日本沼虾幼虾对饲料中锌的需求量

郭建林 陈建明 孙丽慧 沈斌乾 潘 茜

（浙江省淡水水产研究所，湖州313001）

锌是动物必需的矿物元素之一，是体内多种金属酶的组成成分或激活因子，它分布于动物机体的所有组织中，通过碳酸酐酶、乳酸脱氢酶、谷氨酸脱氢酶、DNA聚合酶等多种酶类参与能量代谢、蛋白质合成、氧化还原等生化代谢过程，对机体的物质代谢和动物的生长发育具有重要的作用［1］。缺锌会导致水产动物生长不良、死亡率增高、体表和鳍条受损［2－5］，并影响机体的免疫功能［6］。

日本沼虾（Macrobrachium nipponense），俗称淡水青虾、河虾，广泛分布于我国及东南亚地区，是我国淡水养殖业中传统的经济虾种之一。近年来，随着日本沼虾养殖产业规模的扩大，配合饲料使用量不断增加，对其营养饲料方面的研究也引起了国内外学者的关注，但研究主要集中在蛋白质［7－8］和脂肪［9］等大营养素的需求上，尚无有关该虾饲料中锌需求量方面的研究。因此，本试验通过在配合饲料中添加不同水平的锌，研究其对日本沼虾幼虾生长性能、体组成以及组织中锌、铜、铁含量的影响，以便了解该虾对饲料中锌的需求量，为其高效环保饲料的开发和应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验饲料

以酪蛋白（C5890，Sigma）为主要蛋白质源，鱼油、豆油和磷脂为主要脂肪源，糊精为主要糖源，配制成粗蛋白质为40.06%，粗脂肪为7.97%的基础饲料（表1）。以七水硫酸锌（ZnSO4·7H2O，分析纯，国药集团化学试剂有限公司生产）为锌源，通过逐级稀释法，在基础饲料中分别添加0、10、20、30、50、70mg/kg锌配制成6种试验饲料，实测锌含量分别为7.11、17.25、26.15、36.89、55.14、73.98mg/kg。饲料原料粉碎并过60 目筛，按比例充分混匀后加适量水搅拌，用绞肉机挤压成直径为1.5mm的长条，风干后，破碎成粒径为1～2mm的破碎料，置于4℃冰箱内密封保存备用。

1.2 试验动物与饲养管理

试验虾由浙江省淡水水产研究所特种水产苗种基地提供，平均体重为（0.12±0.01）g。选择体质健壮、规格整齐的900尾试验虾，随机分组进行养殖试验。试验共设6组，每组3个重复，每个重复50尾虾。养殖系统为室内反复循环流水式玻璃水族箱养殖系统，水族箱养殖水体为0.9m×0.5m×0.4m，箱内放置生物过滤装置和气石，并放置足够数量的网片作为试验虾的隐蔽物和栖息地。试验用水为曝气去氯后的自来水，日换水量约为总水体的1/3，连续充气。每天投饲2次，在08：00、16：00各饱食投饲1次。试验期间，养殖水体温度24.2～29.8℃，pH 7.4～8.2，溶氧5.3～7.5mg/L，氨氮0.20～0.31mg/L，锌含量12～18μg/L。试验期50d。

1.3 样品采集与分析

饲养试验结束时，统计每个重复的饲料总摄入量，停食24h后称量虾体总重和计数虾尾数，计算增重率（WGR）、成活率（SR）和饲料系数（FCR）。从每箱里随机取25尾，其中10尾作为全虾样品，其余15尾用作分离肝胰脏、甲壳和肌肉。采用105℃常压干燥法测定水分含量，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，马弗炉550℃灼烧法测定粗灰分含量。上述测定步骤均参照 AOAC（1995）［10］规定的方法进行。全虾、肌肉、肝胰脏和甲壳中的锌、铜、铁含量采用微波消解－火焰原子吸收法测定，参照马往校等［11］的方法并做略微修改，具体如下：将样品在105℃下常压干燥，粉碎后对样品进行预处理。称取0.2g样品置于80mL的特氟龙微波消解罐中，加入10mL浓硝酸与1mL浓盐酸，置于微波消解系统（ETHOS1，Milestone）中150 ℃ 下 工 作80 min，冷却至室温后取出微波消解罐，在150℃加热板上赶酸后，冷却定容至50mL容量瓶中。用原子吸收分光光度计（AA240，Varian）测定溶液中锌、铜、铁含量后换算成组织中的含量。

表1 基础饲料组成及营养水平（风干基础）Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet（air－dry basis） %

1.4 计算公式

增重率（%）＝100×（Wt－W0）/W0；

成活率（%）＝100×Nt/N0；

饲料系数（FCR）＝I/（Wt－W0）。

式中：W0为试验虾初体重（g）；Wt为试验虾终体重（g）；N0为试验虾初尾数；Nt为试验虾终尾数；I为饲料摄入量（g）。

1.5 数据处理

试验数据采用平均值±标准差表示，采用SPSS 11.5软件中的one－way ANOVA过程对所得试验数据进行单因素方差分析，若有显著差异，再用Duncan氏法进行组间的多重比较，P＜0.05为差异显著。分别根据增重率和甲壳锌含量数据，采用折线模型（broken－line model）分析日本沼虾幼虾对饲料中锌的需求量。

2 结 果

2.1 饲料锌含量对日本沼虾幼虾生长性能的影响

由表2可以看出，日本沼虾幼虾的末体重、增重率均随着饲料中锌含量的增加呈先上升后趋于平稳的趋势。当饲料中锌含量从7.11mg/kg增加到36.89mg/kg时，末体重和增重率均显著上升（P＜0.05），而达到36.89mg/kg及以上时无显著变化（P＞0.05）。成活率在各组之间无显著性差异（P＞0.05）。饲料系数以36.89mg/kg组最低，显著低于7.11和17.25mg/kg组（P＜0.05），但与其他组差异不显著（P＞0.05）。采用折线模型分析饲料锌含量与日本沼虾幼虾增重率之间的关系，如图1所示。经回归分析得出，当饲料锌含量为31.90mg/kg时，日本沼虾幼虾可获得最大的增重率。

2.2 饲料锌含量对日本沼虾幼虾体组成的影响

由表3可以看出，水分含量除73.98mg/kg组显著低于7.11mg/kg组（P＜0.05）外，其他各组间差异不显著（P＞0.05）。粗蛋白质、粗脂肪和粗灰分含量在各组间均差异不显著（P＞0.05）。

表2 饲料锌含量对日本沼虾幼虾生长性能的影响Table 2 Effects of dietary zinc content on growth performance of juvenile oriental river prawn

图1 饲料锌含量（X）与增重率（Y）的关系Fig.1 Relationship between dietary zinc content（X）and WGR （Y）of juvenile oriental river prawn

2.3 饲料锌含量对日本沼虾幼虾全虾及组织中锌、铜、铁含量的影响

饲料锌含量对日本沼虾幼虾全虾及组织中锌、铜、铁含量的影响见表4。

随着饲料中锌含量的增加，日本沼虾幼虾全虾和甲壳锌含量呈先上升后平稳的趋势。其中，36.89、55.14和73.98mg/kg组的全虾锌含量显著高于7.11mg/kg组（P＜0.05），与其他2组差异不显著（P＞0.05）；73.98mg/kg组的甲壳锌含量显著高于7.11、17.25和26.15mg/kg组（P＜0.05），与其他2组差异不显著（P＞0.05）。日本沼虾幼虾肝胰脏锌含量随着饲料中锌含量的增加呈上升趋势。其中，73.98mg/kg组的肝胰脏锌含量显著高于7.11mg/kg组（P＜0.05），与其他各组差异不显著（P＞0.05）。饲料锌含量对肌肉锌含量无显著影响（P＞0.05）。饲料锌含量与日本沼虾幼虾甲壳锌含量之间也具有线性关系（图2），经回归分析，以日本沼虾幼虾甲壳锌含量为指标时，日本沼虾幼虾对饲料中锌的需求量为58.62mg/kg。

表3 饲料锌含量对日本沼虾幼虾体组成的影响（鲜重基础）Table 3 Effects of dietary zinc content on body composition of juvenile oriental river prawn（fresh weight basis） %

图2 饲料锌含量（X）与甲壳锌含量（Y）的关系Fig.2 Relationship between dietary zinc content（X）and carapace zinc content（Y）in juvenile oriental river prawn

饲料锌含量对日本沼虾幼虾肌肉铜含量无显著影响（P＞0.05）。73.98mg/kg组肝胰脏铜含量显著低于7.11和17.25mg/kg组（P＜0.05），但与其他各组差异不显著（P＞0.05）。饲料锌含量对全虾和甲壳铜含量有一定的影响，但没有规律性。

肌肉和甲壳铁含量均以73.98mg/kg组为最低，其中肌肉铁含量显著低于其他各组（P＜0.05），甲壳铁含量显著低于7.11、17.25、26.15和36.89mg/kg组（P＜0.05）。全虾铁含量以36.89mg/kg组 最 低，显 著 低 于 7.11mg/kg组（P＜0.05）。肝胰脏铁含量以55.14mg/kg组为最低，显著低于7.11和17.25mg/kg组（P＜0.05）。

表4 饲料锌含量对日本沼虾幼虾全虾及组织中锌、铜、铁含量的影响（鲜重基础）Table 4 Effects of dietary zinc content on zinc，copper and iron contents in whole body and tissues of juvenile oriental river prawn（fresh weight basis） mg/kg

3 讨 论

3.1 饲料锌含量对日本沼虾幼虾生长性能的影响

本试验结果表明，当饲料中锌含量不足时，在饲料中添加锌能显著促进日本沼虾的生长，饲料锌含量为36.89mg/kg时，日本沼虾幼虾具有最大的增重率。这一结果与斑节对虾（Penaeus monodon）［12］、凡 纳 滨 对 虾 （Litopenaeus vannamei）［13］等虾类的研究结果类似，Shiau等［12］认为在精制饲料中添加35～48mg/kg的锌，斑节对虾具有最大的生长量，而且非特异性免疫力最强；Davis等［13］对凡纳滨对虾锌需求量的研究表明，在以酪蛋白和明胶为蛋白质源的半精制饲料中添加15mg/kg的锌（饲料中锌总含量为33mg/kg），凡纳滨对虾具有最大的增重率。对奥尼罗非鱼（Oreochromis aureus♂×Oreochromis niloticus♀）［14－16］、星 斑 川鲽（Platichtys stellatus）［17］、大黄鱼（Pseudosciaena croce）［18］、军曹鱼（Rachycentron canadum）［19］等鱼类的研究也表明，饲料中添加适量的锌能显著促进鱼体的生长。

水产动物对锌的需求在一个适宜的剂量范围，饲料中锌含量过低或过高均可能引起生长抑制、免疫机能下降、骨骼畸形等［14，17］。缺锌会导致斑节对虾［12］、凡纳滨对虾［13］、星斑川鲽［17］、大黄鱼［18］、军曹鱼［19］、斑点叉尾（Ictalurus punctatus）［20］生长受阻，甚至还出现死亡率上升、皮肤糜烂、鳍部充血与骨骼畸形等缺锌症状［17，21］。本试验结果表明，饲喂较低锌含量饲料的日本沼虾生长受到抑制，增重率显著低于其他各组，而饲喂较高锌含量饲料对日本沼虾幼虾的生长并没有产生负面影响，机体也没有出现不良症状。通常情况下，满足最佳生长的锌需求量并不能使试验动物达到最佳生理状况。本试验中，55.14和73.98mg/kg的锌含量超出了日本沼虾幼虾最适生长需求量（31.90mg/kg），并没有对日本沼虾幼虾产生毒性，对生长也没有起到促进或抑制，而是趋于稳定。在对斑节对虾［12］、凡纳滨对虾［13］、尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）［22］、大黄鱼［18］、鲍（Haliotis discus hannaiIno）［23］等的研究中也得到了类似的结果；而在对奥尼罗非鱼和星斑川鲽的研究中发现，当饲料中锌含量超过404.89mg/kg时奥尼罗非鱼的生长将受到抑制［14］，在饲喂含414.20mg/kg锌的饲料时星斑川鲽出现肝胰脏充血等中毒症状［17］。这些研究结果的不同主要是由饲料中锌添加量的不同造成的，本试验中锌的最大添加量为70mg/kg，斑节对虾为120mg/kg，凡纳滨对虾为200mg/kg，均远小于奥尼罗非鱼和星斑川鲽的最大添加量；其次，不同水产动物对锌的耐受量有一定的差异，一般认为甲壳类动物对锌的耐受量比鱼类高；再者，试验配方的差异也会造成试验动物对锌利用率的不同，若配方中植物蛋白质含量（植酸）较高，会降低水产动物对锌的利用率［13］。

3.2 饲料锌含量对日本沼虾幼虾全虾及组织中锌含量的影响

在对矿物元素的研究中，水产动物机体组织中矿物元素含量的变化可以作为其营养研究的评价指标［2，20，24］。本试验中，随着饲料中锌含量的增加，甲壳锌含量逐渐上升，在36.89mg/kg组达到最大值后趋于平稳，这一趋势与大黄鱼［18］、大西洋鲑（Salmo salarby）［25］和尼罗罗非鱼［22］的研究结果相似。36.89mg/kg组的甲壳锌含量与55.14、73.98mg/kg组差异不显著，而且这3组锌含量的日本沼虾幼虾均获得了较大的增重率，这表明虾体的生长与甲壳中锌含量具有正相关性。经回归分析，当甲壳锌含量达饱和时，日本沼虾幼虾对饲料中锌的需求量为58.62mg/kg，高于以增重率为评价指标确定的锌需求量（31.90mg/kg）。这与张佳明等［18］对大黄鱼的报道相似，该研究中使试验鱼达到最佳生长状态时的锌需求量为59.6mg/kg，而使试验鱼达到脊椎骨锌最大累积量时的锌需求量为84.6mg/kg。在对尼罗罗非鱼［22］的研究中也得到相似的结果。锌对骨骼具有重要的意义，它具有激活氨酰－tRNA合成酶的作用，而该酶是骨组织细胞蛋白质合成的限速酶［26］。在虾蟹中，甲壳作为其外骨骼，其作用与脊椎动物的骨骼有相似的作用。因此，甲壳锌含量可以作为评价日本沼虾幼虾饲料锌需求量的有效指标，在对大黄鱼［18］、大西洋鲑［25］等的研究中也得出相似的结论。

本试验中，全虾的锌含量随着饲料中锌含量的增加而逐渐上升，在36.89mg/kg组达到最大值，锌含量再增加（55.14和73.98mg/kg组）则趋于平稳，而且这3组中的日本沼虾幼虾均获得了较大的生长，这与甲壳锌含量与生长的关系相似，因此全虾锌含量也可以作为评价日本沼虾饲料锌需求量的有效指标。在对大黄鱼［18］、尼罗罗非鱼［22］的研究中也明确指出，全鱼锌含量可以作为其锌需求量的评价指标。

Davis等［13］对凡纳滨对虾的研究表明，随着饲料中锌含量的增加，凡纳滨对虾肝胰脏中的锌含量也随之增加，直至锌含量为33mg/kg达到最大值后趋于平稳，而且此含量下虾体具有最大的生长，因此建议肝胰脏锌含量作为凡纳滨对虾锌需求量的评价指标之一。但在本试验中，日本沼虾幼虾肝胰脏锌含量一直随着饲料中锌含量的增加而上升，在锌含量最高组（73.98mg/kg组）达到最高，这与Shiau等［12］在斑节对虾上的研究结果相似。出现不同结果的具体原因还不清楚，也许与虾的种类和饲料设置的不同锌含量相关，虽然肝胰脏被认为是甲壳动物锌吸收和排泄的主要器官［28－30］，但是锌在虾肝胰脏中的具体代谢机制还不明确，有待于进一步研究。

在本试验中，饲料锌含量在7.11～73.98mg/kg时，日本沼虾幼虾肌肉锌含量较低且维持在相对稳定的水平。这可能是因为日本沼虾的肌肉代谢机制保证其锌含量具有较高的稳定性，饲料中过剩的锌被储存于肝胰脏、甲壳等其他组织或者被这些组织代谢掉。因此，在短时间内，饲料中锌的增加还不足以影响日本沼虾幼虾肌肉中锌含量，也许只有当饲料中锌含量非常高（超出虾体的代谢机能）时才会使锌在肌肉中富集。在星斑川鲽［17］、花鲈（Lateolabrax japonicus）［31］和黄颡鱼（Pelteobagrus fulvidraco）［32］等上的相关研究都证实了肌肉中锌含量不受饲料中锌含量的影响。

3.3 饲料锌含量对日本沼虾幼虾全虾及组织中铜、铁含量的影响

矿物元素摄入动物体后相互影响，存在着拮抗和协同的关系，如锌和铜存在着拮抗关系［33－36］，饲料中锌含量过高会影响铜的吸收和利用，其机制为摄入的锌可诱导肠黏膜细胞合成金属巯基组氨酸三甲基内盐，此物质与铜形成金属巯基组氨酸三甲基内盐－铜复合物。此复合物不能被机体吸收进入血液，滞留于肠黏膜细胞，当肠黏膜细胞脱落时，此复合物随粪便排出体外［37］。本试验结果也证实这一点，日本沼虾幼虾肝胰脏、甲壳和全虾中的铜含量在锌含量高的组均有不同程度的降低，尤其是肝胰脏，而肌肉中的铜含量相对保持平稳。Luo等［38］对黄颡鱼幼鱼的研究也发现，对照组的全鱼铜含量最高，随着饲料中锌含量的增加，全鱼铜含量呈下降的趋势。锌和铁也存在着拮抗关系，它们在肠道内竞争性吸收，并可能存在共同的转运通道，饲料中锌含量过高可引发贫血、生长缓慢、抗病能力低下等一系列缺铁性病症［39］。Gatlin等［40］研究认为，饲料中锌含量影响斑点叉尾对铁的利用，高锌导致肝胰脏内铁含量下降；Luo等［38］在对黄颡鱼幼鱼的研究中也发现，随着饲料中锌含量的增加，全鱼铁含量明显下降。本试验结果也表明，锌含量高的组中日本沼虾幼虾甲壳、肌肉、肝胰脏、全虾的铁含量较低。

4 结 论

以增重率和甲壳锌含量为指标，通过折线模型分析得出日本沼虾幼虾对饲料锌的需求量分别为31.90和58.62mg/kg。

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