亞東鮭幼魚飼料蛋白和脂肪適宜水平的研究

高擘為 楊 航 何 明 徐 禛 梁高陽 李小勤 冷向軍

(1. 上海海洋大學水產科學國家級教學示范中心, 上海 201306; 2. 上海海洋大學農業部魚類營養與環境生態研究中心, 上海201306; 3. 水產動物遺傳育種中心上海市協同創新中心, 上海 201306)

亞東鮭, 學名為褐鱒(Salmo trutta), 原產于歐洲、非洲北部和西亞地區[1], 屬于鮭形目(Salmoniformes)鮭科(Salmonidae)鮭亞科(Salmoninae)。身體為褐色, 并有黑色及紅色的斑點, 棲息在寒冷的淡水中。在我國, 褐鱒僅天然分布于西藏亞東縣,是英國人于1866年引種于此, 在當地形成的一個自然種群, 已定名為亞東鮭[2], 西藏自治區二級重點保護水生動物[3]。亞東鮭肉質細嫩鮮美、營養豐富,氨基酸種類齊全, 具有優質的脂肪酸[4]。隨著亞東鮭養殖業的發展, 與其相關的養殖、遺傳和生物學研究的工作已相繼開展[5—8]。

脂肪和蛋白質的需要量是魚類營養研究中的重要參數。若飼料中蛋白質含量不足, 則魚體生長緩慢, 若蛋白質過量, 成本增加, 還會造成飼料的浪費。目前, 有關褐鱒蛋白質營養需求的研究較少。Arzel等[9]的研究表明, 體重為1.2 g的褐鱒對飼料蛋白質需要量在48%—53%; Ramezani[10]發現, 體重為7.0 g的褐鱒對蛋白的最適需要量為50%。而關于褐鱒脂肪營養的研究則主要集中在不同脂肪源的替代方面, Kenari等[11]發現用植物油部分替代魚油可長期喂食里海褐鱒。Amiri等[12]也認為大豆油和鵝油可以完全替代魚油, 對褐鱒生長性能和存活率沒有負面影響。國內關于亞東鮭魚營養需求的研究則僅見親魚對飼料蛋白質和脂肪需求方面, 當飼料脂肪水平為9%和18%時, 亞東鮭親魚對蛋白質需要量分別為43.11%和45.69%[13]。在亞東鮭幼魚的營養需求方面, 目前尚未見相關報道。由于亞東鮭已形成獨立的種群, 以及亞東當地自然條件的特殊性(海拔高、水溫低), 故開發適合于當地條件的亞東鮭飼料顯得尤為必要。故本試驗設計不同蛋白和脂肪水平的飼料, 考察對亞東鮭魚幼魚生長、飼料利用、體組成、肝臟生化指標和胃、腸道消化酶活性的影響, 為亞東鮭幼魚配合飼料的開發提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計與試驗飼料

本試驗采用3×2雙因素完全隨機設計, 設3個蛋白質水平(P, 42%、46%、50%)和2個脂肪水平(L,12%、16%), 共配制6種飼料 (P42/L12、P42/L16、P46/L12、P46/L16、P50/L12、P50/L16)。通過調整沸石粉和纖維素的含量來平衡各組飼料組成。飼料原料經粉碎、過篩(60目)后, 用混合機(GH 200, 上海展望機電設備有限公司)混勻, 制成粒徑2 mm的沉性顆粒飼料(單螺桿擠壓機, SLP-45, 中國水產科學研究院漁業機械儀器研究所, 制粒溫度85—90℃), 晾干, 密封儲藏于陰涼干燥處備用。飼料原料購于浙江粵海飼料有限公司。試驗飼料的配方組成及營養成分含量見表1, 飼料氨基酸組成見表2。

1.2 試驗魚和飼養管理

試驗用魚取自西藏亞東鮭魚繁育基地。試驗魚用基礎飼料暫養馴化2周后, 選取體格健壯、規格均一, 平均體重為(2.80±0.10) g的鮭450尾進行試驗, 將魚隨機分配到18個塑料桶(直徑0.55 m, 高0.65 m)中, 每個試驗組三個重復(桶), 每桶25尾。養殖用水為經過濾的溪水, 流水養殖, 水流量為1.8 L/min。試驗期間, 每天投喂兩次(10:30、17:30), 日投飼率約為魚體重的2.0%—3.0%, 各桶保持基本一致的投飼量, 并根據攝食情況進行調整。養殖期間,水體溶氧＞6 mg/L, pH 7.5—8.0, 水溫7.5—12.5℃,亞硝酸鹽濃度＜0. 0.05 mg/L, 氨氮濃度＜0. 1 mg/L。養殖試驗在西藏亞東縣鮭魚繁育基地(春丕)進行,養殖周期為56d。

表1 試驗飼料配方組成及營養成分含量Tab. 1 Ingredients and proximate composition of experimental diets (g/kg)

1.3 樣品采集

在養殖試驗結束后, 饑餓24h, 統計每桶亞東鮭魚尾數并稱重。從每桶中隨機取6尾, 并在-20℃冷凍保存用于全魚體成分分析。每桶隨機取3尾鮭魚測量體重和體長, 然后將鮭魚解剖, 稱量內臟和肝臟重, 計算肥滿度(CF)、臟體比(HSI)和肝體比(VSI)。另取3尾魚的肝臟、胃和前腸, -20℃冷凍保存, 用于肝臟生化指標和胃、腸消化酶活性測定。

表2 試驗飼料氨基酸組成(g/kg干物質)Tab. 2 Amino acid composition of experimental diets (g/kg dry matter)

1.4 測定指標與方法

生長性能與形體指標增重率(%)=100×[終末體重(g)-初始體重(g)]/初始體重(g);

飼料系數=采食量(g)/[終末體重(g)-初始體重(g)];

成活率(%)=100×終末尾數(尾)/初始尾數(尾);

肥滿度(g/cm3)=100×體重(g)/體長(cm)3;

肝體比(%)=100×肝臟重(g)/體重(g);

臟體比(%)=100×內臟重(g)/體重(g);

蛋白質沉積率(%)=100×魚體蛋白質貯積量/攝入的蛋白質總量;

脂肪沉積率(%)=100×魚體脂肪貯積量/攝入的脂肪總量。

肝臟生化指標和胃腸道消化酶活性測定取肝臟樣本于4℃解凍, 加9倍體積生理鹽水, 冰水浴勻漿, 4℃離心(3000 r/min, 10min), 取上清液用于測定肝臟谷草轉氨酶(GOT)、谷丙轉氨酶(GPT)、總膽固醇(TCHO)和甘油三酯(TG)。采用南京建成生物工程研究所試劑盒測定GOT、GPT、TCHO和TG。

取胃、腸道樣本于4℃解凍, 加9倍體積生理鹽水, 冰水浴勻漿, 4℃離心(3000 r/min, 10min), 取上清液用于測定胃和腸道的蛋白酶及淀粉酶活性。腸道蛋白酶活性采用福林酚法測定, 以2%酪蛋白溶液為底物, 每微克組織蛋白質在pH 7.2、37℃條件下每分鐘分解酪蛋白生成1 μg酪氨酸的酶量為1個蛋白酶活性單位(U)。胃蛋白酶采用南京建成生物工程研究所提供的試劑盒測定, 每毫克組織蛋白37℃每分鐘分解蛋白生成1 μg氨基酸相當于1個蛋白酶活力單位(U)。蛋白質含量的測定采用考馬斯亮藍法。淀粉酶活性采用南京建成生物工程研究所提供的試劑盒測定, 組織中每毫克蛋白質在37℃與底物作用30min, 水解10 mg淀粉定義為1個淀粉酶活性單位(U)。

全魚與飼料組成全魚與飼料的水分、粗蛋白含量測定分別采用105℃常壓干燥法和凱氏定氮法(2300自動凱氏定氮儀, FOSS, 瑞典), 粗脂肪含量測定采用氯仿-甲醇抽提法, 粗灰分測定采用550℃高溫灼燒法。

取70 mg冷凍干燥后的飼料樣品, 以6 mol/L鹽酸(加1 g/L苯酚)于110℃水解24h(真空狀態), 冷卻,取0.5 mL水解液, 烘干, 加5 mL稀釋液, 使用Sykam S-433D氨基酸自動分析儀(賽卡姆,德國)測定飼料氨基酸組成。

1.5 數據處理

試驗數據以平均數±標準差表示, 采用SPSS 24.0軟件進行單因子方差分析和雙因素方差分析, 其中差異顯著者進行Duncan多重比較, 差異顯著水平為P＜0.05。

2 結果

2.1 生長性能和形體指標

由表3可見, 隨飼料蛋白水平的增加, 增重率呈現先上升后下降的趨勢, 飼料系數則先下降后上升(P＜0.05)。P46/L12組的魚體增重率最高, 飼料系數最低; P50L12組的肥滿度顯著高于其他各組(P＜0.05); 肝體比隨著蛋白水平的增加呈現降低的趨勢;各組臟體比無顯著差異(P＞0.05)。飼料蛋白質和脂肪水平及二者交互作用均顯著影響魚體增重率和飼料系數(P＜0.05), 飼料中蛋白質和脂肪水平對亞東鮭魚肥滿度和臟體比均無顯著性影響(P＞0.05)。飼料中蛋白水平對亞東鮭魚肝體比具有顯著影響(P＜0.05), 但兩因素之間并無顯著交互作用(P＞0.05)。

2.2 全魚組成和營養物質沉積率

由表4可見, 各組在全魚水分、粗脂肪、粗蛋白和粗灰分含量上均無顯著性差異(P＞0.05)。飼料蛋白質和脂肪水平以二者交互作用均顯著影響魚體蛋白質沉積率和脂肪沉積率(P＜0.05), 在同一脂肪水平下二者呈現先上升后下降的趨勢。

2.3 胃、腸道消化酶活性

由表5可見, 飼料中脂肪水平對腸道蛋白酶, 胃蛋白酶和胃淀粉酶活性均有顯著性影響(P＜0.05),飼料蛋白水平僅對胃蛋白酶活性具有顯著性影響(P＜0.05)。兩者的交互對腸道淀粉酶、胃蛋白酶和胃淀粉酶具有顯著性影響(P＜0.05)。46%蛋白水平下的胃蛋白酶活性顯著高于其他2個蛋白水平下的胃蛋白酶活性(P＜0.05), 12%脂肪水平下的胃蛋白酶、胃淀粉酶活性也顯著高16%脂肪水平下的胃蛋白酶、胃淀粉酶活性(P＜0.05)。

2.4 肝臟生化指標

由表6可見, 在同一脂肪水平下, GPT、TCHO和TG隨著飼料粗蛋白水平的增加呈現先上升后下降的趨勢。TCHO在P46L12組達到最高值, 且顯著高于其他各組(P＜0.05)。飼料粗蛋白水平對各肝臟生化指標均有顯著性影響(P＜0.05); 飼料粗脂肪水平僅顯著影響TCHO含量(P＜0.05)。

表3 飼料粗蛋白、粗脂肪水平對亞東鮭魚生長性能的影響Tab. 3 Effects of dietary crude protein and crude lipid levels on growth of brown trout

3 討論

3.1 飼料蛋白和脂肪水平對亞東鮭幼魚生長性能及全魚組成的影響

在本實驗中, 在同一脂肪水平下隨著飼料蛋白水平提高, 亞東鮭幼魚增重率呈現先升高后降低的趨勢, 飼料系數呈現先降低后升高的趨勢。在黃斑藍子魚(Siganus canaliculatus)[14]的研究中, 飼料蛋白水平從24%增加到40%, 幼魚增重率也呈現先升高后降低的趨勢。同樣, 在南方鲇(silurus meridionalis)[15]和淡水石斑魚(Cichlasoma managuense)[16]中也有類似報道。可見, 魚類對飼料蛋白質的需求具有適宜水平, 過高或過低, 均不利用魚類生長和飼料利用。在本實驗中, 亞東鮭幼魚的飼料蛋白質需要量為46%。在Arzel等[9]和Ramezani[10]對褐鱒的研究中, 所確定的飼料粗蛋白適宜水平分別為48%—53%及50%。本試驗所得結果與之相比略低,其原因與魚體規格大小、褐鱒品系(淡水褐鱒vs.海水褐鱒)和水溫等因素有關。本試驗所用褐鱒屬淡水種, 未經選育, 規格也較Arzel等[9]所用褐鱒(1.2 g)大。有研究表明, 魚類的攝食和飼料利用受到水溫的影響, 水溫較高可促進魚類的消化吸收[17]。在本實驗中, 水溫較低, 亞東鮭生長較慢, 過高的飼料蛋白可能被用作能量, 影響了亞東鮭的生長和飼料利用。

表4 飼料粗蛋白、粗脂肪水平對亞東鮭魚全魚組成和營養物質沉積率的影響Tab. 4 Effects of dietary crude protein and crude lipid levels on body composition and nutrient retention of brown trout (%)

表5 飼料粗蛋白、粗脂肪水平對亞東鮭魚消化酶活性的影響Tab. 5 Effects of dietary crude protein and crude lipid levels on digestive enzyme activities of brown trout (U/mg prot)

研究發現, 虹鱒(Oncorhynchus mykiss)[18]和南方鲇[19]的飼料脂肪添加量達20%和15%, 表明肉食性魚類具有很強的脂肪代謝的能力, 進而有效節約了蛋白添加量。在本研究中, 當飼料蛋白質水平在42%和46%時, 脂肪水平從12%提高到16%, 盡管褐鱒增重率在數值上有下降, 但并不顯著(P＞0.05); 而蛋白質水平達到50%時, 16%脂肪組的增重率較12%脂肪組顯著降低(P＜0.05)。這說明高蛋白高脂肪飼料造成了飼料利用的降低和生產性能的下降。López等[20]發現, 當飼料蛋白水平為61%時, 飼料脂肪水平從15.5%增加到21.5%, 錘形石首魚 (Atractoscion nobilis)的增重從21.5 g下降到14.7 g。在紅鰭東方鲀(Takifugu rubripes)[21]和細鱗鮭(Brachymystax lenok)[22]的研究中, 均發現在高飼料蛋白水平下, 飼料脂肪含量增加導致了生長性能的下降。根據本試驗結果, 亞東鮭幼魚可能并不需要過高脂肪營養即可滿足生長需求, 其飼料脂肪需要量為12%, 與6.9 g的虹鱒脂肪需求量(8%—10.6%)相比略高[23]。

魚類的營養狀態可由肝體比和臟體比等形態學指標反映出來。在本研究中, 飼料蛋白和脂肪水平對亞東鮭幼魚臟體比無顯著影響, 而肝體比隨著蛋白和脂肪水平的提高, 呈現出逐漸下降的趨勢,同樣在草魚(Ctenopharyngodon idella)[24]、歐洲鱸(Dicentrarchus labrax)[25]和黃姑魚(Nibea albiflora)[26]的研究中也發現肝體比隨著飼料中脂肪的增加而下降的現象。

在本試驗中, 各組亞東鮭幼魚全魚水分、蛋白質、灰分和脂肪含量無顯著差異。且蛋白、脂肪和兩者交互作用對全魚水分、蛋白、灰分和脂肪均無顯著性影響(P＞0.05)。蛋白質沉積率和脂肪沉積率隨著飼料蛋白水平的升高表現出先增加后下降的趨勢, P46L12組的蛋白沉積率和脂肪沉積率最高。在葉文娟等[27]的研究中, 隨著蛋白水平的增加,泥鰍(Misgurnus anguillicaudatus)的蛋白沉積率也呈現先上升后下降的趨勢, 說明過多的蛋白質被當作能量物質消耗, 從而降低了蛋白質沉積效率。

3.2 飼料蛋白和脂肪水平對亞東鮭幼魚消化酶的影響

消化酶對攝食和相關代謝調整的反應可用于評估飼料配方的營養價值。在本試驗中, 脂肪因素對于腸道蛋白酶, 胃蛋白酶和胃淀粉酶均具有顯著性影響, 表現為在同一蛋白水平下, 脂肪升高, 消化酶活性降低。在王朝明等[28]關于胭脂魚(Myxocyprinus asiaticus)的研究中, 脂肪水平從2.04%增加到13.39%, 蛋白酶活性也呈現下降的趨勢。其原因可能是因為過高的脂肪含量抑制了消化酶的活性。

在本研究中, 在同一脂肪水平上, 隨著飼料蛋白水平的升高, 消化酶活性呈現先上升后下降的趨勢。這說明在適宜蛋白水平內, 亞東鮭幼魚可通過提高體內消化酶的活性來適應飼料, 以提高對飼料的消化與吸收能力。在芙蓉鯉鯽(Carassius auratus gibelio)[29]、瓦氏黃顙魚(Pelteobagrus vachelli)[30]、刺鲃(Barbudes caldwell)[31]和方正銀鯽(Carassius auratus gibelioBloch)[32]的研究中也有類似結果。高飼料蛋白組(50%)的腸蛋白酶和胃蛋白酶活性降低,表明過量的蛋白質造成了浪費, 加重了消化道的負擔, 影響了腸道消化酶的分泌[33]。淀粉酶出現先上升后下降的趨勢, 可能因為飼料中蛋白和脂肪水平的變化導致碳水化合物含量的變化, 引起淀粉酶活性的變化。

表6 飼料粗蛋白、粗脂肪水平對亞東鮭魚肝臟生化指標的影響Tab. 6 Effects of dietary crude protein and crude lipid levels on liver biochemical indices of brown trout

3.3 飼料蛋白和脂肪水平對亞東鮭幼魚肝臟生化指標的影響

在肝臟中, GOT和GPT是活性最高的兩種轉氨酶, 廣泛存在于組織細胞線粒體內, 是一項反應肝功能的重要指標[34]。當肝細胞壞死或肝臟功能受到損傷時, 肝臟GOT和GPT活性下降, 血清和組織中的酶活性升高[35,36]。在本試驗中, 在同一脂肪水平下, 隨飼料蛋白水平增加, 肝臟GPT活性先升高后降低, 在46%蛋白水平時達到最大。在石英等[37]對血鸚鵡(Cichlasomasp.)的研究中, 隨著飼料蛋白從37%升高到49%, 肝臟GPT也呈現先上升后下降的趨勢。桑永明等[32]對方正銀鯽的研究也有相似結果。在一定的飼料蛋白水平范圍內, 肝臟GPT活性的增加, 意味著轉氨作用的增強, 可以促進體內的氨基酸代謝。

甘油三酯和膽固醇含量是反映機體對脂肪代謝狀況的重要指標, 二者均在肝臟進行合成[38]。在本試驗中, 在同一脂肪水平下, 肝臟甘油三酯和膽固醇含量均隨著飼料蛋白水平的升高呈現先上升后下降的趨勢, 其原因可能因為過多的蛋白水平,增加了魚體的代謝負擔從而抑制了甘油三酯和膽固醇等脂肪代謝。在中高蛋白水平下(12%, 16%),飼料脂肪水平的升高, 降低了膽固醇含量, 其原因可能是飼料中過多的脂肪造成了脂肪肝, 影響了肝臟的正常功能。這在陳建明等[39]、Lin等[40]的研究中也有類似報道。

4 結論

在本實驗條件下, 綜合考慮飼料系數、增重率、成活率和消化酶活性等因素, 亞東鮭幼魚飼料中粗蛋白和粗脂肪的適宜水平分別為46%和12%。