日本沼蝦幼蝦對(duì)飼料中鋅的需求量

郭建林 陳建明 孫麗慧 沈斌乾 潘 茜

（浙江省淡水水產(chǎn)研究所，湖州313001）

鋅是動(dòng)物必需的礦物元素之一，是體內(nèi)多種金屬酶的組成成分或激活因子，它分布于動(dòng)物機(jī)體的所有組織中，通過(guò)碳酸酐酶、乳酸脫氫酶、谷氨酸脫氫酶、DNA聚合酶等多種酶類參與能量代謝、蛋白質(zhì)合成、氧化還原等生化代謝過(guò)程，對(duì)機(jī)體的物質(zhì)代謝和動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育具有重要的作用［1］。缺鋅會(huì)導(dǎo)致水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)不良、死亡率增高、體表和鰭條受損［2－5］，并影響機(jī)體的免疫功能［6］。

日本沼蝦（Macrobrachium nipponense），俗稱淡水青蝦、河蝦，廣泛分布于我國(guó)及東南亞地區(qū)，是我國(guó)淡水養(yǎng)殖業(yè)中傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)蝦種之一。近年來(lái)，隨著日本沼蝦養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，配合飼料使用量不斷增加，對(duì)其營(yíng)養(yǎng)飼料方面的研究也引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，但研究主要集中在蛋白質(zhì)［7－8］和脂肪［9］等大營(yíng)養(yǎng)素的需求上，尚無(wú)有關(guān)該蝦飼料中鋅需求量方面的研究。因此，本試驗(yàn)通過(guò)在配合飼料中添加不同水平的鋅，研究其對(duì)日本沼蝦幼蝦生長(zhǎng)性能、體組成以及組織中鋅、銅、鐵含量的影響，以便了解該蝦對(duì)飼料中鋅的需求量，為其高效環(huán)保飼料的開發(fā)和應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)飼料

以酪蛋白（C5890，Sigma）為主要蛋白質(zhì)源，魚油、豆油和磷脂為主要脂肪源，糊精為主要糖源，配制成粗蛋白質(zhì)為40.06%，粗脂肪為7.97%的基礎(chǔ)飼料（表1）。以七水硫酸鋅（ZnSO4·7H2O，分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)）為鋅源，通過(guò)逐級(jí)稀釋法，在基礎(chǔ)飼料中分別添加0、10、20、30、50、70mg/kg鋅配制成6種試驗(yàn)飼料，實(shí)測(cè)鋅含量分別為7.11、17.25、26.15、36.89、55.14、73.98mg/kg。飼料原料粉碎并過(guò)60 目篩，按比例充分混勻后加適量水?dāng)嚢?，用絞肉機(jī)擠壓成直徑為1.5mm的長(zhǎng)條，風(fēng)干后，破碎成粒徑為1～2mm的破碎料，置于4℃冰箱內(nèi)密封保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 試驗(yàn)動(dòng)物與飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)蝦由浙江省淡水水產(chǎn)研究所特種水產(chǎn)苗種基地提供，平均體重為（0.12±0.01）g。選擇體質(zhì)健壯、規(guī)格整齊的900尾試驗(yàn)蝦，隨機(jī)分組進(jìn)行養(yǎng)殖試驗(yàn)。試驗(yàn)共設(shè)6組，每組3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)50尾蝦。養(yǎng)殖系統(tǒng)為室內(nèi)反復(fù)循環(huán)流水式玻璃水族箱養(yǎng)殖系統(tǒng)，水族箱養(yǎng)殖水體為0.9m×0.5m×0.4m，箱內(nèi)放置生物過(guò)濾裝置和氣石，并放置足夠數(shù)量的網(wǎng)片作為試驗(yàn)蝦的隱蔽物和棲息地。試驗(yàn)用水為曝氣去氯后的自來(lái)水，日換水量約為總水體的1/3，連續(xù)充氣。每天投飼2次，在08：00、16：00各飽食投飼1次。試驗(yàn)期間，養(yǎng)殖水體溫度24.2～29.8℃，pH 7.4～8.2，溶氧5.3～7.5mg/L，氨氮0.20～0.31mg/L，鋅含量12～18μg/L。試驗(yàn)期50d。

1.3 樣品采集與分析

飼養(yǎng)試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，統(tǒng)計(jì)每個(gè)重復(fù)的飼料總攝入量，停食24h后稱量蝦體總重和計(jì)數(shù)蝦尾數(shù)，計(jì)算增重率（WGR）、成活率（SR）和飼料系數(shù)（FCR）。從每箱里隨機(jī)取25尾，其中10尾作為全蝦樣品，其余15尾用作分離肝胰臟、甲殼和肌肉。采用105℃常壓干燥法測(cè)定水分含量，凱氏定氮法測(cè)定粗蛋白質(zhì)含量，索氏抽提法測(cè)定粗脂肪含量，馬弗爐550℃灼燒法測(cè)定粗灰分含量。上述測(cè)定步驟均參照 AOAC（1995）［10］規(guī)定的方法進(jìn)行。全蝦、肌肉、肝胰臟和甲殼中的鋅、銅、鐵含量采用微波消解－火焰原子吸收法測(cè)定，參照馬往校等［11］的方法并做略微修改，具體如下：將樣品在105℃下常壓干燥，粉碎后對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理。稱取0.2g樣品置于80mL的特氟龍微波消解罐中，加入10mL濃硝酸與1mL濃鹽酸，置于微波消解系統(tǒng)（ETHOS1，Milestone）中150 ℃ 下 工 作80 min，冷卻至室溫后取出微波消解罐，在150℃加熱板上趕酸后，冷卻定容至50mL容量瓶中。用原子吸收分光光度計(jì)（AA240，Varian）測(cè)定溶液中鋅、銅、鐵含量后換算成組織中的含量。

表1 基礎(chǔ)飼料組成及營(yíng)養(yǎng)水平（風(fēng)干基礎(chǔ)）Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet（air－dry basis） %

1.4 計(jì)算公式

增重率（%）＝100×（Wt－W0）/W0；

成活率（%）＝100×Nt/N0；

飼料系數(shù)（FCR）＝I/（Wt－W0）。

式中：W0為試驗(yàn)蝦初體重（g）；Wt為試驗(yàn)蝦終體重（g）；N0為試驗(yàn)蝦初尾數(shù)；Nt為試驗(yàn)蝦終尾數(shù)；I為飼料攝入量（g）。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用SPSS 11.5軟件中的one－way ANOVA過(guò)程對(duì)所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，若有顯著差異，再用Duncan氏法進(jìn)行組間的多重比較，P＜0.05為差異顯著。分別根據(jù)增重率和甲殼鋅含量數(shù)據(jù)，采用折線模型（broken－line model）分析日本沼蝦幼蝦對(duì)飼料中鋅的需求量。

2 結(jié) 果

2.1 飼料鋅含量對(duì)日本沼蝦幼蝦生長(zhǎng)性能的影響

由表2可以看出，日本沼蝦幼蝦的末體重、增重率均隨著飼料中鋅含量的增加呈先上升后趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)。當(dāng)飼料中鋅含量從7.11mg/kg增加到36.89mg/kg時(shí)，末體重和增重率均顯著上升（P＜0.05），而達(dá)到36.89mg/kg及以上時(shí)無(wú)顯著變化（P＞0.05）。成活率在各組之間無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。飼料系數(shù)以36.89mg/kg組最低，顯著低于7.11和17.25mg/kg組（P＜0.05），但與其他組差異不顯著（P＞0.05）。采用折線模型分析飼料鋅含量與日本沼蝦幼蝦增重率之間的關(guān)系，如圖1所示。經(jīng)回歸分析得出，當(dāng)飼料鋅含量為31.90mg/kg時(shí)，日本沼蝦幼蝦可獲得最大的增重率。

2.2 飼料鋅含量對(duì)日本沼蝦幼蝦體組成的影響

由表3可以看出，水分含量除73.98mg/kg組顯著低于7.11mg/kg組（P＜0.05）外，其他各組間差異不顯著（P＞0.05）。粗蛋白質(zhì)、粗脂肪和粗灰分含量在各組間均差異不顯著（P＞0.05）。

表2 飼料鋅含量對(duì)日本沼蝦幼蝦生長(zhǎng)性能的影響Table 2 Effects of dietary zinc content on growth performance of juvenile oriental river prawn

圖1 飼料鋅含量（X）與增重率（Y）的關(guān)系Fig.1 Relationship between dietary zinc content（X）and WGR （Y）of juvenile oriental river prawn

2.3 飼料鋅含量對(duì)日本沼蝦幼蝦全蝦及組織中鋅、銅、鐵含量的影響

飼料鋅含量對(duì)日本沼蝦幼蝦全蝦及組織中鋅、銅、鐵含量的影響見表4。

隨著飼料中鋅含量的增加，日本沼蝦幼蝦全蝦和甲殼鋅含量呈先上升后平穩(wěn)的趨勢(shì)。其中，36.89、55.14和73.98mg/kg組的全蝦鋅含量顯著高于7.11mg/kg組（P＜0.05），與其他2組差異不顯著（P＞0.05）；73.98mg/kg組的甲殼鋅含量顯著高于7.11、17.25和26.15mg/kg組（P＜0.05），與其他2組差異不顯著（P＞0.05）。日本沼蝦幼蝦肝胰臟鋅含量隨著飼料中鋅含量的增加呈上升趨勢(shì)。其中，73.98mg/kg組的肝胰臟鋅含量顯著高于7.11mg/kg組（P＜0.05），與其他各組差異不顯著（P＞0.05）。飼料鋅含量對(duì)肌肉鋅含量無(wú)顯著影響（P＞0.05）。飼料鋅含量與日本沼蝦幼蝦甲殼鋅含量之間也具有線性關(guān)系（圖2），經(jīng)回歸分析，以日本沼蝦幼蝦甲殼鋅含量為指標(biāo)時(shí)，日本沼蝦幼蝦對(duì)飼料中鋅的需求量為58.62mg/kg。

表3 飼料鋅含量對(duì)日本沼蝦幼蝦體組成的影響（鮮重基礎(chǔ)）Table 3 Effects of dietary zinc content on body composition of juvenile oriental river prawn（fresh weight basis） %

圖2 飼料鋅含量（X）與甲殼鋅含量（Y）的關(guān)系Fig.2 Relationship between dietary zinc content（X）and carapace zinc content（Y）in juvenile oriental river prawn

飼料鋅含量對(duì)日本沼蝦幼蝦肌肉銅含量無(wú)顯著影響（P＞0.05）。73.98mg/kg組肝胰臟銅含量顯著低于7.11和17.25mg/kg組（P＜0.05），但與其他各組差異不顯著（P＞0.05）。飼料鋅含量對(duì)全蝦和甲殼銅含量有一定的影響，但沒有規(guī)律性。

肌肉和甲殼鐵含量均以73.98mg/kg組為最低，其中肌肉鐵含量顯著低于其他各組（P＜0.05），甲殼鐵含量顯著低于7.11、17.25、26.15和36.89mg/kg組（P＜0.05）。全蝦鐵含量以36.89mg/kg組 最 低，顯 著 低 于 7.11mg/kg組（P＜0.05）。肝胰臟鐵含量以55.14mg/kg組為最低，顯著低于7.11和17.25mg/kg組（P＜0.05）。

表4 飼料鋅含量對(duì)日本沼蝦幼蝦全蝦及組織中鋅、銅、鐵含量的影響（鮮重基礎(chǔ)）Table 4 Effects of dietary zinc content on zinc，copper and iron contents in whole body and tissues of juvenile oriental river prawn（fresh weight basis） mg/kg

3 討 論

3.1 飼料鋅含量對(duì)日本沼蝦幼蝦生長(zhǎng)性能的影響

本試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)飼料中鋅含量不足時(shí)，在飼料中添加鋅能顯著促進(jìn)日本沼蝦的生長(zhǎng)，飼料鋅含量為36.89mg/kg時(shí)，日本沼蝦幼蝦具有最大的增重率。這一結(jié)果與斑節(jié)對(duì)蝦（Penaeus monodon）［12］、凡 納 濱 對(duì) 蝦 （Litopenaeus vannamei）［13］等蝦類的研究結(jié)果類似，Shiau等［12］認(rèn)為在精制飼料中添加35～48mg/kg的鋅，斑節(jié)對(duì)蝦具有最大的生長(zhǎng)量，而且非特異性免疫力最強(qiáng)；Davis等［13］對(duì)凡納濱對(duì)蝦鋅需求量的研究表明，在以酪蛋白和明膠為蛋白質(zhì)源的半精制飼料中添加15mg/kg的鋅（飼料中鋅總含量為33mg/kg），凡納濱對(duì)蝦具有最大的增重率。對(duì)奧尼羅非魚（Oreochromis aureus♂×Oreochromis niloticus♀）［14－16］、星 斑 川鰈（Platichtys stellatus）［17］、大黃魚（Pseudosciaena croce）［18］、軍曹魚（Rachycentron canadum）［19］等魚類的研究也表明，飼料中添加適量的鋅能顯著促進(jìn)魚體的生長(zhǎng)。

水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)鋅的需求在一個(gè)適宜的劑量范圍，飼料中鋅含量過(guò)低或過(guò)高均可能引起生長(zhǎng)抑制、免疫機(jī)能下降、骨骼畸形等［14，17］。缺鋅會(huì)導(dǎo)致斑節(jié)對(duì)蝦［12］、凡納濱對(duì)蝦［13］、星斑川鰈［17］、大黃魚［18］、軍曹魚［19］、斑點(diǎn)叉尾（Ictalurus punctatus）［20］生長(zhǎng)受阻，甚至還出現(xiàn)死亡率上升、皮膚糜爛、鰭部充血與骨骼畸形等缺鋅癥狀［17，21］。本試驗(yàn)結(jié)果表明，飼喂較低鋅含量飼料的日本沼蝦生長(zhǎng)受到抑制，增重率顯著低于其他各組，而飼喂較高鋅含量飼料對(duì)日本沼蝦幼蝦的生長(zhǎng)并沒有產(chǎn)生負(fù)面影響，機(jī)體也沒有出現(xiàn)不良癥狀。通常情況下，滿足最佳生長(zhǎng)的鋅需求量并不能使試驗(yàn)動(dòng)物達(dá)到最佳生理狀況。本試驗(yàn)中，55.14和73.98mg/kg的鋅含量超出了日本沼蝦幼蝦最適生長(zhǎng)需求量（31.90mg/kg），并沒有對(duì)日本沼蝦幼蝦產(chǎn)生毒性，對(duì)生長(zhǎng)也沒有起到促進(jìn)或抑制，而是趨于穩(wěn)定。在對(duì)斑節(jié)對(duì)蝦［12］、凡納濱對(duì)蝦［13］、尼羅羅非魚（Oreochromis niloticus）［22］、大黃魚［18］、鮑（Haliotis discus hannaiIno）［23］等的研究中也得到了類似的結(jié)果；而在對(duì)奧尼羅非魚和星斑川鰈的研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)飼料中鋅含量超過(guò)404.89mg/kg時(shí)奧尼羅非魚的生長(zhǎng)將受到抑制［14］，在飼喂含414.20mg/kg鋅的飼料時(shí)星斑川鰈出現(xiàn)肝胰臟充血等中毒癥狀［17］。這些研究結(jié)果的不同主要是由飼料中鋅添加量的不同造成的，本試驗(yàn)中鋅的最大添加量為70mg/kg，斑節(jié)對(duì)蝦為120mg/kg，凡納濱對(duì)蝦為200mg/kg，均遠(yuǎn)小于奧尼羅非魚和星斑川鰈的最大添加量；其次，不同水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)鋅的耐受量有一定的差異，一般認(rèn)為甲殼類動(dòng)物對(duì)鋅的耐受量比魚類高；再者，試驗(yàn)配方的差異也會(huì)造成試驗(yàn)動(dòng)物對(duì)鋅利用率的不同，若配方中植物蛋白質(zhì)含量（植酸）較高，會(huì)降低水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)鋅的利用率［13］。

3.2 飼料鋅含量對(duì)日本沼蝦幼蝦全蝦及組織中鋅含量的影響

在對(duì)礦物元素的研究中，水產(chǎn)動(dòng)物機(jī)體組織中礦物元素含量的變化可以作為其營(yíng)養(yǎng)研究的評(píng)價(jià)指標(biāo)［2，20，24］。本試驗(yàn)中，隨著飼料中鋅含量的增加，甲殼鋅含量逐漸上升，在36.89mg/kg組達(dá)到最大值后趨于平穩(wěn)，這一趨勢(shì)與大黃魚［18］、大西洋鮭（Salmo salarby）［25］和尼羅羅非魚［22］的研究結(jié)果相似。36.89mg/kg組的甲殼鋅含量與55.14、73.98mg/kg組差異不顯著，而且這3組鋅含量的日本沼蝦幼蝦均獲得了較大的增重率，這表明蝦體的生長(zhǎng)與甲殼中鋅含量具有正相關(guān)性。經(jīng)回歸分析，當(dāng)甲殼鋅含量達(dá)飽和時(shí)，日本沼蝦幼蝦對(duì)飼料中鋅的需求量為58.62mg/kg，高于以增重率為評(píng)價(jià)指標(biāo)確定的鋅需求量（31.90mg/kg）。這與張佳明等［18］對(duì)大黃魚的報(bào)道相似，該研究中使試驗(yàn)魚達(dá)到最佳生長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)的鋅需求量為59.6mg/kg，而使試驗(yàn)魚達(dá)到脊椎骨鋅最大累積量時(shí)的鋅需求量為84.6mg/kg。在對(duì)尼羅羅非魚［22］的研究中也得到相似的結(jié)果。鋅對(duì)骨骼具有重要的意義，它具有激活氨酰－tRNA合成酶的作用，而該酶是骨組織細(xì)胞蛋白質(zhì)合成的限速酶［26］。在蝦蟹中，甲殼作為其外骨骼，其作用與脊椎動(dòng)物的骨骼有相似的作用。因此，甲殼鋅含量可以作為評(píng)價(jià)日本沼蝦幼蝦飼料鋅需求量的有效指標(biāo)，在對(duì)大黃魚［18］、大西洋鮭［25］等的研究中也得出相似的結(jié)論。

本試驗(yàn)中，全蝦的鋅含量隨著飼料中鋅含量的增加而逐漸上升，在36.89mg/kg組達(dá)到最大值，鋅含量再增加（55.14和73.98mg/kg組）則趨于平穩(wěn)，而且這3組中的日本沼蝦幼蝦均獲得了較大的生長(zhǎng)，這與甲殼鋅含量與生長(zhǎng)的關(guān)系相似，因此全蝦鋅含量也可以作為評(píng)價(jià)日本沼蝦飼料鋅需求量的有效指標(biāo)。在對(duì)大黃魚［18］、尼羅羅非魚［22］的研究中也明確指出，全魚鋅含量可以作為其鋅需求量的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

Davis等［13］對(duì)凡納濱對(duì)蝦的研究表明，隨著飼料中鋅含量的增加，凡納濱對(duì)蝦肝胰臟中的鋅含量也隨之增加，直至鋅含量為33mg/kg達(dá)到最大值后趨于平穩(wěn)，而且此含量下蝦體具有最大的生長(zhǎng)，因此建議肝胰臟鋅含量作為凡納濱對(duì)蝦鋅需求量的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。但在本試驗(yàn)中，日本沼蝦幼蝦肝胰臟鋅含量一直隨著飼料中鋅含量的增加而上升，在鋅含量最高組（73.98mg/kg組）達(dá)到最高，這與Shiau等［12］在斑節(jié)對(duì)蝦上的研究結(jié)果相似。出現(xiàn)不同結(jié)果的具體原因還不清楚，也許與蝦的種類和飼料設(shè)置的不同鋅含量相關(guān)，雖然肝胰臟被認(rèn)為是甲殼動(dòng)物鋅吸收和排泄的主要器官［28－30］，但是鋅在蝦肝胰臟中的具體代謝機(jī)制還不明確，有待于進(jìn)一步研究。

在本試驗(yàn)中，飼料鋅含量在7.11～73.98mg/kg時(shí)，日本沼蝦幼蝦肌肉鋅含量較低且維持在相對(duì)穩(wěn)定的水平。這可能是因?yàn)槿毡菊游r的肌肉代謝機(jī)制保證其鋅含量具有較高的穩(wěn)定性，飼料中過(guò)剩的鋅被儲(chǔ)存于肝胰臟、甲殼等其他組織或者被這些組織代謝掉。因此，在短時(shí)間內(nèi)，飼料中鋅的增加還不足以影響日本沼蝦幼蝦肌肉中鋅含量，也許只有當(dāng)飼料中鋅含量非常高（超出蝦體的代謝機(jī)能）時(shí)才會(huì)使鋅在肌肉中富集。在星斑川鰈［17］、花鱸（Lateolabrax japonicus）［31］和黃顙魚（Pelteobagrus fulvidraco）［32］等上的相關(guān)研究都證實(shí)了肌肉中鋅含量不受飼料中鋅含量的影響。

3.3 飼料鋅含量對(duì)日本沼蝦幼蝦全蝦及組織中銅、鐵含量的影響

礦物元素?cái)z入動(dòng)物體后相互影響，存在著拮抗和協(xié)同的關(guān)系，如鋅和銅存在著拮抗關(guān)系［33－36］，飼料中鋅含量過(guò)高會(huì)影響銅的吸收和利用，其機(jī)制為攝入的鋅可誘導(dǎo)腸黏膜細(xì)胞合成金屬巰基組氨酸三甲基內(nèi)鹽，此物質(zhì)與銅形成金屬巰基組氨酸三甲基內(nèi)鹽－銅復(fù)合物。此復(fù)合物不能被機(jī)體吸收進(jìn)入血液，滯留于腸黏膜細(xì)胞，當(dāng)腸黏膜細(xì)胞脫落時(shí)，此復(fù)合物隨糞便排出體外［37］。本試驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)這一點(diǎn)，日本沼蝦幼蝦肝胰臟、甲殼和全蝦中的銅含量在鋅含量高的組均有不同程度的降低，尤其是肝胰臟，而肌肉中的銅含量相對(duì)保持平穩(wěn)。Luo等［38］對(duì)黃顙魚幼魚的研究也發(fā)現(xiàn)，對(duì)照組的全魚銅含量最高，隨著飼料中鋅含量的增加，全魚銅含量呈下降的趨勢(shì)。鋅和鐵也存在著拮抗關(guān)系，它們?cè)谀c道內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)性吸收，并可能存在共同的轉(zhuǎn)運(yùn)通道，飼料中鋅含量過(guò)高可引發(fā)貧血、生長(zhǎng)緩慢、抗病能力低下等一系列缺鐵性病癥［39］。Gatlin等［40］研究認(rèn)為，飼料中鋅含量影響斑點(diǎn)叉尾對(duì)鐵的利用，高鋅導(dǎo)致肝胰臟內(nèi)鐵含量下降；Luo等［38］在對(duì)黃顙魚幼魚的研究中也發(fā)現(xiàn)，隨著飼料中鋅含量的增加，全魚鐵含量明顯下降。本試驗(yàn)結(jié)果也表明，鋅含量高的組中日本沼蝦幼蝦甲殼、肌肉、肝胰臟、全蝦的鐵含量較低。

4 結(jié) 論

以增重率和甲殼鋅含量為指標(biāo)，通過(guò)折線模型分析得出日本沼蝦幼蝦對(duì)飼料鋅的需求量分別為31.90和58.62mg/kg。

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