新型廚余發(fā)酵蛋白飼料替代魚粉對泥鰍生長性能、腸道消化酶和菌群的影響

張海濤，張坤琳，黃金昌，朱廣琴，李云龍，張振玲

(1. 徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221006；2. 江蘇中煤長江生物科技有限公司，江蘇 徐州 221000)

隨著我國水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)模的迅速擴大，水產(chǎn)配合飼料的使用量日益增加，魚粉作為水產(chǎn)飼料中最重要的蛋白質(zhì)原料，需求和使用量大幅增長，同時全球漁業(yè)資源有限，特別是今年受疫情影響，魚粉的價格一直居高不下，造成水產(chǎn)動物飼料的成本增加。為此，尋求一種優(yōu)質(zhì)、價廉和供應(yīng)量大的魚粉替代蛋白源，成為了突破水產(chǎn)養(yǎng)殖成本瓶頸的關(guān)鍵[1-2]。

蠅蛆粉(maggot meal)是一種新型優(yōu)質(zhì)的昆蟲蛋白源，其蛋白質(zhì)含量豐富，占干物質(zhì)的50%～60%；脂肪含量高，占干物質(zhì)的10%～29%；富含多種微量元素、礦物質(zhì)和維生素等營養(yǎng)物質(zhì)，氨基酸含量相對均衡，并含有幾丁質(zhì)、抗菌蛋肽、凝集素和溶菌酶等免疫活性物質(zhì)，營養(yǎng)較全面[3-4]。有部分學(xué)者將蠅蛆粉或提取物作為替代魚粉的蛋白源或添加劑添加到水產(chǎn)飼料中，研究其對水產(chǎn)動物的影響。研究發(fā)現(xiàn)，利用蠅蛆粉部分替代魚粉飼喂尼羅羅非魚(Oreochromisniloticus)[5]，可提高其可生長性能；曹俊明等[6]等在研究凡納濱對蝦(Litopenaeusvannamei)時也有相似發(fā)現(xiàn)。目前，只有部分水產(chǎn)養(yǎng)殖場將蠅蛆作為新鮮餌料投喂養(yǎng)殖魚蝦，究其原因是蠅蛆存在大規(guī)模實際生產(chǎn)中成本較高，且產(chǎn)品穩(wěn)定性差、難持續(xù)性供應(yīng)等問題。因此，實現(xiàn)蠅蛆蛋白可持續(xù)性產(chǎn)業(yè)化，是使其能大規(guī)模供應(yīng)飼料企業(yè)的關(guān)鍵。

廚余主要來源于城鎮(zhèn)生產(chǎn)生活場所產(chǎn)生的食物殘渣或廢料，主要是易被微生物分解利用的有機廢棄物，也是城市生活垃圾的重要組成部分。若能合理利用、變廢為寶，開發(fā)出新型蛋白飼料，既能帶來較好的經(jīng)濟效益，也能緩解城市發(fā)展的環(huán)保壓力。新型廚余發(fā)酵蛋白飼料是一種新型蛋白質(zhì)源，其以麩皮、玉米粉為輔料，將自制降解廚余復(fù)合菌劑(乳酸桿菌、芽孢桿菌和酵母菌等)接種到經(jīng)分選、脫水、去油、粉碎處理后的廚余上，制成蠅蛆生長培養(yǎng)基，控制溫濕度、密度、光度和厚度等特定生物環(huán)境，經(jīng)發(fā)酵后，將蠅蛆連同培養(yǎng)料和降解廚余益生菌一并加工成飼料添加劑添加到水產(chǎn)配合飼料中。新型廚余發(fā)酵蛋白飼料既能有效避免蠅蛆粉價格高、可持續(xù)性供應(yīng)難等問題，也完美保留了蠅蛆的營養(yǎng)價值。

泥鰍(Misgurnusanguillicaudatus)味道鮮美，且其有蛋白含量高、脂肪含量低等營養(yǎng)特點，受到消費者的青睞，是我國主要的特種經(jīng)濟水產(chǎn)養(yǎng)殖魚類[7]。但2019年以來，受國際經(jīng)濟和新冠疫情雙層壓力下，泥鰍出口受阻，價格下行壓力逐漸增大，養(yǎng)殖戶急需通過降低飼養(yǎng)成本，提高養(yǎng)殖利潤。本文以泥鰍為研究對象，在基礎(chǔ)飼料中以新型廚余發(fā)酵蛋白飼料替代不同比例的魚粉，分析這一變化對泥鰍生長性能、腸道消化酶和菌群的影響，從而科學(xué)評估新型廚余發(fā)酵蛋白飼料替代魚粉的可行性，旨在研究出一種質(zhì)優(yōu)價廉的新型特種水產(chǎn)飼料。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設(shè)計

試驗用新型廚余發(fā)酵蛋白飼料(徐州水產(chǎn)工程技術(shù)研究中心提供)粗蛋白含量為55.48%，粗脂肪含量為14.5%，水分含量為9.1%，灰分含量為9.32%，鈣含量為0.98%，總磷含量為1.09%。本試驗其他飼料原料也均由徐州水產(chǎn)工程技術(shù)研究中心提供。

將810尾泥鰍幼魚于水產(chǎn)養(yǎng)殖實驗室水族箱內(nèi)飼喂2周，后隨機分為6組，每組3個重復(fù)，每個重復(fù)45尾，試驗時間50 d。用新型廚余發(fā)酵蛋白飼料等蛋白質(zhì)替代對照組飼料中0%、20%、40%、60%、80%和 100%的魚粉，配制6種等氮等能試驗飼料(Ⅰ組～Ⅵ組)，其中Ⅰ組為對照組。飼料中水分含量采用GB/T 6435—2014《飼料中水分的測定》；粗蛋白質(zhì)含量采用GB/T 6432—2018《飼料中粗蛋白的測定凱氏定氮法》；粗脂肪含量采用GB/T 6433—2006《飼料粗脂肪測定方法》；鈣含量采用GB/T 6436—2018《飼料中鈣的測定》；總磷含量采用GB/T 6437—2018《飼料中總磷的測定分光光度法》進行測定。采用BXT-ZDHW-8A氧彈量熱儀(德國巴謝特)測定各組飼料總能。飼料中氨基酸組成采用酸水解法前處理后，利用Biochrom-30氨基酸自動測定分析儀(英國百康)測定。各組基礎(chǔ)飼料配方及營養(yǎng)成分見表1，魚粉、新型廚余發(fā)酵蛋白飼料及各組飼料氨基酸組成見表2。

表1 基礎(chǔ)飼料配方及化學(xué)成分

表2 飼料氨基酸組成(干物質(zhì)基礎(chǔ)) %

1.2 樣品采集與測定

試驗每天記錄投飼量和死亡情況。試驗結(jié)束后停喂24 h，測定各組泥鰍的體長和體重分別，統(tǒng)計泥鰍的尾數(shù)，計算各生長指標(biāo)。取各組織樣品：取出泥鰍的內(nèi)臟，稱重；分離腸道并稱重，測量泥鰍腸道長度，收集其內(nèi)容物，后分前腸、中腸和后腸。將所取樣品放入-80 ℃超低溫冰箱中待測。

1.3 統(tǒng)計分析

腸體指數(shù)=腸重/體重×100%；

腸長指數(shù)=腸長/體長×100%；

內(nèi)臟指數(shù)=內(nèi)臟重/體重×100%；

攝食量=投飼總量/[(初始尾數(shù)+終末尾數(shù))/2]；

蛋白質(zhì)效率=(終末體重+死亡體重-初始體重)/攝入蛋白質(zhì)量×100%。

增重率、特定生長率、飼料系數(shù)和存活率等指標(biāo)的計算參照張海濤等[2]的試驗方法。參照陳靈涵等[8]方法測定前腸、中腸和后腸中胰蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活力；腸道菌群測定參照杜宗君等[9]的試驗方法。

采用SPSS 20.0對試驗所得數(shù)據(jù)進行單因子方差分析(ANOVA)，若出現(xiàn)組間差異顯著，則進行Tukey多重比較，顯著水平為P<0.05；用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示試驗結(jié)果。

2 結(jié)果

2.1 新型廚余發(fā)酵蛋白飼料對泥鰍生長性能的影響

從表3可看出，各試驗組終末體重隨著新型廚余發(fā)酵蛋白飼料的增加先上升后下降，其中Ⅳ組最高，為(4.44±0.02)g，顯著高于其他各組(P<0.05)，Ⅲ組和Ⅳ組無顯著性差異(P>0.05)。Ⅲ組和Ⅳ組泥鰍的增重率(WGR)和特定生長率(SGR)無顯著性差異(P>0.05)，但顯著高于其他各處理組(P<0.05)，Ⅱ組、Ⅴ組、Ⅵ組和對照組之間差異不顯著(P>0.05)。各試驗組泥鰍攝食量(FI)差異不顯著(P>0.05)。各組FC的順序為Ⅰ組>Ⅵ組>Ⅱ組>Ⅴ組>Ⅲ組>Ⅳ組，但各處理之間無顯著性差異(P>0.05)。Ⅲ組和Ⅳ組之間蛋白質(zhì)效率(PER)無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)，但Ⅳ組均顯著高于其他各組(P<0.05)。各組飼料SR在79.70%～97.04%，各替代組均顯著高于對照組(P<0.05)。

表3 新型廚余發(fā)酵蛋白飼料替代魚粉對泥鰍生長性能的影響

2.2 新型廚余發(fā)酵蛋白飼料對泥鰍腸道消化酶活性的影響

由表4可見，泥鰍前腸中胰蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性均隨著飼料中魚粉替代量的增加呈先上升后下降的趨勢，均在Ⅳ組(60%替代組)最高，分別為477.92 μg/(g·min)、4.65 μg/(g·min)、18.55 mg/(g·min)。Ⅲ組(40%替代組)和Ⅳ組(60%替代組)之間前腸和中腸胰蛋白酶活性無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)，但60%替代組均顯著高于其他各組(P<0.05)；Ⅱ組、Ⅴ組、Ⅵ組和Ⅰ組之間前腸胰蛋白酶活性差異不顯著(P>0.05)。Ⅲ組和Ⅳ組之間前腸脂肪酶活性無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)，但顯著高于其他各試驗組(P<0.05)；各飼料組中腸脂肪酶活性無顯著性差異(P>0.05)。泥鰍前腸淀粉酶活性的順序是Ⅳ組>Ⅲ組>Ⅴ組>Ⅱ組>Ⅰ組>Ⅵ組，但各處理組之間差異不顯著(P>0.05)；各飼料組中腸淀粉酶活性差異不顯著(P>0.05)。新型廚余發(fā)酵蛋白飼料替代不同比例魚粉后對泥鰍后腸中胰蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性均無顯著影響(P>0.05)。

表4 新型廚余發(fā)酵蛋白飼料替代魚粉對泥鰍腸道消化酶活性的影響

2.3 新型廚余發(fā)酵蛋白飼料對泥鰍腸道發(fā)育的影響

由表5可見，隨新型廚余發(fā)酵蛋白飼料替代魚粉比例的升高，各處理組泥鰍腸體指數(shù)(IWI)和腸長指數(shù)(ILI)呈先升高后降低的趨勢，均在Ⅳ組(60%替代組)達最高值，分別為1.45%、49.32%；而內(nèi)臟指數(shù)(VSI)則相反，Ⅳ組值最低，為3.51%。Ⅳ組泥鰍IWI值與Ⅲ組之間無顯著性差異(P>0.05)，但Ⅳ組顯著高于其他各處理組(P<0.05)，而Ⅱ組、Ⅲ組和Ⅰ組之間差異不顯著(P>0.05)。Ⅳ組和Ⅲ組之間泥鰍ILI和VSI值無顯著性差異(P>0.05)，但兩組ILI值顯著高于其他各試驗組(P<0.05)，VSI值顯著低于其他各處理組(P<0.05)；Ⅱ組、Ⅴ組和Ⅰ組之間ILI值無顯著差異(P>0.05)，Ⅱ組和Ⅰ組之間VSI值差異不顯著(P>0.05)。

表5 新型廚余發(fā)酵蛋白飼料替代魚粉對泥鰍腸道發(fā)育的影響 %

2.4 新型廚余發(fā)酵蛋白飼料對泥鰍腸道主要菌群的影響

由表6可見，隨著新型廚余發(fā)酵蛋白飼料替代魚粉比例的增加，泥鰍腸道雙歧桿菌和乳酸桿菌數(shù)量先上升后降低，均在Ⅳ組最高，分別為8.66 lgCFU/g、7.91 lgCFU/g；而泥鰍腸道大腸埃希菌數(shù)量隨著飼料中魚粉替代量的增加呈先下降后上升的趨勢，Ⅳ組最低，為5.66 lgCFU/g。Ⅱ組～Ⅵ組之間泥鰍腸道雙歧桿菌、乳酸桿菌和大腸埃希菌數(shù)量無顯著性差異(P>0.05),但Ⅱ組～Ⅵ組泥鰍腸道雙歧桿菌和乳酸桿菌數(shù)量均顯著高于對照組(P<0.05)，而大腸埃希菌數(shù)量均顯著低于對照組(P<0.05)。

表6 新型廚余發(fā)酵蛋白飼料替代魚粉對泥鰍腸道主要菌群的影響 lgCFU/g

3 討論

3.1 新型廚余發(fā)酵蛋白飼料對泥鰍生長性能的影響

在本試驗條件下，隨著新型廚余發(fā)酵蛋白飼料替代魚粉的比例增加，泥鰍生長性能呈先上升后平穩(wěn)的趨勢，可見新型廚余發(fā)酵蛋白飼料替代不同比例的魚粉后對泥鰍生長性能有促進作用；通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，以WGR、SGR和PER為評價指標(biāo)，新型廚余發(fā)酵蛋白飼料替代魚粉的最適宜比例為40%～60%之間。這可能是因為，新型廚余發(fā)酵蛋白飼料是蠅蛆和益生菌共生發(fā)酵蛋白原料，無抗?fàn)I養(yǎng)因子，蠅蛆本身的營養(yǎng)價值得以保留，且接近魚粉的各營養(yǎng)指標(biāo)。

在本試驗中，各處理組泥鰍的存活率均比較高，但分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，新型廚余發(fā)酵蛋白飼料按不同比例替代魚粉后提高了泥鰍的存活率。原因可能是，新型廚余發(fā)酵蛋白飼料具有調(diào)節(jié)免疫機能的生命活性物質(zhì)(如抗菌肽、凝集素等)，這些活性物質(zhì)提高了泥鰍機體的免疫力，從而提高了泥鰍的存活率，這和黃鱔(Monopterusalbus)研究結(jié)果相似[10]。

3.2 新型廚余發(fā)酵蛋白飼料對泥鰍腸道消化酶活性的影響

本試驗結(jié)果表明，隨著飼料中魚粉替代量的增加，泥鰍前腸中胰蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性均呈先上升后下降的趨勢，均在60%替代組達最高值，但60%和40%替代組無顯著性差異，這在一定程度上表明新型廚余發(fā)酵蛋白飼料替代適量的魚粉后，泥鰍的胰蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性得以提高，也是泥鰍生長性能提高的側(cè)面體現(xiàn)。可能原因是新型廚余發(fā)酵蛋白飼料中含有大量的乳酸桿菌、芽孢桿菌等益生菌菌群，可有效保持泥鰍腸道微生態(tài)平衡，提高消化酶活性，刺激泥鰍生長。張錦華等[11]研究鯉魚時也有相似發(fā)現(xiàn)。Ziaei-Nejad等[12]研究凡納濱對蝦時發(fā)現(xiàn)，飼料中含有益生菌生長性能提高的機理可能與消化酶活性的提高有關(guān)；Salinas等[13]另外發(fā)現(xiàn)利用復(fù)合菌群比單一菌種能更有效提高凡納濱對蝦生長和免疫性能。新型廚余發(fā)酵蛋白飼料如何維持腸道微生態(tài)平衡的機理還有待進一步研究。

3.3 新型廚余發(fā)酵蛋白飼料對泥鰍腸道發(fā)育和主要菌群的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，隨著飼料中新型廚余發(fā)酵蛋白飼料替代魚粉的比例增加，泥鰍IWI值、ILI值、腸道雙歧桿菌和乳酸桿菌數(shù)量呈先升高后降低的趨勢，而VSI值和腸道大腸埃希菌數(shù)量則呈先降低后升高的趨勢。在本試驗條件下，以腸道發(fā)育和主要菌群數(shù)量為評價指標(biāo)，替代魚粉的較為適宜比例為40%～60%之間。這種試驗結(jié)果出現(xiàn)的原因可能有兩個，一種原因可能與新型廚余發(fā)酵蛋白飼料含有的蠅蛆殼聚糖、蠅蛆肽、凝集素等生命活性物質(zhì)提高了泥鰍的免疫性能有關(guān)；另一種可能是由于新型廚余發(fā)酵蛋白飼料含有的益生菌優(yōu)化了泥鰍腸道微生態(tài)環(huán)境所造成的結(jié)果，具體原因還需進一步研究。

4 結(jié)論

新型廚余發(fā)酵蛋白飼料替代泥鰍飼料中的部分魚粉，能有效提高泥鰍的生長、泥鰍消化酶活力，優(yōu)化泥鰍腸道微生態(tài)環(huán)境，是一種質(zhì)優(yōu)價廉的新型復(fù)合蠅蛆蛋白源。在本試驗條件下，結(jié)合生長性能、消化酶活力和飼料成本等評價指標(biāo)，得出泥鰍配合飼料中新型廚余發(fā)酵蛋白飼料替代魚粉的最佳比例為60%。