工厂化养殖美洲鲥幼鱼的生长特性及消化酶活性变化

税春 施永海 陆根海 徐嘉波

(上海市水产研究所，上海市水产技术推广站，上海 200433)

美洲鲥学名美洲西鲱(Alosasapidissima)，隶属于鲱形目(Clupeiformes)、鲱科(Clupeidae)、西鲱属(Alosa)，是典型的溯河产卵鱼类。美洲鲥肉质细嫩，且富含必需氨基酸、不饱和脂肪酸、矿物质等营养物质[1]，因而深受人们的青睐，具有广阔的消费市场。因美洲鲥与我国濒临灭绝的中国鲥(Tenualosareevesii)在形态、口感、营养价值等方面都极为相似，我国从20世纪90年代开始引进该鱼以弥补日渐稀缺的鲥鱼资源。经过十几年的繁育攻关研究，我国科研工作者在美洲鲥的人工繁殖[2]、早期发育[3]、苗种培育[4-6]、摄食特性[7]、营养与生理[8-10]等方面取得了较大成果，我国的美洲鲥繁育养殖技术日益完善和成熟。鱼类新陈代谢的生理机能主要体现在对食物的消化吸收方面，机体消化吸收能力的大小与消化酶的活性关系紧密[11]。研究鱼类消化酶的特性对研究其代谢机能和食性特征具有积极意义。

鱼类的消化酶是由消化腺和消化管分泌的能催化食物分解的酶。蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶是鱼类消化生理研究中主要的种类，通过它们的催化分解作用使机体能吸收利用食物中的营养物质。鱼类消化酶活力的影响因素可以分为两类：一类为外源性因素，如温度、盐度、pH、食物等；另一类为内源性因素，包括鱼类自身的食性和各生长阶段的变化。在鱼类的发育过程中，会经历由内源性营养向外源性营养的转变和从仔鱼到稚鱼的转变[12]，伴随机体生长发育阶段的改变，消化酶活力也将发生变化。本研究通过对工厂化养殖的美洲鲥幼鱼的生长过程进行连续跟踪，检测其生长性状和消化酶(蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶)活力的变化，探讨美洲鲥幼鱼在生长发育过程中的消化特性，以期为美洲鲥消化生理和饲料科学的研究提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料和设施

试验用美洲鲥幼鱼来自上海市水产研究所(上海市水产技术推广站)苗种技术中心。美洲鲥受精卵经孵化后获得初孵仔鱼，并于室内育苗池培育至能摄食商品饲料(“明辉”海水鱼膨化料：粗蛋白质40%，粗脂肪6%)，然后转入工厂化养殖池。养殖池为方形水泥池，面积约200 m2，水深1.5 m。养殖池底呈一定坡度，西高东低，进水口设置在养殖池西端，沿池壁切线方向进水；排水口则设置于养殖池东端。为更有利于排水，排水口处略低于四周，呈锅底状。排水阀置于养殖池外，池内铺设PVC管控制排水口，并设有溢水口。池内每2～3 m2配备1个充气石，24 h持续增氧，以保证池水溶解氧高于5.0 mg/L。养殖用水为当地自然海水，盐度5～15。

1.2 幼鱼的投放和养殖管理

放鱼前1周，用高锰酸钾溶液(质量浓度4 mg/L)进行全池消毒。于2015年7月30日将体长为(54.04±6.07)mm、体质量为(2.03±0.75)g的4 000尾美洲鲥幼鱼放入养殖池中。养殖试验于2015年10月22日结束，共计84 d。养殖期间每周换水1次，换水量约为全池水量的2/3。每2周进行1次池底和池壁的清洁，清洗操作参照施永海等[13]的方法，以减少对幼鱼造成的应激。每天8：00、14：00用商品膨化料进行投喂，投饲量以2 h内摄食完为准。每天早晚用表层水温计测量水温并做好记录。

1.3 样品采集

设定放养日期(7月30日)为养殖开始日期(0 d)。试验开始后，每14 d采样1次，共连续采样7次，采样前24 h停止投饲。每次采样时，随机从池中取10～20尾鱼，并重复取样3次，分别测定试验鱼的体质量和体长。然后将鱼置于冰水中麻醉，再分别采集鱼体的胃、幽门盲囊和肠道组织，去除内容物，经生理盐水清洗和滤纸擦干后放入预冷的离心管中，于-20 ℃冰箱中保存，备测。

1.4 指标检测

检测前将组织样品于4 ℃下解冻。先将样本组织剪碎，混匀，再称取0.2 g左右样本，加入9倍体积的生理盐水，冰浴匀浆，匀浆液在4 ℃、3 500 r/min下离心10 min，取上清液进行消化酶活力的检测。蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活力均采用南京建成生物工程研究所的试剂盒，按照试剂盒说明书进行测定。相关计算公式如下。

肥满度=W/L3×100

(1)

成活率(%)=100×(NT+N)/N0

(2)

饲料系数=消耗的饲料总质量/幼鱼总质量增加量

(3)

体长和体质量关系式：W=aLb

(4)

体长与养殖时间的关系式：L=aebt

(5)

体质量与养殖时长的关系式：W=aebt

(6)

式(1)～(6)中：W为试验鱼体质量(g)，L为试验鱼体长(cm)，NT为结束时幼鱼的数量(尾)，N为幼鱼取样数量(尾)，N0为初始幼鱼数量(尾)，t为养殖时长(d)，a、b为常数。

1.5 数据处理

试验数据采用EXCEL 2003软件统计后，用SPSS 20.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，如果差异显著则进行Duncan’s多重比较，设显著水平为0.05。用SPSS 20.0软件对美洲鲥体长与体质量的相关性及其分别与养殖时长的关系进行曲线回归分析和最佳函数关系模拟。利用EXCEL 2003软件绘图。描述性统计值采用“平均值±标准差”的方式表示。

2 结果

2.1 美洲鲥幼鱼的生长性能

养殖期间水体水温变化情况如图1。经过84 d的养殖，美洲鲥幼鱼养殖成活率为86%，饲料系数为1.84；幼鱼平均体长由(54.04±6.07)mm增至(115.49±7.29)mm，平均体质量由(2.03±0.75)g增至(22.72±4.20)g，平均体长和体质量分别增长了1.14倍和10.19倍。经曲线回归分析得到体长和体质量的幂函数相关关系式：W=7×10-6L3.158 2，R2=0.991，P<0.01(见图2)。幼鱼体质量(W)和体长(L)均与养殖时长(t)呈指数相关：W=2.463 3e0.027 4t，R2=0.968，P<0.01；L=56.568e0.008 8t，R2=0.981，P<0.01。养殖14 d后，美洲鲥幼鱼的肥满度较初始时显著提高(P<0.05)；养殖28 d时，幼鱼肥满度有所下降，但与14 d时无显著差异(P>0.05)；之后，美洲鲥幼鱼的肥满度显著下降，养殖42 d时肥满度与养殖14 d和28 d时相比显著降低(P<0.05)，但随后幼鱼的肥满度保持着较快的增长速度，养殖56 d、70 d和84 d时的肥满度均显著高于养殖42 d时和初始的水平(P<0.05)；肥满度最大值出现在第84天，即试验结束时(见图3)。

图1 养殖期间水体温度变化情况

图2 美洲鲥幼鱼体长与体质量的关系

注：图中有相同字母表示组间差异不显著(P>0.05)。图3 美洲鲥幼鱼肥满度随养殖时长的变化

2.2 美洲鲥幼鱼消化酶活力的变化情况

2.2.1 胃蛋白酶

在美洲鲥幼鱼生长过程中，其胃蛋白酶活力随着机体的生长而逐渐升高(见图4)。养殖14 d时，幼鱼胃蛋白酶活力较最初时有显著上升(P<0.05)；从养殖14 d到42 d，胃蛋白酶活力处于相对稳定状态，没有明显的升高趋势(P>0.05)；到养殖56 d时，试验鱼的胃蛋白酶活力又有了显著提高(P<0.05)，之后一直保持着上升的趋势，但养殖70 d时幼鱼胃蛋白酶的活力与56 d时相比没有显著提高(P>0.05)；试验期间胃蛋白酶活力的最大值出现在第84天。

注：图中有相同字母表示组间差异不显著(P>0.05)。图4 美洲鲥幼鱼胃蛋白酶的变化

2.2.2 幽门盲囊消化酶

美洲鲥幼鱼的幽门盲囊消化酶活力随养殖时长的变化情况见表1。总体上，淀粉酶活力随着美洲鲥幼鱼的生长呈下降趋势(P<0.05)；从试验开始至第14天，淀粉酶活力保持着较高水平，第28天时显著降低(P<0.05)；之后保持着相对稳定的状态，养殖56 d，幼鱼淀粉酶活力显著下降(P<0.05)，第70天、第84天时的淀粉酶活力显著低于初始水平(P<0.05)。蛋白酶活力在第28、42天时显著低于第84天时(P<0.05)，但与其他组无显著差异(P>0.05)。除第28天和第42天外，其余各组间的蛋白酶活力均无显著性差异(P>0.05)。养殖开始14 d内幼鱼的脂肪酶活力没有显著变化(P>0.05)，至第28天时显著下降(P<0.05)，第42天与第28天时没有显著差异(P>0.05)，第56天时的脂肪酶活力较第42天时的显著提高(P<0.05)，并在之后保持显著上升的趋势(P<0.05)。

表1 美洲鲥幼鱼幽门盲囊消化酶活力随养殖时长的变化

2.2.3 肠道消化酶

试验期间美洲鲥幼鱼肠道消化酶活力随时间的变化情况见表2。淀粉酶活力在前56 d内无显著变化(P>0.05)，第70天时肠道淀粉酶的活力较第56天时有所降低，但下降不显著(P>0.05)，直至第84天，即试验结束时，淀粉酶活力显著降低(P<0.05)。蛋白酶活力的最大值出现在试验第84天时，且显著高于0 d、28 d和56 d的水平(P<0.05)，但与70 d、42 d、14 d时的活力水平差异不显著(P>0.05)。脂肪酶活力的最大值也出现在84 d时，但与42 d、56 d、70 d及初始时的酶活力无显著差异(P>0.05)；试验第14天和第28天脂肪酶的活力较初始时显著降低(P<0.05)；美洲鲥幼鱼的脂肪酶活力在养殖14 d至70 d期间无显著差异(P>0.05)。

表2 美洲鲥幼鱼肠道消化酶活力随养殖时长的变化

3 讨论

3.1 美洲鲥幼鱼的生长类型

经过在复杂环境长期的生存选择，每种鱼类都形成了其独特的、可以遗传的生长规律。对鱼类生长规律最直观的反映就是体长与体质量的关系。比较生长速度、幂函数方程被广泛应用于描述鱼类的生长特点。幂函数方程通常表述为：W=bLa，参数a表示鱼类生长发育的不均匀性，这是由体质量和体长增长的不均匀造成的，所以可通过生长幂指数a来判断鱼类是否处于等速生长：当a=3即为等速生长，a≠3即为异速生长[14]。本研究中，美洲鲥的生长幂函数方程为：W=7×10-6L3.158 2，其中a≈3，表明美洲鲥幼鱼的生长为等速生长，且体质量与体长的回归分析结果为显著相关关系，其相关系数为0.991。据此推测，目前的养殖条件对于美洲鲥的生长是适宜的，具有积极的影响[15]。

3.2 工厂化养殖方式对美洲鲥幼鱼生长的影响

美洲鲥幼鱼在工厂化养殖条件下的生长性能除了由其自身遗传因子所决定外，还会受到温度、食物等诸多外部环境因素的影响。朱雅珠等[16]用不同蛋白质和脂肪水平的膨化饲料饲喂美洲鲥，结果显示，当饲料的蛋白质水平在40%～45%，脂肪含量为6%～8%时养殖效果最佳；杨坤等[17]的研究认为，当饲料中的蛋白质含量为40%时养殖效果最佳。参考以上的研究结果，本试验使用粗蛋白质质量分数为40%的商品膨化饲料，以保证美洲鲥幼鱼的正常生长。

肥满度作为鱼类的生长性状之一，被广泛用于衡量鱼类的营养状况和丰满程度[18]。本研究中，美洲鲥幼鱼在前28 d内肥满度显著增加，但第42天又降至初始水平，之后一直保持着上升趋势。这样的变化可能与美洲鲥幼鱼在前42 d内淀粉酶活力的逐渐下降及蛋白酶活力的波动有关。从饲料系数看，工厂化养殖美洲鲥幼鱼的饲料系数为1.84，较水库网箱养殖模式(2.5)更低[19]，这可能与养殖模式及试验用鱼规格不同有关。

3.3 美洲鲥幼鱼生长过程中消化酶活力变化特点

鱼类体内淀粉酶的活力与鱼类食性相关。研究表明，草食性和杂食性鱼类的淀粉酶活力高于肉食性鱼类[20]。淀粉酶存在于鱼类的各消化器官中，但酶的活力会有所差异。本研究中，幽门盲囊和肠道中的淀粉酶活力整体都不高，且随着美洲鲥的生长发育呈现显著降低的趋势，这是由美洲鲥的动物食性决定的[21]。淀粉酶活力的前后变化属机体自身调控的结果。刘金兰等[22]对美洲鲥消化酶的研究发现，肝胰脏是淀粉酶分泌及存储的主要场所，但真正发挥作用的是幽门盲囊和肠道。鉴于本研究中美洲鲥幽门盲囊和肠道被检测出的淀粉酶活力较低，建议在养殖过程中可以适当调整饲料中淀粉的含量或添加生物酶制剂，以提高美洲鲥对饲料中淀粉类物质吸收利用的效率。

美洲鲥的胃发达且呈“Y”型，摄入的食物首先到达胃部，在胃蛋白酶的作用下对食物中的蛋白质进行消化。但本研究发现，美洲鲥幼鱼胃蛋白酶活力显著低于幽门盲囊和肠道中蛋白酶的活力。分析认为，美洲鲥对蛋白质的消化吸收场所主要在幽门盲囊和肠道中，其中胃的主要功能可能是短暂容纳食物，使胃蛋白酶完成对食物中蛋白质的初步消化，为幽门盲囊和肠道的进一步消化吸收作准备，同时提高对食物蛋白质的吸收。这在对鳜鱼消化酶的研究中也得到证实[23]。美洲鲥具有十分发达的幽门盲囊，为食物的充分消化和吸收提供了保障。研究认为，幽门盲囊是肠道的延伸，其在肠道长度和厚度不变的条件下可以起到增加肠道表面积的作用，这是鱼类的一种适应性表现[24]。本研究结果显示，养殖美洲鲥幼鱼幽门盲囊蛋白酶始终保持着较高的活力，且随着机体的生长，蛋白酶活力不断升高。与幽门盲囊相连的是肠道，美洲鲥的肠道较短，不及其体长的一半[21]，因此吸收功能不及幽门盲囊强。但试验结果显示，肠道蛋白酶也具有较高的活力，说明美洲鲥肠道对蛋白质依然保持着较高的消化能力，可以继续消化幽门盲囊未消化的物质，对提高机体的吸收利用率起到了积极的作用。

鱼类的脂肪酶主要由肝胰脏合成[25]。研究认为，肠道是鱼类脂肪消化吸收的主要场所[26-28]。通过检测美洲鲥幼鱼幽门盲囊和肠道的脂肪酶活力发现，两处消化器官中的脂肪酶都保持着较高的活力，说明美洲鲥有较强的脂肪消化能力。此外，试验过程中美洲鲥幼鱼肠道和幽门盲囊脂肪酶活力均呈先下降后上升的变化趋势，这就要求在实际养殖工作中应适时调整饲料的营养成分，或通过人为辅助手段(如添加生物酶制剂)，及时满足美洲鲥的营养需求，提高饲料的利用率。

综上所述，美洲鲥幼鱼在工厂化养殖条件下呈等速生长，胃蛋白酶活力随着机体生长而提高；幽门盲囊和肠道中的淀粉酶呈显著降低趋势，蛋白酶和脂肪酶具有先降低后升高的变化特点。研究结果提示，在养殖过程中，需注意饲料中营养成分的含量，适时降低饲料中的碳水化合物含量，或采取人为辅助措施以提高饲料的利用效率，从而提高养殖经济效益。