N-氨甲酰谷氨酸對羅非魚幼魚生長、血液氨基酸組成及脂肪沉積的影響

程煒軒張 麗許國煥吳清洋熊 達郭瑩姿譚文俊許 迪

(1. 廣東省微生物研究所, 廣州 510070; 2. 廣東省菌種保藏與應用重點實驗室, 廣州 510070; 3. 廣東省微生物應用新技術(shù)公共實驗室, 廣州 510070; 4. 省部共建華南應用微生物國家重點實驗室, 廣州 510070; 5. 廣東碧德生物科技有限公司, 廣州 510663)

N-氨甲酰谷氨酸對羅非魚幼魚生長、血液氨基酸組成及脂肪沉積的影響

程煒軒1,2,3,4,5張 麗1,5許國煥1,5吳清洋1,5熊 達1,5郭瑩姿5譚文俊5許 迪1,5

(1. 廣東省微生物研究所, 廣州 510070; 2. 廣東省菌種保藏與應用重點實驗室, 廣州 510070; 3. 廣東省微生物應用新技術(shù)公共實驗室, 廣州 510070; 4. 省部共建華南應用微生物國家重點實驗室, 廣州 510070; 5. 廣東碧德生物科技有限公司, 廣州 510663)

為研究精氨酸對尼羅羅非魚(Oreochromis niloticus)的生物學效應, 采用精氨酸內(nèi)源合成途徑的必需輔助因子N-氨甲酰谷氨酸(NCG)代替精氨酸, 研究不同劑量包被NCG制劑(實際NCG含量為80%)對尼羅羅非魚生長及脂肪沉積的影響。實驗共設(shè) 6個制劑添加組, 分別為 0.025%、0.05%、0.1%、0.2%、0.4%、0.5%及對照組。結(jié)果顯示, 羅非魚血液中所有 NCG添加組(0.025%—0.5%)和對照組相比, 賴氨酸、蘇氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸等必需氨基酸含量無顯著性差異(P＞0.05), 而當 NCG添加量為 0.4%時, 精氨酸含量顯著高于其他各組(P＜0.05), 且約為對照組的4倍, 繼續(xù)提高NCG添加量至0.5%時, 精氨酸含量無顯著提高(P＞0.05); 所有 NCG添加組的末均重、特定生長率、飼料系數(shù)、內(nèi)臟比和肥滿度等指標與對照組相比均無顯著性差異(P＞0.05), 當 NCG添加量為 0.2%時, 增重率和蛋白質(zhì)效率均顯著高于其他組(P＜0.05), 除了0.1%NCG添加組, 其他各組全魚蛋白質(zhì)含量均高于對照組; 脂肪沉積方面, 所有NCG添加組均顯示肝體比顯著低于對照組(P＜0.05), 全魚干物質(zhì)中脂肪含量顯著高于對照組 (P＜0.05), 脂肪有從肝轉(zhuǎn)移至肌肉的傾向。飼料中添加0.4%NCG, 對于血液中精氨酸含量的提高有較好的促進作用, 而且不影響其他氨基酸的吸收;飼料中添加 0.025%—0.5% NCG有利于減少肝臟脂肪沉積而增加了肌肉中的脂肪沉積, 研究結(jié)果為進一步開展精氨酸影響魚體脂肪沉積的機理研究提供了科學依據(jù)。

精氨酸; N-氨甲酰谷氨酸; 脂肪; 尼羅羅非魚; 生長指標; 內(nèi)臟指標; 氨基酸

精氨酸在魚體中參與蛋白質(zhì)的合成, 促進內(nèi)分泌, 并調(diào)節(jié)機體免疫。魚類對精氨酸需求量約占飼料蛋白總量的3.3%—6.8%[1], 飼料中缺乏精氨酸時,主要表現(xiàn)為生長速度、飼料轉(zhuǎn)化率及蛋白沉積率下降。而當飼料中精氨酸過量時對生長的影響, 不同的魚類存在明顯的種間差異。飼料中過量的精氨酸對點帶石斑魚(Epinephelus coioiaes)的生長無影響[2],同位數(shù)標記顯示, 體內(nèi)多余的精氨酸被用來氧化分解, 提供能量。而過量的精氨酸對黑鯛(Sparus macrocephlus)的生長有顯著的抑制作用, 原因是過量的精氨酸抑制賴氨酸等其他氨基酸的吸收[3]。

在陸生動物中, 精氨酸對于動物脂肪也有良好的調(diào)節(jié)作用, 目前認為主要經(jīng)過一氧化氮途徑[4]。以二型糖尿病模型大鼠(Rattus norvegicus)(zdf大鼠)為研究對象, 連續(xù)10周在飲用水中添加1.51%的L-精氨酸, 可使大鼠在采食量、飲水量以及能量攝入量等方面沒有明顯差別的情況下, 血清中精氨酸和一氧化氮的濃度分別提高61%和70%, 10周以后, 腹部脂肪脂重量減少45%而腎周脂重量減少25%, 但是身體其他部位的重量沒有受到顯著影響[5]。然而,魚類脂肪代謝途徑與陸生動物差異很大, 哺乳類脂肪分解作用依賴于 cAMP傳導, 而魚類及其他低等脊椎動物(兩棲類、爬行類)則并非如此[6,7], 因此,精氨酸對于魚類脂肪的調(diào)節(jié)效應可能與陸生動物有所區(qū)別。

尼羅羅非魚(Oreochromis niloticus)肉質(zhì)鮮美,搶食力強, 生長迅速, 已被多個國家和地區(qū)廣泛引入, 是聯(lián)合國推薦養(yǎng)殖的優(yōu)質(zhì)水產(chǎn)養(yǎng)殖品種。然而,隨著養(yǎng)殖集約化工藝逐步深化, 羅非魚在養(yǎng)殖過程中頻頻出現(xiàn)營養(yǎng)性疾病, 其表現(xiàn)為脂肪不正常蓄積,導致羅非魚的成活率及魚肉品質(zhì)下降。使用氨基酸等營養(yǎng)素解決脂肪不正常累積, 是一種新思路, 因而首先要了解精氨酸對魚類脂肪的效應問題。然而,直接在淡水魚類飼料中添加晶體精氨酸存在著以下問題: 精氨酸影響動物體對于其他氨基酸如賴氨酸的吸收、精氨酸容易被動物體內(nèi)精氨酸酶降解、精氨酸易溶于水等[8,9]。提高精氨酸的內(nèi)源合成, 是解決目前飼料中晶體精氨酸使用問題的有效途徑之一。N-氨甲酰谷氨酸(NCG)是N-乙酰谷氨酸(即NAG)類似物, 在動物體內(nèi)可以像 NAG一樣發(fā)揮作用參與機體尿素循環(huán)。NCG可以有效激活精氨酸合成途徑中關(guān)鍵酶氨甲酰磷酸合成酶-1(Carbamoyl phosphate synthase-I, CPS-I), 該酶是精氨酸內(nèi)源合成途徑的必需輔助因子和限制性因素之一[8,9]。NCG相比于直接添加精氨酸, 有成本低, 吸收率高, 在體內(nèi)代謝穩(wěn)定等優(yōu)勢。而且生物利用NCG內(nèi)源合成精氨酸的效率較高, 生成的精氨酸與NCG的比值約為10∶1[9]。開展精氨酸對魚體生長及脂肪的影響研究,將為后續(xù)研究精氨酸對脂肪、生長等生理學相關(guān)研究提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 飼料制作

將不同濃度(0、250、500、1000、2000、4000 和5000 mg/kg)的緩控釋 N-氨甲酰谷氨酸制劑作為飼料添加劑制作飼料(表 1), 飼料原料全部通過 40目篩。飼料均勻混合后, 按飼料和水1∶1.5的比例混合均勻, 通過擠壓機, 粉碎成直徑2 mm顆粒, 45℃以下快速風干, –20℃冰箱中保存待用。

1.2 飼料中氨基酸成分檢測

按照GB/T 18246-2000飼料中氨基酸的測定方法, 將各組制作好的干燥飼料, 分別用研缽磨碎后,稱取0.11 g樣品, 加入10 mL 6 mol/L鹽酸溶液, 充氮氣保護后, 110℃水解24h, 加雙蒸水定容至50 mL,稀釋3倍后, 使用HITACHI L-8900高速氨基酸分析儀測定, 根據(jù)樣品與標準品吸收峰面積之比, 測定樣品中氨基酸含量測定飼料中各氨基酸的含量(表1)。

1.3 飼料成分測定

飼料樣品在 105℃烘干至恒重, 根據(jù)烘干前后重量變化計算水含量; 采用凱氏定氮法測定樣品的總氮含量, 計算粗蛋白含量; 粗脂肪含量采用索氏抽提法; 灰分含量采用高溫(550 ℃)灰化法測定(表1)[10]。

1.4 實驗魚及管理

實驗魚購買于廣東省羅非魚良種場(廣州市番禺區(qū)大穩(wěn)村), 將購回的實驗魚進行馴化, 用基礎(chǔ)飼料定時、定量投喂, 馴化3d, 待魚不怕人, 并能主動游向喂食者時, 即為馴化成功。

實驗魚分組, 當魚生長至3 cm左右時, 進行分缸處理。分缸前進行初始體重測定, 以10尾為一組,帶水測定體重, 分缸盡量挑選大小相近的魚進行分缸, 每缸分30尾。其余過大或者過小的魚在備用缸中不參與實驗。

投喂量計算, 按照魚飽食的 80%量來計算, 飽食量則按照 20min內(nèi)多次投喂, 魚不再食額外的食物為基準, 每兩周進行一次調(diào)整。

設(shè)7個組, C為對照組, A1-A6為NCG飼料投喂組, 添加量依次為每kg飼料0.25、0.5、1、2、4、5 g的 NCG, 每個組設(shè) 3個重復, 每桶養(yǎng) 30尾, 每天9: 00與16: 00定量投喂, 在室內(nèi)養(yǎng)殖缸中進行循環(huán)水養(yǎng)殖, 養(yǎng)殖缸直徑1.5 m, 水深1.0 m, 水溫保持在(25—30)℃ ,溶解氧為(5.0—6.0) mg/L, pH 7.0—7.5,氨氮小于0.2 mg/L, 實驗持續(xù)8周。

于實驗開始和結(jié)束當天早晨分別空腹稱量每桶魚的總重, 記錄每天每組飼料攝食量, 用來計算增重率、特定生長率、飼料系數(shù)和蛋白質(zhì)效率, 從每個桶中隨機抽出10尾, 測定體重和體長等指標, 計算肥滿度, 計算公式如下:

增重率(Weight gain rate, WGR, %)=[(實驗末魚均重–實驗初魚均重)/實驗初魚均重]×100

特定生長率(Specific growth rate, SGR, %/d)= (Ln實驗末魚均重–Ln實驗初魚均重)/實驗天數(shù)× 100

飼料系數(shù)(Feed coefficient, FCR)=攝取的飼料總重量/(實驗末魚總體重–實驗初魚總體重)

表1 實驗飼料配方及成分分析Tab. 1 The formula of the test feed and the component analysis (%)

蛋白質(zhì)效率(Protein efficiency ratio, PER)=(實驗末魚總體重–實驗初魚總體重)/投喂飼料總量(g)×飼料中的蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)(%);

肥滿度(Condition factor, CF, %)=體重(g)／體長(cm)3×100

1.5 魚體營養(yǎng)成分測定

每組選取 7尾魚進行魚體成分分析, 先稱取魚體重量, 75℃充分烘干后, 再稱重, 通過魚體烘干前后重量計算魚體水分含量, 粗蛋白含量測定同飼料的測定方法。脂肪含量測定采用氯仿-甲醇法測定[11]。

1.6 魚體血液中游離氨基酸水平測定

實驗魚投喂后 6h, 從尾靜脈中抽取血液, 每組魚取 6尾, 各尾魚血各自混合均勻后, 兩尾魚血充分混合做成一支混合管, 共3管, 每管取3 mL, 加入 2倍體積無水乙醇充分混合, 4℃以 15000 r/min離心5min, 取上清液 1.2 mL在50℃減壓干燥, 用0.02 mol/L鹽酸定容, 過0.22 μm微孔濾膜后, 使用安捷倫 1260(德國)氨基酸分析儀進行測定[15], 根據(jù)樣品與標準品吸收峰面積之比, 測定血液中各氨基酸的含量。

1.7 內(nèi)臟指標測定

于實驗結(jié)束當天, 每桶隨機取出6尾魚, 稱量體重后, 剪斷腮弓放血致死后, 解剖出內(nèi)臟, 測定內(nèi)臟、肝臟重量, 計算臟體比以及肝體比, 公式如下:

臟體比(Viscera-somatic index, VSI, %)=內(nèi)臟重(g)/體重(g)×100;

肝體比(Hepatosomatic index, HSI, %)=肝臟重(g)/體重(g)×100。

1.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用 SPSS 15.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析, 組間所有數(shù)據(jù)均以平均值±標準差(mean±SD)表示, 統(tǒng)計學顯著性水平為 P＜0.05, 統(tǒng)計學比較方法采用單因素方差分析(ANOVA), S-N-K, Duncan’s進行多重比較,區(qū)分顯著性差異水平。

2 結(jié)果

2.1 生長指標

各組間末均重、特定生長率均無顯著性差異,增重率方面, NCG添加組除了A-4組以外, 都與對照組無顯著性差異 (P＞0.05), 而 A-4組則顯著高于除A3組外其他各組, 飼料系數(shù)A-2組顯著高于其他組(P＜0.05), 其他各組差異不顯著(P＞0.05)。蛋白質(zhì)效率方面, A-4組最高, 顯著高于除A-3、C組外其他各組(P＜0.05), A-2組最低, 顯著低于除A-5、A-6組外其他各組(P＞0.05)。

2.2 內(nèi)臟指標

各組間內(nèi)臟比與肥滿度均無顯著性差異, 肝體比方面, NCG添加組A-1至A-4組均顯著低于對照組(P＜0.05), A-5、A-6組低于對照組, 但差異不顯著(P＞0.05)。

2.3 血液中游離氨基酸含量

在血液必需氨基酸中, 精氨酸含量A-5、A-6組約為對照組的 4倍, 且顯著高于其他各組(P＜0.05),而且蘇氨酸、蛋氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸也顯著高于其他組(P＜0.05), 而賴氨酸與對照組無顯著性差異(P＞0.05), 其他NCG添加組, 賴氨酸、異亮氨酸、纈氨酸都與對照組相近,無顯著性差異(P＞0.05); A-1、A-3組苯丙氨酸, 顯著低于對照組, 其他氨基酸組分與對照組無顯著性差異(P＞0.05); A-2組, 蘇氨酸、蛋氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸均顯著高于對照組(P＜0.05), A-4組,蛋氨酸顯著高于對照組, 其他氨基酸與對照組無顯著性差異(P＞0.05) (表4)。

2.4 蛋白、脂肪占干物質(zhì)的百分含量

對照組魚體脂肪占干物質(zhì)的百分含量均顯著低于其他NCG添加組(P＜0.05), A-3、A-4組脂肪占干物質(zhì)的百分含量最高, 且顯著高于其他各組(P＜0.05), A-5、A-6顯著高于A-1、A-2組(P＜0.05), A-1與A-2、A-3與A-4、A-5與A-6組間差異不顯著(P＞0.05)(圖1)。

對照組與A-3組魚體蛋白質(zhì)占干物質(zhì)的百分含量均顯著低于其他NCG添加組(P＜0.05), 對照組與A-3組, A-1、A-2、A-4、A-5、A-6五個組間差異不顯著(P＞0.05)(圖2)。

表2 實驗飼料對尼羅羅非魚生長和飼料利用的影響Tab. 2 Effect of trial diets on growth performance and feed utilization of Oreochromis niloticus

表3 實驗飼料對尼羅羅非魚內(nèi)臟指標的影響Tab. 3 Effect of trial diets on visceral index of Oreochromis niloticus

表4 血液中各氨基酸組分含量Tab. 4 The levels of different amino acids in the blood

圖1 全魚脂肪含量Fig. 1 The fat content of the whole fish

圖2 全魚蛋白質(zhì)含量Fig. 2 The protein content of the whole fish

3 討論

3.1 NCG對尼羅羅非魚血液中各組分氨基酸的影響

精氨酸在水產(chǎn)中的應用研究受到多種限制。首先, 晶體精氨酸易吸潮、易溶于水, 因此儲存困難;然后, 在水生動物中存在精氨酸-賴氨酸拮抗, 會產(chǎn)生對其他必需氨基酸, 如賴氨酸的吸收障礙; 再者,精氨酸本身易被腸道內(nèi)的精氨酸酶水解。但是, 多種硬骨魚體內(nèi)(主要為肝臟)具有氨基甲酰磷酸合成酶(Carbarnoyl-phosphate synthase, CPS)和鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶(Ornithine carbamoyhransferase, OCT)等合成精氨酸關(guān)鍵酶的活性, 具有一定精氨酸合成能力[3]。而N-氨甲酰谷氨酸(NCG)是N-乙酰谷氨酸(即 NAG)類似物, 可以有效激活精氨酸合成途徑中關(guān)鍵酶CPS-I, 從而促進內(nèi)源精氨酸合成。從各組血液中氨基酸含量來看, 添加量為 0.4%, 精氨酸濃度約為對照組的4倍, 繼續(xù)提高NCG添加量至0.5%,精氨酸濃度不再升高。可見, 尼羅羅非魚具有一定的精氨酸內(nèi)源合成能力, NCG能促進精氨酸內(nèi)源合成, 其規(guī)律是達到 0.2%—0.4%添加量后, 提高精氨酸內(nèi)源合成, 到達最大值以后, 繼續(xù)添加NCG則不能繼續(xù)促進精氨酸內(nèi)源合成。

魚類存在賴氨酸-精氨酸拮抗作用, 當飼料中精氨酸過量時, 會影響賴氨酸吸收, 同樣, 賴氨酸過量也會影響精氨酸吸收[13,14]。而本實驗結(jié)果顯示, NCG添加量從 0.025%—0.5%, 血液中賴氨酸無顯著性下降, 結(jié)果顯示, 對于尼羅羅非魚, NCG促進精氨酸的內(nèi)源合成過程中不影響其他氨基酸的吸收。而且添加量在0.4%—0.5%時, 血液中必需氨基酸蘇氨酸、蛋氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸含量也顯著提高。

3.2 NCG對尼羅羅非魚生長的影響

精氨酸具有廣泛的生物學功能, 在體內(nèi)主要參與蛋白質(zhì)的合成、尿素循環(huán)、肌酸(Creatine)、多胺(Polyamines)及一氧化氮(Nitric oxide, NO)的合成。飼料中缺乏精氨酸, 會導致養(yǎng)殖魚類蛋白合成下降,導致蛋白沉積及體蛋白含量下降[15]。而添加過多的精氨酸, 又會造成賴氨酸等必需氨基酸的吸收障礙,對于尼羅羅非魚幼魚, 目前認為飼料中合適的精氨酸與賴氨酸比例約為 1.3∶1, 過高或過低的比值都影響魚的生長[16]。

在本實驗飼料基礎(chǔ)配方中, 精氨酸含量為2.3%,賴氨酸含量為1.78%, 蛋白含量為36.5%, 能滿足羅非魚對精氨酸的需求量, 而且精氨酸與賴氨酸比例較為合適。而在飼料中添加0.4%—0.5%NCG時, 羅非魚血液中精氨酸含量上升, 但未對末均重、特定生長率、飼料系數(shù)、內(nèi)臟比和肥滿度等指標造成顯著性差異; 增重率方面, A-4組顯著高于對照組; 而A-2組蛋白質(zhì)效率最低, 飼料系數(shù)最高。結(jié)果顯示,對于羅非魚, 內(nèi)源合成精氨酸與外源吸收的精氨酸存在差別, 而內(nèi)源合成過多的精氨酸對表觀的生長指標影響不大, 這與點帶石斑魚的研究結(jié)果相近[1],過量的精氨酸可能被分解, 用來提供能量[1]。而當NCG添加量為0.2%時, 增重率、蛋白質(zhì)效率均顯著高于其他組, 顯示適量添加 NCG, 也可促進羅非魚蛋白合成。

3.3 NCG對尼羅羅非魚脂肪沉積的影響

在陸生動物中, 精氨酸在動物體內(nèi)的一氧化氮合成酶作用下產(chǎn)生一氧化氮, 可有效調(diào)節(jié)動物的脂肪代謝, 主要體現(xiàn)以下幾個方面: (1)刺激AMPK的磷酸化, 抑制乙酰CoA羧化酶的活性, 激活丙二酰CoA脫羧酶的活性而降低丙二酰CoA的含量, 并且降低脂肪與糖原合成相關(guān)基因的表達; (2)增加激素敏感脂酶的磷酸化, 從而激活脂肪降解; (3)激活PPARγ共激活子α1的表達, 從而增加了線粒體的氧化磷酸化; (4)增加了胰島素敏感組織的血流, 從而增加了底物代謝[4,5]。一氧化氮途徑解釋羅非魚肝臟脂肪沉積效果, 是較為合理的。因為羅非魚肝臟也出現(xiàn)脂肪沉積減少的現(xiàn)象, 其結(jié)果與家豬(Susscrofa domestica)、綠頭鴨(Anas Platyrhynchos Linnaeus)的研究結(jié)果相近[17,18]。但是, 如果單用該途徑解釋肌肉的脂肪沉積增加的現(xiàn)象則有矛盾的地方。因為隨著NCG添加量的增加, A-5和A-6組(0.4%和0.5%添加組)出現(xiàn)顯著降低。但是全魚體脂肪含量的沉積, A-3組和A-4組(0.1%和0.2%)就達到最大。

最近的研究發(fā)現(xiàn), 大西洋鮭(Salmo salar)中存在另外一種途徑, 多胺途徑。在飼料中添加(28.8—37.4) g/kg體重的精氨酸, 可以上調(diào)大西洋鮭肝臟中產(chǎn)生多胺的關(guān)鍵酶, 鳥氨酸脫羧酶(ornithine decarboxylase, ODC)以及多胺調(diào)節(jié)脂肪合成與分解的酶亞精胺/精胺-N1-乙酰基轉(zhuǎn)移酶以及肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶-1的mRNA表達[19], 而這條途徑與動物肌肉中脂肪含量增加有關(guān), 尼羅羅非魚肌肉脂肪沉積增加的現(xiàn)象可能也與該途徑有關(guān)。結(jié)果顯示, 精氨酸對羅非魚脂肪代謝的調(diào)控不是單一途徑調(diào)控造成的,有可能是兩條或以上調(diào)節(jié)途徑共同協(xié)同完成。

綜上所述, 由于晶體精氨酸本身的性質(zhì)及生物的利用規(guī)律, 在水生動物中研究精氨酸的生物學功能存在一定的困難, 本研究提供了研究魚類精氨酸生物學功能的另一種途徑, 利用內(nèi)源合成精氨酸代替外源吸收精氨酸, 對于尼羅羅非魚, 內(nèi)源合成精氨酸對血液中其他氨基酸濃度影響較小, 而且不影響羅非魚的生長。而精氨酸對于尼羅羅非魚, 有減少肝脂肪沉積, 提高全魚脂肪沉積的效果。目前, 關(guān)于精氨酸調(diào)節(jié)脂肪的途徑, 陸生動物與魚類存在一定的差異, 而主要的調(diào)節(jié)途徑不是單一途徑調(diào)控造成的, 有可能是兩條或以上調(diào)節(jié)途徑共同協(xié)同完成,而其調(diào)控途徑仍需要進一步的實驗驗證。

[1] Luo Z, Liu Y J, Mai K S, et al. Effects of dietary arginine levels on growth performance and body composition of juvenile grouper Epinephelus coioides [J]. Journal of Applied Ichthyology, 2007, 23(2): 252—257

[2] Fan Z, Wen X, Xiao J X, et al. Optimum arginine requirement of juvenile black sea bream, Sparus macrocephalus [J]. Aquaculture Research, 2010, 41(10): 418—430

[3] Fan Z, Shao Q J, Xiao J X, et al. Effects of dietary arginine and lysine levels on growth performance, nutrient utilization and tissue biochemical profile of black sea bream, Acanthopagrus schlegelii, fingerlings [J]. Aquaculture, 2011, 319(1—2): 72—80

[4] Jobgen W S, Fried S K, Fu W J, et al. Regulatory role for the arginine-nitric oxide pathway in metabolism of energy substrates [J]. Journal of Nutritional Biochemistry, 2006, 17(9): 571—588

[5] Fu W J, Haynes T E, Kohli R, et al. Dietary L-arginine supplementation reduces fat mass in Zucker diabetic fatty rats [J]. Journal of Nutrition, 2005, 135(4): 714—721

[6] Brasaemle D L. The perilipin family of structural lipid droplet proteins: stabilization of lipid droplets and control of lipolysis [J]. Journal of Lipid Research, 2007, 48(2): 2547–2559

[7] Carol B, Christophe M R L, Paul M, et al. Nitrogen metabolism of the intestine during digestion in a teleost fish, the plainfin midshipman (Porichthys notatus) [J]. The Journal of Experimental Biology, 2013, 216(2): 2821—2832

[8] Tuchman M, Caldovic M, Daikhin Y, et al. N-Carbamyl glutamate markedly enhances ureagenesis in N-acetylglutamate deficiency and propionic acidemia as measured by isotopic incorporation and blood biomarkers [J]. Pediatr Research, 2008, 64(2): 213—217

[9] Wu X, Yin Y L, Liu Y Q, et al. Effect of dietary arginine and N-carbamoylglutamate supplementation on reproduction and gene expression of eNOS, VEGFA and PlGF1 in placenta in late pregnancy of sows [J]. Animal Reproduction Science, 2012, 132(3—4): 187—192

[10] Arlington. Official Methods of Analysis of Official Analytical Chemists International [M]. In: Association of Official Analytical Chemists (AOAC) (16th eds), Association of Official Analytical Chemists. 1995, 27—34

[11] Chen J M, Shen B Q, Pan Q, et al. Effects of dietary protein and lipid on growth performance and body composition of advanced fingerling black carp (Mylopharyngodon piceus) [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2014, 38(4): 699—705 [陳建明, 沈斌乾, 潘茜, 等. 飼料蛋白和脂肪水平對青魚大規(guī)格魚種生長和體組成的影響. 水生生物學報, 2014, 38(4): 699—705]

[12] Jiang H, Wang H Q, Sun L, et al. Detecting free amino acids in functional drinks by AAA [J]. Chinese Journal of Health Laboratory Technology, 2010, 20(4): 763—764 [姜荷. 王紅青. 孫嵐, 等. 氨基酸分析儀測定功能性飲料中游離氨基酸. 中國衛(wèi)生檢驗雜志, 2010, 20(4): 763—764]

[13] Berge G E, Lied E, Sveier H. Nutrition of Atlantic salmon (Salmo salar): the requirement and metabolism of arginine [J]. Comparative Biochemisrty and Physiology, 1997, 117(4): 501—509

[14] Berge G E, Sveier H, Lied E. Nutrition of Atlantic salmon (Salmo salar): the requirement and metabolic effect of lysine [J]. Comparative Biochemistry and Physiolology, 1998, 120(3): 447—485

[15] Alam S, Teshima S I, Koshio S, et al. Arginine requirement of juvenile Japanese flounder Paralichthys Olivaceus estimated by growth and biochemical parameters [J]．Aquaculture, 2002, 205(1—2): 127—140

[16] Furuya W M, Graciano T S, Vidal L V O, et al. Digestible lysine requirement of Nile tilapia fingerlings fed arginine-tolysine-balanced diets [J]. Revista Brasileira de Zootecnia, 2012, 41(3): 485—490

[17] Tan B, Yin Y L, Liu Z Q, et al. Dietary L-arginine supplementation increases muscle gain and reduces body fat mass in growing-finishing pigs [J]. Amino Acids, 2009, 37(3): 169–175

[18] Wu L Y, Fang Y J, Guo X Y. Dietary L-arginine supplementation beneficially regulates body fat deposition of meat-type ducks [J]. British Poultry Science, 2011, 52(2): 221—226

[19] Synne M A, Elisabeth H, Anders A, et al. Dietary arginine affects energy metabolism through polyamine turnover in juvenile Atlantic salmon (Salmo salar) [J]. The British Journal of Nutriton, 2013, 110(11): 1968—1977

EFFECTS OF ARGININE ON THE REGULATION OF THE GROWTH, THE BLOOD AMINO ACID COMPOSITION AND THE FAT DEPOSITION IN NILE TILAPIA (OREOCHROMIS NILOTICUS)

CHENG Wei-Xuan1,2,3,4,5, ZHANG Li1,5, XU Guo-Huan1,5, WU Qing-Yang1,5, XIONG Da1,5, GUO Ying-Zi5, TAN Wen-Juan5and XU Di1,5
(1. Guangdong Institute of Microbiology, Guangzhou 510070, China; 2. State Key Laboratory of Applied Microbiology, South China, Guangzhou 510070, China; 3. Guangdong Provincial Key Laboratory of Microbial Culture Collection and Application, Guangzhou 510070, China; 4. Guangdong Open Laboratory of Applied Microbiology, Guangzhou 510070, China; 5. Bide Biotechnology Co., Ltd. of Guangdong, Guangzhou 510663, China)

The direct addition of arginine into diets causes malabsorption of other amino acids in farmed fish. To study the biological effects of arginine in Nile tilapia, we replaced arginine with N-Carbamylglutamate (NCG), an essential cofactor glutamate in the endogenous arginine synthesis pathway. We examined the effects of NCG (actual content of 80%) in different doses (0.025%, 0.05%, 0.1 %, 0.2 %, 0.4 % and 0.5%) on the concentration of amino acids in the blood, the growth, and the fat deposition in Nile tilapia. The results showed that there was no significant difference between the control group and the NCG-containing groups in the levels of lysine, threonine, leucine, valine and isoleucine in the blood. The blood arginine level increased significantly in the fish fed with 0.4% NCG, which was four times as the control group, but there was no difference in the fish fed with 0.5% NGG compared to the control (P＞0.05). In terms of the final weight gain rate, the specific growth rate, the feed coefficient rate, the viscera-somatic index and the condition factor, there were no differences between the NCG groups and the control group (P＞0.05). The weight gain and the protein efficiency ratio were significantly elevated in the fish fed with 0.2% NCG (P＜0.05). The whole fish protein content of all NCG groups, except for the group of 0.1% NCG addition, was significantly higher than that of the control group (P＜0.05). The hepatosomatic index of all NCG groups was significantly lower than that of the control group (P＜0.05), and the whole fish fat content of the NCG groups was higher than that of the control group, except for the group of 0.1% NCG addition, which implied the transfer of fats from the liver to the muscles. The diet containing 0.4% NCG effectively improved the arginine level in the blood but did not affect the absorption of other amino acids. The diet with 0.025%—0.5% NCG reduced the liver fat deposition and increased the muscle fat deposition. Our results should provide important information for future studies on the effects of arginine on fish fat deposition.

Arginine; N-Carbamylglutamate; Fat; Nile tilapia; Growth index; Visceral index; Amino acids

S917

A

1000-3207(2015)03-0490-08

10.7541/2015.65

2014-03-20;

2014-11-26

廣東省中國科學院全面戰(zhàn)略合作項目(2012B091100259)資助

程煒軒(1981—), 男, 廣東中山人; 博士; 主要從事水生動物生理生態(tài)研究。E-mail: chan714@126.com

許國煥(1963—), 男, 碩士, 研究員; 主要從事水生動物營養(yǎng)學。E-mail: xghfish@163.com