罗非鱼低鱼粉饲料中脱酚棉籽蛋白替代鱼粉的研究

林仕梅毛述宏关 勇潘 瑜罗 琳罗 莉

(1.西南大学动物科技学院，重庆 400716;2.淡水鱼类资源与生殖发育教育部重点实验室，重庆 400716;3.北京市水产科学研究所，北京 100068)

如何降低饲料成本是动物营养学家和饲料生产者一直研究和关注的重点问题。动物性蛋白质源因存在资源短缺等问题，在饲料中的使用受到限制;而植物性蛋白质源因存在抗营养因子、适口性不佳和氨基酸不平衡等问题，在饲料中的使用也受到限制。众所周知，棉籽粕中存在棉酚等抗营养因子，对动物的生长性能可产生不利的影响，但其合理的利用是安全可行的［1-3］。目前，已在部分养殖鱼品种［3-7］上开展了棉籽粕使用效果的评估，因原料质量、试验鱼种类和配方结构的差异，导致研究结果不尽一致，虽有效果较好者，但棉籽粕的用量仍然有一定限制。此外，有一些研究通过对棉籽粕采用脱酚［8-10］或酶解［11］等工艺来改善其品质，并取得了较好的使用效果。我国棉籽年产量在1.0×107t以上，棉籽粕年产量在6.0×106t以上，脱酚棉籽蛋白(粗蛋白质含量≥50%)年产量在3.2×105t左右，并于2008年1月1日正式颁布实施了行业标准 GH/T 1042—2007《脱酚棉籽蛋白》。如何在饲料中最大限度地用好脱酚棉籽蛋白，同时又不影响养殖动物的生长和健康，这值得深入研究。

鉴于此，本试验以罗非鱼(Oreochromis niloticus)为试验对象，在等氮等能实用饲料的基础上，从生长性能、体组成、消化酶活性、肝功能和非特异性免疫功能等方面比较和评价脱酚棉籽蛋白的营养价值，以期为脱酚棉籽蛋白在水产饲料中的科学应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验饲料

脱酚棉籽蛋白是以棉籽为原料，采用液-液-固脱酚工艺(专利号:ZL 00 1 345620.6)生产，由北京中棉紫光生物科技有限公司提供。

参照NRC(1993)鱼类营养标准，并结合我国的生产实际，配制罗非鱼实用饲料(含鱼粉6.0%，鱼粉粗蛋白质含量为64.5%)。在实用饲料的基础上用脱酚棉籽蛋白分别替代0、50%和100%的鱼粉，配制成3种等氮等能的试验饲料，其组成及营养水平见表1。饲料原料均粉碎过40目筛，饲料调质温度为80℃，制成粒径为2.5 mm的硬颗粒饲料，60℃烘干后于-15℃保存备用。

表1 试验饲料组成及营养水平Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets %

1.2 饲养管理

试验鱼选用当年培育的雄性吉富罗非鱼(平均体重为50 g)270尾，随机分成3组(每组设3个重复，每个重复30尾)，其中饲喂替代水平为0的试验饲料的组为对照组。试验鱼饲养在室内淡水循环玻璃水族箱(有效体积为300 L)中，水源为曝气自来水，水温为(27.8±2.2)℃，pH 为7.4±0.4，溶解氧 ＞6.5 mg/L，氨氮 ＜0.50 mg/L，亚硝酸盐氮＜0.06 mg/L。日投喂率为体重的2% ～4%，每天08:30、12:30和17:30各投喂1次，饲养时间为8周。

1.3 样品制备与分析

饲养试验结束后，禁食24 h后称重，每重复随机取3尾鱼作为全鱼样品，用于体组成的测定;每重复另随机取3尾鱼，采用捣毁脊髓法处死，分离出肝胰脏，并立即放入液氮罐中速冻，然后转入-80℃保存备用。按肝胰脏质量加入10倍体积的 pH 7.4、0.2 mol/L 的磷酸缓冲液，用玻璃匀浆器匀浆后在10 000×g、4℃条件下离心30 min，取上清液作为酶活性分析样品，-20℃保存备用。

饲料原料及全鱼样品均在105℃烘干至恒重，然后采用凯氏定氮法测定粗蛋白质含量，索氏抽提法测定粗脂肪含量，高温(550℃)灼烧法测定灰分含量。

肝胰脏胰蛋白酶、淀粉酶活性采用南京建成生物工程研究所生产的试剂盒测定。胰蛋白酶活性单位定义为每毫克组织蛋白质在37℃时与底物作用15 min，分解酪蛋白生成1 μg酪氨酸为1个酶活性单位。淀粉酶活性单位定义为每毫克组织蛋白质在37℃时与底物作用30 min，水解10 mg淀粉为1个酶活性单位。

肝胰脏谷草转氨酶(GOT)、谷丙转氨酶(GPT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性，总抗氧化能力(T-AOC)以及丙二醛(MDA)和肝糖原含量采用南京建成生物工程研究所生产的试剂盒测定。GOT、GPT活性单位定义为每毫克组织蛋白质与基质在37℃下作用60 min，生成1 μmol丙酮酸所需要的酶量为1个酶活性单位;SOD活性单位定义为每毫克组织蛋白质在1 mL反应液中SOD抑制率达50%时所反应的SOD量为1个酶活性单位。T-AOC单位定义为在37℃时，每分钟每毫克组织蛋白质使反应体系的吸光度(OD)值每增加0.01时为1个T-AOC单位。组织中蛋白质含量采用考马斯亮蓝法测定。

1.4 计算公式

特定生长率(SGR，%/d)=100×［ln末重(g)-

1.5 数据处理与分析

除成活率外，数据均以平均值和标准误表示，采用SPSS 11.0对所得数据进行单因素方差分析(One-way ANOVA)，若差异达到显著水平，则进行Duncan氏多重比较，显著水平为P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 低鱼粉饲料中脱酚棉籽蛋白替代鱼粉对罗非鱼生长性能的影响

由表2可知，50%替代水平组罗非鱼的末重显著高于对照组(P＜0.05)，而与100%替代水平组差异不显著(P＞0.05)。罗非鱼的特定生长率、蛋白质效率、饲料效率和摄食率组间差异不显著(P＞0.05)，其中特定生长率、蛋白质效率和饲料效率均以50%替代水平组最高。各组罗非鱼的成活率均为100%。

2.2 低鱼粉饲料中脱酚棉籽蛋白替代鱼粉对罗非鱼体组成的影响

由表3可知，随着脱酚棉籽蛋白替代水平的增加，罗非鱼的内脏指数显著增加(P＜0.05)。各组罗非鱼的肝胰指数和肥满度无显著差异(P＞0.05)，但随着脱酚棉籽蛋白替代水平的增加，肝胰指数呈增加趋势，而肥满度则呈降低趋势。脱酚棉籽蛋白替代不同水平鱼粉对罗非鱼的全鱼干物质、粗蛋白质、粗脂肪和灰分含量均无显著影响(P ＞0.05)。

表2 低鱼粉饲料中脱酚棉籽蛋白替代鱼粉对罗非鱼生长性能的影响Table 2 Effects of replacement of fish meal with degossypolled cottonseed protein in low fish meal diets on growth performance of tilapia

表3 低鱼粉饲料中脱酚棉籽蛋白替代鱼粉对罗非鱼体组成的影响(湿重基础)Table 3 Effects of replacement of fish meal with degossypolled cottonseed protein in low fish meal diets on body composition of tilapia(wet weight basis) %

2.3 低鱼粉饲料中脱酚棉籽蛋白替代鱼粉对罗非鱼肝胰脏消化酶活性的影响

由表4可知，脱酚棉籽蛋白替代不同水平鱼粉对罗非鱼的肝胰脏胰蛋白酶和淀粉酶活性有显著影响(P＜0.05)。50%替代水平组罗非鱼的肝胰脏胰蛋白酶活性显著高于对照组和100%替代水平组(P＜0.05)，但对照组与100%替代水平组之间无显著差异(P＞0.05)。随着脱酚棉籽蛋白替代水平的增加，肝胰脏淀粉酶活性显著增加(P ＜0.05)。

表4 低鱼粉饲料中脱酚棉籽蛋白替代鱼粉对罗非鱼肝胰脏消化酶活性的影响Table 4 Effects of replacement of fish meal with degossypolled cottonseed protein inlow fish meal diets on digestive enzyme activities in hepatopancreas of tilapia U/mg prot

2.4 低鱼粉饲料中脱酚棉籽蛋白替代鱼粉对罗非鱼肝胰脏代谢、抗氧化指标以及肝糖原含量的影响

由表5可知，脱酚棉籽蛋白替代不同水平鱼粉对罗非鱼的肝胰脏代谢、抗氧化指标以及肝糖原含量均有显著影响(P＜0.05)。随着脱酚棉籽蛋白替代水平的增加，罗非鱼的肝胰脏T-AOC，GPT、GOT、SOD活性和肝糖原含量均显著降低(P＜0.05);而MDA含量则表现出与上述指标相反的变化规律，即随着脱酚棉籽蛋白替代水平的增加而显著增加(P＜0.05)。

表5 低鱼粉饲料中脱酚棉籽蛋白替代鱼粉对罗非鱼肝胰脏代谢、抗氧化指标以及肝糖原含量的影响Table 5 Effects of replacement of fish meal with degossypolled cottonseed protein in low fish meal diets on metabolism and antioxidant indices and liver glycogen content in hepatopancreas of tilapia

3 讨论

从本试验结果可以看出，在低鱼粉饲料(鱼粉用量为6.0%)中脱酚棉籽蛋白完全替代鱼粉不会影响罗非鱼的生长效果和饲料利用率。棉籽粕因含有游离棉酚且赖氨酸含量低而影响其在罗非鱼饲料中的用量［7］。研究表明，网箱中养殖的杂交罗非鱼的饲料中可用棉籽粕替代50%的豆粕［12］，如果饲料中再补充赖氨酸，棉籽粕还可以替代60%的豆粕，最终棉籽粕用量达到33.76%［13］;而在尼罗罗非鱼饲料中补充铁(铁∶游离棉酚=1∶1)，棉籽粕则可以完全替代鱼粉［14］。上述结果表明，罗非鱼对棉籽粕的耐受能力因其品种或饲料配方差异而不同。目前，主要通过改善加工工艺、补充必需氨基酸、降低或消除抗营养因子等手段来提高植物蛋白质源在水产动物饲料中的使用量。罗琳等［8］研究表明，日本鲈饲料(鱼粉用量为45%)中脱酚棉籽蛋白的替代水平以不超过50%的鱼粉蛋白质为宜。Luo等［9］研究发现，虹鳟幼鱼的饲料(鱼粉用量为22.5%)中可以用30.5%脱酚棉籽蛋白替代50.0%的秘鲁鱼粉而不影响其生产性能。吴秀峰等［10］研究认为，西伯利亚鲟幼鱼饲料(鱼粉用量为48%)中脱酚棉籽粉可替代40%的鱼粉蛋白质。Gui等［11］研究发现，在异育银鲫饲料(棉籽粕用量为13%)中添加5%的棉籽粕酶解物是比较适宜的。上述研究结果表明，不同来源的棉籽蛋白在水产饲料中的合理利用均是可行的，但不同的鱼种对不同来源的棉籽蛋白的耐受剂量是不同的。

用植物蛋白质源替代鱼粉往往因饲料适口性差导致试验动物摄食率降低，进而影响动物的生长［15］。Luo 等［9］研究指出，饲料中添加脱酚棉籽蛋白使虹鳟幼鱼生长性能降低，并认为这主要是因饲料适口性变差，导致摄食率下降所致。本研究中，脱酚棉籽蛋白替代不同水平鱼粉并没有影响罗非鱼的摄食率，表明脱酚棉籽蛋白对罗非鱼饲料适口性的影响在其可接受范围内。当饲料中游离棉酚超过一定量时，会使单胃动物中毒，包括鱼类［4］。Robinson 等［16］研究指出，奥利亚罗非鱼对游离棉酚的耐受剂量为180 mg/kg。然而，本研究中各试验饲料中游离棉酚含量均低于170 mg/kg，但脱酚棉籽蛋白的添加对吉富罗非鱼的生理功能产生了一定程度的负面影响。上述结果表明，不同鱼种对游离棉酚的耐受能力是不同的。

本研究发现，饲料中脱酚棉籽蛋白替代鱼粉水平会显著影响罗非鱼的消化酶活性，替代水平为50%的组罗非鱼生长性能最好，其肝胰脏胰蛋白酶活性最高，这提示罗非鱼生长效果的改善主要是因其消化能力的提高。不同植物蛋白质源因抗营养因子种类、含量不同而对养殖鱼类消化酶活性产生不同的影响［17-18］。本研究中，当脱酚棉籽蛋白替代50%的鱼粉时，饲料中游离棉酚含量有所增加，但罗非鱼的肝胰脏胰蛋白酶活性不降反增，这可能是鱼类消化酶活性对饲料组成变化的适应性调整。

本试验中，随着脱酚棉籽蛋白替代水平的增加，罗非鱼的肝胰脏GOT和GPT活性降低，而生长性能并未受到影响。这表明罗非鱼的肝功能受到了一定程度的损伤，但还未危及到罗非鱼的生长。本试验饲养周期为8周，而饲养周期对试验结果是否有影响，这是值得深入研究的。Blom等［19］研究指出，用棉籽粕完全替代饲料中鱼粉饲养虹鳟6个月，不影响虹鳟的生长性能和成活率，但会降低雌性亲本的繁殖性能。Lee等［6］用棉籽粕替代饲料中鱼粉饲养虹鳟亲鱼3年(体重由250 g增加到4 000 g)，结果发现，虹鳟饲料中棉籽粕可以完全替代鱼粉而不会影响虹鳟的生长和繁殖性能;然而，在饲养周期的第1年和第2年，饲料中棉籽粕的增加却显著降低了虹鳟的血细胞比容、血红蛋白含量。有关虹鳟的研究还表明，用菜籽浓缩蛋白替代75%的鱼粉饲养虹鳟63 d，虹鳟的生长性能未受到影响［20］;但用菜籽浓缩蛋白替代50%的鱼粉饲养虹鳟140 d，虹鳟的生长性能显著降低［21］。上述研究结果说明，饲养周期会对试验结果产生影响。因此，对鱼类利用植物蛋白质源的评价应该对鱼类进行整个生长周期的研究，这样得出的结果才是最科学、最准确的。

研究指出，饲料组成会对鱼类的非特异性免疫功能产生影响［22-23］。作者前期相关的研究也发现，不同植物蛋白质源对罗非鱼的非特异性免疫功能可产生不同的影响，以菜籽粕、棉籽粕对罗非鱼肝胰脏GOT、GPT和SOD活性的影响最大，其次是花生粕，而以豆粕的影响最小［24］。本研究发现，随着脱酚棉籽蛋白替代水平的增加，罗非鱼肝胰脏的抗氧化能力显著降低，表明饲料中脱酚棉籽蛋白已对罗非鱼的免疫和防御系统产生了负面影响。作者前期相关研究发现，饲料配方中菜籽粕、棉籽粕总量超过52%会显著影响罗非鱼血清 GOT、GPT、SOD 和 溶 菌 酶 活 性［3］。Burrells等［25］研究发现，随着大豆蛋白替代鱼粉水平的增加，虹鳟的吞噬指数和呼吸爆发活性显著下降。Krogdahl等［26］研究发现，大豆品种的不同会显著影响大西洋鲑的溶菌酶活性和抗体水平。这些研究表明，饲料中不同植物蛋白质源及其添加水平均能够影响鱼类的免疫系统，从而使其免疫应答反应出现差异。

4 结论

①在低鱼粉饲料中，脱酚棉籽蛋白可以完全替代鱼粉而不影响罗非鱼的生长性能，但对其免疫应答会产生负面影响。

②综合分析可知，罗非鱼低鱼粉饲料中脱酚棉籽蛋白替代鱼粉的水平以不超过50%为宜。

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