团头鲂幼鱼对不同浓度胆碱的利用率及7种常见饲料原料中胆碱生物学效价的评定

王 敏 蒋广震 刘文斌 钱 妤 朱 杰

(南京农业大学动物科技学院特种经济动物与水产系, 江苏省水产动物营养重点实验室, 南京 210095)

胆碱是动物生长发育所必需的一种水溶性维生素, 在动物脂肪沉积过程中起着十分重要的作用。一般来说, 饲料中缺乏胆碱会导致鱼类生长受阻、饲料利用率低、脂肪代谢能力低下等诸多症状[1]。研究表明, 草鱼(Ctenopharyngodon idellus)[2]、湖鳟(Salvelinus namaycush)[3]、黄鳝(Monopterus albus)[4]、罗非鱼(Tilapia mossambica)[5,6]、高首鲟(Acipenser transmontanus)[7]等摄食胆碱缺乏的饲料会出现生长不良、厌食、肝脏脂肪含量升高等缺乏症。而Wilson,et al.[8]和Zhan, et al.[9]的试验结果认为: 在斑点叉尾 饲料中含有足量蛋氨酸的情况下, 其生长率不受饲料中胆碱含量的影响, 甚至饲料中不添加胆碱也不会出现缺乏症。对于绝大部分动物幼体而言,体内胆碱合成酶活性较低, 因而利用其他营养物质合成胆碱的能力也比较有限, 自身合成的这部分胆碱不能满足其快速生长的需要, 因此胆碱需外源性添加以满足鱼类生长代谢的需要[10]。由于种类不同,各种鱼类幼鱼对胆碱的最适需求量也存在差异。研究显示, 星斑川鲽幼鱼对饲料中胆碱的最适需求量为1891.80 mg/kg饲料[11], 斑点叉尾 幼鱼为2000 mg/kg饲料[12], 而草鱼鱼种则为3000 mg/kg饲料[2]。常碧影等[13]曾报道, 天然饲料原料中胆碱含量的化学数据因样品的生产条件不同会有很大差异。同时天然饲料原料中的胆碱作为有机碱, 大多与其他有机分子结合十分牢固, 不易被动物消化吸收, 因而在配方设计中书本上的化学分析数据没有多大的参考价值,导致生产实践中在氯化胆碱添加利用方面存在很大的盲目性。

团头鲂(Megalobrama amblycephala Yih)俗称武昌鱼, 是我国主要的草食性淡水养殖品种之一。由于团头鲂适应性很强, 在国内的养殖范围也越来越大。目前, 国内外对团头鲂营养学方面的研究还主要集中在蛋白[14,15]、脂肪[15,16]、碳水化合物[17]和一些矿物质[18]的需要量上, 有关维生素的研究相对而言还很少, 已有研究也仅仅围绕需要量方面[19], 且相关研究在一般淡水动物中也较少见。沈维华等[18]研究了复合多维对团头鲂鱼种生长的影响。Jiang, et al.[20]研究了团头鲂幼鱼对胆碱的需求量, 为1198—1525 mg/kg饲料。王宏[21]和沈红等[22]研究了饲料中胆碱的可利用性, 但其研究对象均为家禽。迄今为止, 有关团头鲂对饲料原料中胆碱利用率方面的研究尚未见报道。本试验参照Zhan, et al.[9]的研究方法, 研究团头鲂[平均体重(3.5±0.1) g]对7种常规饲料原料中胆碱的生物学效价, 为渔用配合饲料适宜的氯化胆碱添加量提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验鱼与饲养管理

养殖试验在江苏省淡水所南京禄口试验基地室内流水养殖系统中进行。试验鱼购自江苏邗江长江系家鱼国家原种场。正式试验前, 团头鲂幼鱼在养殖系统中驯化 2周后, 挑选大小均匀、健康无病、平均体重为(3.5±0.1) g 的试验鱼990尾, 随机分成11组, 每组设 3个重复, 每个重复(养殖水箱规格:300 cm × 80 cm × 80 cm)30 尾, 放入养殖系统中, 控制水深35 cm左右。随机挑选4组为对照组, 投喂纯合饲料, 其余7组为实验组, 分别投喂相应的配合饲料。每天饱食投喂相应的试验饲料3次(8:00、12:00、16:30), 并在投喂1h后收集残饵、烘干称重,观察记录摄食情况, 养殖周期为8周。试验期间, 保证溶解氧在 5.0 mg/L 以上, 水温(27±3)℃, pH 为6.8—7.8,-N＜0.5 mg/L, NO2-N<0.05 mg/L。

1.2 试验饲料与配制

本试验参考Jiang, et al.[20]、Li, et al.[23]的相关饲料配方以及团头鲂饲养标准, 以无维酪蛋白、待测原料、明胶、糊精、纤维素、植物油等为原料, 在此基础上添加不同水平的胆碱(分析纯氯化胆碱, 纯度99.0%), 配成11种饲料。设置4个氯化胆碱添加水平0、1030、1230、1430 mg/kg, 并在 1030 mg/kg的基础上分别添加7种常规饲料原料, 鱼粉、豆粕、菜粕、棉粕、次粉、麸皮和米糠, 使得各组配合饲料中胆碱含量为1230 mg/kg。试验原料经粉碎后过60目筛, 取筛下物制成大小适宜、粒度相同的颗粒饲料, 自然晾干, 密封冷藏备用。试验饲料具体配方见表1。

1.3 样品采集与处理

在8周养殖试验结束后, 将鱼饥饿24h后, 分别对各个网箱中的鱼计数, 称重, 并计算增重率。试验鱼用 MS222(1︰10000)适度麻醉, 再全部取出, 逐个称重, 取全部肝脏, 每组肝脏分装在3个5 mL的离心管中冷藏待测。

1.4 试验指标的测定和计算方法

在本试验中, 试验鱼的增重率(WG)的计算方法参照丁立云等[24]; 肝脏中及7种常规饲料原料中的胆碱含量的测定方法参照《Methods of Vitamin Assay》, 即采用Florisil柱色谱法; 胆碱生物学效价的计算方法参照Zhan, et al.[9], 并得折线模型Y=A ×X+B。

式中 X1为来自氯化胆碱中的胆碱在肝脏中的理论沉积量; X2为来自原料胆碱中的胆碱在肝脏中的理论沉积量。

1.5 数据处理

所有数据均在Excel 2003中计算。数据统计分析应用 SPSS 16.0 软件对数据进行单因素方差分析(one-way ANOVA), 若差异显著(P＜0.05), 则进行Duncan氏多重比较, 结果用平均值±标准误(Mean±SE)表示。胆碱摄入量和肝脏中胆碱的沉积量相关关系采用折线分析法[9]。

2 结果

2.1 饲料胆碱水平对试验鱼生长性能的影响

饲料中不同胆碱水平对团头鲂幼鱼增重率及肝脏胆碱沉积量的影响(表2)。增重率和胆碱沉积量随着饲料胆碱水平从0到1230 mg/kg饲料的增加而显著上升(P<0.05), 在饲料胆碱水平高于 1230 mg/kg饲料时, 差异不显著(P>0.05)。在4个对照组中, 与未添加胆碱组(对照组 1)相比, 增重率分别提高了16.67%、45.31%和47.19%; 在7个原料组中, 饲料中胆碱水平一致, 均为 1230 mg/kg, 但增重率均高于对照组中同样饲料胆碱水平的纯合日粮(对照组3), 其中麸皮与米糠原料组的增重率显著高于任一

对照组(P<0.05)。

表1 试验饲料配方Tab. 1 Formulation and proximate composition of the experimental diets (%)

表2 不同日粮对增重率和胆碱沉积量的影响Tab. 2 Effects of feed ingredients on WG and choline levels in liver

根据4个对照组中每组鱼的胆碱摄入量(X)和肝脏中胆碱的沉积量(Y)的关系, 经折线模型拟合后得:Y=38.97X+1828.8 R2=0.7879(图1)

2.2 七种饲料原料中胆碱的生物学效价

在本试验条件下, 原料鱼粉、豆粕、菜粕、棉粕、次粉、麸皮和米糠中胆碱的生物学效价分别为87.42%、112.54%、76.84%、98.00%、95.91%、43.88%和91.55%。饲料中如果分别以鱼粉、豆粕、菜粕、棉粕、次粉、麸皮和米糠为单一的胆碱来源, 添加量分别为 47.65%、45.73%、27.6%、49.19%、105.82%、300%和109.56%时才能满足团头鲂的需要(表3 )。

图1 肝脏胆碱沉积量与胆碱摄入量的关系Fig. l The relationship between levels of dietary choline and liver choline

表3 七种原料中胆碱的生物学效价Tab. 3 Values of choline availability in seven feed ingredients

2.3 分析具有代表性的团头鲂饲料配方中胆碱水平

由表 4可知, 常见团头鲂饲料配方由于原料不同、目的不同等导致可利用胆碱水平也差异较大。1、2、3、4、5 组中胆碱的可利用含量分别为 2141、1499、1138、1096和932 mg/kg。在本试验条件下, 组1和组2中胆碱的可利用含量以达到团头鲂需要量, 无需额外添加胆碱, 组3、组4和组5中胆碱的可利用含量还不足以满足团头鲂的需要, 需额外添加胆碱。

3 讨论

3.1 不同胆碱水平对团头鲂生长性能的影响

胆碱是维持鱼类正常生长的营养物质, 在鱼类神经发育、肝脏脂肪转运以及机体合成代谢等方面起着重要作用, 在饲料中添加胆碱可促进鱼类生长,提高饲料利用率。鱼类对胆碱需要量的确定, 一般以肝脏胆碱蓄积量、肝脏脂肪含量以及生长性能等指标作为评定标准。朱瑞俊等[25]研究表明, 草鱼饲料中添加氯化胆碱可显著提高鱼体增重率(P<0.05),草鱼饲料中氯化胆碱(50%)的适宜添加量为 0.4%—0.6%。杨代勤等[4]研究表明, 在黄鳝饲料中添加胆碱,其增重率会随着胆碱添加量的增加而升高, 当饲料中胆碱添加量达到 0.8%时, 增重率的变化显著(P<0.05), 随着胆碱水平的进一步增加, 增重率变化不大(P>0.05), 因此饲料中胆碱的适宜添加量为0.8%。刘伟等[26]研究表明, 中华鲟幼鱼饲料中适宜的胆碱水平为1656 mg/kg。黄钧等[12]研究表明, 当斑点叉尾饲料中胆碱含量低于 0.2%时, 其增重率会随着饲料中胆碱含量的增加而增加, 当饲料中胆碱含量高于0.2%时, 其增重率反而会随着饲料中胆碱含量的增加而降低。Shiau S Y, et al.[27]以胆碱蓄积量和增重率为标准所确定的奥尼罗非鱼胆碱需要量为1000 mg/kg。在本试验中, 当对照组(纯合日粮)中饲料胆碱水平达到或高于1230 mg/kg时, 增重率和肝脏胆碱沉积量趋于稳定, 形成平台(表 2), 因而适宜用折线模型。以增重率为评价标准, 在本试验条件下, 团头鲂幼鱼对饲料中胆碱的需要量为1230 mg/kg饲料, 这与Jiang, et al.[20]报道团头鲂幼鱼对饲料中胆碱的最适需求量为1198 mg/kg的结果差异不显著。Zhan, et al.[9]研究结果却与本试验不同, 他们报道斑点叉尾饲料中无需添加胆碱。由于目前对鱼类胆碱营养的了解还不全面, 特别是不同鱼类个体发育的差异对胆碱营养的影响以及饲料中含硫氨基酸、甜菜碱或其他甲基供体与胆碱在代谢途径中产生大量的交互作用, 也是导致不同鱼类胆碱需求量各异的重要因素[28], 因此, 这方面有待于进一步研究。

表4 常见团头鲂饲料配方中胆碱水平aTab. 4 Levels of choline in common Megalobrama amblycephala feed formulas a

在本试验条件下, 同一饲料胆碱水平(1230 mg/kg)7种原料组(生产日粮)的增长率均高于对照组 3(纯合日粮), 其中麸皮与米糠原料组的增重率更是显著高于任一对照组(P<0.05), 但7种原料组中肝脏胆碱的沉积量均小于对照组 3。这一结果说明在原料组中, 肝脏胆碱沉积量的多少并不直接影响增重率,作者认为影响团头鲂幼鱼增长率的因素有很多, 而且可能投喂生产日粮比投喂纯合日粮更有利于团头鲂幼鱼增长率的升高。由于目前有关纯合日粮和生产日粮对增长率的影响研究还不够深入, 还需进一步的探讨。

3.2 水产饲料原料中胆碱的生物学效价

人们通常所说的生物学效价是指其生物学利用率, 即饲料中胆碱经消化、吸收、转运、储存、满足代谢需要的那部分。肝脏是胆碱主要沉积的部位,Jiang, et al.[20]研究表明, 团头鲂幼鱼肝脏对胆碱的最大沉积量为 1525.0 mg/kg, 在最大沉积量范围以内, 肝脏中胆碱的沉积量随着摄食胆碱含量的升高而升高, 因此可以通过测定肝脏中胆碱的沉积量来确定团头鲂对胆碱的利用率[28]。试验测得团头鲂对7种常规饲料原料, 即鱼粉、豆粕、菜粕、棉粕、次粉、麸皮和米糠中胆碱的生物学效价分别为87.42%、112.54%、76.84%、98.00%、95.91%、43.88%、91.55%。Zhan, et al.[9]以斑点叉尾为研究对象, 测得鱼粉、豆粕、棉粕和次粉中胆碱的生物学效价分别为 92%、74%、55%和 54%。在两个试验中鱼粉的生物学效价相差不多, 但植物性原料中胆碱的生物学效价相差很大, 据有关研究显示, 各种饼粕加工处理方法不同, 其胆碱含量也不相同。在常见饲料中, 小麦麸中胆碱的变化最大, 由于品种和处理工艺的差异, 尤其是对胚芽 (胆碱含量较多的部位)的处理程度不同, 致使其变异系数达 31.5%[29], 这可能是导致两试验植物性饲料中胆碱生物学效价相差较大的主要原因。Menten, et al.[30]用斜率比法测得豆粕中胆碱的可利用率接近 100%, 本试验测得豆粕中的胆碱利用率高于100%。究其原因, 可能与本试验设定以氯化胆碱的利用率为 100%参照有关,Lipstein, et al.[31]研究显示, 大豆卵磷脂“结合胆碱”和氯化胆碱的效价是相同的; 也可能是豆粕中胆碱的利用率本身就很高, 由于目前对豆粕中胆碱的存在形式以及被动物消化吸收的生理生化反应了解还不够全面, 因此, 这一方面还有待于进一步研究。

由于世界鱼粉来源紧张, 水产饲料蛋白源短缺,而国内菜粕产量很大, 加上菜粕的营养价值很高,粗蛋白含量约 35.0%—45.0%, 氨基酸比较完全, 几乎不存在限制性氨基酸, 还富含维生素和矿物质,因此是一种价廉易得的优质饲料蛋白资源。国内外对菜粕中胆碱的生物学效价未见研究报道, 本试验测得菜粕中胆碱的含量为5514 mg/kg, 生物学效价为 76.84%, 据此分析, 菜粕可以作为一种有效的植物性胆碱饲料来源。

3.3 常见团头鲂饲料配方中胆碱含量

本试验研究结果显示, 饲料中如果分别以鱼粉、豆粕、菜粕、棉粕、次粉、麸皮和米糠为单一的胆碱来源, 添加量分别为47.65%、45.73%、27.6%、49.19%、105.82%、300%和 109.56%时才能满足团头鲂的需要。在实际生产上团头鲂饲料中尚需要额外添加氯化胆碱方能满足其对胆碱的需要, 实际添加量与饲料所使用的原料有关。

根据各原料中胆碱的生物学效价, 分析常见团头鲂饲料配方中的胆碱含量(表4)。配方中各组饲料胆碱可利用含量932—2141 mg/kg, 相差很大。由此可见, 一些饲料中可利用的胆碱水平已满足了团头鲂需要量, 但部分饲料中可利用的胆碱水平还不足以满足团头鲂需要量, 需要额外添加。

4 总结

团头鲂对7种常规饲料原料中胆碱的利用率分别为鱼粉87.42%、豆粕112.54%、菜粕76.84%、棉粕98.00%、次粉95.91%、麸皮43.88%、米糠91.55%,对于团头鲂幼鱼而言, 豆粕是一种很好的胆碱饲料原料, 菜粕可以作为一种有效的植物性胆碱饲料来源。一部分饲料中可利用的胆碱水平还不足以满足团头鲂幼鱼需要量, 需要额外添加。