植物蛋白替代魚粉對(duì)克氏原螯蝦生長(zhǎng)和繁殖的影響

姚俊鵬 譚青松, 朱艷紅 徐迎燕 朱文歡

(1. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，農(nóng)業(yè)部淡水生物繁育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430070; 2. 武漢漁業(yè)技術(shù)推廣和指導(dǎo)中心，武漢430012; 3. 池塘健康養(yǎng)殖湖北省工程實(shí)驗(yàn)室，武漢 430070)

植物蛋白源替代魚粉是緩解飼料用魚粉資源緊缺的重要手段之一。其中豆粕和菜粕因價(jià)格低廉、蛋白含量高、富含維生素和礦物鹽而作為常用植物性蛋白源被廣泛應(yīng)用于蝦類飼料中[1—3]。不過與魚粉相比, 植物性蛋白源中氨基酸不均衡、賴氨酸和蛋氨酸等必需氨基酸缺乏及抗?fàn)I養(yǎng)因子(蛋白酶抑制劑、葡萄糖苷、皂甙等)的存在使得其對(duì)于魚粉的替代率不高[4—6]。另外, Hua等[7]研究發(fā)現(xiàn)植物蛋白源替代魚粉會(huì)降低克氏原螯蝦(Procambarus clarkii)飼料的誘食性和適口性。在植物性蛋白為基礎(chǔ)的飼料中添加一些限制性氨基酸(蛋氨酸、賴氨酸等), 有利于飼料中的氨基酸平衡, 提高飼料中的植物蛋白水平促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育。Biswas等[8]發(fā)現(xiàn), 在飼料中補(bǔ)充賴氨酸可以促進(jìn)斑節(jié)對(duì)蝦(Penaeus monodon)的生長(zhǎng)及飼料利用率。

克氏原螯蝦俗稱小龍蝦, 其肉質(zhì)鮮美、營(yíng)養(yǎng)豐富、市場(chǎng)需求大, 在全國(guó)各地廣泛養(yǎng)殖, 是一種重要的經(jīng)濟(jì)養(yǎng)殖對(duì)象[9,10]。在最近的十幾年中, 隨著養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴(kuò)大, 克氏原螯蝦苗種的需求量也在日益增大[7]。小龍蝦的繁殖性能、苗種的產(chǎn)量及質(zhì)量是限制小龍蝦產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵因素。在生產(chǎn)實(shí)踐中, 飼料中的蛋白質(zhì)水平、氨基酸的種類以及蛋白源的比例對(duì)親本的產(chǎn)卵量、受精率及胚后發(fā)育至關(guān)重要[11]。不過, Xu等[12]研究發(fā)現(xiàn), 當(dāng)飼料中魚粉在15%、20%和24%時(shí), 魚粉和豆粕的比例對(duì)克氏原螯蝦的性腺指數(shù)、產(chǎn)卵量及孵化率沒有顯著影響?？耸显r的繁殖及生長(zhǎng)性能對(duì)較高的植物蛋白水平以及補(bǔ)充限制性氨基酸的反應(yīng)尚不清楚。本研究旨在初步探究豆粕和菜粕替代魚粉以及在飼料中添加限制性氨基酸(蛋氨酸和賴氨酸)對(duì)克氏原螯蝦繁殖及生長(zhǎng)性能的影響。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)用的克氏原螯蝦及其養(yǎng)殖條件

實(shí)驗(yàn)用的克氏原螯蝦購(gòu)于湖北省仙桃市排湖漁場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)前馴養(yǎng)2周以適應(yīng)新的養(yǎng)殖環(huán)境。在馴養(yǎng)期間, 每天投喂2次, 投喂時(shí)間分別為09:00和18:00。將9種實(shí)驗(yàn)飼料按同等比例混合后進(jìn)行馴化投喂。

在馴養(yǎng)后, 分別選擇15尾發(fā)育良好、規(guī)格一致(初始體重: 25—30 g)的實(shí)驗(yàn)蝦按照雌雄比例2∶1隨機(jī)分配到27個(gè)68 cm×53 cm×37 cm的玻璃鋼水族箱中。在每個(gè)箱中放置15根直徑5 cm、長(zhǎng)15 cm的PVC管作為克氏原螯蝦的棲息地, 以防止互食行為的發(fā)生。在試驗(yàn)過程中, 每個(gè)水族箱的水深為25 cm,以虹吸的方式進(jìn)行水流交換, 使水中的溶解氧大于5.0 mg/L, pH為7.0—7.6, 總氨氮小于0.5 mg/L。

實(shí)驗(yàn)期間, 克氏原螯蝦每天投喂2次, 投喂時(shí)間分別是09:00和18:00, 投喂2h后用虹吸的方法收集未吃完的飼料并在60℃的烘箱中烘干, 記錄每個(gè)缸中小龍蝦的攝食量并校正投喂量。在蛻皮過程中,蛻皮中的小龍蝦分別飼養(yǎng)30 cm×18 cm×20 cm塑料缸中(水深: 10 cm), 防止捕食的發(fā)生。繁殖試驗(yàn)為期10周, 水溫為22.8—26.4℃, 光照為自然光照。

1.2 實(shí)驗(yàn)飼料

實(shí)驗(yàn)飼料以魚粉(武漢高龍飼料工業(yè)有限公司)為動(dòng)物性蛋白源, 以1∶1混合的豆粕和菜籽粕(中糧祥瑞糧油工業(yè)(荊門)有限公司)為植物蛋白源; 以豆油(南海油脂工業(yè)(赤灣)有限公司)為脂質(zhì)來源;以玉米淀粉(河南省大程面粉實(shí)業(yè)(集團(tuán))有限公司)和微晶纖維素(山東聊城阿華制藥股份有限公司)為糖源; 以羧甲基纖維素為黏合劑。并根據(jù)Reigh等[13]對(duì)克氏原螯蝦營(yíng)養(yǎng)需求的描述設(shè)計(jì)出的9組不同的飼料, 每組飼料含有30%的粗蛋白和7%的脂肪。V0、V34、V50、V65、V73和V81組飼料中含有6種不同水平的植物蛋白源; 在V50、V65和V81飼料的基礎(chǔ)上中分別添加晶體賴氨酸和蛋氨酸后得到VA48、VA63和VA78飼料?；A(chǔ)飼料的組成及主要營(yíng)養(yǎng)成分見表1, 飼料的氨基酸成分見表2。結(jié)晶氨基酸混合物在60℃下用羧甲基纖維素預(yù)涂以防止浸出損失, 然后與其他成分混合。將所有飼料原料粉碎后通過60目篩, 徹底混合后用實(shí)驗(yàn)室飼料制粒機(jī)制成直徑為2.5 mm的顆粒飼料。飼料顆粒在60℃下烘干, 并在-20℃下儲(chǔ)存。

1.3 樣品采集

經(jīng)過10周的養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn), 所有的克氏原螯蝦在樣品采集前停食24h, 隨機(jī)從每個(gè)缸中選取4尾雌性的克氏原螯蝦個(gè)體, 分別測(cè)量體重。通過破壞中樞神經(jīng)系統(tǒng)殺死個(gè)體并在冰上解剖出性腺, 單獨(dú)稱重,然后計(jì)算產(chǎn)卵數(shù)。另外再?gòu)拿總€(gè)缸中隨機(jī)選取三尾雌性個(gè)體放于-20℃條件下保存, 用于后續(xù)的全身常規(guī)體成分分析。

1.4 樣品及數(shù)據(jù)分析

采用標(biāo)準(zhǔn)方法(AOAC, 1995)測(cè)定飼料和實(shí)驗(yàn)克氏原螯蝦全蝦的水分、粗蛋白、粗脂肪和灰份。另外, 將飼料樣品送至華中農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院采用柱前衍生高效液相色譜法(HPLC)測(cè)定其中的氨基酸含量。

體重增長(zhǎng)率(WGR)、性腺指數(shù)(GSI)和成活率(SR)計(jì)算如下:WGR(%/d)=100×(W2-W1)/W1,GSI(%)=100×WG/W2,SR(%)=100×Nt/N0; 其中W1和W2分別是克氏原螯蝦在實(shí)驗(yàn)開始前和實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)的體質(zhì)量(g),WG是雌性克氏原螯蝦在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)性腺的質(zhì)量(g),N0和Nt分別是實(shí)驗(yàn)開始前和實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)克氏原螯蝦的數(shù)量。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差, 并通過Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)以及Bartlett檢驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性和方差齊性檢驗(yàn)。用SPSS 19.0軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(One-way ANOVA), 以測(cè)定實(shí)驗(yàn)因子對(duì)測(cè)定指標(biāo)的影響。當(dāng)實(shí)驗(yàn)因子影響顯著時(shí), 用Duncan’s多重比較來比較組間平均值的差異, 當(dāng)P＜0.05時(shí), 表示有顯著性差異。

2 結(jié)果

2.1 植物蛋白源替代魚粉對(duì)克氏原螯蝦生長(zhǎng)狀況的影響

如表3所示, 在沒有氨基酸添加的組中, 克氏原螯蝦的增重率隨著植物蛋白替代量的增加而減少,V81組的增重率最低(P＜0.05)。在同一魚粉替代水平下, 添加晶體氨基酸實(shí)驗(yàn)組中克氏原螯蝦的生長(zhǎng)狀況和對(duì)照組相比沒有顯著差異(P＞0.05)。

2.2 植物蛋白源替代魚粉對(duì)克氏原螯蝦繁殖狀況的影響

如圖1所示, 當(dāng)飼料中的植物蛋白的替代水平增加時(shí), 克氏原螯蝦的繁殖力顯著下降(P＜0.05)。其中V34組的產(chǎn)卵量最高, 平均每個(gè)個(gè)體的產(chǎn)卵量為624個(gè); V81組的產(chǎn)卵量最低, 平均每個(gè)個(gè)體的產(chǎn)卵量為119個(gè)。另外, 添加晶體氨基酸的組別(VA48、VA63和VA78)和對(duì)照組相比, 克氏原螯蝦的繁殖力沒有顯著降低(P＞0.05)。此外, 雌性克氏原螯蝦GSI隨飼料處理的變化情況和絕對(duì)繁殖力的變化情況相似。

2.3 植物蛋白源替代魚粉對(duì)克氏原螯蝦體組成的影響

如表4所示, 植物蛋白源替代魚粉對(duì)性成熟克氏原螯蝦全蝦水分、灰分、粗脂肪以及粗蛋白的含量沒有顯著影響(P＞0.05)。

3 討論

在本實(shí)驗(yàn)中, 盡管克氏原螯蝦在實(shí)驗(yàn)期間生長(zhǎng)比較緩慢, 但是飼料的處理對(duì)其生長(zhǎng)狀況還是產(chǎn)生一定的影響。在非氨基酸添加組中V34組的增重率顯著高于其他組別, 而在V81組的增重率最低, 這和Reigh等[14]的報(bào)道類似。這說明在克氏原螯蝦的飼料中加入適量的植物蛋白有利于其生長(zhǎng)。這可能是因?yàn)榭耸显r是廣食性的動(dòng)物, 能夠接受并消化吸收植物性蛋白。蛋氨酸和賴氨酸是以植物性蛋白為蛋白源的飼料中最為主要的兩種限制性氨基酸[15]。本研究還表明, 在含有高水平植物蛋白的飼料中添加合成氨基酸有利于克氏原螯蝦的生長(zhǎng),體現(xiàn)在飼料中含有高水平的植物蛋白(＞49.5%)而不添加氨基酸會(huì)抑制克氏原螯蝦的生長(zhǎng), 而在飼料中添加晶體賴氨酸和蛋氨酸(VA48、VA63 和 VA78)則會(huì)減弱這種抑制作用。本研究中這種補(bǔ)充賴氨酸和蛋氨酸對(duì)生長(zhǎng)產(chǎn)生有益影響的結(jié)果與斑節(jié)對(duì)蝦(P. monodon)[8]和日本對(duì)蝦(M. japonicus)[16]中的報(bào)道類似。

表1 飼料的組成和營(yíng)養(yǎng)成分(g/kg, 飼喂?fàn)顟B(tài))Tab. 1 Formulations and nutritional composition of experimental diets (g/kg as fed basis)

本研究中克氏原螯蝦的體重增長(zhǎng)率較低, 這可能是因?yàn)槠涮幱谏嘲l(fā)育階段, 攝食吸收的營(yíng)養(yǎng)除了少部分維持正常生命活動(dòng)以外, 絕大部分為性腺發(fā)育提供能量和物質(zhì)基礎(chǔ)[17]。另外, 隨著飼料中植物蛋白水平的提高, 雌性小龍蝦的性腺指數(shù)和繁殖力均顯著下降, 這和Sink等[18]在斑點(diǎn)叉尾鮰(Ictalurus punctatus)中報(bào)道類似。然而, Xu等[12]發(fā)現(xiàn), 當(dāng)魚粉水平為15%、20%或24%時(shí), 飼料中魚粉和豆粕比例對(duì)克氏原螯蝦的性腺指數(shù)、產(chǎn)卵量及孵化率沒有顯著影響。這表明, 由于飼料中有少量魚粉的存在, 克氏原螯蝦能夠耐受飼料中的植物蛋白。但在植物蛋白較高的飼料中添加賴氨酸和蛋氨酸可改善其生長(zhǎng)性能以及繁殖狀況, 這可能是因?yàn)橹参锏鞍缀枯^高的飼料中存在必需氨基酸的缺乏, 從而限制其生長(zhǎng)和性腺發(fā)育。我們?cè)诳耸显r幼蝦的植物性蛋白源替代魚粉的研究中也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果[19]。此外, 在哺乳動(dòng)物中也有類似的結(jié)果, 妊娠期間用高賴氨酸飼料喂養(yǎng)的母豬的平均產(chǎn)仔體重大于喂養(yǎng)低賴氨酸飼料的母豬的平均產(chǎn)仔體重[20]。

綜上所述, 結(jié)合克氏原螯蝦的生長(zhǎng)及繁殖狀況,飼料中植物蛋白的最佳添加量是33.8%。在飼料中添加高水平的植物蛋白抑制克氏原螯蝦的生長(zhǎng)并且降低其繁殖能力, 而在飼料中補(bǔ)充賴氨酸和蛋氨酸可以很好地改善這一狀況。

表2 飼料氨基酸成分(g/kg 干物質(zhì))Tab. 2 Analyzed amino acid composition of experimental diets (g/kg dry matter)

表3 植物性蛋白源替代魚粉對(duì)克氏原螯蝦成蝦生長(zhǎng)性能的影響Tab. 3 Effects of fish meal replacement by vegetable source on growth performance of adult Procambarus clarkii*

圖1 植物蛋白源替代魚粉對(duì)克氏原螯蝦繁殖能力的影響Fig. 1 Effects of fish meal replacement by plant-protein source on the reproduction performance of Procambarus clarkii

表4 植物性蛋白源替代魚粉對(duì)克氏原螯蝦體組成的影響Tab. 4 Effects of fish meal replacement with vegetable protein source on body composition (g/kg) of Procambarus clarkii