脱脂黑水虻虫粉对大口黑鲈生长性能、氮磷利用及肝脏抗氧化力的影响

■邬伊田 王迦源 孔琳惠 吴香凝 黄朱茜 王秀娟* 王 杰

（1.台州学院生命科学学院，浙江台州 318000；2.浙江益华生物科技有限公司，浙江台州 317111）

鱼粉因其较优的氨基酸组成模式，一直作为水产饲料的主要蛋白源，能够满足水产动物快速生长的需求[1]。然而，现代水产养殖业的快速发展和海洋渔业资源的不断衰竭，导致全球鱼粉资源供不应求，价格不断高涨。利用昆虫蛋白源替代水产饲料鱼粉是维持水产养殖可持续发展的一种潜在途径[2]。黑水虻（Hermetia illucens）属于双翅目水虻科昆虫，具有生物量大、生长周期短、营养价值高等优点，已成为潜在的鱼粉替代物[3]。黑水虻虫蛹经风干后，其干虫中粗蛋白和粗脂肪含量为35%～40%和35%～40%[4]。经脱脂后的脱脂黑水虻虫粉，其粗蛋白和粗脂肪含量分别可达53%和12%[5]，并富含几丁质、月桂酸和抗菌肽等生物活性物质，是优质的动物性饲料蛋白源[6]。目前，脱脂黑水虻虫粉已在部分水产动物饲料中应用。研究表明，脱脂黑水虻虫粉部分替代虹鳟（Oncorhynchus mykiss）[7]、黄颡鱼（Pelteobagrus fulvidraco）[8]、大黄鱼（Larimichthys crocea）[9]、乌鳢（Channa argus）[10]等水产养殖动物饲料中一定量的鱼粉不会影响其生长性能，但有关脱脂黑水虻虫粉对水产养殖动物生理生化指标影响的报道较少。

大口黑鲈（Micropterus salmoides），又称加州鲈，隶属于鲈形目，是生长速度快、易于食用、味道鲜美的淡水肉食性鱼类。我国由北美引入养殖，其养殖年产量高达20万吨[11]。目前，国内已成功开发出大口黑鲈配合饲料，但饲料鱼粉用量高达30%以上[12]，寻找鱼粉替代物降低饲料鱼粉含量是大势所趋。利用动物性蛋白源鸡肉粉和植物性蛋白源豆粕的混合物替代鱼粉可将大口黑鲈饲料的鱼粉降低至16%[13]。豆粕经过辐照处理后，也可将大口黑鲈饲料的鱼粉降低至16%[14]。然而，有关脱脂黑水虻虫粉替代大口黑鲈饲料鱼粉的潜力有待进一步挖掘。为此，本研究采用脱脂黑水虻虫粉梯度替代鱼粉，探讨其对大口黑鲈生长、氮磷利用以及肝脏抗氧化力的影响，以评价其在水产饲料中的应用价值。

1 材料与方法

1.1 实验设计

本次实验所用的饲料原料均由浙江鸿利饲料有限公司提供。脱脂黑水虻虫粉的粗蛋白含量为53%、粗脂肪为12%、粗灰分为8%，由浙江昆微农业科技有限公司生产。根据大口黑鲈对饲料蛋白质和脂肪需求的研究结果[15]，设置基础饲料（对照组饲料）中的鱼粉含量为40%，利用脱脂黑水虻虫粉梯度替代基础饲料中25%、50%和75%（分别为25%组、50%组和75%组）的鱼粉。饲料原料经过超微粉碎过80 目的不锈钢筛，根据表1 中饲料配方称重混合均匀，加入15%的自来水后在大型搅拌机内混合搅拌成面团状。最后，利用SLP-45型单螺杆饲料膨化机，将面团状混合物压制成慢沉性饲料颗粒。阴干后的实验饲料用标记好的自封袋装袋密封，使用前贮存在冰箱中冷冻保存。

表1 实验饲料配方及营养水平（%）

1.2 饲养过程

1.3 实验取样

养殖实验结束后，对实验鱼进行24 h 的禁食处理，然后将每个网箱中的实验鱼进行群体称体质量，计数鱼尾数，然后随机从中挑选3 尾实验鱼，解剖后取肝脏，并置于5 mL离心管，液氮冷冻保存样品。

1.4 指标测定

采用凯氏定氮法和钒钼酸铵法分别测定样品中的氮含量和磷含量。在测定肝脏抗氧化酶活性之前，将每个肝脏样品用0.86%的生理盐水[14（W/V）]置于冰上匀浆。匀浆4 ℃离心（12 000 r/min）15 min，收集上清液。用考马斯亮蓝法测定上清液中的可溶性蛋白浓度，以牛血清白蛋白为标准。采用南京建成生物工程研究所有限公司生产的试剂盒测定丙二醛（MDA）含量、总抗氧化能力（T-AOC）、超氧化歧化酶（SOD）活性、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性、过氧化氢酶（CAT）活性、溶菌酶（LZM）活性。具体的测定方法参考Long 等[16]。所有酶活性分析均为3 个重复平均值。

1.5 数据计算和统计分析

终末体重、特定生长率、氮保留效率、磷保留效率、氮废物排放量和磷废物排放量的计算公式参考鲍俊东等[17]。

终末体重（g）=Wt/Nt

体增重（g）=Wt/Nt-W0/N0

特定生长率（%/d）=100×[ln（Wt/Nt）-ln（W0/N0）]/t氮保留效率（NRE，%）=100×（Wt×CNt-W0×CN0）/（I×CNf）

磷保留效率（PRE，%）=100×（Wt×CPt-W0×CP0）/（I×CPf）

氮废物排放量（TNW，g/kg 鱼产量）=1 000×（I×CNf）×（1-NRE/100）/（Wt-W0）

Among the Phu ri manuscripts, 10th century manuscripts of the Prajnaparamita in 100,0000 stanzas and 14th century manuscripts of the Prajnaparamita 25,000 stanza were included in the “National Treasure book List(国家珍贵古籍目录)" in 2010 and 2016 by the China State Council.

磷废物排放量（TPW，g/kg 鱼产量）=1 000×（I×CPf）×（1-PRE/100）/（Wt-W0）

式中：I——实验结束时每个网箱投喂的饲料量（g）；

W0、Wt——分别为实验开始和结束时每个网箱鱼的体重（g）；

N0、Nt——分别为实验开始和结束时每个网箱内鱼尾数；

t——实验时间（d）；

CN0、CNt——分别为实验开始和结束时每个网箱鱼体的氮含量（%）；

CP0、CPt——分别为实验开始和结束时每个网箱鱼体的磷含量（%）；

CNf、CPf——分别为每个网箱饲料的氮、磷含量（%）。

所有数据均进行单因素方差分析。若组间存在显著性差异，则采用Tukey’s honest significant difference（HSD）检验，使用IBM SPSS 统计软件（version 21.0）进行分析，显著性水平设为P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 脱脂黑水虻虫粉对大口黑鲈生长性能和氮磷利用的影响（见表2）

表2 脱脂黑水虻虫粉对大口黑鲈生长性能和氮磷利用的影响

由表2可知，各实验组之间的大口黑鲈终末体重、体增重以及磷保留效率均无显著性差异（P＞0.05）。25%组大口黑鲈的特定生长率显著低于50%组（P＜0.05）。25%组和50%组的大口黑鲈氮保留效率与对照组之间均无显著差异（P＞0.05），而75%组的大口黑鲈氮保留效率则显著低于对照组及50%组（P＜0.05）。

2.2 脱脂黑水虻虫粉对大口黑鲈肝脏抗氧化力的影响（见表3）

由表3可知，随着脱脂黑水虻虫粉替代鱼粉水平的增加，SOD 活性呈下降趋势，且75%组的大口黑鲈肝脏SOD 活性最低，显著低于对照组（P＜0.05）；各实验组之间大口黑鲈的肝脏MDA含量、GSH-Px活性和T-AOC活性均无显著性差异（P＞0.05）；对照组大口黑鲈肝脏CAT 活性显著高于50%组（P＜0.05）。对照组和25%组大口黑鲈肝脏LZM 活性显著高于50%组和75%组（P＜0.05）。

表3 脱脂黑水虻虫粉对大口黑鲈肝脏抗氧化力的影响

2.3 脱脂黑水虻虫粉对大口黑鲈废物排放的影响（见图1）

图1 脱脂黑水虻虫粉对大口黑鲈废物排放的影响

从图1中可以看出，大口黑鲈氮废物排放对照组与25%组和50%组均无显著性差异（P＞0.05），而75%组的氮废物排放显著高于对照组和50%组（P＜0.05）；各实验组之间的大口黑鲈磷废物排放均无显著性差异（P＞0.05）。

3 讨论

3.1 黑水虻虫粉对大口黑鲈生长的影响

研究表明，利用60Co辐照豆粕或者动植物混合蛋白源替代大口黑鲈饲粮中的鱼粉，可将饲料鱼粉水平降低至16%[13-14]。在豆粕作为鱼粉替代品的情况下，当饲粮中鱼粉水平从30%降至15%时，大口黑鲈的平均末体质量显著下降[18]。本实验中，脱脂黑水虻虫粉梯度替代大口黑鲈饲料鱼粉时，发现25%组、50%组和75%组大口黑鲈的终末体重与对照组的无显著差异，表明利用脱脂黑水虻虫粉可将大口黑鲈饲料鱼粉降低至10%，而大口黑鲈的生长性能不受影响。由此可见，与豆粕相比，脱脂黑水虻虫粉作为鱼粉替代物具有更大的潜力。

3.2 脱脂黑水虻虫粉对大口黑鲈肝脏抗氧化力的影响

肝脏作为鱼体重要的器官，具有免疫代谢、解毒和抗氧化作用，与鱼类生长过程中产生的自由基的清除有关[19]。T-AOC用以综合考量机体的抗氧化指标，而SOD、CAT、GSH-Px、LZM作为氧自由基酶防御系统的主要酶，对于消除氧自由基，保持机体氧化与抗氧化平衡，避免氧化破坏等方面有着重要性[20]。MDA是脂质过氧化物的主要分解物质，对机体氧化伤害很大，其浓度直接反映了机体的过氧化程度和对细胞的破坏程度[21]。黑水虻幼虫粉替代加州鲈饲料中30%的鱼粉，会显著提高加州鲈血清的GSH-Px活性，而不会影响LZM、TAOC、SOD、CAT 的活性及MDA 含量[4]。本试验中，大口黑鲈摄食脱脂黑水虻虫粉后，各实验组之间的MDA含量、GSH-Px活性和T-AOC活性差异均无统计学意义，而其SOD 活性呈现下降趋势，且75%组的SOD 活性最低，与对照组相比差异显著（P＜0.05），表明当脱脂黑水虻虫粉替代75%鱼粉时，会导致肝脏发生氧化损伤。这与邬伊田等[5]报道的研究结果相一致。脱脂黑水虻虫粉中富含饱和脂肪酸和几丁质等物质，会影响肝细胞内氧化自由基清除，进而导致肝损伤。利用黑水虻幼虫粉替代饲料鱼粉时，会导致花鲈肝细胞的胞浆疏松、溶解甚至出现空泡状，同时部分肝细胞的细胞核会消失，肝细胞之间的分界模糊不清[22]。而大西洋鲑鱼的肝脏细胞也会出现弥散性染色质病变等现象[23]。LZM是机体内的一种抗菌酶，也是主要的非特异性免疫因子之一[21]。LZM活性的高低反映出机体抗菌能力的强弱。利用脱脂黑水虻虫粉替代部分鱼粉饲喂大黄鱼时，发现低水平的替代可以增加大黄鱼肝脏的抗氧化能力，但高水平的替代可能会引起抗氧化酶活性的降低[9]，这与本实验中的研究结果类似。本实验中，对照组和25%组的大口黑鲈肝脏LZM活性显著高于50%组和75%组，表明当脱脂黑水虻虫粉替代鱼粉的比例超过25%时，会显著降低肝脏的抗菌能力。这些研究结果表明，脱脂黑水虻虫粉高比例替代饲料鱼粉会造成肝脏不同程度的损伤，影响肝脏的抗氧化力。

3.3 脱脂黑水虻虫粉对大口黑鲈废物排放的影响

氮和磷是造成水体富营养化的主要元素。养殖鱼类氮和磷废物排放是评价鱼类对饲料利用情况和水质影响的重要指标[24]。随着黑水虻脱脂幼虫粉替代鱼粉水平的增加，黄颡鱼蛋白质沉积率、脂肪沉积率和磷沉积率不受显著性影响[25]。本实验中，各实验组的大口黑鲈磷废物排放无显著差异，表明脱脂黑水虻虫粉替代鱼粉不会影响大口黑鲈对饲料磷元素的利用。此外，对照组的大口黑鲈肝脏氮废物排放与25%组和50%组的氮废物排放均无显著性差异，而75%组的氮废物排放显著高于对照组和50%组，表明当脱脂黑水虻虫粉替代鱼粉的比例达到75%时，会显著增加大口黑鲈的氮废物排放，其主要是因为随着脱脂黑水虻虫粉替代鱼粉水平的增加，大口黑鲈对饲料氮保留效率（NRE）降低所致。这与彭凯等[26]报道的黑水虻幼虫粉替代鱼粉显著降低了蛋白质效率的研究结果相一致。而当黑水虻虫粉替代基础饲料配方中50%的鱼粉时，提高拟穴青蟹的生长性能，并改善其养殖水环境[27]。有关脱脂黑水虻虫粉替代鱼粉对养殖环境的影响仍有待进一步研究。

4 结语

综上所述，在本实验条件下，利用脱脂黑水虻替代鱼粉，可将大口黑鲈饲料中的鱼粉含量降低至10%，而不会对大口黑鲈的生长性能造成显著影响，但会造成大口黑鲈氮废物排放的增加，并导致肝脏SOD和溶菌酶活性的降低。