養殖密度對大黃魚生長、血清生化、營養成分、消化酶和代謝酶活力的影響

余友斌,黃溫赟,崔銘超

(1 中國水產科學研究院漁業機械儀器研究所,上海 200092;2 農業農村部漁業裝備與工程技術重點實驗室,上海 200092;3 青島海洋科學與技術試點國家實驗室深藍漁業工程聯合實驗室,山東 青島 266237)

大黃魚是一種重要的海洋經濟魚類,主要分布于中國、日本和韓國[1]。因其生長速度快、環境耐受廣、營養價值高以及市場接受范圍廣等優勢,目前已經成為中國海水養殖量最高的魚類[2-3]。2021年,中國大黃魚產量達到254 224 t,占中國海洋魚類養殖總量的13.79%[4]。大黃魚在中國主要為粗放式的近岸網箱養殖,由于水體溶氧、廢物處理能力等因素的限制,網箱養殖中養殖密度無法得到有效的提高[5]。而工業化養殖如封閉式養殖工船模式等具有環境可控、資源利用好、養殖密度高等優勢,是未來大黃魚養殖高質量發展的重要途徑[6-7]。

在工業化的養殖中,增加養殖密度是提高生產效益的直接途徑。然而,持續高密度養殖常對魚類養殖造成不利的影響[8-9]。目前已經對如日本黃姑魚(Nibeajaponica)、草魚(Ctenopharyngodonidellus)、鯽魚(Carassiusauratus)、青石斑魚(Epinephelusawoara)等多種魚類的養殖密度開展了研究[10-14]。這些研究表明,高密度養殖可能對魚類的生長、存活、代謝、消化、免疫和營養價值等方面產生不利影響。遭受脅迫的魚類通常會經歷一系列生化和生理變化以維持體內平衡。例如,在高密度應激狀態下,通常會檢測到血漿皮質醇、葡萄糖和游離氨基酸水平顯著升高,通過增加能量代謝的方式來應對應激[15]。另外,研究也表明不同魚類所適宜的養殖密度也有所不同[16]。

近年來,鑒于大黃魚在海洋漁業中的重要性,科研人員在大黃魚養殖環境適應等方面已經開展了諸多研究[17-19]。虞嘉玥等[20]研究了短期密度脅迫對大黃魚的影響,結果表明高密度可影響大黃魚機體的氧化應激反應。然而,工廠化流水養殖條件下養殖密度對大黃魚的影響關系卻未有報道。

本研究旨在探討3種不同養殖密度對大黃魚的影響,通過比較不同處理下的代謝酶活性、消化酶活性、肌肉營養價值以及生長、存活等指標的變化規律,以探討大黃魚在不同養殖密度下的生長變化和生理適應機制。

1 材料與方法

1.1 試驗魚和養殖管理

本研究在青島膠南水產養殖試驗基地進行。試驗所用的大黃魚[體質量(120±5)g]購自寧德市富發水產有限公司。活魚車轉運至基地后,挑選健康無傷的魚在連續充氧的16 m3(長4 m、寬4 m、高1 m)水泥池中暫養14 d。暫養期間每天早、晚(8:00,17:00)各投喂一次浮性膨化顆粒配合飼料,待攝食完全正常后按飽食投喂,日投喂量約為魚體質量的1.2%～1.5%,具體投喂量根據大黃魚的攝食情況隨時調整,盡量減少殘飼的出現。具體投喂時先少量投飼,等魚群都開始起浮攝食時,大量投喂,待魚群下沉不再攝食時,停止投喂,稱量記錄每池的投喂量。

該試驗采用室內工廠化流水養殖模式,水體的交換率控制在6次/d。每天在投喂后2 h排水一次,排水量80%,以便充分清除殘飼和糞便,并視水質情況每3 d或每周清理一次池底和池壁,保持各池水質的良好和一致。養殖用水為砂濾地下海水,養殖期間,每天檢測各養殖池的水體水溫、溶氧和鹽度,每周各池測試一次水體氨氮水平。各池的水質保持一致,水溫、溶氧和鹽度分別為 21±3 ℃、8.0±1.0 mg/L和(24±1)‰,氨氮含量均保持在0.02 mg/L以下。

1.2 試驗設計

本試驗大黃魚設置3個初始養殖密度:分別為低密度組(4.92 kg/m3,LD),中密度組(7.56 kg/m3,MD)和高密度組(10.08 kg/m3,HD),每個密度組設置3個平行,每個平行使用一個養殖池,共使用9個養殖池。暫養結束后,按照試驗設計,低密度每池投放650尾,中密度每池投放1 000尾,高密度每池投放1 350尾,養殖試驗為期5個月。試驗期間的管理與暫養期間相同,水質理化條件也與暫養期間保持相同,每天記錄死亡的魚數量。

1.3 樣本采集

試驗結束后,將所有的大黃魚饑餓24 h。每個養殖池隨機采集6尾大黃魚,每組采集18尾,一共采集54尾。取樣前采用質量濃度100 mg/L的MS-222麻醉后,測量所有樣本的濕重和體長。隨后,用1 mL注射器抽取血液,4℃過夜,3 000 g/min離心10 min分離獲取血清用于生理生化檢測。接著,在冰上對樣本進行解剖,依次獲取胃、前腸、肝臟組織,用于消化和代謝酶活性檢測。最后,使用手術剪刀在魚的背部采集一塊2 cm×3 cm大小的去皮肌肉,用于營養成分檢測。所有組織除血液外采集后均立即置于液氮中,隨后采用干冰運送至實驗室,長期保存于-80℃,檢測時取出。

1.4 肌肉營養成分的測定

依據AOAC(2003)標準[21]中的方法,對肌肉組織中的水分、灰分、粗蛋白和粗脂肪含量進行檢測。該測試共檢測9份樣本,每組3份,每份由同個養殖池的6尾魚樣品混合而成。水分的檢測采用脫水法,將樣本在DHG-9240型烘干機中于105℃條件下干燥至恒重,稱量計算出水分含量。灰分的檢測采用焚燒法,樣品在600 ℃的馬弗爐中焚燒12 h,稱量計算出灰分含量。粗蛋白的檢測采用單酸消化法,使用Kjeldhal裝置(Kelplus DISTYL-BS,Pelican Equipments Pvt.Ltd.Chennai,India)進行測定。采用索氏抽(索氏抽提儀B-801,Switherland)提法,以乙醚為抽提劑測定粗脂肪含量。

1.5 血清生化指標的測定

本試驗樣品血清中包括葡萄糖(GLU)、總蛋白(TP)、總膽固醇(T-CHO)以及乳酸(LD)的含量檢測均采用南京建成生物工程研究所生產的商業試劑盒,相應操作參照說明書進行。

1.6 酶活力的測定

消化酶活力檢測內容包括胃中的胃蛋白酶(PP)活力以及腸道中的胰蛋白酶(Try)、淀粉酶(AMS)、脂肪酶(LPS)和纖維素酶(CL)活力。代謝酶活力檢測內容包括肝臟中丙酮酸激酶(PK)、己糖激酶(HK)、乳酸脫氫酶(LDH)、琥珀酸脫氫酶(SDH)。

準確稱量所采集的胃、腸道和肝臟組織,向各組樣品中分別加入生理鹽水(1∶ 9,w/v),隨后充分研磨,并在3 500 g/min、離心半徑10 cm條件下離心10 min,取上清進行酶活性檢測。以上酶活力測定均采用商業試劑盒檢測(南京建成生物工程研究所,南京),嚴格參照說明書進行相應操作,使用酶標儀(Thermo fisher FC 1510)測定。組織總TP測定按照考馬斯亮藍法[22],以牛血清白蛋白(BSA)作為標準,采用試劑盒(南京建成)進行。

1.7 數據統計與分析

試驗魚的增重率(%)、肥滿度(g/cm3)以及存活率(%)等相關生長指標的計算參考倪金金等[23]的方法。

本試驗數據采用SPSS 22.0(Chicago,IL,USA)進行統計分析。采用平均值±標準差(Mean±SD)來表示試驗數據。數據進行對數變換來滿足方差齊性分析和標準正態分布的要求。采用單因素方差分析(ANOVA)和鄧肯(Ducan)多重比較分析來確定不同組間的差異性,P<0.05為具有統計學顯著性;使用GraphPad Prism 5進行圖表制作。

2 結果

2.1 養殖密度對大黃魚生長、存活的影響

本試驗大黃魚在3個不同的初始放養密度下,養殖5個月。結果發現,大黃魚的增重率隨養殖密度的增加呈下降趨勢,且高密度組的增重率顯著低于低、中兩個密度組(P<0.05),低、中密度組之間無顯著性差異(P>0.05)。不同密度組間的存活率和肥滿度無顯著性差異(P>0.05),但均呈現隨養殖時間增加而降低的趨勢。試驗結束后,低密度組密度為10.38 kg/m3、中密度組密度為14.41 kg/m3、高密度組密度為18.71 kg/m3(表 1)。

表1 養殖密度對大黃魚生長、存活的影響Tab.1 Effects of different densities on the growth of large yellow croaker

2.2 養殖密度對大黃魚肌肉成分的影響

大黃魚肌肉營養成分受養殖密度影響顯著(表2)。高密度組和中密度組的魚體肌肉水分和灰分含量均顯著高于低密度組,且高密度組顯著高于中密度組。與低密度組相比,高密度組和中密度組的魚體肌肉的粗蛋白含量顯著降低(P<0.05),且高密度組的粗蛋白含量較中密度組也發生了顯著性降低。各密度組大黃魚的肌肉粗脂肪水平隨著養殖密度的增加呈下降趨勢,但各組之間沒有顯著性差異(P>0.05)。

表2 不同養殖密度下大黃魚肌肉組織的營養組成Tab.2 Nutrients composition in the muscle tissues of Larimichthys crocea reared under the three experimental groups

2.3 養殖密度對大黃魚血清生化指標的影響

大黃魚在不同養殖密度下養殖5個月后,各組魚體血清生化成分的含量變化情況如圖1所示。大黃魚血清中的乳酸水平隨養殖密度的增加而不斷增加,中、高密度組的該指標含量顯著高于低密度組(P<0.05),且中、高密度組間不存在顯著性差異(P>0.05)。此外,血清中的葡萄糖、總膽固醇及總蛋白在試驗結束時含量變化不大,在不同密度組之間不存在顯著性差異(P>0.05)。

圖1 養殖密度對大黃魚血清生理生化指標的影響Fig.1 Effects of density on physicological and biochemical indexes in serum of large yellow croaker

2.4 養殖密度對大黃魚體內4種代謝酶活力的影響

不同養殖密度下養殖大黃魚5個月,肝臟組織的代謝酶活性如圖2 所示。大黃魚肝臟代謝酶活性隨養殖密度的增大呈上升趨勢,高密度組的丙酮酸激酶(PK)、琥珀酸脫氫酶(SDH)及己糖激酶(HK)活性顯著高于中密度組和低密度組(P<0.05),中密度組和低密度組之間無顯著性差異(P>0.05)。此外,乳酸脫氫酶(LDH)含量隨養殖密度增加而不斷升高,高密度組的該指標含量顯著高于中、低密度組(P<0.05),且中密度組顯著高于低密度組(P<0.05)。

圖2 養殖密度對大黃魚肝臟代謝酶活動的影響Fig.2 Effects of density on metabolic enzyme activity in liver of large yellow croaker

2.5 養殖密度對大黃魚機體5種消化酶活力的影響

在高密度長時間養殖下,大黃魚消化組織中的消化酶活性發生顯著性的變化,與養殖密度呈負相關(圖3)。在胃和腸道組織中,高密度和中密度組的蛋白酶(PP)、淀粉酶(AMS)、纖維素酶(CL)、脂肪酶(LPS)活力均顯著低于低密度組(P<0.05),但高密度組與中密度組間差異顯著(P>0.05)。此外,高密度組的胰蛋白酶(Try)活力僅顯著低于低密度組(P<0.05),這兩組與中密度組相比,不存在顯著性差異(P>0.05)。

圖3 養殖密度對大黃魚胃、腸道中消化酶活力的影響Fig.3 Effects of density on degestive enzyme activities in stomach and intestine of large yellow croaker

3 討論

3.1 養殖密度對大黃魚生長的影響

3.2 養殖密度對大黃魚營養組成的影響

大黃魚肌肉作為主要的可食部分,肌肉的組分含量是評價其營養和經濟價值的重要指標[31]。本研究發現,養殖密度能夠顯著影響大黃魚的肌肉水分和灰分含量,并且隨養殖密度的增加而提升,這與學者在大雜交鱘和北極鮭(Salvelinusalpinus)在養殖密度上研究結果一致[32-33]。本研究還發現,養殖密度與魚肌肉粗蛋白和粗脂肪含量呈負相關,且高密度組的粗蛋白含量發生顯著性減低。Omar等[34]研究也發現類似的規律,胡子鲇(Clariaslazera)在高密度條件下其魚體粗蛋白隨著養殖密度增大顯著降低。結合已有研究,推測造成大黃魚肌肉營養組分變化的原因可能是大黃魚在高密度脅迫下,機體內部需要動員更多的能量以滿足額外的需求,因此肌肉中所儲存的脂質和蛋白質被大量消耗,轉化為能量供應的反應底物,而有機質的大量消耗導致了水分和灰分的相應增加。

3.3 養殖密度對大黃魚血清生化的影響

魚類血清生化數據可用來評判魚類對營養物質攝取、吸收和代謝的情況[35]。本試驗結束時,3個密度組血糖、總蛋白和總膽固醇含量沒有顯著差異,這可能是因為高密度組魚處于慢性密度脅迫條件下這些物質慢慢地趨于穩定。與之相似的是,大雜交鱘幼魚在持續60 d的高密度養殖條件下,其血糖含量也未發生顯著性變化[36]。但其總蛋白和總膽固醇含量均發生了顯著性降低,這種差異可能與魚的種類或規格有關。本研究還發現,高密度組大黃魚血清中的乳酸含量顯著性升高,這與銀鯧在高密度養殖下乳酸水平顯著上升一致,推測原因為魚體為抵抗高密度脅迫,通過加強糖異生作用,增加能量供應以抵不利環境,而乳酸作為該作用中的重要物質顯著增加[37]。

3.4 養殖密度對大黃魚代謝酶活力的影響

魚類代謝酶是一類參與機體內營養物質轉化的重要物質[38]。本研究結果表明,大黃魚肝臟中的丙酮酸激酶(PK)、琥珀酸脫氫酶(SDH)、乳酸脫氫酶(LDH)及己糖激酶(HK)活性均隨著飼養密度的增加而顯著增加的趨勢。其中,高密度養殖通過提升大黃魚機體內丙酮酸激酶和己糖激酶的活力,促進了機體的能量消耗,通過糖異生作用生產更多的能量來增強機體對環境的適應能力[39]。類似的研究表明,嘉魚(Salvelinusfontinalis)在高密度養殖條件下的多種代謝酶活性如磷酸果糖激酶、果糖二磷酸酶等酶活力顯著提升,從而更多地調動魚體內甘油三酯的來源物質、促進甘油的糖異生作用,以應對環境對機體的不利影響[38]。琥珀酸脫氫酶和乳酸脫氫酶是動物體內有氧和無氧呼吸過程中重要的兩個酶,當大黃魚在擁擠環境應激導致能量需求增加時,通過厭氧代謝來提供更多的能量,而乳酸就是一種無氧代謝的標志[40-41]。以上結果同時驗證了大黃魚機體營養組分中的粗蛋白和粗脂肪含量降低和血清中乳酸含量升高的原因,表明了不同養殖密度對魚類的能量代謝產生影響的同時,改變了魚體營養物質組成情況,從而對魚類的肌肉品質和能量積累產生不利影響。

3.5 養殖密度對大黃魚消化酶活力的影響

魚類消化酶活性是一類反映魚體對營養物質消化吸收能力高低的重要指標[42-43]。研究發現,銀鯧和羅非魚的消化酶活性受養殖密度影響會發生顯著改變[37,44]。本試驗結束時,高密度組大黃魚所檢測的4種消化酶活性相較于中、低密度組,均發生顯著性降低,說明高密度不利于魚體組織對飼料等外界營養物質的消化和吸收,也從側面揭示了高密度組生長速度較慢的原因。

4 結論

綜上所述,較高的養殖密度與大黃魚的生長性能呈負相關,且能夠顯著影響魚體的物質消化、能量代謝和營養積累能力。大黃魚在高密度飼養條件下通過顯著提升代謝酶的活性加劇魚體代謝能的增加以應對不利的環境條件,同時,由于擁擠脅迫的原因魚體對外界營養物質的利用能力下降,使得在吸收更少能量的同時又消耗了更多的營養物質,因此,用于生長的能量減少從而抑制了魚體的生長。適宜的養殖密度對大黃魚品質和福利具有重要意義。由于本試驗未設置更多的養殖密度梯度,封閉式流水養殖系統下養殖密度對大黃魚生長性能的影響以及確切的作用機制仍有待于進一步的研究。