胡鵬莉 吳 瑞 魯康樂(lè) 王 玲 宋 凱 張春曉
復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉對(duì)花鱸生長(zhǎng)、消化能力和腸道健康的影響*
胡鵬莉 吳 瑞 魯康樂(lè) 王 玲 宋 凱 張春曉①
(集美大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院 廈門(mén)市飼料檢測(cè)與安全評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廈門(mén) 361021)
以初均重為(5.80±0.07) g的花鱸()幼魚(yú)為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,研究復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉對(duì)花鱸生長(zhǎng)、消化和腸道健康的影響。用復(fù)合蛋白分別替代對(duì)照組飼料中0、20%、40%、60%和80%的魚(yú)粉,配制成5種等氮等脂的實(shí)驗(yàn)飼料,分別用這5種飼料投喂花鱸70 d;養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)期間水溫為(29.5±1.5)℃,鹽度為29±1,溶解氧≥6.5 mg/L。養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)結(jié)束后采集樣品進(jìn)行分析,結(jié)果顯示,20%替代組花鱸生長(zhǎng)性能與對(duì)照組無(wú)顯著差異(>0.05),但隨魚(yú)粉替代比例的升高,花鱸增重率(WGR)、存活率(SR)、飼料效率(FE)以及蛋白質(zhì)效率(PER)顯著下降(<0.05),花鱸腸道蛋白酶活性以及飼料干物質(zhì)、粗蛋白與粗脂肪表觀消化率皆顯著降低(<0.05),且花鱸后腸黏膜組織結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷,腸道促炎因子TNF-α、IL-1β基因表達(dá)量升高,抗炎因子基因IL-4、IL-10表達(dá)量相應(yīng)降低。研究表明,復(fù)合蛋白替代花鱸飼料中魚(yú)粉比例不宜超過(guò)20%。
復(fù)合蛋白;花鱸;生長(zhǎng);消化;腸道組織結(jié)構(gòu);炎性因子
魚(yú)粉是最常見(jiàn)的飼料蛋白源之一,因其含有的氨基酸全面、適口性好等優(yōu)點(diǎn),成為水產(chǎn)飼料中最常使用的蛋白源(吳子林, 1995)。至2018年,我國(guó)海水養(yǎng)殖產(chǎn)量已達(dá)2000萬(wàn)t (農(nóng)業(yè)部漁業(yè)漁政管理局, 2018),水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)對(duì)配合飼料的依賴(lài)使得我國(guó)對(duì)魚(yú)粉的需求量逐年遞增。然而魚(yú)粉原料供應(yīng)量卻不斷的降低,同時(shí)伴隨著現(xiàn)代水產(chǎn)集約化養(yǎng)殖模式的迅猛發(fā)展,過(guò)度捕撈以及漁業(yè)資源退化等情況,尋找水產(chǎn)飼料中替代魚(yú)粉的蛋白源已然迫在眉睫(van Huis, 2013; Abowei, 2011)。
近年來(lái),昆蟲(chóng)蛋白已逐漸成為動(dòng)物飼料中蛋白替代的研究熱點(diǎn)(Ogunji, 2008)。目前,已有黃粉蟲(chóng)、黑水虻、蠶蛹粉和蠅蛆粉等應(yīng)用水產(chǎn)飼料研究中。本研究中使用的復(fù)合蛋白是一種以豆粕等飼料原料為底物,由蠅蛆和有益微生物經(jīng)過(guò)嚴(yán)格控制的共生環(huán)境進(jìn)行繁殖、生長(zhǎng)、發(fā)酵、轉(zhuǎn)化和合成,再經(jīng)濃縮和低溫烘干而成的高品質(zhì)動(dòng)物源性蛋白,其主要成分為蠅蛆粉,蛋白含量高,氨基酸全面,在保證營(yíng)養(yǎng)充足的同時(shí),還有利于改善底物原料利用率和動(dòng)物腸道健康。已有研究表明,在用蠅蛆粉替代魚(yú)粉之后,尼羅羅非魚(yú)()可以較好地?cái)z食和消化蠅蛆粉蛋白(Wang, 2017);在用家蠅蛆粉替代尖吻鱸飼料中魚(yú)粉的研究中發(fā)現(xiàn),家蠅蛆粉可以達(dá)到75%的替代魚(yú)粉水平而不影響其生長(zhǎng)和飼料系數(shù) (Lin, 2017)。而本研究就是探究復(fù)合蛋白在花鱸飼料中替代魚(yú)粉的適宜水平。
花鱸()又稱(chēng)為海鱸、七星鱸、寨花等,由于其為廣溫、廣鹽性魚(yú)類(lèi),且其具有味道鮮美、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、生長(zhǎng)快、抗病性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)(Men, 2014),而被廣泛養(yǎng)殖,2017年其年產(chǎn)量已達(dá)15.66萬(wàn)t,是我國(guó)養(yǎng)殖產(chǎn)量較高的海水魚(yú)類(lèi)(農(nóng)業(yè)部漁業(yè)漁政管理局,2018)。本研究以花鱸為研究對(duì)象,通過(guò)分析復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉后對(duì)花鱸生長(zhǎng)、消化及腸道健康的影響,確定其適宜的魚(yú)粉替代水平,為復(fù)合蛋白在花鱸商業(yè)飼料中的合理使用提供理論依據(jù)。
根據(jù)花鱸營(yíng)養(yǎng)需求,配制蛋白含量為43%,脂肪含量為12%的基礎(chǔ)飼料。用復(fù)合蛋白(由江門(mén)鑫肽生物蛋白有限公司提供)分別替代基礎(chǔ)飼料中0、20%、40%、60%和80%的魚(yú)粉(復(fù)合蛋白與魚(yú)粉營(yíng)養(yǎng)組成見(jiàn)表1),并添加三氧化二釔為指示劑配制成5種飼料。將各種飼料原料粉碎過(guò)篩,然后制成粒徑分別為1.5 mm和2.5 mm的顆粒料,飼料放置于烘箱中在55℃下5 h烘干,然后用自封袋封好,保存于-20℃冰箱中備用。飼料配方及營(yíng)養(yǎng)組成見(jiàn)表2。
表1 魚(yú)粉與復(fù)合蛋白營(yíng)養(yǎng)組成(%)
表2 實(shí)驗(yàn)飼料配方及主要營(yíng)養(yǎng)成分(干物質(zhì),%)
注:①維生素混合物(mg/kg 飼料):硫胺素,25 mg;核黃素,45 mg;鹽酸吡哆醇,20 mg;維生素B12,0.1 mg;維生素K3,10 mg;肌醇,800 mg;泛酸,60 mg;煙酸,200 mg;葉酸,20 mg;生物素,1.2 mg;維生素A乙酸酯,32 mg;維生素D3,5 mg;α-生育酚,120 mg;乙氧基喹啉,150 mg;微晶纖維素,1511.7 mg
②復(fù)合礦物質(zhì)(mg/kg 飼料):一水硫酸鎂,4000 mg;一水硫酸錳,50 mg;碘化鉀(1%),100 mg;氯化鈷(1%),100 mg;五水硫酸銅,20 mg;一水硫酸亞鐵,260 mg;一水硫酸鋅,150 mg;亞硒酸鈉(1%),50 mg;微晶纖維素,5270 mg
Notes: ①Vitamin premix (mg/kg diet): thiamin, 25 mg; riboflavin, 45 mg; hydrochloric acid pyridoxine, 20 mg; vitamin B12, 0.1 mg; vitamin K3, 10 mg; inositol, 800 mg; pantothenic acid, 60 mg; nicotinic acid, 200 mg; folic acid, 20 mg; biotin, 1.2 mg; retinal acetate, 32 mg; vitamin D3, 5 mg; alpha tocopherol, 120 mg; ethoxy quinoline, 150 mg; microcrystalline cellulose, 1511.7 mg
②Mineral premix (mg/kgdiet): MgSO4·H2O, 4000 mg; MnSO4×H2O, 50 mg; KI(1%), 100 mg; CoCl2(1%), 100 mg; CuSO4×5H2O, 20 mg; FeSO4×H2O, 260 mg; ZnSO4×H2O, 150 mg; Na2SeO3(1%), 50 mg; microcrystalline cellulose, 5270 mg
花鱸魚(yú)苗購(gòu)自廈門(mén)農(nóng)信漁聯(lián)信息科技有限公司花鱸育苗場(chǎng),在福建大北農(nóng)??叼B(yǎng)殖基地工廠化水泥池網(wǎng)箱中進(jìn)行暫養(yǎng),待實(shí)驗(yàn)魚(yú)穩(wěn)定后,以基礎(chǔ)飼料馴化7 d。正式養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)前,魚(yú)苗饑餓處理24 h,選取規(guī)格均一為(5.80±0.07) g、體格健康的花鱸600尾,隨機(jī)分配到20個(gè)循環(huán)養(yǎng)殖缸內(nèi)(400 L),每缸30尾魚(yú),每種飼料設(shè)4個(gè)重復(fù),進(jìn)行為期70 d的養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)。養(yǎng)殖期間水溫為(29.5±1.5)℃,鹽度為29±1,溶解氧≥6.5 mg/L。每天飽食投喂2次(08:00;16:30),認(rèn)真記錄每個(gè)缸中花鱸的攝食和生長(zhǎng)情況,并用虹吸管從缸底部收取糞便到過(guò)濾袋上,保存于-20℃冰箱用于測(cè)定飼料的表觀消化率。
1.3.1 樣品采集 養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,將魚(yú)饑餓24 h后用丁香酚(1∶10000)麻醉,進(jìn)行稱(chēng)重和計(jì)數(shù)。每缸隨機(jī)取9尾魚(yú),尾靜脈取血后,采集前腸、中腸和后腸分別裝入凍存管中,然后置于-80℃冰箱保存;每缸機(jī)取3尾魚(yú)采集后腸放入提前裝有波恩試劑的凍存管中,置于4℃冰箱保存,用于腸道組織學(xué)觀察;每缸取3尾魚(yú)用于花鱸體成分的分析。
1.3.2 飼料營(yíng)養(yǎng)成分與全體組成的測(cè)定 原料、飼料、魚(yú)體和糞便等常規(guī)成分測(cè)定均采用AOAC(1995)的方法進(jìn)行。其中水分是在105℃烘箱中烘至恒重,粗蛋白測(cè)定采用杜馬斯燃燒法定氮,測(cè)定儀器為全自動(dòng)定氮儀(Elementar, rapid N Exceed)。粗脂肪測(cè)定采用索氏抽提法(溶劑為乙醚);粗灰分測(cè)定是在馬弗爐中550℃灼燒12 h。飼料和糞便樣品中礦物元素的測(cè)定是先用加酸微波消解(Jupiter-B,多通量微波消解儀,上海新儀微波化學(xué)科技有限公司),后用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-OES,Prodigy 7,Leemae Labs,美國(guó))測(cè)定。
1.3.3 腸道消化酶活的測(cè)定 腸道消化酶活性檢測(cè),首先將采集的腸道樣品解凍,用生理鹽水勻漿后2500 r/min 4℃離心10 min,取上清液于-80℃冰箱中備用。其中淀粉酶(AMS)和脂肪酶(LPS)活力使用試劑盒(購(gòu)自南京建成生物工程研究所)測(cè)定,腸道蛋白酶活力采用福林–酚試劑法測(cè)定,腸道總蛋白采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定(購(gòu)自南京建成生物工程研究所)。所有樣品的檢測(cè)嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)的操作步驟規(guī)范完成。
1.3.4 腸道炎性因子基因表達(dá) 腸道總RNA提取用RNAiso Plus (TaKaRa, 日本)試劑,所有操作均嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)的操作步驟進(jìn)行。用NanoDrop ND-2000分光光度計(jì)測(cè)定RNA濃度,瓊脂糖凝膠電泳測(cè)定RNA完整性,然后用Thermo RevertAid First Strand cDNA Synthesis Kit對(duì)高質(zhì)量的RNA進(jìn)行cDNA合成,首先加入1mg RNA, 1ml Oligo(dT)18,并加ddH2O至12ml,進(jìn)行65℃反應(yīng)5 min,然后向上述體系中加入5×Reaction Buffer (4ml),Ribolock RNase Inhibitor (1ml),10 mmol/L dNTP Mix(2ml),RevertAid M-MuLV Reverse Transcriptase (1ml)混勻,按照42℃ 60 min、25℃ 5 min、70℃ 5 min進(jìn)行反應(yīng)。
實(shí)時(shí)熒光定量PCR用于檢測(cè)炎性因子mRNA水平。使用SYBR?Green Master Mix(AceQ?qPCR, 南京諾唯贊生物科技有限公司)試劑在Thermal cycler (ABI StepOne PlusTM)儀器上進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR。反應(yīng)體系如下:SYBR?Green Master Mix (10ml),上游引物(10mmol/L,0.5ml),下游引物(10mmol/L, 0.5ml),cDNA模板(9ml)。反應(yīng)條件如下:95℃ 5 min, 95℃ 10 s,60℃ 30 s,共40個(gè)循環(huán),所有反應(yīng)均進(jìn)行3個(gè)重復(fù)。選擇β-actin作為內(nèi)參基因,數(shù)據(jù)結(jié)果采用2–DDCt法分析,引物序列見(jiàn)表3。
實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對(duì)每缸魚(yú)逐一進(jìn)行稱(chēng)重并計(jì)數(shù),計(jì)算存活率(Survival rate, SR, %)、增重率(Weight gain rate, WGR, %)、特定生長(zhǎng)率(Specific growth rate, SGR, %)、蛋白質(zhì)效率(Protein efficiency ratio, PER)、飼料效率(Feed efficiency, FE)、攝食率(Feeding rate, FR, %/d)。公式如下:
表3 熒光定量引物序列
注: IL-1β:白細(xì)胞介素-1β;TNF-α:腫瘤壞死因子α; IL-4:白細(xì)胞介素-4;IL-10:白細(xì)胞介素-10
Notes: IL-1β: Interleukin-1β; TNF-α: Tumor necrosis factor α; IL-4: Interleukin-4; IL-10: Interleukin-10
SR=(/)×100;
WGR=100×()/0;
SGR=(n-n)×100/;
PER=(-)/;
FE=(-)/g;
FR=100×/(/2+/2)/;
式中,為實(shí)驗(yàn)初始花鱸尾數(shù),N為實(shí)驗(yàn)結(jié)束存活的花鱸尾數(shù),為蛋白質(zhì)攝入量(g),和分別為花鱸初始總重和終末總重;和分別為花鱸初始均重和終末均重(g);為實(shí)驗(yàn)中花鱸攝入飼料總重(g);為飼養(yǎng)天數(shù)(d)。
飼料營(yíng)養(yǎng)成分表觀消化率計(jì)算公式如下:
營(yíng)養(yǎng)成分表觀消化率(%)=[1-(飼料中Y2O3%×糞便中某營(yíng)養(yǎng)成分%)/(糞便中Y2O3%×飼料中某營(yíng)養(yǎng)成分%)]×100
所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行One-way ANOVA分析,用Duncan′s法多重比較,差異顯著水平為<0.05。所有數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(Mean±SE)表示。
復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉對(duì)花鱸生長(zhǎng)性能和飼料利用的影響見(jiàn)表4。研究表明,20%替代組花鱸WGR、SGR、SR和FR與0組(對(duì)照組)相比顯著差異不顯著(> 0.05),而FE和PER顯著降低(<0.05);隨復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉比例繼續(xù)升高,花鱸WGR、SGR、FE和PER均顯著降低(<0.05),至80%替代組為最低,而FR顯著增加(<0.05);SR則在替代比例至60%時(shí)顯著降低(<0.05)。
復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉對(duì)花鱸體組成的影響見(jiàn)表4。研究表明,花鱸全體粗蛋白含量隨復(fù)合蛋白替代水平增加而降低,至80%替代組顯著降低(<0.05)。而魚(yú)體水分、粗脂肪和粗灰分含量各組均無(wú)顯著差異(>0.05)。
表4 復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉對(duì)花鱸生長(zhǎng)性能和飼料利用率的影響
注:表中同列不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(<0.05),下表同
Note: The values in the same column with different upper small letter indicate significant difference (<0.05), the same as the followings
表5 復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉對(duì)花鱸體組成的影響(鮮重, %)
復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉對(duì)花鱸后腸組織結(jié)構(gòu)的影響如圖1?;|后腸組織學(xué)觀察發(fā)現(xiàn),各組腸道黏膜皺襞清晰,由腸腔向腸壁方向可清晰觀察到黏膜層、黏膜下層、肌層以及漿膜層。其中,對(duì)照組和20%替代組花鱸后腸絨毛形態(tài)完整,整齊伸入腸腔內(nèi),無(wú)破損、脫落現(xiàn)象,杯狀細(xì)胞正常;但是當(dāng)替代比例至40%時(shí),觀察到腸道黏膜中杯狀細(xì)胞開(kāi)始增多;隨替代比例繼續(xù)升高,腸道黏膜皺襞彎曲伸入腸腔內(nèi),固有層變寬,腸上皮細(xì)胞出現(xiàn)空泡。
復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉對(duì)花鱸腸道消化酶活性的影響見(jiàn)表6。研究表明,花鱸腸道蛋白酶活性隨復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉比例增加而逐漸降低,40%替代組開(kāi)始顯著降低(<0.05);而花鱸腸道淀粉酶和脂肪酶活性無(wú)顯著差異(>0.05),但隨復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉比例升高呈降低的趨勢(shì)。
圖1 復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉對(duì)花鱸后腸組織結(jié)構(gòu)的影響(×200)
A~E分別代表對(duì)照組(0)、20%、40%、60%和80%替代組
Among A~E represents 0, 20%, 40%, 60% and 80% replacement proportion of fish meal with composite protein, respectively
表6 復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉對(duì)花鱸腸道消化酶活性的影響
復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉對(duì)花鱸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量表觀消化率的影響見(jiàn)表7。研究表明,花鱸干物質(zhì)、粗蛋白與粗脂肪表觀消化率隨復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉比例升高而降低,但20%替代組與0組相比差異不顯著,其中干物質(zhì)與粗蛋白表觀消化率在替代水平超過(guò)40%時(shí)出現(xiàn)顯著降低(<0.05),而粗脂肪表觀消化率則是在60%替代組出現(xiàn)顯著性降低(<0.05)。
表7 復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉對(duì)花鱸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的影響
復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉對(duì)花鱸腸道促炎因子IL-1β,TNF-α基因表達(dá)量的影響見(jiàn)圖2。研究表明,前腸IL-1β和TNF-α基因表達(dá)量?jī)H在80%替代組顯著升高(<0.05),其他替代組與0組差異不顯著(>0.05)。中腸IL-1β基因表達(dá)量各組差異不顯著,而TNF-α基因表達(dá)量隨替代比例增加而升高,在60%和80%替代組顯著升高(<0.05)。后腸IL-1β基因表達(dá)量在20%替代組與0組差異不顯著,但當(dāng)替代比例超過(guò)40%時(shí),IL-1β基因表達(dá)量顯著升高(<0.05);后腸中TNF-α基因表達(dá)量在80%替代組顯著高于0組(<0.05),其他替代組與對(duì)照組相比差異不顯著(>0.05)。
圖2 復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉對(duì)花鱸前腸(A)、中腸(B)和后腸(C)促炎因子IL-1β, TNF-α基因表達(dá)量的影響
復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉對(duì)花鱸腸道抗炎因子IL-4, IL-10基因表達(dá)量的影響見(jiàn)圖3。研究表明,前腸IL-4基因相對(duì)表達(dá)量各替代組與對(duì)照組(0組)相比差異均不顯著(>0.05),但前腸中各替代組IL-10基因的表達(dá)量均顯著高于對(duì)照組(<0.05),其中80%替代組最高。中腸IL-4和IL-10基因表達(dá)量隨替代比例升高呈先升高后降低趨勢(shì),IL-4在20%替代組達(dá)到最高后至80%組最低,IL-10基因表達(dá)量在替代比例超過(guò)40%后顯著降低(<0.05),但各替代組與對(duì)照組相比差異不顯著(<0.05)。后腸各組間IL-4基因表達(dá)量不受復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉比例影響,各組間無(wú)顯著差異(>0.05);而IL-10基因相對(duì)表達(dá)量則是40%替代組顯著高于其他各組,其他各組間無(wú)顯著差異(>0.05)。
圖3 復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉對(duì)花鱸前腸(A)、中腸(B)和后腸(C)抗炎因子IL-4,IL-10基因表達(dá)量的影響
本研究中,復(fù)合蛋白替代20%魚(yú)粉時(shí),對(duì)花鱸的生長(zhǎng)和SR無(wú)顯著影響,但當(dāng)替代比例至40%時(shí),顯著降低花鱸的生長(zhǎng)性能;當(dāng)替代比例達(dá)至60%時(shí),SR也顯著降低。本研究中使用的復(fù)合蛋白主要成分為蠅蛆粉,而蠅蛆粉替代飼料魚(yú)粉已有相關(guān)研究,孟素宣等(2016)發(fā)現(xiàn),在錦鯉中替代比例達(dá)60%而不影響錦鯉的生長(zhǎng)性能;Ezewudo等(2015)發(fā)現(xiàn),在吉富羅非魚(yú)(中可替代50%魚(yú)粉;在魚(yú)粉供應(yīng)日益緊張的形勢(shì)下,蠅蛆粉替代魚(yú)粉的研究具有較大的開(kāi)發(fā)潛力。但不同養(yǎng)殖品種替代水平有差異,可能與不同魚(yú)類(lèi)對(duì)飼料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收能力不同,所使用的蠅蛆粉的加工工藝以及營(yíng)養(yǎng)水平有關(guān)。而花鱸為海水肉食性魚(yú)類(lèi),腸道較短,對(duì)蠅蛆粉的消化可能較錦鯉、羅非魚(yú)弱。其次,本研究使用的復(fù)合蛋白,各種必需氨基酸含量低于魚(yú)粉,隨替代比例升高導(dǎo)致飼料氨基酸缺乏 (竇秀麗, 2014; 李燕, 2010),不能滿(mǎn)足花鱸的生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)需求,從而影響其生長(zhǎng)性能。另有研究表明,蠅蛆幼蟲(chóng)體內(nèi)存在難以被水產(chǎn)動(dòng)物消化利用的甲殼素(Ogunji, 2008),會(huì)對(duì)飼料利用產(chǎn)生一定影響,在用蠅蛆粉替代魚(yú)粉后,會(huì)顯著降低FE和PER,導(dǎo)致花鱸攝入的營(yíng)養(yǎng)成分減少。文遠(yuǎn)紅等(2013)發(fā)現(xiàn),在黃顙魚(yú)()中當(dāng)蠅蛆粉添加比例大于8.94%時(shí),WGR和FE顯著下降;而在非洲鯰魚(yú)() (Fasakin, 2015)、雜交鯰() (Sogbesan, 2005)和黃鱔() (楊帆, 2011)中均有類(lèi)似的報(bào)道出現(xiàn)。因此,解決蠅蛆粉的飼料利用問(wèn)題,是提高替代水平的一個(gè)重要研究方向。
本研究發(fā)現(xiàn),復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉顯著影響花鱸的體成分,當(dāng)復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉比例為80%時(shí),全體粗蛋白含量顯著降低,表明高比例復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉會(huì)降低花鱸蛋白質(zhì)沉積,可能是由于高比例復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉后,飼料中氨基酸比例不均衡,魚(yú)類(lèi)無(wú)法利用攝食到的飼料進(jìn)行蛋白質(zhì)的合成(梅琳等, 2015),從而影響全體蛋白的沉積。Wang等(2017)在尼羅羅非魚(yú)中發(fā)現(xiàn),用蠅蛆粉替代魚(yú)粉后,對(duì)尼羅羅非魚(yú)體成分無(wú)顯著影響;劉黎等(2014)在青魚(yú)中發(fā)現(xiàn),隨替代魚(yú)粉比例升高,魚(yú)體水分、粗脂肪和粗灰分含量不受影響,但粗蛋白含量逐漸升高。出現(xiàn)這些差異的原因可能是不同魚(yú)類(lèi)對(duì)飼料中營(yíng)養(yǎng)成分的需求不同引起的魚(yú)體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)沉積的差異。
本研究表明,復(fù)合蛋白替代20%魚(yú)粉不影響飼料中干物質(zhì)、粗蛋白和粗脂肪的表觀消化率,但隨復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉比例升高,干物質(zhì)、粗蛋白和粗脂肪的表觀消化率均顯著降低。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與Kroeckel等(2012)在大菱鲆中用黑水虻替代魚(yú)粉的研究結(jié)果一致,而在尼羅羅非魚(yú)發(fā)現(xiàn)(Wang, 2017),蠅蛆粉替代魚(yú)粉后,飼料干物質(zhì)、粗蛋白和粗脂肪的表觀消化率雖不受替代比例影響,但隨替代比例升高有降低的趨勢(shì)??赡苁怯捎诶ハx(chóng)蛋白中含有甲殼素,而魚(yú)類(lèi)腸道中缺乏分解甲殼素的酶和微生物(Kroeckel, 2012),從而影響飼料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收;而且甲殼素在昆蟲(chóng)中一般是與蛋白結(jié)合以蛋白聚糖的形式存在,這種存在形式也阻礙腸道對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收(Ogunji, 2008)。其次,腸道消化酶結(jié)果表明,腸道蛋白酶活性隨復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉比例升高而降低,但20%替代組無(wú)顯著影響,但當(dāng)替代水平超過(guò)40%時(shí),蛋白酶活性顯著降低;而脂肪酶和淀粉酶活性雖不受飼料中復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉比例的影響,但隨復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉比例升高呈降低的趨勢(shì)。同樣,在黃鱔(楊帆, 2011)、凡納濱對(duì)蝦() (曹俊明等, 2012)和彭澤鯽(var. Pengze) (郭玉陽(yáng)等, 2012)的研究中發(fā)現(xiàn),當(dāng)飼料中添加高水平蠅蛆蛋白會(huì)顯著降低肝胰臟消化酶活性。因此,蠅蛆粉對(duì)消化能力的影響可能也是限制其在水產(chǎn)飼料中應(yīng)用的一大因素。綜上,復(fù)合蛋白替代20%魚(yú)粉不會(huì)對(duì)花鱸的消化能力產(chǎn)生顯著影響,但高比例替代魚(yú)粉會(huì)嚴(yán)重影響其消化能力,這可能也是蛋白沉積減少的一個(gè)重要原因。
魚(yú)類(lèi)腸道是魚(yú)體賴(lài)以吸收與利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的重要場(chǎng)所,腸道結(jié)構(gòu)的健康完整與其能否正常行使生理功能密切相關(guān),而在魚(yú)粉替代的研究中對(duì)腸道健康的影響是評(píng)價(jià)其替代水平的一項(xiàng)重要指標(biāo)。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),大西洋鮭()后腸組織形態(tài)可以直觀地反映出由植物蛋白引起的腸道炎性特征(Krogdahl, 2015; van den Ingh, 1991);同樣,豆粕替代魚(yú)粉后引起花鱸腸道絨毛長(zhǎng)度與寬度、肌層厚度降低,隱窩深度增加(王亞如, 2017)。本研究腸道組織學(xué)觀察發(fā)現(xiàn),隨復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉比例升高,實(shí)驗(yàn)組花鱸后腸黏膜杯狀細(xì)胞逐漸增多。當(dāng)替代比例超過(guò)60%時(shí),黏膜皺襞固有層變寬,皺襞上皮細(xì)胞出現(xiàn)空泡,絨毛長(zhǎng)度增加,杯狀細(xì)胞顯著增多。這些結(jié)果表明,復(fù)合蛋白高比例替代魚(yú)粉引起花鱸腸道組織結(jié)構(gòu)損傷,且隨替代比例升高其受損程度加重,這可能與復(fù)合蛋白中含有一定比例的豆粕有關(guān)。而在蠅蛆粉替代魚(yú)粉的研究中發(fā)現(xiàn),在黃顙魚(yú)中,低比例蠅蛆粉替代魚(yú)粉對(duì)黃顙魚(yú)腸道影響不顯著,僅在100%替代組發(fā)現(xiàn)黃顙魚(yú)前腸絨毛出現(xiàn)損傷,皺襞固有層變寬,部分微絨毛脫落(文遠(yuǎn)紅等, 2015)。而腸道組織結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷的原因推測(cè)是替代魚(yú)粉后引發(fā)了腸道炎性反應(yīng)。因此,本研究對(duì)引起腸道炎性反應(yīng)的分子機(jī)制進(jìn)行了進(jìn)一步的探討。
腸道炎性因子是用來(lái)評(píng)價(jià)腸道炎癥反應(yīng)的重要指標(biāo),研究發(fā)現(xiàn),促炎因子與抗炎因子的失衡是腸道黏膜損傷的重要因素之一(Pichai, 2012)。而腫瘤壞死因子α(TNF-α)和白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)在魚(yú)類(lèi)炎癥研究中受到廣泛關(guān)注,常作為研究炎性反應(yīng)的指標(biāo)之一。本研究表明,復(fù)合蛋白替代飼料中魚(yú)粉引起花鱸腸道炎性因子TNF-α、IL-1β基因表達(dá)上調(diào),而TNF-α和IL-1β基因表達(dá)上調(diào)具有促炎性反應(yīng);而IL-4和IL-10作為抗炎性細(xì)胞因子通過(guò)調(diào)控白介素類(lèi)因子的方式促進(jìn)相關(guān)免疫反應(yīng)(Rogy, 2000),本研究中復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉引起抗炎因子IL-4和IL-10基因表達(dá)下調(diào)。相關(guān)報(bào)道指出,在腸道發(fā)生炎性病變時(shí),往往伴隨著促炎因子如TNF-α和IL-1β等基因的表達(dá)量升高以及IL-4、IL-10表達(dá)量的降低(王少鑫等,2015; 岳文杰等, 2012; 姬培震等, 2015; Szkaradkiewicz, 2009;萬(wàn)國(guó)仕等,2011)。因此,本研究中復(fù)合蛋白高比例替代魚(yú)粉引發(fā)了腸道炎癥反應(yīng),可能是由于復(fù)合蛋白替代魚(yú)粉后使腸道內(nèi)促炎因子與抗炎因子失衡,腸道生態(tài)平衡被打破,從而引發(fā)腸道炎癥反應(yīng)。這也是高比例替代魚(yú)粉造成腸道組織結(jié)構(gòu)損傷的一大重要原因。
復(fù)合蛋白替代20%魚(yú)粉不會(huì)對(duì)花鱸的生長(zhǎng)性能產(chǎn)生負(fù)面影響,但隨著替代比例的升高,影響花鱸生長(zhǎng),降低花鱸腸道對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化能力,引發(fā)腸道促炎因子與抗炎因子失衡,導(dǎo)致炎性反應(yīng),影響腸道健康。綜合以上結(jié)論,建議復(fù)合蛋白替代花鱸飼料魚(yú)粉比例不宜超過(guò)20%。
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Effects of Replacing Fish Meal with Composite Protein on Growth, Diet Digestibility, and Gut Health in Japanese Seabass ()
HU Pengli, WU Rui, LU Kangle, WANG Ling, SONG Kai, ZHANG Chunxiao①
(Xiamen Key Laboratory of Feed Testing and Safety Evaluation, Fisheries College, Jimei University, Xiamen 361021)
This study was conducted to evaluate the effects of replacing fish meal with composite protein on growth performance, diet digestibility, and gut health in Japanese seabass (). Five isonitrogenous and isolipidic diets were formulated by replacing 0, 20%, 40%, 60%, or 80% of fish meal in the basic diet with composite protein. Quadruplicate groups of 30 fish [initial body weight (5.80±0.07) g] were fed the test diets to apparent satiation twice daily (08:00 and 16:30), and the experiment continued for 70 days. During the feeding trial, water temperature, salinity, and dissolved oxygen values were maintained at (29.5±1.5)℃, 29±1, and ≥6.5 mg/L, respectively.Samples were collected for analysis after the feeding trial. The main indexes including the growth performance, diet digestibility, intestinal digestive enzymes activities, posterior intestine morphology structure, and expression of inflammation-related genes of the proximal intestine, mid-intestine, and posterior intestine were analyzed to investigate the appropriate replacement proportion of fish meal by composite protein. The results showed that substituting 20% of fish meal with composite protein did not significantly affect growth performance compared to that of the control group (>0.05), while further increment of fish meal replacement levels resulted in significant reduction of weight gain, survival rate, feed efficiency, and protein efficiency ratio<0.05). Moreover, as the replacement level of fish meal with composite protein exceeded 20%, intestinal protease activity and apparent digestibility coefficients of feed dry matter, crude protein, and crude lipid also significantly decreased with increasing level of fish meal replacement by composite protein (<0.05). Meanwhile, increasing replacement of fish meal with composite protein damaged posterior intestine morphology structure and up-regulated expression of gut inflammatory genes such as TNF-α and IL-1β, while an opposite trend was observed for the expression of anti-inflammatory genes, IL-4 and IL-10. In conclusion, it was recommended that the replacement proportion of fish meal with composite protein should not exceed 20%.
Composite protein; Japanese seabass (); Growth performance; Digestibility; Gut morphology structure; Inflammatory genes
S965.211
A
2095-9869(2019)06-0056-10
10.19663/j.issn2095-9869.20181214002
http://www.yykxjz.cn/
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* 國(guó)家海水魚(yú)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-47)資助[This work was supported by China Agriculture Research System (CARS-47)]. 胡鵬莉,E-mail: 970260221@qq.com
張春曉,教授,E-mail: cxzhang@jmu.edu.cn
2018-12-14,
2019-01-30
ZHANG Chunxiao, E-mail: cxzhang@jmu.edu.cn
(編輯 陳輝)