饲料添加不同脂肪及蛋白质水平对日本沼虾(Macrobrachium nipponensis)生长性能、体成分及消化酶活力的影响*

斯烈钢 邹李昶 申屠基康 朱卫东

(1.宁波市海洋与渔业研究院 宁波 315012;2.余姚市水产技术推广中心 余姚 315400)

日本沼虾(Macrobrachium nipponensis)隶属节肢动物门(Arthropoda)、甲壳纲(Crustacea)、十足目(Decapoda)、长臂虾科(Palaemonidae)、沼虾属(Macrobrachium),营养价值高,且具有食性杂、生长快、繁殖力高、抗病能力强等特点,人工养殖规模日渐增大,现已成为我国淡水养殖虾类的优势品种以及主要的淡水名特优新养殖品种(何林岗等,1993;刘军等,2003;张凌燕等,2008;王军花等,2011),年产量达20万吨。

饲料中蛋白质与脂肪水平的配伍平衡,对水产养殖动物尤为重要(Acleforset al,1992;Joveret al,1999)。脂肪是动物生长发育过程中所必需的能量物质,提供生长所需的脂肪酸、胆固醇、磷脂等营养物质,饲料中脂肪如果缺乏,易导致饲料蛋白利用率下降,代谢紊乱,以及发生脂溶性维生素和必需脂肪酸缺乏症。蛋白质是有机体结构和功能必需的营养物质,不仅是各组织器官可用于进行生长和修复的构成物质,也是激素、酶、抗体等生物活性物质的组成成分,饲料中如果蛋白质含量降低,也会对脂肪的吸收利用相应的影响(NRC,1993;Joaquinet al,2001;封功能等,2011)。同时,蛋白质也是饲料中最主要和昂贵的营养成分。

早期虞冰如等(1990)以酪蛋白、糊精和混合油等为原料配制成纯合日粮,对日本沼虾饲料的最适蛋白质、脂肪含量及能量蛋白比进行了研究。近年来也有研究涉及饲料蛋白水平对日本沼虾生长的影响(谢国驷等,2007;张凌燕等,2008),但未见饲料脂肪水平对其生长的专门研究,以及有关日本沼虾饲料蛋白与脂肪含量平衡的报道。就其它种类来说,罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)在 6%—8%的饲料脂肪水平时生长最好,但如果脂肪水平过高(>12%)则对其生长有负面效应(Hariet al,2006);凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)在饲料脂肪水平为8.47%时增重率和成活率最高,而当饲料脂肪含量过高或过低时,对生长有一定抑制作用(黄凯等,2011)。

积极开发更加高效、环保的水产饲料对于调控水产动物营养和免疫机能,促进养殖业健康发展等方面有着重要意义(周萌等,2010)。本文通过研究日本沼虾生长性能、体成分和消化酶活力等指标,综合探讨人工配合饲料的适宜脂肪和蛋白质水平,以期进一步完善和补充不同生长阶段日本沼虾对饲料中主要营养元素的需求量,提升其抗病、促生长效果,为其营养生理、饲料配制及今后相关研究提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 日本沼虾样品来源、驯养及试验管理条件

本试验所用日本沼虾(Macrobrachium nipponensis)取自浙江省余姚市马渚镇青丰水产养殖场。运回余姚市水产技术推广中心实验基地后,立即将其暂养于若干个规格为1m×2m×1.5m的专用网箱内,驯养期间每日投喂人工饵料2次(9:00和15:00),日投喂量为体重的 3.0%—5.0%。残饵及粪便于下次投喂前及时用吸管取出。驯养5天后备用。

驯养结束后,选取其中肢体完整、反应灵敏、无伤病、个体规格相近[体长(3.68±0.27)cm;体重(0.69±0.23)g]的健康个体作为实验对象,以规格为60cm×45cm×30cm 的白色塑料桶为实验单元,每箱放虾10ind。用水为曝气自来水循环水系统,配以充气泵连续充气以保证水中溶氧充足。用空调调节室温。水温控制在(24.0±1)°C 范围,pH 7.1—7.5,DO(7.35±0.05)mg/L,水质符合《NY 5051-2001无公害食品 淡水养殖用水水质》(中华人民共和国农业部,2001)的要求。试验期间应及时捞出死虾并称重,试验时间为64天。

1.2 试验分组设计与配合饲料

设三个蛋白质梯度水平(34%,38%,42%,依次记为A1,A2,A3),三个脂肪梯度水平(5%,8%,11%,依次记为B1,B2,B3),共分为9组,每组设3个重复。将饲料粉碎,过60目筛,逐级混匀后,加水搅拌并用绞肉机制成粒径为 1mm的颗粒,待其常温晾干后,置于0°C冰箱中保存。配合饲料配方和营养成分含量如表1。

表1 试验饲料分组和营养水平Tab.1 Ingredients and proximate composition of experimental diets

1.3 各项指标测定及计算方法

1.3.1 生长性能 于实验第32天和第64天分别称量各实验单元内虾的体质量,并逐一计数各实验单元中实验虾的成活数后,计算相对增重率、特定生长率、成活率。

计算公式如下:

式中,Wt为试验t天后的体质量;W0为初始体质量;t为试验天数;nt为试验t天后的成活数;n0为初始成活数。

1.3.2 虾组织的营养成分 试验结束后,取虾的肌肉和肝胰脏,生理盐水洗净后,用滤纸吸干样品表面水分,置于液氮保存备用。水分采用在105°C条件下干燥失水法;粗脂肪采用索氏提取法;粗蛋白质采用半微量凯氏定氮法(SKD-800凯氏定氮仪,上海);灰分采用550°C灼烧法;粗纤维采用ANKOM纤维分析仪测定;样品的总能用 PARR全自动氧弹量热仪–6300测定。

1.3.3 脂肪酶、淀粉酶和蛋白酶活力 试验结束后,将虾置于冰盘内取肝胰腺并称重,加入 6倍体积(W/V)的去离子水(4°C),用玻璃匀浆器制成匀浆液,于 4°C下以 4000r/min离心 10min,取上清,备用组织脂肪酶、淀粉酶和蛋白酶活力的测定。脂肪酶活力单位(U/g)为在27°C,pH 7.5条件下,每克组织蛋白每分钟在本反应体系中与底物反应所消耗1μmol底物所需的酶量。淀粉酶活力采用南京建成生物研究所的试剂盒测定,淀粉酶单位(U/mg)定义为组织中每 mg蛋白在37°C与底物作用30min,水解10mg淀粉时为1个活力单位(何吉祥等,2009)。蛋白酶活力[U/(min mg)]测定参照刘玉梅等(1991)方法并作调整。在试管中加入 2mL 0.5%干酪素,0.1mL 0.04moL/L EDTA-Na2,0.4mL 0.2moL/L柠檬酸缓冲液(pH 3.0),0.4mL酶液,再加入0.6mL重蒸水,使得总体积达3.5mL;混匀并置于37°C水浴中反应15min,再加入1mL 30%三氯醋酸终止反应;于3600r/min离心15min,取1mL上清加5mL 0.4mol/L碳酸钠溶液,加入1mL福林酚试剂,摇匀,37°C恒温水浴显色 20min;用721型分光光度计在680nm处比色,与标准曲线对照,测酪氨酸生成量,以每分钟水解干酪素所产生的 1μg酪氨酸作为一个活力单位。酶液蛋白浓度采用考马斯亮蓝蛋白测定试剂盒(南京建成生物研究所)检测。

1.4 统计分析

试验数据用SPSS16统计软件包分析,先进行方差齐性分析,以日粮蛋白脂肪比水平为主要影响因子进行二元方差分析。数据差异显著时采用 Duncan氏检验进行多重比较,试验数据用平均值±标准误(Mean±SE)表示。

2 结果与分析

2.1 不同脂肪和蛋白质水平对日本沼虾生长性能的影响

由表2可知,实验虾各组的成活率无显著差异(P>0.05);第 32天的特定生长率及相对增重率除A1B2和 A1B3组显著小于 A3B1组(P<0.05)外,其余各实验组间均无显著差异(P>0.05);第64天的特定生长率及相对增重率除 A1B3组显著小于 A3B1、A2B1和A1B1组(P<0.05)外,其余各实验组间均无显著差异(P>0.05)。总体而言,饲料蛋白质水平对实验虾的生长性能影响不显著(P>0.05),而脂肪水平对其生长性能影响显著(P<0.05);试验期间,实验虾组间成活率差异不显著(P>0.05),特定生长率与相对增重率均表现为随饲料脂肪含量的增加而降低(P<0.05),以及随蛋白质含量的增加而增加(P>0.05)的趋势。

2.2 不同脂肪和蛋白质水平对日本沼虾全虾、肝胰脏和肌肉成分的影响

由表3可知,实验虾全虾干物质含量除 A1B3、A3B2和 A3B3组显著小于 A2B2组(P<0.05)外,其余各实验组间均无显著差异(P>0.05);蛋白质含量,A3B2组显著高于除A3B3组以外的其它组(P<0.05);脂肪含量,除A3B1组显著小于其它各组,A1B2、A2B1和A2B2组显著小于A3B3组(P<0.05)外,其余各实验组间均无显著差异(P>0.05);灰分含量,A3B2组显著小于A1B2、A2B1、A2B2、A2B3、A3B1组(P<0.05),A3B3组显著小于A2B2、A2B3组(P<0.05),其余各实验组间均无显著差异(P>0.05)。总体而言,饲料脂肪水平对全虾的脂肪含量影响显著(P<0.05),蛋白质水平对全虾的蛋白质、干物质、灰分含量影响显著(P<0.05)。38%蛋白梯度组的干物质和灰分含量高于 34%和 42%组,而42%蛋白梯度组的脂肪和蛋白质含量则均高于 34%和38%组。

由表4可知,实验虾肝胰脏干物质含量除 A3B3组显著小于 A3B2、A3B1、A2B2、A2B1和 A1B1组(P<0.05)外,其余各实验组间均无显著差异(P>0.05);蛋白质含量除 A3B3组显著小于 A1B3组(P<0.05)外,其余各实验组间均无显著差异(P>0.05);脂肪含量除A1B2组显著小于 A3B2、A3B3和 A2B2(P<0.05)外,其余各实验组间均无显著差异(P>0.05)。总体而言,饲料脂肪和蛋白质水平对肝胰脏的脂肪和蛋白含量影响均无显著差异(P>0.05),脂肪水平对肝胰脏干物质含量的影响显著(P<0.05)。

表2 饲喂不同脂肪和蛋白质水平配合饲料对日本沼虾的成活率、相对增重率及特定生长率的影响(n=5)Tab.2 Weight gain,specific growth rate and survival ratio of M.nipponensis fed with different dietary protein and lipid levels(n=5)

表3 饲喂不同脂肪和蛋白质水平配合饲料对日本沼虾全虾营养成分的影响(%湿重)(n=5)Tab.3 Whole-body proximate composition of M.nipponensis fed with different dietary protein and lipid levels(% WM)(n=5)

表4 饲喂不同脂肪和蛋白质水平配合饲料对日本沼虾肝胰脏营养成分的影响(%湿重)(n=5)Tab.4 Hepatopancreas proximate composition of M.nipponensis fed with different dietary protein and lipid levels(% WM)(n=5)

由表5可知,实验虾肌肉干物质含量差异不显著(P>0.05);蛋白质含量除 A1B3组显著小于 A2B2和A3B2组(P<0.05)外,其余各实验组间均无显著差异(P>0.05);脂肪含量除A3B3和A2B2组显著小于A2B1、A2B3和 A3B1组(P<0.05)外,其余各实验组间均无显著差异(P>0.05)。总体而言,饲料脂肪水平对肌肉干物质和蛋白质含量的影响不显著(P>0.05),对肌肉脂肪含量的影响显著(P<0.05)。饲料蛋白水平对肌肉干物质含量的影响不显著(P>0.05),但对肌肉的脂肪和蛋白质含量影响显著(P<0.05)。各组的肌肉干物质含量差异不显著(P>0.05)。

表5 饲喂不同脂肪和蛋白质水平配合饲料对日本沼虾肌肉营养成分的影响(%湿重)(n=5)Tab.5 Muscle proximate composition of M.nipponensis fed with different dietary protein and lipid levels(% WM)(n=5)

2.3 不同脂肪和蛋白质水平对日本沼虾肝胰脏消化酶活力的影响

由表6可知,实验虾肝胰脏脂肪酶活力除A3B2、A2B1和 A1B2组显著小于 A3B3和 A1B1组(P<0.05)外,其余各实验组间均无显著差异(P>0.05);蛋白酶活力除 A2B2组显著小于 A3B3组(P<0.05)外,其余各实验组间均无显著差异(P>0.05);淀粉酶活力各实验组间无显著差异(P>0.05)。总体而言,饲料脂肪水平对肝胰脏脂肪酶活力影响显著(P<0.05),对蛋白酶和淀粉酶活力的影响不显著(P>0.05)。不同的蛋白质水平对肝胰脏脂肪酶、蛋白酶和淀粉酶活力的影响不显著(P>0.05)。

表6 饲喂不同脂肪和蛋白质水平配合饲料对日本沼虾肝胰脏中消化酶活力的影响(n=5)Tab.6 Hepatopancreas digestive enzymes activities of M.nipponensis fed with different dietary protein and lipid levels(n=5)

3 讨论

3.1 不同脂肪和蛋白质水平对日本沼虾生长性能的影响

相对增重率、特定生长率、成活率是衡量水产动物养殖效益的重要指标。研究表明日本沼虾增重率和体成分与饲料本身的营养成分有关,饲料蛋白含量过低会限制其生长,造成虾体内蛋白含量降低(张余霞等,2010)。本文应用3×3正交试验方法,以鱼粉、花生粕和大豆粕作为主要的饲料蛋白源,研究日本沼虾适宜的脂肪和蛋白需求量。结果表明当饲料脂肪水平为 5%,蛋白水平为 38%—42%时,日本沼虾表现出良好的综合生长性能,相对增重率和特定生长率最高,且成活率维持在 90%左右。张凌燕等(2008)研究发现,日本沼虾的成活率随饲料蛋白水平的升高而提升,在蛋白质含量 39.32%的饲料饲喂下达到最大值,之后随着饲料蛋白质水平的增加而降低。本研究 A3B1组的特定生长率最高,显著高于其它组,表明在合适的脂肪水平(5%)时,特定生长率随着饲料蛋白水平的增加而提高。姜松等(2013)对斑节对虾(Penaeus monodon)的研究也表明特定生长率随着饲料蛋白水平而增加。在本文中A1B1组的成活率较低,究其原因可能为饲料营养不均衡,也可能由于低蛋白低脂肪饲料组的虾之间相互残杀,以此来补充其必需的营养成分,从而降低了成活率(姜松等,2013)。

本研究对饲料氨基酸含量以及日本沼虾对营养物质的代谢率未进行测定,但本文的成活率、相对增重率及特定生长率结果表明,饲料中营养素或氨基酸的需求量处于平衡水平。本研究发现饲料脂肪水平对日本沼虾的生长性能有显著影响,饲料脂肪水平为5%,蛋白水平为34%、38%或42%时,各组虾均表现出良好的综合生长性能。表明饲料脂肪水平不宜过高,否则会抑制虾的生长(Akiyama,1991)。究其原因,脂肪和蛋白质之间可通过乙酰辅酶 A互相转化。当饲料脂肪水平过高时,脂肪在虾体(尤其是肝胰脏)中蓄积过多,影响器官的正常功能,从而影响生长;而当饲料蛋白水平较低时,脂肪经代谢生成乙酰辅酶A或丙酮酸,再生成各种氨基酸以供机体需要,从而提高饲料的脂肪利用率,节约蛋白质。

3.2 不同脂肪和蛋白质水平对日本沼虾体成分的影响

饲料蛋白水平对虾类的全虾、肝胰脏、肌肉中的蛋白质积累都有一定的影响作用。张凌燕等(2008)认为日本沼虾饲料蛋白质的最适需要量为 41%左右,吴志新等(1998)报道红螯鳌虾(Cherax quadricarinatus)饲料蛋白质适宜含量为 30%—35%,刘立鹤等(2003)报道凡纳滨对虾(Penaeus vannamei)饲料中适宜粗蛋白含量为36%左右。本试验结果得出,随着饲料蛋白的增加,日本沼虾全虾和肌肉中的蛋白质含量也相应增加,而肝胰脏中蛋白含量则有逐渐降低的趋势。饲料中蛋白水平为 42%时,全虾中的蛋白和脂肪含量较高,肝胰脏中的蛋白含量较低而脂肪含量较高,肌肉中的蛋白含量较高而脂肪含量较低。究其原因,可能因为随着蛋白质摄入量增加,肠道分解蛋白质的能力增强,大量蛋白质被分解为氨基酸,因此经血液进入肌肉等组织中的氨基酸含量也增多,使得蛋白质合成量增加,全虾和肌肉中蛋白质也增加。而肝胰脏则是合成蛋白酶原的主要场所,随着肠道中分解量增加,对各种酶的需求量增加,对蛋白质的消耗量也会随之增加,使得肝胰脏中蛋白质含量减少。

饲料脂肪水平对虾类的肌肉和肝胰脏脂肪含量有显著的影响。Lim 等(1997)报道,投喂不同的脂肪源会影响凡纳滨对虾机体脂肪酸组成。黄凯等(2011)认为随着饲料中鱼油含量的增加,凡纳滨对虾肌肉和肝胰腺中饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸含量相对减少,而高度不饱和脂肪酸的量相对增加。孙龙生等(2012)通过添加植物油配制三种不同脂肪水平的日粮,研究发现日粮脂肪水平对罗氏沼虾生长及肌肉和肝胰腺脂肪酸组成有显著影响。肖鸣鹤等(2012)发现克氏螯虾(Procambarus clarkii)幼虾肝胰腺中葡萄糖、胆固醇、甘油三酯等含量均高于肌肉中。本文结果表明,饲料脂肪水平为 5%,日本沼虾全虾、肝胰脏和肌肉蛋白含量较高,肌肉脂肪含量较高,全虾和肝胰脏脂肪含量较低。饲料脂肪水平为11%,全虾、肝胰脏和肌肉中脂肪含量增高,肝胰脏蛋白含量增加,全虾和肌肉蛋白含量较低。因此当饲料中脂肪含量过高或过低,均对虾的生长有一定抑制作用(黄凯等,2011)。饲料中的脂肪在肠道经脂肪酶等作用被分解为脂肪酸,一部分直接经血液进入不同组织,另一部分经肝门静脉进入肝胰脏重新合成脂类物质后被运送到肌肉等组织中积累。当饲料中脂肪过多时,肝脏中脂类物质的合成量增加,被转运到各组织中的脂肪量也随之增加。而肝胰脏由于运送能力有限,众多新脂肪无法被及时运出,产生副作用,致使饲料中营养利用率下降,影响了肌肉等其它组织中蛋白的吸收和沉积。关于不同种类脂类脂肪酸的代谢规律以及如何通过营养调控饲料脂肪酸在虾体内的转运与沉积有待进一步研究。

3.3 不同脂肪和蛋白质水平对日本沼虾肝胰脏消化酶活力的影响

肝胰脏是糖类、脂类和蛋白质代谢的重要器官,各种代谢物中间物及代谢产物含量相对较高,虾类肝胰脏中的消化酶对营养物质起到主要的消化作用。消化酶活力高低直接反映了机体对营养物质的消化吸收能力,也反映了机体的免疫状态(肖英平等,2009)。本文结果表明,饲料脂肪水平对日本沼虾肝胰脏中脂肪酶和蛋白酶活力有显著作用。饲料脂肪水平为 5%时,肝胰脏中脂肪酶和蛋白酶活力中等;饲料脂肪水平为11%时,脂肪酶和蛋白酶活力显著提高。这是由于虾体适应饲料性质,加强营养物质的吸收和物质间的转化所致。同时本研究还发现,肝胰脏中淀粉酶活力较低且基本变化不大,这也说明日本沼虾利用淀粉的能力较低,其生长、繁殖和维持基础代谢所需的能量主要来源于蛋白质和脂肪。

饲料蛋白水平为 40%时,体重为 0.6—4.0g的凡纳滨对虾肝胰脏蛋白酶活力最高,淀粉酶活力则在32%饲料蛋白时最高(陈义方等,2012)。本研究发现,饲料蛋白水平为 42%时,日本沼虾肝胰脏中蛋白酶和脂肪酶活力均有所降低;饲料蛋白水平为 34%时,肝胰脏中蛋白酶和脂肪酶活力最高,说明这时肝胰脏分解饲料中蛋白质和脂肪的能力提高。至于肝胰脏消化酶活力与增重率之间的关系,不同种类虾的性能指标,因虾的品种、生长阶段、生活环境和饵料的不同而异(封功能等,2011)。日本沼虾肝胰脏消化酶活力与增重率之间呈现一定的相关关系(谢国驷等,2007),但在罗氏沼虾(董云伟等,2001)、凡纳滨对虾(陈义方等,2012)的研究却得出不同的结论,当虾体对营养物质的吸收达到一定程度时,吸收速度不会再因营养浓度的上升而按比例增加。因此,如何更科学地评价酶活力与机体生长之间的关系,仍有待进一步研究。

综上所述,应从肌肉营养价值、肝胰脏的健康水平、生产性能、饲料的有效利用等方面综合考量饲料中合理的蛋白质和脂肪配置。虞冰如等(1990)认为日本沼虾配合饲料的适宜配伍为蛋白含量 36.80%—42.27%,脂肪含量6%—12%。张凌燕等(2008)采用单因子蛋白水平梯度法研究认为日本沼虾对配合饲料中蛋白质的最适需要量为 41.0%—41.5%,与虞冰如等(1990)研究的最适蛋白质范围一致,但与熊六凤等(2004)得出的 30%结果相差较大,说明即使是同一种虾,也会因为其规格、饲料源、饲养环境及试验方法的差异而导致不同的结果(张凌燕等,2008)。斑节对虾(Penaeus monodon)在 38%蛋白饲料组的成活率最高(姜松,2013),罗氏沼虾的最适饲料脂肪为 8%(李爱杰等,2005)和9%(孙龙生等,2012)。本研究结果表明,日本沼虾在肌肉的营养价值方面,A2B2和A3B2组的肌肉营养价值较高;在肝胰脏的健康方面,A2B2和A3B3组的肝胰脏脂肪含量最高,A1B2组肝胰脏脂肪含量最低,其它各组相差不大;A1B1和A3B3组的肝胰脏脂肪酶活力高于其它各组,A2B3和 A3B3组的肝胰脏蛋白酶活力较高。从生产性能来看,A3B1组的相对增重率最高,但并未显著高于A3B2和A3B3组。从饲料的有效利用及生产成本考虑,作者认为日本沼虾饲料的脂肪水平应以5%—8%较为合适,蛋白质水平应在38%左右较为合适。

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