植酸酶對斑點叉尾鮰生長性能、營養(yǎng)物質表觀消化率及氮、磷排泄的影響

楊雨虹 劉行彪 黃 可 付 熊 吳晗冰

(東北農業(yè)大學動物科學技術學院，哈爾濱 150030)

植物性飼料中的磷主要是以植酸及其鹽的形式存在，難以被魚類所利用。植酸可通過螯合作用降低動物對礦物元素和蛋白質的利用率，從而降低飼料的營養(yǎng)價值［1］。大量未被利用的植酸磷隨糞便排出體外，對養(yǎng)殖環(huán)境造成了極大的污染。大量研究證實，植酸酶能降解植酸，從而降低其抗營養(yǎng)作用，提高植酸磷利用率［2－4］。斑點叉尾鮰(Ictalurus punctatus)是歐美主要淡水養(yǎng)殖品種之一，近年來斑點叉尾鮰的養(yǎng)殖在我國發(fā)展迅猛，已成為當前一個重要的淡水養(yǎng)殖品種［5］。然而，斑點叉尾鮰屬雜食性魚類，其配合飼料植物原料中的植酸磷無法被有效利用，大部分只能隨糞便排入水中，致使養(yǎng)殖水體中的磷負荷加重，從而導致水體富營養(yǎng)化。另外，植酸酶作為魚類飼料添加劑所開展的營養(yǎng)研究已成為熱點，但國內有關植酸酶在斑點叉尾鮰飼料中應用的研究較少。本試驗通過研究植酸酶對斑點叉尾鮰生長性能、營養(yǎng)物質表觀消化率及氮、磷排泄的影響，進而確定植酸酶的適宜添加量，以期為斑點叉尾鮰的健康養(yǎng)殖提供新的試驗依據和科學指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

植酸酶選用德國巴斯夫(BASF，Germany)顆粒狀微生物植酸酶，活性單位為5 000 U/g，購自哈爾濱龍寶飼料公司。植酸酶的活性采用霍啟光［6］的方法測定，實測活性為 5 160 U/g。

表1 基礎飼料組成及營養(yǎng)水平(風干基礎)Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet(air-dry basis) %

1.2 試驗飼料

以豆粕、玉米蛋白粉、棉籽粕、菜籽粕、次粉、魚油等為原料，以三氧化二鉻(Cr2O3)作為指示劑配制基礎飼料，其中維生素和礦物質預混料的添加量參照NRC(1993)［7］魚類營養(yǎng)標準。在基礎飼料 中 分 別 添 加 300、500、1 000、1 500 和2 000 U/kg的植酸酶，配制成5組試驗飼料。植酸酶采用表面噴涂法添加，添加方法參考Jackson等［8］的方法，具體操作如下:準確稱取所需質量的植酸酶，將其溶于檸檬酸鹽緩沖液中，按配合飼料質量(kg)與檸檬酸鹽緩沖液體積(L)比為20∶1將植酸酶緩沖溶液均勻地噴涂到基礎飼料表面。在制作基礎飼料時，2.0%的魚油與其他原料混合均勻后擠壓成粒，而在制作試驗飼料時，1.5%的魚油與其他原料混合均勻后擠壓成粒，然后用0.5%的魚油包裹飼料，以防止植酸酶在水中溶失。飼料噴涂處理后，放入37℃干燥箱中烘干，取出后室溫下放置24 h，封口袋包裝后放入－18℃冰箱冷凍保存?zhèn)溆谩；A飼料組成及營養(yǎng)水平見表1。

1.3 試驗設計、飼養(yǎng)管理及樣品采集

1.3.1 生長試驗

斑點叉尾鮰購自四川省綿陽市金城水產養(yǎng)殖場，正式試驗前，用基礎飼料對斑點叉尾鮰馴養(yǎng)2周，使其逐漸適應試驗飼料。試驗采用單因素完全隨機分組設計，挑選出體格健壯、體重均勻［(1.74±0.02)g］的試驗魚 540 尾，隨機分到 6個組中，每組3個重復，每個重復放養(yǎng)30尾魚。D0組為對照組，飼喂基礎飼料;D1、D2、D3、D4和D5組為試驗組，分別飼喂在基礎飼料中添加300、500、1 000、1 500、2 000 U/kg 植酸酶的試驗飼料。

采用室內循環(huán)流水養(yǎng)殖，每個試驗缸容積280 L，水流量控制在 2.5 L/min，水溫控制在(24 ±1)℃，溶氧 ＞8.0 mg/L，pH 為7.5 ～8.0，氨氮＜0.10 mg/L。試驗期間每天投喂2次，根據攝食情況作相應調整，以達到表觀飽食，確保無飼料存留，試驗持續(xù)90 d。

糞便的收集參考Lee［9］的方法。每天分別在10:00和18:00用糞便收集裝置將糞便迅速移到干燥濾紙上，在4℃冰箱中靜置1 h，濾干水分后放入對應密封袋中，于－18℃冰箱冷凍保存以備分析。

1.3.2 氮、磷排泄試驗

氮、磷排泄試驗方法參照李二超等［10］的方法。生長試驗結束后，以組為單位，在各組中挑選體格健壯、體重均勻［(16.70 ±0.85)g］的魚 75 尾進行試驗。氮、磷排泄試驗中組的設計與生長試驗相對應，每組3個重復，每個重復放養(yǎng)25尾魚。

采用靜水養(yǎng)殖方法進行試驗，每個試驗缸容積280 L，加水150 L，水溫控制在(24±1)℃，溶氧 ＞6.0 mg/L，pH 為7.5 ～8.0。試驗期間投喂方法同生長試驗，確保無飼料存留，不清理糞便，試驗持續(xù)72 h。

試驗在開始前和結束后，每重復采集水樣500 mL，經抽提過濾后，在4℃下保存，并于24 h內進行總磷和氨氮含量的測定。

1.4 樣品分析方法

飼料和糞便中粗蛋白質、粗脂肪、水分、灰分以及鈣、總磷含量均采用AOAC(1995)［11］分析方法進行分析。微量元素的分析采用原子吸收分析法，飼料中植酸磷含量的測定采用王永真等［12］的方法。養(yǎng)殖水體中總磷含量的測定采用鉬銻抗分光光度法，氨氮含量的測定采用奈氏試劑法。各試驗指標的計算公式如下:

1.5 數據處理及統計分析

試驗結果采用“平均值±標準差”表示。采用SAS 9.12統計軟件對數據進行統計學分析，先對數據作單因素方差分析(One-way ANOVA)，處理間若有顯著差異，再作Duncan氏多重比較，P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 植酸酶對斑點叉尾鮰生長性能的影響

由表2可知，與對照組相比，添加植酸酶的各試驗組的增重率(D1組除外)、特定生長率和蛋白質效率(D1組除外)均顯著提高(P＜0.05)，飼料系數則顯著下降(P＜0.05);成活率各組間沒有顯著差異(P＞0.05)。在0～1 500 U/kg添加范圍內，隨著植酸酶添加量的增加，生長性能不斷提高;當添加量達到2 000 U/kg時，與添加量為1 500 U/kg時相比生長性能有所降低，但增重率、特定生長率、蛋白質效率和飼料系數均差異不顯著(P＞0.05)。在所有組中，D4組的增重率、特定生長率和蛋白質效率最高，分別較對照組提高了 33.02% 、19.03% 和 18.27%;而 D4組的飼料系數則最低，較對照組降低了14.96%。

2.2 植酸酶對斑點叉尾鮰營養(yǎng)物質表觀消化率的影響

由表3可知，飼料中添加植酸酶可提高斑點叉尾鮰對干物質、粗蛋白質、粗脂肪、鈣、磷及微量元素(銅、錳、鋅和鐵)的表觀消化率。

飼料中添加植酸酶可提高斑點叉尾鮰對干物質和鈣的表觀消化率，其中D1組與對照組相比差異不顯著(P＞0.05)，而當植酸酶的添加量大于500 U/kg時，二者的表觀消化率均顯著高于對照組(P＜0.05)。在所有組中，D5組的干物質和鈣表觀消化率最高，二者分別較對照組提高了8.33%和9.39%，但 D3、D4和 D5組間干物質和鈣表觀消化率差異不顯著(P＞0.05)。

飼料中添加植酸酶可提高斑點叉尾鮰對粗蛋白質和粗脂肪的表觀消化率，其中D1和D2組與對照組差異不顯著(P ＞0.05)，D3、D4和 D5組與對照組差異顯著(P＜0.05)。在所有組中，D4組的粗蛋白質表觀消化率最高，較對照組提高了5.39%;D5組的粗脂肪表觀消化率最高，較對照組提高了5.73%。

表2 植酸酶對斑點叉尾鮰生長性能的影響Table 2 Effects of phytase on growth performance of channel catfish(Ictalurus punctatus)

隨著植酸酶添加量的增加，磷的表觀消化率呈上升趨勢，且各試驗組的磷表觀消化率均顯著高于對照組(P＜0.05)，但植酸酶的添加量在1 000～2 000 U/kg時，各組間磷的表觀消化率差異不顯著(P＞0.05)。在所有組中，D5組的磷表觀消化率最高，較對照組提高了46.30%。

飼料中添加植酸酶可提高斑點叉尾鮰對銅、錳、鋅和鐵的表觀消化率，其中銅和鐵的表觀消化率以D4組最高，分別較對照組提高了15.47%(P ＜0.05)和19.49%(P ＜0.05);錳和鋅的表觀消化率以D5組最高，分別較對照組提高了9.56%(P ＜0.05)和 29.63%(P ＜0.05)。

表3 植酸酶對斑點叉尾鮰營養(yǎng)物質表觀消化率的影響Table 3 Effects of phytase on apparent digestibility of nutrients in channel catfish(Ictalurus punctatus) %

2.3 植酸酶對斑點叉尾鮰氮、磷排泄的影響

由表4可知，斑點叉尾鮰的總磷排泄量以對照組最高，達0.254 mg/(kg·h)，而添加植酸酶的各試驗組的總磷排泄量均顯著低于對照組(P＜0.05)，其中D4組最低，較對照組降低了39.76%。單位增重糞磷排泄量與總磷排泄量的變化趨勢較為相似，以對照組最高，達3.91 g/kg，添加植酸酶的各試驗組的單位增重糞磷排泄量均顯著低于對照組(P＜0.05)，其中D4組最低，較對照組降低了76.21%。隨著飼料中植酸酶添加量的增加，氨氮排泄量有所下降，且D3和D4組氨氮排泄量顯著低于對照組(P＜0.05)，分別較對照組降低了20.46%和 22.47% 。

表4 植酸酶對斑點叉尾鮰氮、磷排泄的影響Table 4 Effects of phytase on excretion of nitrogen and phosphorus in channel catfish(Ictalurus punctatus)

3 討論

3.1 植酸酶對斑點叉尾鮰生長性能及營養(yǎng)物質表觀消化率的影響

磷作為一種必需礦物元素，在動物營養(yǎng)中發(fā)揮著重要作用［8］，而常用植物性飼料中60% ～70%的磷以植酸及植酸鹽的形式存在，很難為魚體所利用。研究表明，飼料中添加植酸酶對提高植酸磷及其他養(yǎng)分的利用率，促進魚類生長具有良好的效果［2－4］。其原因在于，植酸酶分解植酸的同時，將原來螯合的蛋白質及礦物元素釋放出來;此外，植酸的減少降低了其對消化酶的抑制［1］。

本試驗研究表明，植酸酶可有效改善斑點叉尾鮰的生長性能，促進營養(yǎng)物質的消化吸收，降低飼料系數。對生長性能的研究發(fā)現，添加1 500 U/kg植酸酶組的魚體增重率、特定生長率和蛋白質效率最高，分別較對照組提高了33.02%、19.03%和18.27%，飼料系數最低，較對照組降低了14.96%，這與 Jackson等［8］對斑點叉尾鮰、Papatryphon 等［13］對條紋鱸、鄭濤等［14］對奧尼羅非魚及高春生等［15］對草魚的研究結果相一致;對干物質、粗蛋白質、粗脂肪及礦物元素表觀消化率的研究發(fā)現，與對照組相比，植酸酶添加量在1 000～2 000 U/kg時，干物質、粗蛋白質、粗脂肪及礦物元素的表觀消化率有顯著提高，其中磷的表觀消化率提高了 40.64% ～43.30%，這與 Papatryphon等［13］對條紋鱸，Vielma 等［16］、Jouni等［17］、Forster等［18］對虹鱒，白東清等［19］對鯉魚的研究結果相一致，均證實了植酸酶對提高飼料中磷、蛋白質及脂肪的利用率有顯著效果。本試驗中，基礎飼料中可利用磷含量為0.48%，低于斑點叉尾鮰對磷的需求量，而隨著植酸酶添加量的增加，磷的表觀消化率逐漸升高，可利用磷含量由0.48%增加到0.72%，滿足了其對磷的需求。然而，對于粗蛋白質表觀消化率的研究，有些學者報道了不同的研究結果，如Vegard等［20］在大西洋鮭飼料中分別采用噴涂和預處理添加2 900 U/kg植酸酶，結果表明，植酸酶組與對照組相比，粗蛋白質的表觀消化率沒有顯著差異，并且這個研究結果與Sajjadi等［21］對大西洋鮭、Cheng 等［22］對虹鱒、姚瑞清［23］對羅非魚的研究結果相一致。飼料中添加植酸酶對蛋白質表觀消化率的影響存在差異，這可能與蛋白質飼料的質量、飼料結構組成及魚體消化道的pH不同有關。根據Kies等［24］報道，植酸在pH為2的條件下可以顯著地降低飼料蛋白質的溶解性，而在pH 4～5的范圍內沒有影響，不同飼料蛋白質的溶解性變化也相當大，這些因素應該是導致植酸酶對粗蛋白質表觀消化率研究結果出現差異的原因。通過對生長性能、營養(yǎng)物質表觀消化率及飼料成本效益綜合分析，可以確定斑點叉尾鮰飼料中植酸酶的最適添加量為1 500 U/kg。

3.2 植酸酶對斑點叉尾鮰氮、磷排泄的影響

在水產動物養(yǎng)殖生產中，氮、磷不僅是養(yǎng)殖水體中限制初級生產力的2種營養(yǎng)元素，也是評價水產養(yǎng)殖自身污染的重要指標。植酸及植酸鹽被公認為是植物性飼料中的抗營養(yǎng)因子［1］，由于魚體消化道內缺乏水解植酸的植酸酶，限制了其對磷的消化吸收，同時，植酸還能與蛋白質及礦物元素螯合，從而降低了魚體對蛋白質及礦物元素的吸收。大量未被利用的氮、磷隨糞便及尿液排出體外，改變了水體環(huán)境中某些物理、化學及生物學指標，致使浮游生物數量和微生物含量增加，水體自凈能力降低，導致水體富營養(yǎng)化或水質惡化［25］。

研究表明，魚類飼料中添加植酸酶可以提高磷的利用率，降低磷的排泄量。Rodehutscord等［26］用植酸酶處理的大豆粉飼喂虹鱒，可使磷排泄量降低65% ～88%;Schafer等［27］在鯉魚飼料中分別添加500和1 000 U/kg的植酸酶，結果磷的排泄量分別減少了28%和25%;曾虹等［28］在鯉魚飼料中添加1 000 U/kg的中性植酸酶，結果飼料磷的利用率提高了41.3%，單位增重糞磷排泄量降低了32%;Jackson等［8］在斑點叉尾鮰飼料中用噴涂法添加植酸酶，結果磷排泄量較對照組降低了33%。本研究中，分析總磷和單位增重糞磷排泄量的變化可知，兩者表現出相同的變化趨勢，即添加植酸酶的各試驗組較對照組均有顯著降低，其中添加1 500 U/kg植酸酶的試驗組最低，分別較對照組降低了39.76%和76.21%;分析氨氮排泄量的變化可知，與對照組相比，各試驗組均表現出下降的趨勢，并且添加1 000～1 500 U/kg植酸酶的試驗組有顯著降低，與上述研究結果相一致。這說明，在飼料中添加一定量植酸酶可有效降低斑點叉尾鮰氮、磷排泄，減少養(yǎng)殖水環(huán)境中氮、磷的污染。通過分析水體中總磷、氨氮及單位增重糞磷排泄量的變化，可以確定斑點叉尾鮰飼料中植酸酶的最適添加量為1 500 U/kg。

4 結論

綜上所述，在斑點叉尾鮰飼料中添加植酸酶對改善其生長性能，促進營養(yǎng)物質的消化吸收，降低其向養(yǎng)殖水環(huán)境中的氮、磷排泄，消除氮、磷污染具有重大意義。綜合分析各項指標，可以確定斑點叉尾鮰飼料中植酸酶的最適添加量為1 500 U/kg。

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