力反应免疫能力[35]血淋巴蛋白浓度血淋巴蛋白浓度的改变受到环境胁迫的影响,可用于判定生理状况和活力[36]总超氧化物歧化酶过氧化氢酶总超氧化物歧化酶和过氧化氢酶是虾蟹机体抗氧化系统中衡量机体内自由基代谢及组织氧化损伤的重要指标[37]酚氧化酶活性酚氧化酶反映了机体免疫机能的状态,环境胁迫会影响虾蟹体内酚氧化酶活性[7][38]
3 保活运输方法
经济、高效、低死亡率的活体运输方法一直是虾蟹保活研究的重点与难点，目前国内外虾蟹保活运输的方法主要包括低温保活、增氧保活、净水保活和化学麻醉保活。表3总结了常见的几种保活运输方法的优缺点。
表3 常见的保活运输方法的优缺点
Table 3 The advantages and disadvantages of common live transportation methods
保活运输方法优点缺点参考文献低温保活降低运输过程中水质、氧气、应激胁迫等因素对虾蟹不同品种虾蟹低温保活温度不同;温度过低或温度[5]的负面影响骤降会产生低温胁迫[39]增氧保活提供充足的氧气,避免低氧胁迫的产生需要专门的仪器增氧,因此成本变高;操作麻烦[10]净水保活净化水质,降低CO2、氨氮、pH等因素需要实时监控水质和净水的设备或吸附剂,[18]对虾蟹的负面影响因此成本变高[31]化学麻醉保活降低水质、氧气、应激胁迫等因素对虾蟹的负面影响;成本低过度用量会对虾蟹产生负面影响;有休药期[14,40]
3.1 低温保活
低温保活是通过降低运输过程中虾蟹所处环境的温度，使其新陈代谢减弱，处于半休眠或完全休眠的状态[2]，从而降低运输过程中水质、氧气、应激胁迫等因素对其负面影响。对于有水保活运输而言，控制适宜的水温是提高虾蟹存活率的重要方法之一。随着温度降低，虾蟹代谢缓慢，其耗氧量降低，CO2和氨类代谢物产量降低，能在一定程度上有效控制水质恶化，从而提高虾蟹的存活率和存活时间。不同品种的虾蟹其低温有水保活的最适温度不同，研究者们通过大量试验陆续确定了一些经济种类的最适温度，如罗氏沼虾20 ℃有水保活运输24 h存活率为100%[39]、梭子蟹5 ℃活水车运输50 h成活率为98.6%[41]。
有水保活运输中水的占比较大，这必然会增加能源消耗和运输成本。相比之下，无水保活运输就显示出了低能耗、高效率、低成本等优点。低温无水保活运输在运输前首先将水体温度降低至虾蟹的生态冰温区使其处于休眠状态，然后在无水或者是雾态下进行保活运输[42]。国内外学者同样针对不同品种虾蟹的低温无水保活运输进行了大量的研究。陈水春等[43]对锦绣龙虾(Panulirus ornatus)、波纹龙虾(Panulirus Homarus)和杂色龙虾(Panulirus versicolor)低温休眠温度和模拟低温休眠运输后的存活率进行了研究，结果表明龙虾的休眠温度为12 ℃，处理时间不超过10 min，模拟26 h运输后平均龙虾存活率达98.3%，其中锦绣龙虾的存活率最高达到100%。LU等[44]研究表明温度约为12 ℃时可能更有利于三疣梭子蟹在干燥或半干燥运输过程中存活。
适宜的低温有利于虾蟹活体运输，但温度过低或温度骤降会产生低温胁迫作用导致虾蟹死亡[13]。虾蟹对降温的适应因温度变化快慢而异，如果水温变化缓慢，机体可能会逐渐适应从而达到新的平衡；若温度变化过快则会打破机体的稳定状态，对生命造成威胁[45]。研究表明，低温保活运输前对虾蟹进行预冷能减少运输压力，降低虾蟹的代谢速率并保持肌肉产量，还能促进虾蟹运输后的活力恢复[46]。
3.2 增氧保活
有水保活时水中的溶氧量对虾蟹的保活起着决定性的作用，因此在运输过程中必须提供充足的氧气，避免低氧胁迫的产生。不同品种的虾和蟹对氧气浓度的需求各有差异，在运输过程中需保证溶解氧高于其窒息点[47]。曝气是有水保活运输中常用的增氧措施，既能够增加水中溶氧量，又能降低CO2浓度[14]。常用的曝气方法有压缩气态氧、液态氧，搅拌器和供氧机等，可以根据运输距离和成本预算进行合理选择。无水保活运输虾蟹时除了关注空气中的氧含量外还应关注湿度，因此可以借助喷雾技术来保持无水保活运输环境中的湿度，增加虾蟹对氧气的利用率，从而减小运输中低氧胁迫对虾蟹的伤害。
3.3 净水保活
在长时间的运输过程中，虾蟹的呼吸产物及排泄物会造成水质的快速下降，影响虾蟹的健康及存活。因此，在有水保活运输时配备水循环过滤泵或吸附剂等可以除去部分代谢废物、净化水质。在装运箱中加入石灰水来吸附CO2，可以明显提高运输中罗氏沼虾的存活率[31]。在水箱底部铺上一层膨胀珍珠岩或活性炭可以吸附虾蟹代谢产生的废弃物，达到净化水质的目的[18]。
3.4 化学麻醉保活
化学麻醉保活作为水产品保活运输的方法之一在鱼类保活运输方面的应用研究较多[15]，近年来研究者们逐渐将麻醉剂应用于虾蟹保活。化学麻醉剂可以降低虾蟹的呼吸和代谢强度，抑制其中枢神经来缓解操作引起的应激反应、减少损伤，从而提高虾蟹的存活率。理想的渔用麻醉剂应该能快速诱导麻醉并保持虾蟹在理想的状态，同时应在远小于毒性剂量的低剂量下有效，并能迅速从体内清除。此外，麻醉剂还应该在淡水和盐水中有较高溶解度具有，容易获得、成本低、对人体无毒等特点[40]。渔用化学麻醉剂种类繁多，目前主要聚焦于MS-222、丁香酚、CO2、AQUI-S等用于虾蟹保活运输的应用(表4)。
MS-222又称“三卡因”，化学名为间氨基苯甲酸乙酯甲磺酸盐(C10H15NO5S)。MS-222耐高温，易溶于水，它的水溶液见光呈黄褐色，呈弱酸性。美国允许在食用鱼中使用MS-222，但由于其有轻微毒性，因此使用MS-222的鱼类必须休药21 d后才允许在市场上销售[14]。MS-222在鱼类保活运输中应用广泛，研究者们也尝试将其应用于虾蟹保活运输。谢慧明等[51]对比了MS-222、乙醚及丁香油对克氏原螯虾的麻醉效果，发现MS-222对克氏原螯虾无明显麻醉效果。COYLE等[48]发现MS-222同样对罗氏沼虾无明显麻醉效果。MS-222价格贵、使用成本高且对一些虾蟹的麻醉效果不明显(表4)。
表4 常见的化学麻醉剂的优缺点
Table 4 The advantages and disadvantages of common chemical anesthetics
化学麻醉剂优点缺点参考文献MS-222耐高温,易溶于水,麻醉时间短,复苏快有轻微毒性、休药期较长、使用成本高、对某些虾蟹的麻醉效果不明显[14,48]丁香酚高效、安全、成本低、休药期较MS-222短不溶于水;具有丁香花味,可能对虾蟹的风味产生影响[15]CO2无毒、无残留、不需要休药期剂量不易控制、效果不稳定[49]AQUI-S安全、不需要休药期、可直接在水中稀释使用具有香味,可能对虾蟹的风味产生影响[50]
丁香酚(C10H12O2)，也称4-烯丙基-2-甲氧基苯酚，广泛存在于丁香油、肉桂叶油、肉桂油中。目前，日本、澳大利亚、新西兰等国家明确规定丁香酚可以作为合法渔用麻醉剂，日本对其休药期也进行了明确的规定，其中鱼类7 d，甲壳类10 d[52]。丁香酚高效、安全、成本低、休药期也较MS-222短，且丁香酚对虾蟹有明显的麻醉效果。COWING等[53]通过实验证明丁香酚可作为挪威海螯虾(Nephrops norvegicus)的有效麻醉剂。2 000 μL/L丁香酚可显著降低罗氏沼虾的耗氧率，使其进入麻醉状态从而减轻操作过程中的应激反应，且经过24 h可以完全清除罗氏沼虾组织中的残留物[54]。
CO2也可作为一种渔用麻醉剂，CO2麻醉可有效缓解虾蟹应激，在一定程度上降低肌肉、血液及肝脏各组织代谢，能延长其保活时间并提高存活率。与其他麻醉剂相比，CO2无毒，对操作者和环境十分安全，且在虾蟹体内无残留，因此不需要休药期就可直接在市场上销售。罗氏沼虾经150 mg/L的CO2麻醉液处理后，在保活温度为18 ℃、虾水质量比为1∶10条件下，48 h的存活率达90%以上[55]。但CO2麻醉和复苏的时间相对较长，且麻醉的剂量不易控制，麻醉效果不稳定且适用范围较窄。目前CO2应用于虾蟹保活运输的研究较少。
AQUI-S是一种以异丁香酚为活性物质的水分散性液体麻醉剂，其主要成分是异丁香酚(50%)和聚山梨醇酯-80(一种乳化剂，50%)。AQUI-S是澳大利亚西部唯一注册使用的食用鱼类麻醉剂产品[50]，具有“零休药期”的特点且可直接在水中稀释使用，不需要借助其他溶剂。AQUI-S除了对鱼类麻醉安全有效之外，还能减轻甲壳动物的应激压力。ROBERTSON等[56]对AQUI-S改善活龙虾(Jasus edwardsii)运输的潜力进行了评估。AQUI-S麻醉该种龙虾只需10～20 min，但是只有在高剂量(>200 mg/L)时，心脏活动才得到显著抑制并且AQUI-S能迅速在体内清除。AQUI-S在半干燥条件下的低温运输中没有显著提高黄道蟹的存活率，但在16 ℃的浸泡条件下使用AQUI-S进行短时间运输，黄道蟹的存活率为100%[57]。针对甲壳类动物，新西兰AQUI-S有限公司对甲壳动物麻醉的推荐使用量和麻醉时间是150 mg/L-40 min和250 mg/L-20 min[50]。
为了延长运输时间、提高活体运输过程中虾蟹的存活率、降低运输过程对虾蟹活力的影响、保持虾蟹的品质，现实生活中常联合应用多种保活运输方法。如应用低温保活或化学麻醉保活方法进行活体运输时，也必须维持虾蟹基本的生存环境，因此需要同时应用增氧、净水等保活方法。在保活运输过程中，通过对运输环境实时监测，及时调控氧含量、水质、湿度、运输密度等环境因素，以保持水产品较高的存活率和食用品质。而在保活运输后，可能还需对虾蟹进行唤醒操作，目的是唤醒处在低温休眠或麻醉剂作用下的虾蟹，恢复其活力和代谢水平。唤醒低温休眠的虾蟹时，应注意升温速率，采用梯度升温慢慢恢复虾蟹的活力[15]。无水保活运输后的复水过程除了能恢复虾蟹的代谢和活力外，还能保持虾蟹的肉质及产量[32]。
4 结语
近年来，国内外对虾蟹保活运输进行了大量相关研究。随着虾蟹消费量的增加和交通及冷链物流的发展，虾蟹保活运输技术也应与时俱进，才能适应市场的需求。本文对虾蟹保活运输未来的研究及发展的方向提出以下几点建议：
(1)继续加强运输过程中虾蟹应激响应的基础理论研究，优化虾蟹保活运输方法。除了研究虾蟹各品种在运输过程中产生应激后的生理指标的变化机制和变化规律外，还可以结合蛋白质组学、脂质组学、代谢组学以及基因组学等技术进行深入研究。
(2)增加对运输虾蟹品质的研究。现如今的研究多关注于保活运输过程中各因素对虾蟹的活力及生理指标的影响，但虾蟹的品质也是消费者们所关注的，品质主要包括虾蟹的营养价值及色香味感官特性等。不同的运输方法、运输条件对不同品种虾蟹的营养价值和风味是否有影响、影响哪些营养成分和风味物质、影响的机理等都具有研究意义。
(3)完善信息化、智能化虾蟹保活运输装备，如虾蟹运输过程中实时监控系统，对温度、氧气、水质乃至虾蟹的品质等进行实时动态监测，通过网络对虾蟹运输、贮存、销售全过程的质量安全精准监测和控制。
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