饲料蛋白水平对湘华鲮幼鱼生长性能、体成分及血清生化指标的影响

程小飞 李传武 , 邹 利 蒋国民 曾国清 , 李金龙刘明求 梁志强 徐远琴

(1. 湖南省水产科学研究所, 长沙 410153; 2. 水产高效健康生产湖南省协同创新中心, 常德 415000; 3. 湖南省水产原种场, 长沙410153; 4. 长沙南方职业学院, 长沙 410208)

湘华鲮, 俗称“青鱼”,Sinilabeo decorusTung ting (Nichols), 隶属于鲤形目(Cypriniformes)鲤科(Cyprinidae)鲃亚科(Barbinae)华鲮属(Sinilabeo), 是湖南特有的一种中型野生经济鱼类, 主要分布于湘、资、沅、澧四水[1]。湘华鲮肉质细嫩、味道鲜美, 是人们喜爱的经济鱼类之一。20世纪80年代野生湘华鲮的渔产量占沅陵县江河总渔获物的三分之一, 平均年产16×104kg以上, 是沅水的主要经济鱼类[2]。受拦河筑坝和违禁捕捞等因素的影响, 湘华鲮的野生种群急剧减小。为满足市场需求及资源保护, 本课题组经过多年的科研攻关, 在湘华鲮的引种驯养及人工繁殖技术方面取得了一定突破[3],基本实现湘华鲮的规模化繁殖, 并定期在湘江、沅水等天然水域进行增值放流。开展湘华鲮营养需求研究及开发其专用配合饲料是实现湘华鲮规模化养殖及增殖的重要举措。

饲料中蛋白质是决定鱼类生长最关键的营养物质, 同时也是决定饲料成本的主要因素之一[4—5]。饲料中蛋白质含量不足, 将导致鱼类生长速度和饲料效率降低[6—8]; 而饲料中蛋白质含量过高, 不但使水产养殖成本增加, 且鱼类摄入过量的蛋白质通过氧化脱氨基作用分解, 产生过多的氨氮排泄物, 会在一定程度上加重养殖水体的污染[9—12]。除鱼类生长性能、肠道健康等指标外, 有的研究还将不同蛋白水平对鱼类体成分和血清生化指标的影响作为确定饲料适宜蛋白水平的指标[13—16]。目前国内外对湘华鲮的研究主要集中在生物学特征[1,2,17]、人工繁殖[3]、遗传育种[18—20]及营养成分[21,22]等方面, 有关湘华鲮蛋白需要量的研究尚未见报道。本实验以湘华鲮幼鱼为对象, 通过研究不同蛋白质水平饲料对其生长性能、形体指标、一般营养成分、肌肉氨基酸组成及血清生化指标的影响, 以期为湘华鲮幼鱼蛋白质需求量及其饲料配方研发提供参考资料。

1 材料与方法

1.1 实验饲料

本实验设计5组实验饲料(表 1和表 2), 其蛋白质水平分别为: 32.57%、37.58%、42.76%、47.83%和52.22%; 本实验所需鱼粉等饲料原料均购于湖南大北农农业科技有限公司。实验饲料原料经粉碎后过60目筛, 由江苏正昌SZLH200型制粒机制成1.5 mm粒径颗粒饲料, 风干后于-20℃冰柜储存。

1.2 实验鱼及饲养管理

实验湘华鲮由湖南省水产研究所繁育的1冬龄鱼种。选择初始体质量(14.40±1.08) g湘华鲮幼鱼450尾, 随机分配在15个水泥池, 每个实验组3个重复, 每个重复30尾, 饲养于湖南省水产科学研究所孵化棚内的养殖系统, 水泥池规格为长2.8 m×宽1.6 m×高1.0 m。饲养实验期间按初始体重的3%—5%投喂, 日投喂4次, 养殖实验持续60d。期间水温为23.0—29.50℃, 溶氧为5.91—7.33 mg/L, pH为6.80—7.45, 氨氮小于0.10 mg/L, 亚硝酸盐小于0.05 mg/L, 硫化物小于0.05 mg/L。

1.3 样品采集

实验鱼麻醉、血清制备及样品保存等方法参考程小飞等[23]; 成活率(Survival rate)、摄食率(Feeding rate)、增重率(Weight gain rate)、绝对生长率(Absolute growth rate)、特定生长率(Specific growth rate)、饲料系数(Feed conversion ratio)、蛋白质效率(Protein efficiency)等生长性能指标及肥满度(Condition factor)、肝体比(Hepatosomatic index)、脏体比(Viscerosomatic index)、脂指数(Lipid index)、肠指数(Intestine index)、肠长比(Intestine length ratio)等生物学性状计算公式参照程小飞等[23]。

1.4 样品分析

取样及对样品的处理: 全鱼样直接将实验鱼全鱼麻醉, 而肌肉样取实验鱼背部两侧肌肉, 分别用组织捣碎机粉碎以做体成分分析。

体成分测定: 水分、粗蛋白质、粗脂肪、灰分及氨基酸的测定方法参考程小飞等[22], 其中粗脂肪检测使用仪器为丹麦FOSS索氏抽提器, 粗蛋白检测使用仪器为丹麦FOSS Kjeltec8400全自动凯氏定氮仪, 氨基酸检测使用仪器为德国Sykam公司S-433D型氨基酸分析仪。

表 1 实验饲料配方及化学成分(%干物质)Tab. 1 Formulation and chemical composition of the experimental diets (% dry matter)

表 2 实验饲料氨基酸组成(%干物质)Tab. 2 The amino acid profile of the experimental diets (% dry matter)

血清生化指标测定: 本实验生化指标的全称、英文及缩写参照程小飞等[23], 检测仪器为美国贝克曼库尔特AU5800全自动生化分析仪。

1.5 数据处理

实验数据采用SPSS18.0软件进行经单因素方差分析(One-way ANOVA)后, 用Duncan’s多重比较比较来确定各实验组间差异的显著性,P＜0.05被认为差异显著。

2 结果

2.1 饲料不同蛋白水平对湘华鲮幼鱼生长性能的影响

由表 3所示, 本实验中饲料不同蛋白水平对湘华鲮的成活率和饲料系数没有显著影响(P＞0.05)。当饲料蛋白水平在32.57%—42.76%, 随着饲料蛋白水平升高, 湘华鲮摄食率、增重率、绝对生长率、特定生长率均呈现出先降低后升高的趋势, 但差异不显著(P＞0.05); 而当饲料蛋白水平在42.76%—52.22%, 随着饲料蛋白水平升高, 湘华鲮摄食率、增重率、绝对生长率、特定生长率均呈现降低的趋势, 且52.22%蛋白组显著低于42.76%蛋白组(P＜0.05)。蛋白质效率随着饲料蛋白水平的升高而降低, 降到一定水平后趋于稳定, 具体表现为32.57%＞37.58%＞42.76%＞47.83%=52.22%, 除47.83%与52.22%蛋白组及37.58%与42.76%蛋白组没有显著差异(P＞0.05), 其他各组均差异显著(P＜0.05)。

如图 1所示, 以特定生长率为指标, 通过折线模型拟合得到一龄湘华鲮(14.40 g)对饲料中蛋白质的需要量为42.91%。

2.2 饲料不同蛋白水平对湘华鲮幼鱼形体指标的影响

形体指标如表 4所示, 随着饲料蛋白水平升高,湘华鲮肥满度基本呈降低趋势, 52.22%蛋白组最小, 且显著小于其他各实验组(P＜0.05), 其次是47.83%蛋白组, 显著小于32.57%蛋白组(P＜0.05);肝体比呈先降后升的趋势, 37.58%蛋白组最小, 且显著低于32.57%、47.83%、52.22%蛋白组(P＜0.05), 其他各组差异不显著(P＞0.05); 肠体比呈降低趋势, 且52.22%蛋白组显著低于32.57%蛋白组(P＜0.05); 脏体比、脂指数、肠指数各实验组没有显著差异(P＞0.05)。

2.3 饲料不同蛋白水平对湘华鲮幼鱼组织营养成分影响

组织营养成分如表 5所示, 湘华鲮幼鱼肌肉粗蛋白质含量随着饲料蛋白水平升高而增大, 且52.22%蛋白组显著大于32.57%和37.58%蛋白组(P＜0.05), 42.76%蛋白组显著大于32.57%蛋白组(P＜0.05); 肌肉灰分含量42.76%蛋白组最小, 且显著低于37.58%、47.83%及52.22%蛋白组(P＜0.05); 各实验组间湘华鲮全鱼的粗蛋白质、粗脂肪、灰分、水分及背肌的粗脂肪和水分含量没有显著差异 (P＞0.05)。

2.4 饲料不同蛋白水平对湘华鲮幼鱼肌肉氨基酸组成影响

肌肉氨基酸组成如表 6所示, 不同实验组湘华鲮幼鱼背肌中均检测出17种常见氨基酸(色氨酸因酸水解未检出), 其中52.22%蛋白组的蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、丙氨酸、精氨酸、必需氨基酸总和、非必需氨基酸总和、鲜味氨基酸及氨基酸总和显著大于32.57%蛋白组(P＜0.05), 其他各实验组间差异不显著(P＞0.05);苯丙氨酸、赖氨酸、苏氨酸、缬氨酸、甘氨酸、胱氨酸、酪氨酸、组氨酸、脯氨酸及非必需氨基酸总和各实验组间差异不显著(P＞0.05)。

表 3 饲料不同蛋白水平对湘华鲮幼鱼生长性能的影响Tab. 3 Effects of dietary protein level on growth performance of S. decorus Tungting (Nichols)

图 1 饲料蛋白水平与湘华鲮特定生长率之间的关系Fig. 1 Broken-line analysis of specific growth rate (SGR) and dietary protein level for S. decorus tungting

2.5 饲料不同蛋白水平对湘华鲮幼鱼血清生化指标的影响

血清生化指标如表 7所示, 不同蛋白组间甘油三酯(TG)和极低密度脂蛋白(VLDL)水平均表现为37.58%＜32.57%＜42.76%＜47.83%＜52.22%, 且52.22%蛋白组显著高于37.58%蛋白组(P＜0.05); 低密度脂蛋白在蛋白水平52.22%达到最小值, 且其显著低于32.57%和42.76%蛋白组, 其他各实验组间差异不显著; 各实验组湘华鲮幼鱼血清中总蛋白、白蛋白、球蛋白、谷丙转氨酶、谷草转氨酶、碱性磷酸酶、葡萄糖、总胆固醇及高密度脂蛋白含量没有显著差异(P＞0.05)。

表 4 饲料不同蛋白水平对湘华鲮幼鱼形体指标的影响Tab. 4 Effects of dietary protein level on condition factors of S. decorus Tungting (Nichols)

3 讨论

3.1 饲料不同蛋白水平对湘华鲮幼鱼生长性能及饲料利用的影响

特定生长率、增重率等指标通常是鱼类营养学研究中用来评价其生长速率的重要指标。在本实验中, 湘华鲮的生长速率随着饲料蛋白质水平的升高呈现先降低后升高趋势, 当生长速率达到一定水平后却随着饲料蛋白质水平的升高而显著降低。这与林淑琴等[24]对大黄鱼(Pseudosciaen acrocea)的研究结果相似, 即在适宜范围内提高饲料蛋白质水平会加快鱼体的生长速率, 而超过适宜范围, 饲料蛋白质水平的升高会导致蛋白质效率下降,而作为能量消耗的蛋白质增加, 造成鱼类生长的下降。而一些学者对团头鲂(Megalobrama amblycephala)[25]、泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)[26]等的研究结果表明鱼体的增重率、特定生长率随着饲料蛋白质水平升高而显著增大, 当达到一定水平后生长速率趋于稳定。近5年来, 笔者以生长性能为评价指标, 发现不同规格湘华鲮幼鱼的最适蛋白质需要量各不相同, 相同规格湘华鲮幼鱼的最适蛋白质需要量相近。本实验中, 以生长性能为评价指标做出初步判断, 湘华鲮幼鱼的最适宜蛋白质水平为32.57%—42.76%。

表 5 饲料不同蛋白水平对湘华鲮幼鱼组织营养成分影响Tab. 5 Effects of dietary protein level on body chemical composition of S. decorus Tungting (Nichols)

表 6 饲料不同蛋白水平对湘华鲮幼鱼肌肉氨基酸组成和含量的影响(%鲜重, n=3)Tab. 6 Effects of dietary protein on muscle amino acids composition and contents of S. decorus Tungting (Nichols) (% fresh weight, n=3)

饲料系数、蛋白质效率等指标是评价饲料利用率高低的重要指标。本实验中蛋白质效率随饲料蛋白水平的升高而显著降低, 这与蒋阳阳等[25]对团头鲂的研究结果一致。而一些学者对大黄鱼[24]、泥鳅[26]等的研究报道认为, 饲料系数随蛋白水平的升高呈现先降低后稳定。分析认为, 本实验中湘华鲮幼鱼的饲料利用率较低, 饲料系数较高(3.87—4.51)的原因, 除了与王宾贤等[1]报道湘华鲮属于口下位、野生鱼以藻类为食等生物学特性有一定关系外。本课题组为探索湘华鲮的蛋白质需要量及食性, 2013—2018年分别对不同规格湘华鲮进行养殖实验, 发现湘华鲮性情急躁、驯食难度大、养殖实验期湘华鲮对配合饲料摄食强度较小、饲料溶失率高等也是导致其饲料利用率偏低的重要因素。以饲料效率为评价指标做出初步判断, 湘华鲮幼鱼的最适宜蛋白质水平为32.57%。

在本实验中湘华鲮生长曲线基本符合鱼类生长率随着营养素含量的增加呈线性上升, 然后达到一定营养素浓度范围时, 呈现生长率随着营养素含量的增加而下降[27]。因此, 本实验通过特定生长率(SGR)和饲料蛋白质水平的折线法(Broken-line模型)分析表明, 湘华鲮幼鱼(14.40 g)达到最大生长速度时饲料蛋白质水平为42.91%, 这与姜巨峰等[28]报道的适合鲮(Cirrhinus molitorella)幼鱼(8.9 g)生长的最佳蛋白质含量为42.5%结果相似。而毛永庆等[29]研究认为适合鲮鱼(Cirrhinus molitorella, 5.51 g)生长的最佳蛋白质含量为(36.62%—38.86%), 其低于本研究及姜巨峰等[28]的最佳蛋白质含量水平, 这可能与其养殖试验周期(较短)、饲料配方及研究方法有一定关系。

表 7 饲料不同蛋白水平对湘华鲮幼鱼血清生化指标的影响Tab. 7 Effects of dietary protein level on serum biochemical indices of S. decorus Tungting (Nichols)

3.2 饲料不同蛋白质水平对湘华鲮幼鱼形体指标的影响

形体指标(如肥满度、肝体比等)能够在一定程度上反映鱼类的营养状态[30]。在本实验中, 饲料蛋白质水平对湘华鲮幼鱼脏体比、脂指数、肠指数均无显著影响, 而对其肥满度、肝体比、肠体比影响显著。一般认为鱼类的肥满度高, 表明鱼的形体和营养状态好, 生长速度较快。与本实验结果不同的是, 陈建明等[14]对研究表明, 蛋白质水平对青鱼(Mylopharyngodon piceus)的肥满度和肝体比无显著影响。桑永明等[30]报道, 蛋白质水平对方正银鲫(Fang zheng caucian carp)的肝体比无显著影响。徐革锋等[13]等报道饲料中过高或过低蛋白质含量都将导致细鳞鲑(Brachymystax lenok)的肥满度及肝体比显著降低, 这与本实验中饲料蛋白质水平超过42.76%湘华鲮幼鱼肥满度显著降低的结果类似, 而与本实验中高蛋白组(47.83%和52.22%)和低蛋白组(32.57%)的肝体比显著高于中蛋白组(37.58%)结果不符, 造成这种差异的原因可能与实验鱼的食性等有关。同时, 本实验结果表明, 过高的蛋白质水平同样导致湘华鲮幼鱼肠体比显著降低。分析原因可能是过高蛋白质水平会增加鱼类的代谢负担,进而抑制鱼类的生长[31], 在形体方面表现出对其肥满度和肠体比产生负面影响, 这也与笔者多年研究发现湘华鲮的肠体比与其体重呈正相关一致。根据形体指标做出初步判断, 湘华鲮幼鱼饲料中蛋白质的适宜添加量应该在32.57%—42.76%。

3.3 饲料不同蛋白质水平对湘华鲮幼鱼体成分的影响

鱼类对蛋白质的需要量不仅是维持鱼体蛋白质动态平衡所必需的蛋白质量, 更是能使鱼类最大生长所需要的蛋白质量, 且科研和生产人员更关注的是能使鱼体内蛋白质积蓄最大量所需的最低蛋白质量[5]。饲料蛋白质水平对鱼体蛋白质及氨基酸含量的影响在不同的研究中结果不尽一致。在本实验中, 饲料蛋白质水平对全鱼水分、粗脂肪、粗蛋白质、灰分及肌肉的水分和粗脂肪含量无显著影响, 这与叶文娟等[26]对泥鳅及陈林[32]对芙蓉鲤鲫(Furong crucian carp)报道一致, 即全鱼的一般营养成分不受饲料蛋白质水平的影响。湘华鲮肌肉粗蛋白质含量随着饲料蛋白质水平升高而显著增加,这与对台湾泥鳅(Taiwan loach)[33]、匙吻鲟(Polyodon spathula)[34]、星斑川鲽(Platichthys stellatus)[35]、赤眼鳟(Squaliobarbus curricuius)[36]、血鹦鹉(Cichlasomasp.)[37]和宝石鲈(Scortum barcoo)[38]等的研究结果一致, 这说明湘华鲮幼鱼鱼体蛋白质的沉积与饲料蛋白质水平存在明显的正相关性。而蒋广震等[39]对斑点叉尾鮰(Ictalurus punctatus)、吕耀平等[40]对刺鲃(Barbudes caldwell)的研究表明, 饲料蛋白质水平对肌肉蛋白质含量没有显著影响, 同时林淑琴[24]对大黄鱼(Pseudosciaena crocea)的研究表明, 随着饲料蛋白质水平的上升, 小规格大黄鱼全鱼的蛋白质含量显著升高, 而中规格鱼和大规格鱼全鱼蛋白质含量未见显著变化。分析认为不同蛋白质水平造成鱼体蛋白质沉积差异的原因不仅与实验鱼的种类及蛋白质水平相关, 而且与实验鱼规格大小有关, 相对于中规格和大规格, 小规格鱼的生长代谢更加旺盛, 对蛋白质的需要量更大。因此在适宜范围内随着饲料蛋白质水平升高, 鱼体将摄食更多的蛋白质消化吸收, 成为鱼体构建蛋白质, 并用于维持和修复机体组织[30]。本实验中52.22%蛋白组湘华鲮肌肉的粗蛋白质含量显著高于32.57%和37.58%蛋白组(P＜0.05), 而与42.76%和47.83%蛋白组(P＜0.05)差异不显著, 根据鱼体内蛋白质积蓄最大量所需的最低蛋白质量做出初步判断, 湘华鲮幼鱼饲料中蛋白质的适宜添加量应该为42.76%。

本实验中不同蛋白质水平对湘华鲮幼鱼肌肉氨基酸组成有显著影响, 且基本反映了饲料中氨基酸组成, 分别与徐革锋等[13]、吉红等[41]、Ye等[42]对细鳞鲑、框鳞镜鲤(Cyprinus carpiovar.specularis)、异育银鲫(Carassius auratusgibelio)的报道相似, 而Jiang等[43]对杂交石斑鱼(Epinephelus fuscoguttatus♀×Epinephelus lanceolatus♂)、Schwarz等[44]对鲤(Cyprinus carpioL.)研究表明实验鱼的肌肉氨基酸组成不受饲料中蛋白质和氨基酸的影响。本实验中高蛋白组(52.22%)的蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、丙氨酸、精氨酸、必需氨基酸总和、非必需氨基酸总和、鲜味氨基酸及氨基酸总和显著大于低蛋白组(32.57%), 而其他组间这些氨基酸含量没有显著差异。分析认为, 鱼体氨基酸组成是否受饲料蛋白质水平影响与饲料蛋白质水平及其氨基酸含量的高低相关, 正如本实验中低蛋白组之间或高蛋白组之间没有显著差异,但超过一定范围的高蛋白组饲料其实验鱼的氨基酸组成会显著大于低蛋白组。根据肌肉氨基酸的沉积最大量所需的最低蛋白质做出初步判断,湘华鲮幼鱼饲料中蛋白质的适宜添加量应该为37.58%。

3.4 饲料不同蛋白质水平对湘华鲮幼鱼血清生化指标的影响

鱼类血液与机体的代谢、营养状况及疾病有着密切的关系[45]。高密度脂蛋白和低密度脂蛋白在胆固醇及甘油三酯转运过程中有着重要作用, 其含量可在一定程度上显示机体对甘油三酯和胆固醇的转运能力[46]。在本实验中高蛋白组(52.22%)的低密度脂蛋白浓度显著小于低蛋白组(32.57%和42.76%), 甘油三酯浓度则相反, 高蛋白组(52.22%)显著大于低蛋白组(32.57%), 表明高蛋白会抑制湘华鲮幼鱼血液中脂肪的代谢, 这与在梭鱼(Liza haematocheila)[47]、吉富罗非鱼(Oreochromis niloticus)[48]、马来西亚鲶(Mystus nemurus)[49]和石斑鱼(Epinephelus malabaricus)[50]的研究结果相一致, 但与异育银鲫[42]、芙蓉鲤鲫[32]、方正银鲫[30]研究结果不符。这可能因实验鱼的种类、规格大小、饲料蛋白源及养殖环境不同, 导致鱼体血脂水平有所差异。

谷丙转氨酶(ALT)和谷草转氨酶(AST)是鱼体肝脏中重要的氨基转移酶[51], 正常情况下在血清中活性较低, 当发生肝脏损伤或病变时才大量释放到血清中, 其升高的程度与肝细胞受损的程度相一致[52]。在本实验中ALT和AST各实验组均没有显著差异, 但高蛋白组(47.83%—52.22%)的AST有随饲料蛋白质水平增加呈升高的趋势, 这表明高蛋白组饲料可能会对湘华鲮幼鱼的肝胰脏功能有影响,相关结论有待进一步深入研究证实。根据血清指标作出初步判断, 湘华鲮幼鱼饲料中蛋白质的适宜添加量应该为32.57%—42.76%。

4 结论

在本实验条件下, 综合湘华鲮幼生长速率、形体指标、健康状况及其肌肉蛋白质和氨基酸蓄积最大量所需的最低蛋白质含量等因素, 湘华鲮幼鱼(14.40 g)饲料中蛋白质的适宜添加量为37.58%—42.76%。通过特定生长率(SGR)和饲料蛋白水平的折线法分析表明, 湘华鲮幼鱼达到最大生长时饲料蛋白质水平为42.91%。