飼料添加不同脂肪及蛋白質水平對日本沼蝦(Macrobrachium nipponensis)生長性能、體成分及消化酶活力的影響*

斯烈鋼 鄒李昶 申屠基康 朱衛東

(1.寧波市海洋與漁業研究院 寧波 315012;2.余姚市水產技術推廣中心 余姚 315400)

日本沼蝦(Macrobrachium nipponensis)隸屬節肢動物門(Arthropoda)、甲殼綱(Crustacea)、十足目(Decapoda)、長臂蝦科(Palaemonidae)、沼蝦屬(Macrobrachium),營養價值高,且具有食性雜、生長快、繁殖力高、抗病能力強等特點,人工養殖規模日漸增大,現已成為我國淡水養殖蝦類的優勢品種以及主要的淡水名特優新養殖品種(何林崗等,1993;劉軍等,2003;張凌燕等,2008;王軍花等,2011),年產量達20萬噸。

飼料中蛋白質與脂肪水平的配伍平衡,對水產養殖動物尤為重要(Acleforset al,1992;Joveret al,1999)。脂肪是動物生長發育過程中所必需的能量物質,提供生長所需的脂肪酸、膽固醇、磷脂等營養物質,飼料中脂肪如果缺乏,易導致飼料蛋白利用率下降,代謝紊亂,以及發生脂溶性維生素和必需脂肪酸缺乏癥。蛋白質是有機體結構和功能必需的營養物質,不僅是各組織器官可用于進行生長和修復的構成物質,也是激素、酶、抗體等生物活性物質的組成成分,飼料中如果蛋白質含量降低,也會對脂肪的吸收利用相應的影響(NRC,1993;Joaquinet al,2001;封功能等,2011)。同時,蛋白質也是飼料中最主要和昂貴的營養成分。

早期虞冰如等(1990)以酪蛋白、糊精和混合油等為原料配制成純合日糧,對日本沼蝦飼料的最適蛋白質、脂肪含量及能量蛋白比進行了研究。近年來也有研究涉及飼料蛋白水平對日本沼蝦生長的影響(謝國駟等,2007;張凌燕等,2008),但未見飼料脂肪水平對其生長的專門研究,以及有關日本沼蝦飼料蛋白與脂肪含量平衡的報道。就其它種類來說,羅氏沼蝦(Macrobrachium rosenbergii)在 6%—8%的飼料脂肪水平時生長最好,但如果脂肪水平過高(>12%)則對其生長有負面效應(Hariet al,2006);凡納濱對蝦(Litopenaeus vannamei)在飼料脂肪水平為8.47%時增重率和成活率最高,而當飼料脂肪含量過高或過低時,對生長有一定抑制作用(黃凱等,2011)。

積極開發更加高效、環保的水產飼料對于調控水產動物營養和免疫機能,促進養殖業健康發展等方面有著重要意義(周萌等,2010)。本文通過研究日本沼蝦生長性能、體成分和消化酶活力等指標,綜合探討人工配合飼料的適宜脂肪和蛋白質水平,以期進一步完善和補充不同生長階段日本沼蝦對飼料中主要營養元素的需求量,提升其抗病、促生長效果,為其營養生理、飼料配制及今后相關研究提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 日本沼蝦樣品來源、馴養及試驗管理條件

本試驗所用日本沼蝦(Macrobrachium nipponensis)取自浙江省余姚市馬渚鎮青豐水產養殖場。運回余姚市水產技術推廣中心實驗基地后,立即將其暫養于若干個規格為1m×2m×1.5m的專用網箱內,馴養期間每日投喂人工餌料2次(9:00和15:00),日投喂量為體重的 3.0%—5.0%。殘餌及糞便于下次投喂前及時用吸管取出。馴養5天后備用。

馴養結束后,選取其中肢體完整、反應靈敏、無傷病、個體規格相近[體長(3.68±0.27)cm;體重(0.69±0.23)g]的健康個體作為實驗對象,以規格為60cm×45cm×30cm 的白色塑料桶為實驗單元,每箱放蝦10ind。用水為曝氣自來水循環水系統,配以充氣泵連續充氣以保證水中溶氧充足。用空調調節室溫。水溫控制在(24.0±1)°C 范圍,pH 7.1—7.5,DO(7.35±0.05)mg/L,水質符合《NY 5051-2001無公害食品 淡水養殖用水水質》(中華人民共和國農業部,2001)的要求。試驗期間應及時撈出死蝦并稱重,試驗時間為64天。

1.2 試驗分組設計與配合飼料

設三個蛋白質梯度水平(34%,38%,42%,依次記為A1,A2,A3),三個脂肪梯度水平(5%,8%,11%,依次記為B1,B2,B3),共分為9組,每組設3個重復。將飼料粉碎,過60目篩,逐級混勻后,加水攪拌并用絞肉機制成粒徑為 1mm的顆粒,待其常溫晾干后,置于0°C冰箱中保存。配合飼料配方和營養成分含量如表1。

表1 試驗飼料分組和營養水平Tab.1 Ingredients and proximate composition of experimental diets

1.3 各項指標測定及計算方法

1.3.1 生長性能 于實驗第32天和第64天分別稱量各實驗單元內蝦的體質量,并逐一計數各實驗單元中實驗蝦的成活數后,計算相對增重率、特定生長率、成活率。

計算公式如下:

式中,Wt為試驗t天后的體質量;W0為初始體質量;t為試驗天數;nt為試驗t天后的成活數;n0為初始成活數。

1.3.2 蝦組織的營養成分 試驗結束后,取蝦的肌肉和肝胰臟,生理鹽水洗凈后,用濾紙吸干樣品表面水分,置于液氮保存備用。水分采用在105°C條件下干燥失水法;粗脂肪采用索氏提取法;粗蛋白質采用半微量凱氏定氮法(SKD-800凱氏定氮儀,上海);灰分采用550°C灼燒法;粗纖維采用ANKOM纖維分析儀測定;樣品的總能用 PARR全自動氧彈量熱儀–6300測定。

1.3.3 脂肪酶、淀粉酶和蛋白酶活力 試驗結束后,將蝦置于冰盤內取肝胰腺并稱重,加入 6倍體積(W/V)的去離子水(4°C),用玻璃勻漿器制成勻漿液,于 4°C下以 4000r/min離心 10min,取上清,備用組織脂肪酶、淀粉酶和蛋白酶活力的測定。脂肪酶活力單位(U/g)為在27°C,pH 7.5條件下,每克組織蛋白每分鐘在本反應體系中與底物反應所消耗1μmol底物所需的酶量。淀粉酶活力采用南京建成生物研究所的試劑盒測定,淀粉酶單位(U/mg)定義為組織中每 mg蛋白在37°C與底物作用30min,水解10mg淀粉時為1個活力單位(何吉祥等,2009)。蛋白酶活力[U/(min mg)]測定參照劉玉梅等(1991)方法并作調整。在試管中加入 2mL 0.5%干酪素,0.1mL 0.04moL/L EDTA-Na2,0.4mL 0.2moL/L檸檬酸緩沖液(pH 3.0),0.4mL酶液,再加入0.6mL重蒸水,使得總體積達3.5mL;混勻并置于37°C水浴中反應15min,再加入1mL 30%三氯醋酸終止反應;于3600r/min離心15min,取1mL上清加5mL 0.4mol/L碳酸鈉溶液,加入1mL福林酚試劑,搖勻,37°C恒溫水浴顯色 20min;用721型分光光度計在680nm處比色,與標準曲線對照,測酪氨酸生成量,以每分鐘水解干酪素所產生的 1μg酪氨酸作為一個活力單位。酶液蛋白濃度采用考馬斯亮藍蛋白測定試劑盒(南京建成生物研究所)檢測。

1.4 統計分析

試驗數據用SPSS16統計軟件包分析,先進行方差齊性分析,以日糧蛋白脂肪比水平為主要影響因子進行二元方差分析。數據差異顯著時采用 Duncan氏檢驗進行多重比較,試驗數據用平均值±標準誤(Mean±SE)表示。

2 結果與分析

2.1 不同脂肪和蛋白質水平對日本沼蝦生長性能的影響

由表2可知,實驗蝦各組的成活率無顯著差異(P>0.05);第 32天的特定生長率及相對增重率除A1B2和 A1B3組顯著小于 A3B1組(P<0.05)外,其余各實驗組間均無顯著差異(P>0.05);第64天的特定生長率及相對增重率除 A1B3組顯著小于 A3B1、A2B1和A1B1組(P<0.05)外,其余各實驗組間均無顯著差異(P>0.05)。總體而言,飼料蛋白質水平對實驗蝦的生長性能影響不顯著(P>0.05),而脂肪水平對其生長性能影響顯著(P<0.05);試驗期間,實驗蝦組間成活率差異不顯著(P>0.05),特定生長率與相對增重率均表現為隨飼料脂肪含量的增加而降低(P<0.05),以及隨蛋白質含量的增加而增加(P>0.05)的趨勢。

2.2 不同脂肪和蛋白質水平對日本沼蝦全蝦、肝胰臟和肌肉成分的影響

由表3可知,實驗蝦全蝦干物質含量除 A1B3、A3B2和 A3B3組顯著小于 A2B2組(P<0.05)外,其余各實驗組間均無顯著差異(P>0.05);蛋白質含量,A3B2組顯著高于除A3B3組以外的其它組(P<0.05);脂肪含量,除A3B1組顯著小于其它各組,A1B2、A2B1和A2B2組顯著小于A3B3組(P<0.05)外,其余各實驗組間均無顯著差異(P>0.05);灰分含量,A3B2組顯著小于A1B2、A2B1、A2B2、A2B3、A3B1組(P<0.05),A3B3組顯著小于A2B2、A2B3組(P<0.05),其余各實驗組間均無顯著差異(P>0.05)。總體而言,飼料脂肪水平對全蝦的脂肪含量影響顯著(P<0.05),蛋白質水平對全蝦的蛋白質、干物質、灰分含量影響顯著(P<0.05)。38%蛋白梯度組的干物質和灰分含量高于 34%和 42%組,而42%蛋白梯度組的脂肪和蛋白質含量則均高于 34%和38%組。

由表4可知,實驗蝦肝胰臟干物質含量除 A3B3組顯著小于 A3B2、A3B1、A2B2、A2B1和 A1B1組(P<0.05)外,其余各實驗組間均無顯著差異(P>0.05);蛋白質含量除 A3B3組顯著小于 A1B3組(P<0.05)外,其余各實驗組間均無顯著差異(P>0.05);脂肪含量除A1B2組顯著小于 A3B2、A3B3和 A2B2(P<0.05)外,其余各實驗組間均無顯著差異(P>0.05)。總體而言,飼料脂肪和蛋白質水平對肝胰臟的脂肪和蛋白含量影響均無顯著差異(P>0.05),脂肪水平對肝胰臟干物質含量的影響顯著(P<0.05)。

表2 飼喂不同脂肪和蛋白質水平配合飼料對日本沼蝦的成活率、相對增重率及特定生長率的影響(n=5)Tab.2 Weight gain,specific growth rate and survival ratio of M.nipponensis fed with different dietary protein and lipid levels(n=5)

表3 飼喂不同脂肪和蛋白質水平配合飼料對日本沼蝦全蝦營養成分的影響(%濕重)(n=5)Tab.3 Whole-body proximate composition of M.nipponensis fed with different dietary protein and lipid levels(% WM)(n=5)

表4 飼喂不同脂肪和蛋白質水平配合飼料對日本沼蝦肝胰臟營養成分的影響(%濕重)(n=5)Tab.4 Hepatopancreas proximate composition of M.nipponensis fed with different dietary protein and lipid levels(% WM)(n=5)

由表5可知,實驗蝦肌肉干物質含量差異不顯著(P>0.05);蛋白質含量除 A1B3組顯著小于 A2B2和A3B2組(P<0.05)外,其余各實驗組間均無顯著差異(P>0.05);脂肪含量除A3B3和A2B2組顯著小于A2B1、A2B3和 A3B1組(P<0.05)外,其余各實驗組間均無顯著差異(P>0.05)。總體而言,飼料脂肪水平對肌肉干物質和蛋白質含量的影響不顯著(P>0.05),對肌肉脂肪含量的影響顯著(P<0.05)。飼料蛋白水平對肌肉干物質含量的影響不顯著(P>0.05),但對肌肉的脂肪和蛋白質含量影響顯著(P<0.05)。各組的肌肉干物質含量差異不顯著(P>0.05)。

表5 飼喂不同脂肪和蛋白質水平配合飼料對日本沼蝦肌肉營養成分的影響(%濕重)(n=5)Tab.5 Muscle proximate composition of M.nipponensis fed with different dietary protein and lipid levels(% WM)(n=5)

2.3 不同脂肪和蛋白質水平對日本沼蝦肝胰臟消化酶活力的影響

由表6可知,實驗蝦肝胰臟脂肪酶活力除A3B2、A2B1和 A1B2組顯著小于 A3B3和 A1B1組(P<0.05)外,其余各實驗組間均無顯著差異(P>0.05);蛋白酶活力除 A2B2組顯著小于 A3B3組(P<0.05)外,其余各實驗組間均無顯著差異(P>0.05);淀粉酶活力各實驗組間無顯著差異(P>0.05)。總體而言,飼料脂肪水平對肝胰臟脂肪酶活力影響顯著(P<0.05),對蛋白酶和淀粉酶活力的影響不顯著(P>0.05)。不同的蛋白質水平對肝胰臟脂肪酶、蛋白酶和淀粉酶活力的影響不顯著(P>0.05)。

表6 飼喂不同脂肪和蛋白質水平配合飼料對日本沼蝦肝胰臟中消化酶活力的影響(n=5)Tab.6 Hepatopancreas digestive enzymes activities of M.nipponensis fed with different dietary protein and lipid levels(n=5)

3 討論

3.1 不同脂肪和蛋白質水平對日本沼蝦生長性能的影響

相對增重率、特定生長率、成活率是衡量水產動物養殖效益的重要指標。研究表明日本沼蝦增重率和體成分與飼料本身的營養成分有關,飼料蛋白含量過低會限制其生長,造成蝦體內蛋白含量降低(張余霞等,2010)。本文應用3×3正交試驗方法,以魚粉、花生粕和大豆粕作為主要的飼料蛋白源,研究日本沼蝦適宜的脂肪和蛋白需求量。結果表明當飼料脂肪水平為 5%,蛋白水平為 38%—42%時,日本沼蝦表現出良好的綜合生長性能,相對增重率和特定生長率最高,且成活率維持在 90%左右。張凌燕等(2008)研究發現,日本沼蝦的成活率隨飼料蛋白水平的升高而提升,在蛋白質含量 39.32%的飼料飼喂下達到最大值,之后隨著飼料蛋白質水平的增加而降低。本研究 A3B1組的特定生長率最高,顯著高于其它組,表明在合適的脂肪水平(5%)時,特定生長率隨著飼料蛋白水平的增加而提高。姜松等(2013)對斑節對蝦(Penaeus monodon)的研究也表明特定生長率隨著飼料蛋白水平而增加。在本文中A1B1組的成活率較低,究其原因可能為飼料營養不均衡,也可能由于低蛋白低脂肪飼料組的蝦之間相互殘殺,以此來補充其必需的營養成分,從而降低了成活率(姜松等,2013)。

本研究對飼料氨基酸含量以及日本沼蝦對營養物質的代謝率未進行測定,但本文的成活率、相對增重率及特定生長率結果表明,飼料中營養素或氨基酸的需求量處于平衡水平。本研究發現飼料脂肪水平對日本沼蝦的生長性能有顯著影響,飼料脂肪水平為5%,蛋白水平為34%、38%或42%時,各組蝦均表現出良好的綜合生長性能。表明飼料脂肪水平不宜過高,否則會抑制蝦的生長(Akiyama,1991)。究其原因,脂肪和蛋白質之間可通過乙酰輔酶 A互相轉化。當飼料脂肪水平過高時,脂肪在蝦體(尤其是肝胰臟)中蓄積過多,影響器官的正常功能,從而影響生長;而當飼料蛋白水平較低時,脂肪經代謝生成乙酰輔酶A或丙酮酸,再生成各種氨基酸以供機體需要,從而提高飼料的脂肪利用率,節約蛋白質。

3.2 不同脂肪和蛋白質水平對日本沼蝦體成分的影響

飼料蛋白水平對蝦類的全蝦、肝胰臟、肌肉中的蛋白質積累都有一定的影響作用。張凌燕等(2008)認為日本沼蝦飼料蛋白質的最適需要量為 41%左右,吳志新等(1998)報道紅螯鰲蝦(Cherax quadricarinatus)飼料蛋白質適宜含量為 30%—35%,劉立鶴等(2003)報道凡納濱對蝦(Penaeus vannamei)飼料中適宜粗蛋白含量為36%左右。本試驗結果得出,隨著飼料蛋白的增加,日本沼蝦全蝦和肌肉中的蛋白質含量也相應增加,而肝胰臟中蛋白含量則有逐漸降低的趨勢。飼料中蛋白水平為 42%時,全蝦中的蛋白和脂肪含量較高,肝胰臟中的蛋白含量較低而脂肪含量較高,肌肉中的蛋白含量較高而脂肪含量較低。究其原因,可能因為隨著蛋白質攝入量增加,腸道分解蛋白質的能力增強,大量蛋白質被分解為氨基酸,因此經血液進入肌肉等組織中的氨基酸含量也增多,使得蛋白質合成量增加,全蝦和肌肉中蛋白質也增加。而肝胰臟則是合成蛋白酶原的主要場所,隨著腸道中分解量增加,對各種酶的需求量增加,對蛋白質的消耗量也會隨之增加,使得肝胰臟中蛋白質含量減少。

飼料脂肪水平對蝦類的肌肉和肝胰臟脂肪含量有顯著的影響。Lim 等(1997)報道,投喂不同的脂肪源會影響凡納濱對蝦機體脂肪酸組成。黃凱等(2011)認為隨著飼料中魚油含量的增加,凡納濱對蝦肌肉和肝胰腺中飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸含量相對減少,而高度不飽和脂肪酸的量相對增加。孫龍生等(2012)通過添加植物油配制三種不同脂肪水平的日糧,研究發現日糧脂肪水平對羅氏沼蝦生長及肌肉和肝胰腺脂肪酸組成有顯著影響。肖鳴鶴等(2012)發現克氏螯蝦(Procambarus clarkii)幼蝦肝胰腺中葡萄糖、膽固醇、甘油三酯等含量均高于肌肉中。本文結果表明,飼料脂肪水平為 5%,日本沼蝦全蝦、肝胰臟和肌肉蛋白含量較高,肌肉脂肪含量較高,全蝦和肝胰臟脂肪含量較低。飼料脂肪水平為11%,全蝦、肝胰臟和肌肉中脂肪含量增高,肝胰臟蛋白含量增加,全蝦和肌肉蛋白含量較低。因此當飼料中脂肪含量過高或過低,均對蝦的生長有一定抑制作用(黃凱等,2011)。飼料中的脂肪在腸道經脂肪酶等作用被分解為脂肪酸,一部分直接經血液進入不同組織,另一部分經肝門靜脈進入肝胰臟重新合成脂類物質后被運送到肌肉等組織中積累。當飼料中脂肪過多時,肝臟中脂類物質的合成量增加,被轉運到各組織中的脂肪量也隨之增加。而肝胰臟由于運送能力有限,眾多新脂肪無法被及時運出,產生副作用,致使飼料中營養利用率下降,影響了肌肉等其它組織中蛋白的吸收和沉積。關于不同種類脂類脂肪酸的代謝規律以及如何通過營養調控飼料脂肪酸在蝦體內的轉運與沉積有待進一步研究。

3.3 不同脂肪和蛋白質水平對日本沼蝦肝胰臟消化酶活力的影響

肝胰臟是糖類、脂類和蛋白質代謝的重要器官,各種代謝物中間物及代謝產物含量相對較高,蝦類肝胰臟中的消化酶對營養物質起到主要的消化作用。消化酶活力高低直接反映了機體對營養物質的消化吸收能力,也反映了機體的免疫狀態(肖英平等,2009)。本文結果表明,飼料脂肪水平對日本沼蝦肝胰臟中脂肪酶和蛋白酶活力有顯著作用。飼料脂肪水平為 5%時,肝胰臟中脂肪酶和蛋白酶活力中等;飼料脂肪水平為11%時,脂肪酶和蛋白酶活力顯著提高。這是由于蝦體適應飼料性質,加強營養物質的吸收和物質間的轉化所致。同時本研究還發現,肝胰臟中淀粉酶活力較低且基本變化不大,這也說明日本沼蝦利用淀粉的能力較低,其生長、繁殖和維持基礎代謝所需的能量主要來源于蛋白質和脂肪。

飼料蛋白水平為 40%時,體重為 0.6—4.0g的凡納濱對蝦肝胰臟蛋白酶活力最高,淀粉酶活力則在32%飼料蛋白時最高(陳義方等,2012)。本研究發現,飼料蛋白水平為 42%時,日本沼蝦肝胰臟中蛋白酶和脂肪酶活力均有所降低;飼料蛋白水平為 34%時,肝胰臟中蛋白酶和脂肪酶活力最高,說明這時肝胰臟分解飼料中蛋白質和脂肪的能力提高。至于肝胰臟消化酶活力與增重率之間的關系,不同種類蝦的性能指標,因蝦的品種、生長階段、生活環境和餌料的不同而異(封功能等,2011)。日本沼蝦肝胰臟消化酶活力與增重率之間呈現一定的相關關系(謝國駟等,2007),但在羅氏沼蝦(董云偉等,2001)、凡納濱對蝦(陳義方等,2012)的研究卻得出不同的結論,當蝦體對營養物質的吸收達到一定程度時,吸收速度不會再因營養濃度的上升而按比例增加。因此,如何更科學地評價酶活力與機體生長之間的關系,仍有待進一步研究。

綜上所述,應從肌肉營養價值、肝胰臟的健康水平、生產性能、飼料的有效利用等方面綜合考量飼料中合理的蛋白質和脂肪配置。虞冰如等(1990)認為日本沼蝦配合飼料的適宜配伍為蛋白含量 36.80%—42.27%,脂肪含量6%—12%。張凌燕等(2008)采用單因子蛋白水平梯度法研究認為日本沼蝦對配合飼料中蛋白質的最適需要量為 41.0%—41.5%,與虞冰如等(1990)研究的最適蛋白質范圍一致,但與熊六鳳等(2004)得出的 30%結果相差較大,說明即使是同一種蝦,也會因為其規格、飼料源、飼養環境及試驗方法的差異而導致不同的結果(張凌燕等,2008)。斑節對蝦(Penaeus monodon)在 38%蛋白飼料組的成活率最高(姜松,2013),羅氏沼蝦的最適飼料脂肪為 8%(李愛杰等,2005)和9%(孫龍生等,2012)。本研究結果表明,日本沼蝦在肌肉的營養價值方面,A2B2和A3B2組的肌肉營養價值較高;在肝胰臟的健康方面,A2B2和A3B3組的肝胰臟脂肪含量最高,A1B2組肝胰臟脂肪含量最低,其它各組相差不大;A1B1和A3B3組的肝胰臟脂肪酶活力高于其它各組,A2B3和 A3B3組的肝胰臟蛋白酶活力較高。從生產性能來看,A3B1組的相對增重率最高,但并未顯著高于A3B2和A3B3組。從飼料的有效利用及生產成本考慮,作者認為日本沼蝦飼料的脂肪水平應以5%—8%較為合適,蛋白質水平應在38%左右較為合適。

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