生物絮團(tuán)系統(tǒng)中不同低鹽度條件對水質(zhì)及凡納濱對蝦生理指標(biāo)的影響

龍麗娜，陸詩敏，劉 晃

（中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所，上海 200092）

0 引言

以色列學(xué)者Avnimelech[1]于1999年首次提出生物絮團(tuán)技術(shù)(biofloc technology，BFT)，是近來年發(fā)展起來的較為先進(jìn)的水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)之一。該技術(shù)是通過人為添加碳源調(diào)節(jié)養(yǎng)殖水體中的碳氮比，從而提高水體中異養(yǎng)細(xì)菌的數(shù)量，利用微生物同化氨氮、亞硝酸氮等無機(jī)氮，在調(diào)控養(yǎng)殖水質(zhì)的同時(shí)形成可被濾食性養(yǎng)殖對象直接攝食的菌體蛋白，起到調(diào)控水質(zhì)[2-4]、降低餌料系數(shù)的作用[5-7]。同時(shí)，生物絮團(tuán)中還含有大量活性物質(zhì)，如類胡蘿卜素和多糖等，能夠提高養(yǎng)殖對象的成活率和抗病性[8-10]。

凡納濱對蝦(Litopenaeus vannamei)，俗稱南美白對蝦，是中國養(yǎng)殖面積最廣、產(chǎn)量最高的養(yǎng)殖蝦類，占中國對蝦養(yǎng)殖產(chǎn)量的85%[11-12]。凡納濱對蝦在低鹽度條件下養(yǎng)殖是一種趨勢，養(yǎng)殖量將在全球范圍內(nèi)繼續(xù)增長[13]。目前，對不同鹽度（尤其低鹽度或中等鹽度）條件下生物絮團(tuán)技術(shù)的研究較少，且研究主要集中在鹽度調(diào)節(jié)方式對生物絮團(tuán)形成的影響[14]、不同鹽度對循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)凡納濱對蝦產(chǎn)量的比較[15]，以及低鹽度條件下凡納濱對蝦和銀鯽對生物絮團(tuán)攝食率的影響[16]，而利用生物絮團(tuán)技術(shù)在低鹽度條件下對凡納濱對蝦生長和生理健康的研究報(bào)道較少。因此，本研究以凡納濱對蝦為實(shí)驗(yàn)對象，研究了低鹽度條件下生物絮團(tuán)技術(shù)對零交換養(yǎng)殖系統(tǒng)水質(zhì)調(diào)控、對蝦生長性能和肌肉成分、抗氧化和消化酶活性的影響，以期為對蝦生物絮團(tuán)養(yǎng)殖水環(huán)境低鹽度調(diào)控提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)所用凡納濱對蝦購自海南如意來水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司。實(shí)驗(yàn)前將凡納濱對蝦暫養(yǎng)在pH 為7.5±0.7、溫度為(28±1)℃、溶氧＞5 mg/L 的水中。每天投喂南美白對蝦配合飼料3次。實(shí)驗(yàn)于2019年8月在中國水產(chǎn)科學(xué)研究院池塘生態(tài)工程研究中心開展。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和管理

實(shí)驗(yàn)共設(shè)計(jì)3 個(gè)鹽度，分別為5‰(S5)、10‰(S10)和15‰(S15)，每個(gè)處理組均設(shè)3個(gè)平行組。養(yǎng)殖周期為4 周。實(shí)驗(yàn)在零換水生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)中開展，包括養(yǎng)殖池(70 cm×50 cm×50 cm)，沉淀池和生物膜凈化池。通過添加葡萄糖培養(yǎng)生物絮團(tuán)，調(diào)節(jié)養(yǎng)殖水體的C/N為12[1]。選取體色正常，健康活潑，且初始體長為(5.06±0.29)cm，初始體重為(0.65±0.13)g 的凡納濱對蝦開展實(shí)驗(yàn)。每天投喂凡納濱對蝦配合飼料3次。

1.3 樣品的采集與測定

實(shí)驗(yàn)期間，每天測定養(yǎng)殖水體的溶解氧、溫度、pH和鹽度。每周測定1 次養(yǎng)殖水體中總氨氮、亞硝酸氮和硝酸氮的含量。采集100 mL水樣并經(jīng)0.45 μm濾膜抽濾后，按照吳慧芳等[14]介紹的方法進(jìn)行測定。

養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，禁食24 h后取樣，計(jì)數(shù)并稱重。每個(gè)養(yǎng)殖池取5只凡納濱對蝦冰浴麻醉后，用1 mL針頭插入心臟取血，并注入抗凝管中，上下顛倒混勻后，在4℃下以7000 r/g 的轉(zhuǎn)速離心15 min，取上清液保存于-80℃冰箱，用于抗氧化水平的測定。取血后立即在冰盤上解剖對蝦，獲得肌肉和腸道組織，置于-80℃冰箱，分別用于測定肌肉成分和消化酶活性。其中，對蝦肌肉水分的測定采用105℃干燥恒重法，粗蛋白含量采用凱氏定氮法測定，粗脂肪含量采用索氏抽提法測定，灰分含量采用高溫灼燒法測定?？寡趸剑ǔ趸锲缁?、丙二醛、谷胱甘肽過氧化物酶、總一氧化氮合酶和總抗氧化能力）以及消化酶活性（淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶）的測定均采用南京建成生物工程研究所研制的試劑盒測定。

生長評價(jià)指標(biāo)為存活率、增重率和特定生長率，計(jì)算公式分別見(1)～(3)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

本研究采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用單因素方差分析(ANOVA)和Duncan 檢驗(yàn)法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以P<0.05作為差異顯著水平。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(mean±SE)表示。運(yùn)用Excel 2016繪制圖表。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 低鹽度對生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)水質(zhì)的影響

實(shí)驗(yàn)期間不同鹽度處理組生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)的水質(zhì)指標(biāo)如表1所示，可以看出各組間養(yǎng)殖水體的溫度、溶解氧、總氨氮等水質(zhì)指標(biāo)相近，均無顯著性差異(P>0.05)。各水質(zhì)指標(biāo)均符合對蝦養(yǎng)殖的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 不同低鹽度處理組生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)中的水質(zhì)指標(biāo)情況

不同處理組生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)中總氨氮隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化見圖1。3 個(gè)處理組中總氨氮含量的變化無顯著差異(P>0.05)，均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。此外，3個(gè)處理組中亞硝酸氮濃度在前2周的波動(dòng)比較大（圖2），其中S15 組的亞硝酸氮濃度較高，隨后在第3周和第4 周趨于穩(wěn)定，S5 組的亞硝酸氮濃度整體偏低。從圖3可以看出，3個(gè)處理組中硝酸氮的濃度在前2 周呈現(xiàn)快速上升趨勢，從第3 周開始，整體呈現(xiàn)平穩(wěn)狀態(tài)，沒有明顯增長。

圖1 不同低鹽度處理組生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)中總氨氮的動(dòng)態(tài)變化

圖2 不同低鹽度處理組生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)中亞硝酸氮的動(dòng)態(tài)變化

圖3 不同低鹽度處理組生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)中硝酸氮的動(dòng)態(tài)變化

2.2 低鹽度對生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)對蝦生長的影響

如表2 所示，4 周的養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，不同低鹽度處理組生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)中對蝦的終末體重、特定生長率、存活率和增重率等生長指標(biāo)無明顯區(qū)別(P>0.05)。

表2 不同低鹽度處理組生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)中對蝦的生長情況

2.3 低鹽度對生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)對蝦肌肉成分的影響

不同低鹽度處理組生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)中對蝦的肌肉成分如表3所示，可以看出S5組、S10組和S15組的肌肉水分、粗蛋白和粗脂肪含量沒有明顯區(qū)別(P>0.05)，但S10 組的灰分含量明顯高于S5 組和S15 組(P<0.05)，且S5組和S15組間無顯著區(qū)別(P>0.05)。

表3 不同低鹽度處理組生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)中對蝦的肌肉成分

2.4 低鹽度對生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)對蝦消化酶的影響

不同低鹽度處理組對生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)對蝦腸道淀粉酶活性的影響如圖4 所示，可以看出S5 和S10 處理組對蝦腸道的淀粉酶活性顯著高于S15 處理組(P<0.05)，分別高出141%和132%，而S5 和S10 處理組間沒有明顯區(qū)別(P>0.05)。此外，各組間對蝦腸道的脂肪酶活性沒有明顯區(qū)別(P>0.05)，但S10處理組的酶活高于S5 和S15 處理組（圖5）。從圖6 可以看出，S5 處理組對蝦腸道的胰蛋白酶活性顯著高于S10和S15處理組(P<0.05)，分別提高了163%和274%。S10 和S15處理組間沒有明顯區(qū)別(P>0.05)。

圖4 不同低鹽度處理組生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)對蝦腸道淀粉酶活性的影響

圖5 不同低鹽度處理組生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)對蝦腸道脂肪酶活性的影響

圖6 不同低鹽度處理組生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)對蝦腸道胰蛋白酶活性的影響

2.5 低鹽度對生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)對蝦抗氧化水平的影響

從表4 可以看出，S5 處理組對蝦的超氧化物歧化酶活性顯著低于S15 處理組(P<0.05)，但S10 與其他2個(gè)鹽度組間無明顯區(qū)別(P>0.05)。丙二醛、谷胱甘肽過氧化物酶和總一氧化氮合酶活性在不同鹽度處理組對蝦間沒有明顯區(qū)別(P>0.05)。此外，與超氧化物歧化酶活性的結(jié)果一致，總抗氧化能力在S5 處理組最低，在S15處理組最高，兩者具有顯著性差異(P<0.05)。

表4 不同低鹽度處理組生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)對蝦血清抗氧化水平

3 討論

生物絮團(tuán)在15天左右形成并逐步穩(wěn)定[17]，可將養(yǎng)殖水體中的氨氮等無機(jī)氮轉(zhuǎn)化為有機(jī)氮，從而調(diào)節(jié)養(yǎng)殖系統(tǒng)的水質(zhì)，這與本次實(shí)驗(yàn)中總氨氮濃度在前2 周不斷上升，隨后逐漸下降的結(jié)果一致。張亞卓等[16]對低鹽度條件下凡納濱對蝦養(yǎng)殖系統(tǒng)的研究同樣發(fā)現(xiàn)，隨著養(yǎng)殖時(shí)間的增加，總氨氮濃度逐漸下降。研究發(fā)現(xiàn)，生物絮團(tuán)養(yǎng)殖水體中硝酸氮的濃度一般呈現(xiàn)增加的趨勢[18-19]，這與本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果類似，可能是養(yǎng)殖水體中的硝化細(xì)菌將部分有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為硝酸氮引起的。此外，本研究中的總氨氮、亞硝酸氮等水質(zhì)指標(biāo)在3個(gè)不同的鹽度處理組間沒有明顯區(qū)別，該發(fā)現(xiàn)與Maicá等[20]的研究一致。

在生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)中，Lzquierdo等[21]對凡納濱對蝦和Long等[22]對羅非魚的研究發(fā)現(xiàn)，其粗脂肪含量顯著高于對照組，可能是由于該系統(tǒng)中的生物絮團(tuán)中含有一定量的脂肪[18]。而本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示，在3 個(gè)不同的低鹽度處理?xiàng)l件下，生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)中凡納濱對蝦的肌肉成分除灰分外，水分、粗蛋白和粗脂肪含量沒有顯著差異。Maicá 等[20]研究發(fā)現(xiàn)在鹽度梯度為0、2、4、25 g/L的生物絮團(tuán)系統(tǒng)中，生物絮團(tuán)的粗蛋白、粗脂肪沒有明顯區(qū)別，說明在生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)中設(shè)置低鹽度環(huán)境對絮團(tuán)的成分影響不顯著，這也可能是本實(shí)驗(yàn)中不同低鹽度處理組未對凡納濱對蝦肌肉粗蛋白和粗脂肪造成明顯影響的原因。

消化酶與養(yǎng)殖對象的生長發(fā)育密切相關(guān)，其活性直接影響到養(yǎng)殖對象的消化能力，從而進(jìn)一步對餌料利用率產(chǎn)生影響[23]。研究表明，生物絮團(tuán)中含有淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶等消化酶[24-25]，可提升養(yǎng)殖對象的消化能力[26]。本研究發(fā)現(xiàn)，最低鹽度S5處理組的淀粉酶和胰蛋白酶活性最高，且隨著鹽度升高，其活性逐漸下降，這與秦海鵬等[27]的研究類似?？赡苁窃撎幚斫M的凡納濱對蝦為維持滲透壓平衡需要消耗更多的能量，因此從養(yǎng)殖系統(tǒng)中攝食較多的生物絮團(tuán)來獲得更高的消化酶活，用于消化食物。

研究表明，生物絮團(tuán)因富含多種活性物質(zhì)（類胡蘿卜素等），能夠提高養(yǎng)殖對象的存活率、抗氧化能力和免疫酶活[10,22]，而鹽度會(huì)對凡納濱對蝦的生長、存活、滲透壓調(diào)節(jié)、免疫和代謝酶活性等產(chǎn)生直接的影響[28]。本研究發(fā)現(xiàn)，生物絮團(tuán)養(yǎng)殖模式下，5‰鹽度處理組(S5)的超氧化物歧化酶活性和總抗氧化能力顯著低于15‰鹽度處理組(S15)。由此說明，在生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)中，鹽度對凡納濱對蝦的抗氧化水平具有明顯影響，這與張開全等[29]的研究發(fā)現(xiàn)類似。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，在生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)中，5‰(S5)、10‰(S10)和15‰(S15)等低鹽度條件對養(yǎng)殖水體的水質(zhì)指標(biāo)、凡納濱對蝦的生長、肌肉粗蛋白和粗脂肪無明顯影響。但5‰鹽度條件下對蝦的消化酶（淀粉酶和胰蛋白酶）活性顯著提高，15‰鹽度條件下對蝦的血清抗氧化水平顯著提高。