降低鯉魚飼料蛋白質(zhì)的初步研究

■郭 立 井潤珍 程鎮(zhèn)燕 孫金輝 白東清 喬秀亭

(天津農(nóng)學(xué)院水產(chǎn)科學(xué)系天津市水產(chǎn)生態(tài)及養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300384)

隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展，水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物高蛋白飼料，特別是動(dòng)物蛋白飼料的使用，極大地增加了資源的壓力；同時(shí)養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的氮、磷已成為養(yǎng)殖水質(zhì)惡化和環(huán)境污染的重要根源。面對資源危機(jī)與環(huán)境污染的雙重壓力，開展低氮高效飼料的開發(fā)利用，發(fā)展清潔生產(chǎn)模式，將是我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的必然選擇，也是低碳經(jīng)濟(jì)的需要。低氮排放水產(chǎn)飼料是營養(yǎng)素利用率高、溶失率和殘留率低的飼料，這種飼料通過水產(chǎn)動(dòng)物的攝食、消化、吸收、積累和排泄對養(yǎng)殖水體環(huán)境影響較小，是一種綠色飼料[1]。Vergara等[2]在以非蛋白能源物質(zhì)替代蛋白質(zhì)的試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)碳水化合物與脂肪有節(jié)約蛋白質(zhì)的作用。碳水化合物作為配合飼料的組成成分，屬于價(jià)格比較低廉的能源。在飼料營養(yǎng)平衡的情況下，適量的碳水化合物能節(jié)約部分蛋白質(zhì)，降低飼料成本[3]。鯉魚是世界上養(yǎng)殖最為廣泛的魚類，其產(chǎn)量約占世界養(yǎng)殖魚類總產(chǎn)量的40%，在我國鯉魚也是傳統(tǒng)的淡水養(yǎng)殖品種之一。關(guān)于鯉的營養(yǎng)需要，國內(nèi)外已有較多研究[4-8]，但綜合考慮養(yǎng)殖效果和環(huán)境效益的低氮高效飼料的研究尚未見報(bào)道。目前大多鯉魚養(yǎng)成初期（體重小于500 g）的商品飼料的蛋白含量為32%，本文以較小規(guī)格鯉（體重26 g左右）為對象，研究了不同蛋白含量飼料對鯉生長、體內(nèi)消化酶的活性及養(yǎng)殖水體水質(zhì)的影響，以期為低氮飼料的研究和使用提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)用魚及養(yǎng)殖條件

試驗(yàn)鯉魚由天津農(nóng)學(xué)院提供，體重為（26.93±3.50）g，體長為（10.34±0.48）cm。試驗(yàn)在天津農(nóng)學(xué)院循環(huán)水實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。每個(gè)試驗(yàn)桶的有效容積為60 L，初始水源為充分曝氣后除氯的自來水。pH值為7.0～8.0，水溫為23～25 ℃。

1.2 試驗(yàn)飼料

試驗(yàn)飼料由魚粉、豆粕、花生粕、棉粕、菜粕、次粉、麩皮、預(yù)混料混合而成，以糊精作為填充物（成分詳見表1）。

表1 試驗(yàn)飼料組成及成分含量(%干重)

將所有干性原料都經(jīng)過粉碎，通過60目篩后充分混勻，加入適量水，再用小型電動(dòng)絞肉機(jī)（模孔直徑2.00 mm）制成飼料顆粒，風(fēng)干備用。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 生長試驗(yàn)

將試驗(yàn)魚分為4組，即對照組、試驗(yàn)組1、試驗(yàn)組2、試驗(yàn)組3，每組3個(gè)平行，共計(jì)12個(gè)水箱（循環(huán)水養(yǎng)殖），每個(gè)水箱中放入體質(zhì)健康的試驗(yàn)魚30尾。試驗(yàn)期間，日投餌量為魚體體重的3%，每天投餌兩次（6：00、18：00）。

試驗(yàn)起始和結(jié)束時(shí)分別對各水族箱中鯉魚進(jìn)行記數(shù)、稱重。

增重、特定生長率(SGR)、飼料系數(shù)(FCR)計(jì)算公式如下：

增重=Wf-Wi；

SGR(%/d)=[(lnWf-lnWi)/T]×100；

FCR=Wt/(Wf-Wi)。

式中：Wf——為平均終體重(g)；

Wi——平均初體重(g)；

T——飼養(yǎng)時(shí)間(d)；

Wt——試驗(yàn)期間投入飼料量(g)。

1.3.2 對營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率影響試驗(yàn)

養(yǎng)殖試驗(yàn)2周后，采用虹吸法收集糞便于篩網(wǎng)上，選取包膜完整的糞便置于稱量瓶中，冷凍干燥，置于20℃冰箱保存待測。樣品中鉻含量測定參照GB/T13088—2006方法。干物質(zhì)、粗蛋白和脂肪的表觀消化率計(jì)算公式如下：

干物質(zhì)表觀消化率（%）=（1-飼料中Cr2O3含量/糞便中Cr2O3含量）×100；

營養(yǎng)成分表觀消化率(%)=100-[（飼料中Cr2O3含量/糞便中Cr2O3含量）×（糞便中營養(yǎng)成分/飼料中營養(yǎng)成分）]×100。

1.3.3 消化酶活性測定

養(yǎng)殖試驗(yàn)結(jié)束后，將試驗(yàn)魚空腹暫養(yǎng)48 h后，每個(gè)水箱中隨機(jī)取試驗(yàn)魚5尾，取其肝臟和腸道。去除腸道糞便及附著物，用冰雙蒸水清洗腸道、濾紙吸干，稱重，搗碎后移入勻漿器內(nèi)冰水浴勻漿，在 4℃下離心 15 min(10 000 r/min)，取上清液備用，于24 h分析完畢。

1.3.3.1 蛋白酶活性采用福林-酚法[9]測定

蛋白酶活性定義：在37℃下每分鐘水解酪素產(chǎn)生1 μg酪氨酸為一個(gè)酶活力單位[μg/(min·g)]。

蛋白酶活力單位=F×A/15。

式中：A——樣品測得光密度曲線(y=0.001x+0.005)得相應(yīng)的酪氨酸數(shù)；

F——酶液最終稀釋的倍數(shù)；

15——反應(yīng)時(shí)間(min)。

注：稀釋倍數(shù)=[反應(yīng)的總體積/取樣量]×樣本測試前稀釋倍數(shù)。

1.3.3.2 淀粉酶活性采用碘淀粉顯色法測定[10]

淀粉酶活性的定義∶以30 min內(nèi),1 mg新鮮組織中的淀粉酶在30℃(溫度試驗(yàn)除外)下能完全水解10 mg淀粉為一個(gè)酶活力單位，記為mg/(30 min·g)。

淀粉酶活性=[（對照管光密度-測定管光密度）/對照管光密度]×800。

1.3.3.3 脂肪酶活性的測定采用滴定法[11]

脂肪酶活性定義：在30℃水浴中，1 g新鮮組織脂肪酶水解底物而釋放出的脂肪酸被中和時(shí)消耗的0.05 mol/l氫氧化鈉的毫升數(shù)，即為脂肪酶活性單位，記為ml/(min·g)。

脂肪酶活性單位=（A-B）N×f/t。

式中：A——樣品耗堿液體積數(shù)（ml）；

B——對照組耗堿液體積數(shù)(ml)；

N——每毫升堿液微克分子數(shù)；

f——稀釋倍數(shù)；

t——作用時(shí)間(min)。

1.3.4 水質(zhì)影響試驗(yàn)

將試驗(yàn)魚分為4組（同上），每組3個(gè)平行共計(jì)12個(gè)水箱（靜水充氧），每個(gè)水箱中放入體質(zhì)健康的試驗(yàn)魚30尾。試驗(yàn)期間，日投餌量為魚體重的3%，每天投餌兩次（6：00、18：00）。每24 h測定養(yǎng)殖水體中NH4+-N、NO2--N、Nt和Pt含量，試驗(yàn)持續(xù)72 h。

1.4 數(shù)據(jù)分析

分析方法采用SPSS10.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析(One-way ANOVA)，鄧肯氏法多重比較各組間數(shù)值的差異顯著性(P＜0.05)。

2 結(jié)果

2.1 降低飼料中蛋白質(zhì)含量對鯉生長的影響（見表2）

表2 各試驗(yàn)組鯉魚的增重量、特定生長率、飼料系數(shù)

由表2可知，試驗(yàn)組1的增重、特定生長率均最高，分別達(dá)到了276.40 g和1.07(%/d)，試驗(yàn)組3最低，增重和特定生長率分別為232.41 g和0.85(%/d)；飼料系數(shù)為試驗(yàn)組3最高，試驗(yàn)組1最低。飼料系數(shù)越低，說明該飼料轉(zhuǎn)化率提高，該飼料使用效果越好。經(jīng)過對上述表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析得到：在增重方面，試驗(yàn)組1顯著高于對照組、試驗(yàn)組2和試驗(yàn)組3(P＜0.05)，試驗(yàn)組2與對照組之間無顯著差異(P＞0.05)。在特定生長率方面，只有試驗(yàn)組1顯著高于試驗(yàn)組3(P＜0.05)，其余3組之間無顯著差異(P＞0.05)。飼料系數(shù)方面，試驗(yàn)組3顯著高于其他3個(gè)組(P＜0.05)，其余3組之間無顯著差異(P＞0.05)。

2.2 鯉對不同飼料中各物質(zhì)表觀消化率的影響(見圖1)

圖1 鯉對飼料中干物質(zhì)、蛋白質(zhì)及脂肪表觀消化率

由圖1可知，在試驗(yàn)飼料中，鯉魚對不同飼料中干物質(zhì)的表觀消化率隨著飼料中蛋白質(zhì)水平含量的降低而呈下降趨勢。其中對照組最高，為53.87%，試驗(yàn)組3最低，為47.17%。經(jīng)SPSS分析比較，試驗(yàn)組2和試驗(yàn)組3顯著低于其他2組(P＜0.05)，試驗(yàn)組1和對照組之間無顯著差異(P＞0.05)。鯉魚對蛋白質(zhì)的表觀消化率隨著蛋白質(zhì)含量的降低呈現(xiàn)先上升，然后逐漸降低的趨勢，試驗(yàn)組1的蛋白質(zhì)表觀消化率最高，達(dá)82.31%，最低的是試驗(yàn)組3，只有77.79%。對照組、試驗(yàn)組1和試驗(yàn)組2顯著高于試驗(yàn)組3(P＜0.05)，前三者之間差異不顯著(P＞0.05)。鯉魚對不同飼料中脂肪的表觀消化率隨著飼料中蛋白質(zhì)水平含量的降低而呈下降趨勢。對照組最高，試驗(yàn)組3最低。對照組、試驗(yàn)組1和試驗(yàn)組2均顯著高于試驗(yàn)組3(P＜0.05)。

2.3 不同飼料對鯉消化酶活性的影響（見表3）

表3 不同蛋白水平對鯉魚蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性的影響

由表3可知，隨著飼料中蛋白含量的降低，鯉肝臟和腸道中各種消化酶活性基本呈先上升后下降趨勢。試驗(yàn)組1的肝臟和腸道中蛋白酶活性最強(qiáng)，分別為269.97 μg/(min·g)和317.31 μg/(min·g)，顯著高于對照組及其他試驗(yàn)組(P＜0.05)。試驗(yàn)組1的肝臟中淀粉酶活性最強(qiáng)，為547.85 mg/(30 min·g)，顯著高于其他組，且對照組和各試驗(yàn)組間均差異顯著。試驗(yàn)組1的腸道中淀粉酶活性也最強(qiáng)，達(dá)549.02 mg/(30 min·g)，顯著高于對照組及試驗(yàn)2、3組。肝臟和腸道中脂肪酶活性最強(qiáng)的分別是試驗(yàn)組1和對照組，但各組之間差異均不顯著(P＞0.05)。

2.4 不同飼料對養(yǎng)殖水體水質(zhì)的影響（見表4）

由表4可見，各組養(yǎng)殖水體中的NH4+-N、NO2--N、Nt和Pt含量均隨著時(shí)間的推移而上升。在48 h和72 h時(shí)，水體中的NH4+-N和NO2--N的含量各組間均無顯著差異。試驗(yàn)組1中Nt的含量在48 h時(shí)略高于對照組，但與對照組無顯著差異；在72 h時(shí)Nt含量最低，且與對照組的差異顯著。在48 h和72 h時(shí)，試驗(yàn)組1中的Pt含量最低，但與對照組相比差異不顯著。

表4 不同蛋白含量飼料對養(yǎng)殖水體中NH4+-N、NO2--N、Nt和Pt含量的影響（mg/l）

3 討論

3.1 降低飼料中蛋白質(zhì)含量對鯉生長的影響

魚類的生長主要靠從食物中攝食蛋白質(zhì)以構(gòu)成魚體的組織和器官，蛋白質(zhì)也可為魚類的生命活動(dòng)提供部分能源。飼料中蛋白質(zhì)含量過低，會(huì)使魚類生長減慢；而蛋白質(zhì)含量過高會(huì)增加飼料成本，同時(shí)加重魚體代謝負(fù)擔(dān)，也使魚體生長減慢，代謝中過剩的氨基酸還會(huì)對魚體產(chǎn)生毒性，排泄物含氮量高，促進(jìn)水體富營養(yǎng)化，不利于長期養(yǎng)殖。因此，魚類蛋白質(zhì)最適需求量便成了魚類配合飼料研究的重點(diǎn)[12]。對鯉魚最適營養(yǎng)需要量的研究表明，粗蛋白質(zhì)為30%～38%就能滿足魚的需要[7,13]，適宜的能量水平和氮能比有益于鯉生長和飼料利用，在飼料蛋白質(zhì)含量一定的情況下，飼料中非蛋白質(zhì)能量的供給不充分常常導(dǎo)致較多的蛋白質(zhì)分解以滿足魚體對能量的需求。因此，在魚飼料中使用適宜水平的非蛋白質(zhì)能源物質(zhì)可以提高飼料的蛋白質(zhì)利用效率[8]。糖和脂肪是魚類飼料中主要的非蛋白質(zhì)能源物質(zhì)。雖然脂肪通常被認(rèn)為是魚類主要的非蛋白質(zhì)能量來源，但是飼料中過高含量的脂肪容易引起飼料顆粒質(zhì)量問題；同時(shí)造成魚體脂肪含量過高，影響魚肉口感。本試驗(yàn)用糊精來代替部分蛋白質(zhì)，隨蛋白水平的降低鯉的增重和特定生長率均呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢。投喂試驗(yàn)組1的飼料(蛋白質(zhì)含量為29.99%)，鯉的增重和特定生長率最高，而飼料系數(shù)最低。這與姜志強(qiáng)等[12]對錦鯉及石英[14]對金魚和血鸚鵡的研究結(jié)果一致。由此可見，將鯉飼料蛋白含量降至30%左右，既不影響鯉的正常生長，還有助于降低飼料成本。但是當(dāng)?shù)鞍缀康陀?8%時(shí)，對鯉魚來說可能處于蛋白質(zhì)含量相對缺乏的水平，滿足不了魚體的正常需求，使魚的生長受到抑制。

3.2 鯉對不同飼料中各物質(zhì)表觀消化率的影響

表觀消化率是動(dòng)物從食物中所消化吸收的部分營養(yǎng)物質(zhì)占總攝入量的百分比，是評價(jià)飼料營養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)之一。當(dāng)飼料中蛋白質(zhì)含量為32.00%和29.99%時(shí)，蛋白質(zhì)供給較充足，鯉對各物質(zhì)消化能力均較強(qiáng)。而飼料中蛋白質(zhì)含量低于28%時(shí)，鯉對各物質(zhì)的消化率均較低，這可能由于飼料中蛋白質(zhì)缺乏，導(dǎo)致機(jī)體的代謝機(jī)能降低。

3.3 不同飼料對鯉消化酶活性的影響

消化酶是維持機(jī)體正常代謝的生命活性物質(zhì)，對生物體內(nèi)的各種化學(xué)變化起催化作用。提高消化酶活性，可以促進(jìn)魚類對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，進(jìn)而促進(jìn)魚類生長[15]。魚的食性決定了其消化道消化酶的組成和酶的活性，消化酶的活性與餌料的成分有關(guān)[16-18]。本試驗(yàn)中試驗(yàn)組1中的鯉肝臟和腸中蛋白酶和淀粉酶的活性均顯著高于其他各組，這可能是由于當(dāng)飼料中蛋白質(zhì)適宜時(shí)，能使鯉處于最佳生長狀態(tài)，使體內(nèi)消化酶的活性保持在較高的水平。

王吉橋等[19]認(rèn)為，飼料蛋白質(zhì)水平對花腸道中脂肪酶的活性無顯著影響，這與本試驗(yàn)結(jié)果一致。

3.4 飼料中蛋白質(zhì)含量對養(yǎng)殖水體水質(zhì)的影響

國內(nèi)外的許多研究表明，養(yǎng)殖中產(chǎn)生的飼料溶失、殘餌和排泄物都在水中分解并消耗溶解氧，從而使水中溶解氧減少，氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮增加，水中積累大量的病毒、細(xì)菌、浮游生物等微生物，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化或水質(zhì)惡化，不良的水環(huán)境使養(yǎng)殖動(dòng)物更容易受到應(yīng)激，也易于感染疾病，從而削弱動(dòng)物的抵抗力，病害發(fā)生率增高，嚴(yán)重影響水產(chǎn)養(yǎng)殖的健康發(fā)展[20-23]。本試驗(yàn)投喂低氮飼料，對養(yǎng)殖水體中NH4+-N和NO2--N的含量影響不大。但適當(dāng)降低飼料中的蛋白質(zhì)水平，能顯著降低水體中Nt和Pt含量。高攀[24]研究了通過16種不同蛋白質(zhì)和脂肪含量的飼料對草魚幼魚的飼喂試驗(yàn)，表明投喂不同飼料的池塘部分水質(zhì)表現(xiàn)出了顯著的差異，這與本試驗(yàn)結(jié)果基本一致。Rodehutscord M等[25]通過試驗(yàn)證明，在磷的需求被滿足之前，吸收的所有磷都會(huì)在體內(nèi)累積，不會(huì)影響可溶性磷的排泄；試驗(yàn)表明飼料中蛋白含量過高或過低都不利于保持水體中總磷的濃度。這與本試驗(yàn)的結(jié)果一致，這可能是由于飼料中魚粉的磷含量雖然高，但是利用率較低，隨魚的代謝過程而釋放到水體中。

4 結(jié)論

蛋白質(zhì)是魚類重要的營養(yǎng)物質(zhì)，飼料中蛋白質(zhì)含量的高低對魚的生長有著重要影響，養(yǎng)殖過程中由于殘餌和排泄物所產(chǎn)生的氮、磷會(huì)使養(yǎng)殖水質(zhì)惡化，造成環(huán)境污染。本試驗(yàn)綜合分析了不同蛋白含量飼料對鯉生長、體內(nèi)消化酶的活性及養(yǎng)殖水體水質(zhì)的影響。結(jié)果表明，適當(dāng)降低鯉飼料蛋白，即將飼料中蛋白質(zhì)含量由目前常用的32%降至30%左右時(shí)，不僅能顯著提高鯉體內(nèi)各種消化酶的活性，提高增重率，降低養(yǎng)殖成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，還能顯著降低養(yǎng)殖水體中Nt和Pt積累，減少對水環(huán)境的污染，具有重要的社會(huì)效益。