羅非魚低魚粉飼料中脫酚棉籽蛋白替代魚粉的研究

林仕梅毛述宏關 勇潘 瑜羅 琳羅 莉

(1.西南大學動物科技學院，重慶 400716;2.淡水魚類資源與生殖發(fā)育教育部重點實驗室，重慶 400716;3.北京市水產科學研究所，北京 100068)

如何降低飼料成本是動物營養(yǎng)學家和飼料生產者一直研究和關注的重點問題。動物性蛋白質源因存在資源短缺等問題，在飼料中的使用受到限制;而植物性蛋白質源因存在抗營養(yǎng)因子、適口性不佳和氨基酸不平衡等問題，在飼料中的使用也受到限制。眾所周知，棉籽粕中存在棉酚等抗營養(yǎng)因子，對動物的生長性能可產生不利的影響，但其合理的利用是安全可行的［1-3］。目前，已在部分養(yǎng)殖魚品種［3-7］上開展了棉籽粕使用效果的評估，因原料質量、試驗魚種類和配方結構的差異，導致研究結果不盡一致，雖有效果較好者，但棉籽粕的用量仍然有一定限制。此外，有一些研究通過對棉籽粕采用脫酚［8-10］或酶解［11］等工藝來改善其品質，并取得了較好的使用效果。我國棉籽年產量在1.0×107t以上，棉籽粕年產量在6.0×106t以上，脫酚棉籽蛋白(粗蛋白質含量≥50%)年產量在3.2×105t左右，并于2008年1月1日正式頒布實施了行業(yè)標準 GH/T 1042—2007《脫酚棉籽蛋白》。如何在飼料中最大限度地用好脫酚棉籽蛋白，同時又不影響?zhàn)B殖動物的生長和健康，這值得深入研究。

鑒于此，本試驗以羅非魚(Oreochromis niloticus)為試驗對象，在等氮等能實用飼料的基礎上，從生長性能、體組成、消化酶活性、肝功能和非特異性免疫功能等方面比較和評價脫酚棉籽蛋白的營養(yǎng)價值，以期為脫酚棉籽蛋白在水產飼料中的科學應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗飼料

脫酚棉籽蛋白是以棉籽為原料，采用液-液-固脫酚工藝(專利號:ZL 00 1 345620.6)生產，由北京中棉紫光生物科技有限公司提供。

參照NRC(1993)魚類營養(yǎng)標準，并結合我國的生產實際，配制羅非魚實用飼料(含魚粉6.0%，魚粉粗蛋白質含量為64.5%)。在實用飼料的基礎上用脫酚棉籽蛋白分別替代0、50%和100%的魚粉，配制成3種等氮等能的試驗飼料，其組成及營養(yǎng)水平見表1。飼料原料均粉碎過40目篩，飼料調質溫度為80℃，制成粒徑為2.5 mm的硬顆粒飼料，60℃烘干后于-15℃保存?zhèn)溆谩?/p>

表1 試驗飼料組成及營養(yǎng)水平Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets %

1.2 飼養(yǎng)管理

試驗魚選用當年培育的雄性吉富羅非魚(平均體重為50 g)270尾，隨機分成3組(每組設3個重復，每個重復30尾)，其中飼喂替代水平為0的試驗飼料的組為對照組。試驗魚飼養(yǎng)在室內淡水循環(huán)玻璃水族箱(有效體積為300 L)中，水源為曝氣自來水，水溫為(27.8±2.2)℃，pH 為7.4±0.4，溶解氧 ＞6.5 mg/L，氨氮 ＜0.50 mg/L，亞硝酸鹽氮＜0.06 mg/L。日投喂率為體重的2% ～4%，每天08:30、12:30和17:30各投喂1次，飼養(yǎng)時間為8周。

1.3 樣品制備與分析

飼養(yǎng)試驗結束后，禁食24 h后稱重，每重復隨機取3尾魚作為全魚樣品，用于體組成的測定;每重復另隨機取3尾魚，采用搗毀脊髓法處死，分離出肝胰臟，并立即放入液氮罐中速凍，然后轉入-80℃保存?zhèn)溆谩０锤我扰K質量加入10倍體積的 pH 7.4、0.2 mol/L 的磷酸緩沖液，用玻璃勻漿器勻漿后在10 000×g、4℃條件下離心30 min，取上清液作為酶活性分析樣品，-20℃保存?zhèn)溆谩?/p>

飼料原料及全魚樣品均在105℃烘干至恒重，然后采用凱氏定氮法測定粗蛋白質含量，索氏抽提法測定粗脂肪含量，高溫(550℃)灼燒法測定灰分含量。

肝胰臟胰蛋白酶、淀粉酶活性采用南京建成生物工程研究所生產的試劑盒測定。胰蛋白酶活性單位定義為每毫克組織蛋白質在37℃時與底物作用15 min，分解酪蛋白生成1 μg酪氨酸為1個酶活性單位。淀粉酶活性單位定義為每毫克組織蛋白質在37℃時與底物作用30 min，水解10 mg淀粉為1個酶活性單位。

肝胰臟谷草轉氨酶(GOT)、谷丙轉氨酶(GPT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性，總抗氧化能力(T-AOC)以及丙二醛(MDA)和肝糖原含量采用南京建成生物工程研究所生產的試劑盒測定。GOT、GPT活性單位定義為每毫克組織蛋白質與基質在37℃下作用60 min，生成1 μmol丙酮酸所需要的酶量為1個酶活性單位;SOD活性單位定義為每毫克組織蛋白質在1 mL反應液中SOD抑制率達50%時所反應的SOD量為1個酶活性單位。T-AOC單位定義為在37℃時，每分鐘每毫克組織蛋白質使反應體系的吸光度(OD)值每增加0.01時為1個T-AOC單位。組織中蛋白質含量采用考馬斯亮藍法測定。

1.4 計算公式

特定生長率(SGR，%/d)=100×［ln末重(g)-

1.5 數據處理與分析

除成活率外，數據均以平均值和標準誤表示，采用SPSS 11.0對所得數據進行單因素方差分析(One-way ANOVA)，若差異達到顯著水平，則進行Duncan氏多重比較，顯著水平為P＜0.05。

2 結果與分析

2.1 低魚粉飼料中脫酚棉籽蛋白替代魚粉對羅非魚生長性能的影響

由表2可知，50%替代水平組羅非魚的末重顯著高于對照組(P＜0.05)，而與100%替代水平組差異不顯著(P＞0.05)。羅非魚的特定生長率、蛋白質效率、飼料效率和攝食率組間差異不顯著(P＞0.05)，其中特定生長率、蛋白質效率和飼料效率均以50%替代水平組最高。各組羅非魚的成活率均為100%。

2.2 低魚粉飼料中脫酚棉籽蛋白替代魚粉對羅非魚體組成的影響

由表3可知，隨著脫酚棉籽蛋白替代水平的增加，羅非魚的內臟指數顯著增加(P＜0.05)。各組羅非魚的肝胰指數和肥滿度無顯著差異(P＞0.05)，但隨著脫酚棉籽蛋白替代水平的增加，肝胰指數呈增加趨勢，而肥滿度則呈降低趨勢。脫酚棉籽蛋白替代不同水平魚粉對羅非魚的全魚干物質、粗蛋白質、粗脂肪和灰分含量均無顯著影響(P ＞0.05)。

表2 低魚粉飼料中脫酚棉籽蛋白替代魚粉對羅非魚生長性能的影響Table 2 Effects of replacement of fish meal with degossypolled cottonseed protein in low fish meal diets on growth performance of tilapia

表3 低魚粉飼料中脫酚棉籽蛋白替代魚粉對羅非魚體組成的影響(濕重基礎)Table 3 Effects of replacement of fish meal with degossypolled cottonseed protein in low fish meal diets on body composition of tilapia(wet weight basis) %

2.3 低魚粉飼料中脫酚棉籽蛋白替代魚粉對羅非魚肝胰臟消化酶活性的影響

由表4可知，脫酚棉籽蛋白替代不同水平魚粉對羅非魚的肝胰臟胰蛋白酶和淀粉酶活性有顯著影響(P＜0.05)。50%替代水平組羅非魚的肝胰臟胰蛋白酶活性顯著高于對照組和100%替代水平組(P＜0.05)，但對照組與100%替代水平組之間無顯著差異(P＞0.05)。隨著脫酚棉籽蛋白替代水平的增加，肝胰臟淀粉酶活性顯著增加(P ＜0.05)。

表4 低魚粉飼料中脫酚棉籽蛋白替代魚粉對羅非魚肝胰臟消化酶活性的影響Table 4 Effects of replacement of fish meal with degossypolled cottonseed protein inlow fish meal diets on digestive enzyme activities in hepatopancreas of tilapia U/mg prot

2.4 低魚粉飼料中脫酚棉籽蛋白替代魚粉對羅非魚肝胰臟代謝、抗氧化指標以及肝糖原含量的影響

由表5可知，脫酚棉籽蛋白替代不同水平魚粉對羅非魚的肝胰臟代謝、抗氧化指標以及肝糖原含量均有顯著影響(P＜0.05)。隨著脫酚棉籽蛋白替代水平的增加，羅非魚的肝胰臟T-AOC，GPT、GOT、SOD活性和肝糖原含量均顯著降低(P＜0.05);而MDA含量則表現出與上述指標相反的變化規(guī)律，即隨著脫酚棉籽蛋白替代水平的增加而顯著增加(P＜0.05)。

表5 低魚粉飼料中脫酚棉籽蛋白替代魚粉對羅非魚肝胰臟代謝、抗氧化指標以及肝糖原含量的影響Table 5 Effects of replacement of fish meal with degossypolled cottonseed protein in low fish meal diets on metabolism and antioxidant indices and liver glycogen content in hepatopancreas of tilapia

3 討論

從本試驗結果可以看出，在低魚粉飼料(魚粉用量為6.0%)中脫酚棉籽蛋白完全替代魚粉不會影響羅非魚的生長效果和飼料利用率。棉籽粕因含有游離棉酚且賴氨酸含量低而影響其在羅非魚飼料中的用量［7］。研究表明，網箱中養(yǎng)殖的雜交羅非魚的飼料中可用棉籽粕替代50%的豆粕［12］，如果飼料中再補充賴氨酸，棉籽粕還可以替代60%的豆粕，最終棉籽粕用量達到33.76%［13］;而在尼羅羅非魚飼料中補充鐵(鐵∶游離棉酚=1∶1)，棉籽粕則可以完全替代魚粉［14］。上述結果表明，羅非魚對棉籽粕的耐受能力因其品種或飼料配方差異而不同。目前，主要通過改善加工工藝、補充必需氨基酸、降低或消除抗營養(yǎng)因子等手段來提高植物蛋白質源在水產動物飼料中的使用量。羅琳等［8］研究表明，日本鱸飼料(魚粉用量為45%)中脫酚棉籽蛋白的替代水平以不超過50%的魚粉蛋白質為宜。Luo等［9］研究發(fā)現，虹鱒幼魚的飼料(魚粉用量為22.5%)中可以用30.5%脫酚棉籽蛋白替代50.0%的秘魯魚粉而不影響其生產性能。吳秀峰等［10］研究認為，西伯利亞鱘幼魚飼料(魚粉用量為48%)中脫酚棉籽粉可替代40%的魚粉蛋白質。Gui等［11］研究發(fā)現，在異育銀鯽飼料(棉籽粕用量為13%)中添加5%的棉籽粕酶解物是比較適宜的。上述研究結果表明，不同來源的棉籽蛋白在水產飼料中的合理利用均是可行的，但不同的魚種對不同來源的棉籽蛋白的耐受劑量是不同的。

用植物蛋白質源替代魚粉往往因飼料適口性差導致試驗動物攝食率降低，進而影響動物的生長［15］。Luo 等［9］研究指出，飼料中添加脫酚棉籽蛋白使虹鱒幼魚生長性能降低，并認為這主要是因飼料適口性變差，導致攝食率下降所致。本研究中，脫酚棉籽蛋白替代不同水平魚粉并沒有影響羅非魚的攝食率，表明脫酚棉籽蛋白對羅非魚飼料適口性的影響在其可接受范圍內。當飼料中游離棉酚超過一定量時，會使單胃動物中毒，包括魚類［4］。Robinson 等［16］研究指出，奧利亞羅非魚對游離棉酚的耐受劑量為180 mg/kg。然而，本研究中各試驗飼料中游離棉酚含量均低于170 mg/kg，但脫酚棉籽蛋白的添加對吉富羅非魚的生理功能產生了一定程度的負面影響。上述結果表明，不同魚種對游離棉酚的耐受能力是不同的。

本研究發(fā)現，飼料中脫酚棉籽蛋白替代魚粉水平會顯著影響羅非魚的消化酶活性，替代水平為50%的組羅非魚生長性能最好，其肝胰臟胰蛋白酶活性最高，這提示羅非魚生長效果的改善主要是因其消化能力的提高。不同植物蛋白質源因抗營養(yǎng)因子種類、含量不同而對養(yǎng)殖魚類消化酶活性產生不同的影響［17-18］。本研究中，當脫酚棉籽蛋白替代50%的魚粉時，飼料中游離棉酚含量有所增加，但羅非魚的肝胰臟胰蛋白酶活性不降反增，這可能是魚類消化酶活性對飼料組成變化的適應性調整。

本試驗中，隨著脫酚棉籽蛋白替代水平的增加，羅非魚的肝胰臟GOT和GPT活性降低，而生長性能并未受到影響。這表明羅非魚的肝功能受到了一定程度的損傷，但還未危及到羅非魚的生長。本試驗飼養(yǎng)周期為8周，而飼養(yǎng)周期對試驗結果是否有影響，這是值得深入研究的。Blom等［19］研究指出，用棉籽粕完全替代飼料中魚粉飼養(yǎng)虹鱒6個月，不影響虹鱒的生長性能和成活率，但會降低雌性親本的繁殖性能。Lee等［6］用棉籽粕替代飼料中魚粉飼養(yǎng)虹鱒親魚3年(體重由250 g增加到4 000 g)，結果發(fā)現，虹鱒飼料中棉籽粕可以完全替代魚粉而不會影響虹鱒的生長和繁殖性能;然而，在飼養(yǎng)周期的第1年和第2年，飼料中棉籽粕的增加卻顯著降低了虹鱒的血細胞比容、血紅蛋白含量。有關虹鱒的研究還表明，用菜籽濃縮蛋白替代75%的魚粉飼養(yǎng)虹鱒63 d，虹鱒的生長性能未受到影響［20］;但用菜籽濃縮蛋白替代50%的魚粉飼養(yǎng)虹鱒140 d，虹鱒的生長性能顯著降低［21］。上述研究結果說明，飼養(yǎng)周期會對試驗結果產生影響。因此，對魚類利用植物蛋白質源的評價應該對魚類進行整個生長周期的研究，這樣得出的結果才是最科學、最準確的。

研究指出，飼料組成會對魚類的非特異性免疫功能產生影響［22-23］。作者前期相關的研究也發(fā)現，不同植物蛋白質源對羅非魚的非特異性免疫功能可產生不同的影響，以菜籽粕、棉籽粕對羅非魚肝胰臟GOT、GPT和SOD活性的影響最大，其次是花生粕，而以豆粕的影響最小［24］。本研究發(fā)現，隨著脫酚棉籽蛋白替代水平的增加，羅非魚肝胰臟的抗氧化能力顯著降低，表明飼料中脫酚棉籽蛋白已對羅非魚的免疫和防御系統產生了負面影響。作者前期相關研究發(fā)現，飼料配方中菜籽粕、棉籽粕總量超過52%會顯著影響羅非魚血清 GOT、GPT、SOD 和 溶 菌 酶 活 性［3］。Burrells等［25］研究發(fā)現，隨著大豆蛋白替代魚粉水平的增加，虹鱒的吞噬指數和呼吸爆發(fā)活性顯著下降。Krogdahl等［26］研究發(fā)現，大豆品種的不同會顯著影響大西洋鮭的溶菌酶活性和抗體水平。這些研究表明，飼料中不同植物蛋白質源及其添加水平均能夠影響魚類的免疫系統，從而使其免疫應答反應出現差異。

4 結論

①在低魚粉飼料中，脫酚棉籽蛋白可以完全替代魚粉而不影響羅非魚的生長性能，但對其免疫應答會產生負面影響。

②綜合分析可知，羅非魚低魚粉飼料中脫酚棉籽蛋白替代魚粉的水平以不超過50%為宜。

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