飼料蛋白質水平與投喂頻率對大黃魚生長、體組成及蛋白質代謝的影響

孫瑞健 張文兵 徐 瑋 麥康森

(中國海洋大學水產學院, 農業部水產動物營養與飼料重點實驗室,海水養殖教育部重點實驗室, 青島 266003)

投喂頻率是水產養殖管理中重要的一環。研究表明, 適宜的投喂頻率可以提高魚類的生長速度,降低飼料的損失, 從而提高飼料轉化率, 進而提高養殖經濟效益[1,2]。在人工飼養條件下, 不合理的投喂頻率往往導致魚類生長速度下降, 規格分化嚴重[3]。因此, 確定合理的投喂頻率對研究魚類攝食和生長有著重要的意義。

蛋白質作為魚類配合飼料中最重要的營養物質,不僅能夠提供魚體合成蛋白質的氨基酸, 還能提供魚體生長代謝所需的能量等[4]。飼料中合適的蛋白質水平可以促進魚類生長, 特別是對于肉食性魚類,需要更高的蛋白質水平來維持生長[5]。飼料中較低的蛋白質含量會導致魚體生長減緩甚至停滯; 而過高的蛋白質含量也會導致多余的蛋白質以氨氮等形式排到水環境中, 不但造成了以昂貴的方式提供能量, 還對養殖環境造成污染[6—10]。

大黃魚(Pseudosciaena crocea R.)屬鱸形目、石首魚科、黃魚屬, 俗稱黃魚、大黃花, 屬近海暖溫、集群洄游性魚類, 是我國主要的海水養殖名貴經濟魚類。目前在大黃魚的養殖實踐中, 大多還是依靠投喂冰鮮雜魚, 配合飼料的普及率不高[11]。而冰鮮雜魚質量參差不齊, 并且自身攜帶病原體, 容易引發魚體疾病, 再加上海洋中雜魚數量的銳減, 高效環保的大黃魚配合飼料的研發和普及將成為必然。目前大黃魚配合飼料中的蛋白質適宜需要量僅有Duan, et al.[12]的報道, 0.57 g的大黃魚所需飼料蛋白水平在47%以上。此外, 在大黃魚的養殖過程中, 養殖戶一般采用2次/d的飽食投喂以獲得最大的生長速度和產量。但在高溫季節, 普遍選擇 1次/d的投喂方式以降低疾病風險。另外, 配合飼料和人力成本的不斷增加, 也迫使養殖戶更多地采用 1次/d的低頻率投喂模式, 以降低養殖成本。Li, et al.[13]研究證實, 以1次/d投喂時, 24%、28%、32%、36%蛋白質飼料對鯰魚生長的影響不顯著; 而以1次/2d投喂時, 高蛋白質組鯰魚生長明顯高于 24%蛋白質組,這表明在不同投喂頻率下, 魚體所需要的飼料蛋白質水平可能會發生變化。在低投喂頻率下(1次/d),大黃魚飼料的蛋白質水平是否應該相應的調整, 目前尚未見相關報道。因此, 本文旨在通過研究飼料蛋白質水平與投喂頻率之間的交互作用對大黃魚幼魚生長、體組成及蛋白質代謝的影響, 以確定不同投喂頻率下大黃魚飼料的合適蛋白質水平, 尋找一種高效可行的大黃魚投喂策略和飼料配方。

1 材料與方法

1.1 實驗飼料

以魚粉和豆粕為主要蛋白源, 魚油和卵磷脂為主要脂肪源, 小麥粉為主要糖源, 配制成蛋白質水平分別為 40%、45%和 50%的 3種等脂飼料, 試驗配方及成分分析值(表1)。

在飼料制作過程中, 所有原料粉碎后過320 μm篩網, 各原料混合均勻, 然后加入適量的水揉勻,經 F(II)-26 型雙螺桿擠條機(華南理工大學, 廣州)加工制成硬顆粒飼料(2.5 mm×3.0 mm) , 55℃烘飼料水分至10%以下, 用塑料袋包裝, 保存于?15℃備用。

表1 實驗飼料配方及營養組成(%干物質)Tab. 1 Formulation and proximate composition of experimental diets (% dry matter)

1.2 實驗設計和養殖管理

采用 3×2雙因素實驗設計, 實驗飼料采用上述1.1中配制的3種蛋白質梯度的配合飼料, 投喂頻率設定為2次/d(5: 00, 17: 00)和1次/d(5: 00), 每個處理設置3個重復。

實驗于浙江省寧波市象山縣西滬港進行。正式實驗前, 大黃魚放于海水網箱(3.0 m×3.0 m×3.0 m)中暫養, 并以商業飼料飽食投喂, 使之逐漸適應配合飼料。暫養2周后, 對實驗魚饑餓24h, 挑選出體格健壯、規格一致的大黃魚幼魚隨機分組。實驗在近海浮式海水網箱進行, 網箱規格為1 m×1 m×1.5 m。實驗魚初重(13.64±0.18) g, 每網箱放養50尾。整個實驗周期均采用飽食投喂。實驗期間海水水溫為26.5—30.5℃, 鹽度為 29‰—33‰, 溶解氧含量在7 mg/L以上。

1.3 樣品收集與分析

8周生長實驗結束后, 實驗魚饑餓24h后, 以丁香酚(1∶10000)麻醉, 然后計數, 并稱重。每處理組取 6尾魚, 稱重后以無菌注射器自尾靜脈取血; 然后量體長, 計算肥滿度; 解剖得到肝臟和內臟, 分別稱重, 用于計算肝臟指數和內臟指數。另取 5尾魚置于?20℃冰箱中保存, 用于常規成分分析。

飼料原料、飼料和魚體常規成分測定采用AOAC(1993)的方法。水分測定在105℃烘箱中烘至恒重, 粗蛋白質采用半微量凱氏定氮法(總氮×6.25),粗脂肪采用索氏抽提法(乙醚為溶劑), 灰分是在馬福爐中(550℃)灼燒12h后測定。

血清和肝臟中的谷草轉氨酶(AST)、谷丙轉氨酶(ALT)均采用南京建成生物工程研究所試劑盒測定,組織勻漿液中蛋白質濃度測定采用考馬斯亮藍染色法。

1.4 計算及統計方法

其中, Wt、W0分別為實驗大黃魚的終末體重和初始體重, WL, WV分別為肝臟濕重, 內臟濕重; t為實驗天數; N0和Nt分別為實驗開始和結束時網箱中魚的尾數; Dd是攝食干重(g); L是魚的體長(cm)。

采用 SPSS17.0對所得數據進行雙因素方差分析(Two-way ANOVA), 當差異顯著時(P<0.05), 采用 Tukey檢驗進行多重比較; 當兩個因素有交互作用時, 則固定一個因素, 對另一個因素進行 Tukey多重比較。

2 結果

2.1 飼料蛋白質水平和投喂頻率對大黃魚生長和飼料轉化率的影響

如表 2所示, 經過 8 周的生長試驗, 飼料蛋白質水平和投喂頻率對大黃魚幼魚的存活率(90.00%—94.00%之間)影響不顯著(P>0.05), 但均顯著影響大黃魚的增重率(WGR)、特定生長率(SGR)和飼料轉化率(FCR)(P<0.05); 飼料蛋白質水平和投喂頻率對大黃魚WGR、SGR、FCR的交互作用顯著(P<0.05)。

如圖1所示, 在40%和45%蛋白質組, 2次/d投喂組的大黃魚幼魚 SGR顯著高于 1次/d投喂組(P<0.05), 而在50%蛋白質組, 2次/d投喂組的SGR與1次/d投喂組的差異不顯著(P>0.05)。在每個飼料蛋白質水平下, 2次/d投喂組的 FCR均顯著高于 1次/d投喂組(P<0.05)。在2次/d投喂組, 隨著飼料蛋白質水平的提高, SGR呈現先升高又下降的趨勢,45%蛋白質組 SGR顯著高于 40%(P<0.05), 但二者均與 50%蛋白質組的差異不顯著性(P>0.05)。而 1次/d投喂時, SGR隨著飼料蛋白質水平的提高而顯著增加(P<0.05), 在50%蛋白質組達到最大值, 并顯著高于40%和 45%蛋白質組(P<0.05)。在 2次/d投喂組, 飼料蛋白質水平對 FCR的影響不顯著(P>0.05), 而在1次/d投喂組, 50%蛋白質組FCR顯著高于 40%蛋白質組(P<0.05), 但與 45%蛋白質組的差異不顯著(P>0.05)。

2.2 飼料蛋白質水平和投喂頻率對大黃魚體組成的影響

表 3顯示, 飼料蛋白質水平和投喂頻率對大黃魚的灰分含量的影響均不顯著(P>0.05)。投喂頻率對大黃魚魚體的水分、粗脂肪含量的影響顯著(P<0.05), 而對魚體粗蛋白質含量的影響不顯著(P>0.05)。2 次/d投喂組大黃魚魚體水分含量顯著低于而粗脂肪含量顯著高于 1次/d投喂組(P<0.05)。飼料蛋白質水平對大黃魚魚體水分、粗蛋白質及粗脂肪含量的影響均顯著(P<0.05)。飼料蛋白質水平和投喂頻率對大黃魚體成分無交互作用。在2次/d和1次/d投喂組,隨著飼料蛋白質水平的提高, 粗蛋白質含量和水分含量均呈現上升趨勢, 且 50%蛋白質組均顯著高于 40%蛋白質組(P<0.05), 但與45%蛋白質組的差異不顯著(P>0.05), 而水分含量在各個蛋白質水平組的差異均不顯著(P>0.05)。隨著飼料蛋白質水平的提高, 粗脂肪均呈現下降趨勢,50%蛋白質組魚體粗脂肪含量均顯著低于 40%蛋白質組(P<0.05), 但與 45%蛋白質組的差異不顯著(P>0.05)。

表2 飼料蛋白質水平和投喂頻率對大黃魚幼魚增重率、特定生長率、飼料轉化率和存活率的影響Tab. 2 Weight gain rate (WGR), specific growth rate (SGR), feed conversion ratio (FCR) and survival of juvenile large yellow croakers fed with the experimental diets with different dietary protein levels and feeding frequencies

圖1 飼料蛋白質水平和投喂頻率對大黃魚特定生長率(SGR)和飼料轉化率(FCR)的影響Fig. 1 Effects of dietary protein level and feeding frequency on the specific growth rate (SGR) and feed conversion ratio (FCR) of juvenile large yellow croaker

2.3 飼料蛋白質水平和投喂頻率對大黃魚肝臟指數、內臟指數及肥滿度的影響

由表 4可以得出, 投喂頻率對大黃魚肥滿度(CF)的影響顯著(P<0.05), 但對肝臟指數(HSI)、內臟指數(VSI)的影響均不顯著(P>0.05)。飼料蛋白質水平對大黃魚CF、HSI、VSI的影響均不顯著(P>0.05)。飼料蛋白質水平和投喂頻率對大黃魚CF、HSI、VSI交互作用均不顯著(P>0.05)。

2.4 飼料蛋白質水平和投喂頻率對大黃魚血清和肝臟中谷丙轉氨酶及谷草轉氨酶活力的影響

由表 5可知, 飼料蛋白質水平和投喂頻率對大黃魚血清中的谷丙轉氨酶(ALT)和谷草轉氨酶(AST)活力的影響不顯著(P>0.05), 兩者也無交互作用。飼料蛋白質水平顯著影響大黃魚肝臟ALT和AST的活性(P<0.05), 在 2次/d投喂組, 50%蛋白質組的ALT和AST均顯著高于40%蛋白質組(P<0.05), 45%蛋白質組 ALT顯著高于 40%蛋白質組(P<0.05), 而45%蛋白質組 AST與 40%蛋白質組的產業不顯著(P>0.05)。在1次/d投喂組, 隨著飼料蛋白質水平的提高, 肝臟 ALT和 AST活性均顯著增加(P<0.05),

50%蛋白質組的 ALT和 AST活性均顯著高于 40%蛋白質組(P<0.05)。投喂頻率對肝臟ALT和AST活性的影響不顯著, 飼料蛋白質水平和投喂頻率對大黃魚血清中的ALT、AST無交互作用(P>0.05)。

表3 飼料蛋白質水平和投喂頻率對大黃魚幼魚體成分的影響Tab. 3 Body composition of juvenile large yellow croakers fed with the experimental diets with different dietary protein levels and feeding frequencies

表4 飼料蛋白質水平和投喂頻率對大黃魚肝臟指數(HSI)、內臟指數(VSI)和肥滿度(CF)的影響Tab. 4 Hepatosomatic (HSI), viscerosomatic (VSI) index and condition factor (CF) of juvenile large yellow croakes fed with the experimental diets with different dietary protein levels and feeding frequencies

表5 飼料蛋白質水平和投喂頻率對大黃魚幼魚血清、肝臟中谷丙轉氨酶(ALT)和谷草轉氨酶(AST)活力的影響Tab. 5 Activities of alanine aminotransferase (ALT) and aspartate aminotransferase (AST) in serum and liver of juvenile large yellow croakers fed with the experimental diets with different dietary protein levels and feeding frequencies

3 討論

有研究指出[14,15], 投喂頻率的適當提高, 可以使魚類攝食量增加, 從而達到提高生長速度的效果。在本研究中, 投喂頻率對大黃魚幼魚增重率、特定生長率和飼料轉化率均有顯著影響。除50%蛋白質組外, 2次/d投喂組大黃魚的特定生長率均顯著高于 1次/d投喂組, 但是飼料轉化率均顯著低于 1次/d投喂組。巨石斑魚(Epinephlus tauvina)[16]、虹鱒(Salmo gairdnerii)[17]、大吻鱸(Dicentrarchus labrax)[18]等的研究均表明飼料轉化率隨投喂頻率的增加而下降, 并認為消化機能減弱, 活動耗能增多可能是飼料轉化率下降的主要原因。Liu和 Liao[19]推測在高投喂頻率時, 由于兩次投喂間隔縮短, 使得食物更快地通過消化道部分, 從而導致消化能力降低。

在本研究中, 在 2次/d投喂組, 蛋白質水平對飼料轉化率影響不顯著, 但 45%蛋白質組的特定生長率顯著高于 40%蛋白質組, 與 50%蛋白質組影響不顯著。這說明在本實驗條件下, 2次/d投喂時飼料中添加 45%的蛋白質已經滿足了大黃魚的最大生長,添加過高的蛋白質(50%)并未對其生長產生更好的促進作用。許多研究表明, 當魚體攝入過高的飼料蛋白質后, 過量的蛋白質會通過脫氨基作用, 造成本來用于生長的能量的降低, 由于飼料中的蛋白質用于代謝魚體吸收的過量氨基酸而導致魚體生長保持不變甚至下降[20]。而在1次/d投喂時, 50%蛋白質組大黃魚幼魚的特定生長率顯著高于40%和45%蛋白質組, 50%蛋白質組飼料轉化率顯著高于 40%蛋白質組。由此得出, 在低投喂頻率投喂時, 為達到大黃魚幼魚最大的生長速度和飼料轉化率, 飼料蛋白質含量應該適當提高至 50%。由此推斷, 大黃魚在不同的投喂頻率下, 對飼料中的蛋白質代謝利用效率有所不同, 滿足魚體最快生長所需最適飼料蛋白質含量不同, 這與Li和Lovell[21], Li[12]的研究結果一致。

在本研究中隨著投喂頻率的增加, 大黃魚水分含量降低而粗脂肪含量提高, 這與在黑鯛(Sparus macrocephalus)[22]、極地嘉魚(Salvelinus alpinus)[22]和褐鱒(Salmo trutta)[24]中的研究結果一致。養殖魚類的體成分由內源因子和外源因子共同決定, 魚體蛋白質和灰分含量大部分與魚類的生長階段(內源)有關, 而體脂肪含量主要依靠外源因子, 比如飼料組成、投喂模式等[25]。普遍的觀點認為, 投喂頻率的增加, 使魚類提高了飼料的攝入量, 過量的部分會轉化為脂肪而蓄積, 從而導致魚體脂肪水平上升,魚體水分含量下降[26]。已有的研究表明, 隨著飼料中蛋白質水平的升高, 魚體蛋白質和水分含量會逐漸升高, 而體脂肪含量會逐漸降低[27—29]。本研究結果與之相一致, 在兩種投喂頻率下, 隨著飼料蛋白質水平的提高, 大黃魚幼魚體蛋白質含量均增加,而脂肪含量均有下降趨勢。然而另外一些研究者發現, 隨著飼料中蛋白質水平的提高, 魚體蛋白質水平并沒有太大的變化[30,31]。這些結果的差異可能受到魚種類、規格、飼料或者環境等的影響[25]。

在魚類上, 肝臟被視為脂肪和糖原沉積的主要場所[32], 肝臟指數和內臟指數一般作為肝臟或者內臟中脂肪或者糖原蓄積的表觀指標。在本研究中,飼料蛋白質水平的變化對大黃魚肝臟指數和內臟指數的影響不顯著。這表明, 不同的飼料蛋白質水平對大黃魚肝臟和內臟質量影響不大, 這與烏頰魚(Sparus aurata)[9]和銀無須(Puntius gonionotus)[28]上的研究一致。在本研究中, 雖然投喂頻率顯著影響了大黃魚魚體粗脂肪含量, 但未對大黃魚肝臟指數和內臟指數造成顯著影響, 推測可能是高投喂頻率組脂肪含量的增加量不足以引起脂肪在肝臟或者內臟的沉積。肥滿度是一個衡量魚體能量儲備水平的粗略指標, 肥滿度的變化可能預示著魚體營養狀態的改變。在本研究中, 飼料蛋白質水平未對大黃魚肥滿度產生顯著影響, 類似結果在銀無須(Puntius gonionotus)[28]等魚類上有發現; 而2次/d投喂組的肥滿度顯著高于1次/d投喂組。這與Barakat,et al.[33]的研究結果一致。這可能是由于在高投喂頻率下, 大黃魚幼魚可以攝入更多的飼料, 過量的部分會轉化為脂肪而蓄積, 使得魚體的能量儲備水平更高些, 表現為肥滿度更大。

ALT和 AST是動物體內氨基酸代謝中重要的酶類, 在正常情況下血清中的轉氨酶活性較低, 當動物體受到各種營養不良或者脅迫作用, 尤其是肝臟受損時, 往往導致血清中ALT和AST含量升高[34,35]。在本研究中血清AST和ALT并未受到投喂頻率和蛋白質水平的顯著影響, 表明各處理組魚健康狀況良好。ALT和AST主要是在肝臟組織中負責將特定氨基酸的一個氨基轉移到另外一個氨基酸上, 進行氨基酸的代謝。飼料中蛋白質水平或者蛋白質/碳水化合物比例的升高往往導致肝臟轉氨酶水平升高[36],說明飼料中過量的氨基酸導致氨基酸分解增加, 從而作為葡萄糖異生作用的底物而轉化為能量[37]。在本實驗中, 隨著飼料蛋白質水平的提高, 肝臟中ALT和AST含量均有上升趨勢, 在兩種投喂模式下,50%蛋白質組的ALT、AST均顯著高于40%蛋白質組。這表明, 飼料中蛋白質水平的提高, 肝臟的氨基酸代謝活動有所增強, 機體可以適應飼料的不同蛋白質水平。這與Melo[38]和Ballantyne, et al.[39]的研究結果一致。

綜上所述, 大黃魚的飼料蛋白質水平應隨著投喂頻率的變化而做出適當調整。考慮到飼料成本和養殖效益, 在 2次/d投喂時, 建議使用蛋白質含量45%左右的飼料; 而在1次/d投喂時, 推薦使用50%蛋白質左右的飼料。在本實驗條件下, 盡管在1次/d投喂時, 大黃魚有更高的飼料轉化率, 但是會導致更低的凈產量并延緩大黃魚上市時間, 養殖戶可以根據實際情況, 在短期(低于 8周)內采用 50%左右蛋白質含量的配合飼料。