植酸酶对虹鳟养殖水环境的影响

东北农业大学动物科学技术学院 刘行彪 付 熊 吴晗冰 石 野 杨雨虹＊

磷、氮不仅是水产养殖水体中限制初级生产力的两种营养元素，也是评价水产养殖自身污染的重要指标。近年来，随着集约化水产养殖业的兴起，为了追求高产、高效，往往投入大量的富含氮、磷营养物质的饵料和肥料，结果导致养殖水体营养盐含量大大超出浮游植物正常生长的需求，频频出现水华暴发、病害猖獗、养殖效益下降的情况，另外，富含营养物质的养殖废水的排出，会造成外部环境水体富营养化，引起水华和赤潮泛滥（袁春营，2003）。要解决这个问题，必须从不同动物的饲料研制抓起，即通过营养调整的方法来降低氮、磷的排泄量，采用营养平衡、消化吸收率高、氮磷排泄物少的低污染性饲料配方技术，其中，植酸酶的应用是降低养殖水环境氮、磷污染的有效方法之一。植酸酶可以分解植酸和植酸盐，使磷和其他营养物质得以释放和利用（林仕梅等，1999）。本试验以虹鳟稚鱼为研究对象，研究不同添加水平的植酸酶对虹鳟养殖水环境中氮、磷含量的影响，以期为虹鳟饲料中植酸酶的应用提供试验依据。

1 材料与方法

1.1 基础饲料的配制 以豆粕、玉米蛋白粉、鱼粉、鱼油、豆油、面粉等组成基础饲料，其组成及营养水平见表1，维生素及矿物质预混料参照NRC（1993）标准配制。饲料在实验室制备，原料粉碎过60目筛，按表1配方准确称量各种饲料原料，微量组分采用逐级扩大法混合，先将固体成分混合均匀，后加脂肪和10%左右的水，再次混合均匀，饲料用小型颗粒机压制成粒径为1.5 mm，风干成含有8%～10%左右水分的颗粒饲料，封口袋包装后放入-18℃冰箱冷冻保藏。

表1 基础日粮组成及营养水平

2.2 试验设计 在基础饲料表面喷涂0、500、1000、1500、2000、2500 U/kg 和 3000 U/kg 不同浓度的植酸酶，各组试验饲料见表2。植酸酶选用德国巴斯夫（BASF）粉状微生物植酸酶，单位5000 U/g，购自哈尔滨龙宝饲料公司。

表2 试验日粮

喷涂方法参考Jackson（1996）的方法，按试验设计浓度，准确称取植酸酶溶于柠檬酸盐缓冲液中，按质量（kg）体积（L）比为 20∶1 将植酸酶缓冲溶液均匀地喷涂到基础饲料表面，用鱼油包裹，然后放入烘干箱37℃烘干，取出后室温下放置24 h，使其水分保持在8%～10%。封口袋包装后放入-18℃冰箱冷冻保藏。

2.3 试验鱼来源及饲养管理 试验用虹鳟购自中国水产科学研究院黑龙江水产研究所渤海试验站。正式试验前，用基础饲料对虹鳟鱼驯养10 d，进行消毒和驯化，使试验鱼逐渐适应试验饲料。经过10 d的驯化喂养后，挑选出体格健壮、规格一致的试验鱼进行称重，然后进行分组试验。

试验采用单因素完全随机分组设计方案，选择初始体重为(18±0.3)g的稚鱼，试验设计6个处理，每个处理3个重复，每重复放养30尾实验鱼，试验期72 h。

采用封闭静水养殖方法进行试验，正常曝气，每个试验缸容积 180 L，水温（15±1）℃，溶氧＞ 6.0 mg/L、pH为7.6～8.0。每天投喂2次，日投喂量为体重的2%左右，确保没有饲料存留。

试验结束后，以重复组为单位，每缸采集水样500 mL，经抽提过滤后，在4℃下保存，并在24 h内进行总磷、总氮和氨氮的测定。

2.4 水质分析方法 养殖水环境中总磷的测定采用钼锑抗光度法；总氮的测定采用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法；氨氮的测定采用奈氏试剂法。

2.5 统计方法 采用SAS 11.0统计软件对数据进行统计学分析，数据均以＿ 表示。先对数据作单因素方差分析（ANOVA），处理间若有显著差异，再作Duncan’s多重比较，P＜0.05表示差异显著。

3 结果与分析

不同浓度植酸酶对虹鳟养殖水环境的影响，结果见表3。

表3 植酸酶对虹鳟养殖水环境的影响mg/L

由表3可以看出，虹鳟养殖水体中总磷含量，D0组表现最高，随着饲料中植酸酶的添加，植酸酶各处理组中总磷含量均显著低于D0组 （P＜0.05）；总氮含量，D0 组表现最高，达 5.32 mg/L；随着饲料中植酸酶的添加，植酸酶各处理组中总氮含量有所下降， 其中，D3、D4、D5、D6 组总氮显著低于 D0组（P＜ 0.05），但 D1、D2组与 D0组差异不显著（P＞0.05）；各处理组中氨氮含量与总氮的变化趋势较为相似，D0组表现最高，达2.64 mg/L，随着饲料中植酸酶的添加，植酸酶各处理组中氨氮含量有所下降，D0组氨氮含量显著高于D2、D3、D4、D5、D6 组（P ＜ 0.05），但 D0 和 D1 组间差异不显著（P ＞ 0.05）。

4 讨论

4.1 植酸酶对虹鳟水环境中磷含量的影响 植物性饲料中的磷大部分以植酸及其盐的形式存在，由于单胃动物尤其是鱼类的消化道中缺乏水解植酸的植酸酶，因此很难有效利用以植酸及其盐形式存在的磷（林仕梅等，1999）。目前，国内外关于水产动物饲料中添加植酸酶对养殖水体磷含量变化的研究工作开展较少，从已有的研究结果可以看出，在鱼类饲料中添加植酸酶，可以提高磷的利用率，从而减少因摄食向水环境中排放的磷量（白东清等，2002；曾弘等，2001；Riche 等，1996；Schafer等，1995；Rodehutscord 等，1995）。 但植酸酶对于粪磷含量和单位增重磷排放的变化，研究者对此已进行了较多的研究工作。Cain和Garling（1995）对虹鳟鱼的研究指出，饲喂商品饲料的虹鳟幼鱼，粪磷含量为1.18 g，每千克鱼体增重将向水体排放4.54 g磷，饲喂植酸酶处理饲料的虹鳟幼鱼，粪磷含量为0.46 g，每千克鱼体增重将向水体排放1.61 g磷，粪磷含量和单位增重排放的磷较商品饲料组分别减少了近61%和65%。Schafer等（1995）用鲤作为试验动物，饲料中添加500 U/kg和1000 U/kg的植酸酶，结果磷的排泄量分别减少28%和25%。Jackson等（1996）在斑点叉尾 饲料中用喷涂法添加植酸酶进行试验，结果表明粪磷较对照组降低了33%。Rodehutscord等（1995）用植酸酶处理大豆粉喂虹鳟，可使磷排泄量降低65%～88%。曾虹等（2001）在对鲤鱼饲料添加植酸酶的研究中发现，添加500 U/kg和1000 U/kg中性植酸酶和1000 U/kg酸性植酸酶，单位增重磷排出量分别降低19.4%、25.56%和17.71%。Sugiura等（1999）报道，虹鳟摄食用植酸酶处理过的低灰分大豆粕日粮，磷的排泄量比饲喂商用虹鳟饲料降低95%～98%。

本试验研究结果显示，添加不同浓度植酸酶的处理组中，D0组表现最高，随着饲料中植酸酶的添加，各处理组养殖水环境中总磷含量均显著低于D0组（P＜0.05），其中D5组效果最显著。说明在豆粕型虹鳟饲料中添加植酸酶可以有效地分解植酸磷，促进磷的消化吸收，降低粪磷的排放量，进而从源头防治了磷的浪费和水环境的污染。4.2 植酸酶对虹鳟水环境中氮含量的影响 天然水体中，氮以-3至+5九种不同价态存在，在生物及非生物因素的共同作用下，它们在水体内不断地迁移转化，构成一个复杂的动态循环。天然水体中氮与养殖生物的关系表现在两个方面：一方面 NH4+、NH3、NO3-、NO2-是藻类能直接吸收利用的氮的形态，在适宜的浓度范围内，增加其含量，可提高浮游植物的生物量，提高天然饵料基础，促进养殖生产；另一方面，当水体中氮含量过高时，易导致水体富营养化，引发“藻华”和“赤潮”等现象，对养殖生物产生有害的影响。

从本试验的结果看，添加不同浓度植酸酶的处理组中，D0组总氮含量最高，D1～D6组总氮含量较D0均有所下降，其中D3～D6组下降显著（P＜0.05），这是由于饲料中添加了不同浓度植酸酶，粗蛋白质的表观消化率得到显著提高，从而降低了虹鳟粪便氮的排出，减少了水环境中总氮的含量。添加不同浓度植酸酶的处理组中，D1～D6组的氨氮含量较D0组均有所下降，其中D2～D6与D0组差异显著（P＜0.05），说明饲料中添加植酸酶可以促进氮的利用，减少水体氨氮含量。

综上所述，从水环境中氮、磷含量指标综合分析，豆粕型虹鳟稚鱼饲料中通过喷涂法添加2500 U/kg植酸酶较为适宜。

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