基于穩(wěn)定同位素分析不同蛋白源對(duì)大菱鲆生長(zhǎng)的影響

李忠清夏 斌張利民王際英李寶山孫永智， 3王明輝

（1. 上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院， 上海 201306； 2. 山東省海洋資源與環(huán)境研究院， 煙臺(tái) 264006；3. 山東升索漁用飼料研究中心， 煙臺(tái) 265500）

基于穩(wěn)定同位素分析不同蛋白源對(duì)大菱鲆生長(zhǎng)的影響

李忠清1， 2夏 斌2張利民2王際英2李寶山2孫永智2， 3王明輝1， 2

（1. 上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院， 上海 201306； 2. 山東省海洋資源與環(huán)境研究院， 煙臺(tái) 264006；3. 山東升索漁用飼料研究中心， 煙臺(tái) 265500）

實(shí)驗(yàn)采用混合植物蛋白（玉米蛋白和大豆?jié)饪s蛋白等氮1∶1混合）替代魚(yú)粉蛋白投喂大菱鲆， 通過(guò)測(cè)定不同飼料組和體組織中氮穩(wěn)定同位素的值， 估算氮同位素的周轉(zhuǎn)率及不同蛋白源對(duì)大菱鲆生長(zhǎng)的貢獻(xiàn)比例。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了4種配合飼料， 在等氮等能的基礎(chǔ)上， 以混合植物蛋白分別替代飼料中0、10%、30%和50%的魚(yú)粉蛋白， 即CS0、CS10、CS30和CS50。將初始體重為（57.72±0.25） g的大菱鲆分成4組， 每組設(shè)3個(gè)平行，實(shí)驗(yàn)周期為56d。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后的7d、14d、28d、42d和56d采集并測(cè)定大菱鲆肌肉和肝臟中氮穩(wěn)定同位素值（δ15N）。研究結(jié)果表明， 當(dāng)替代量達(dá)到50%時(shí)， 大菱鲆攝食率和特定生長(zhǎng)率顯著低于其他組（P＜0.05）， 而飼料系數(shù)顯著高于其他組（P＜0.05）。不同實(shí)驗(yàn)組間氮同位素的周轉(zhuǎn)率均存在顯著性差異（P＜0.05）， 對(duì)照組的周轉(zhuǎn)速度最快。各實(shí)驗(yàn)組肝臟的周轉(zhuǎn)率均顯著快于肌肉（P＜0.05）。大菱鲆肌肉中氮同位素的周轉(zhuǎn)半衰期（23.96—32.42d）顯著高于肝臟的（12.38—16.83d） （P＜0.05）。生長(zhǎng)作用對(duì)大菱鲆肌肉氮同位素周轉(zhuǎn)的貢獻(xiàn)比例為57.33%—73.33%， 而對(duì)肝臟的貢獻(xiàn)比例為29.17%—36.10%?；跁r(shí)間的周轉(zhuǎn)模型估算氮同位素分餾系數(shù)（Δ）為1.83‰— 2.83‰。采用Isosource軟件計(jì)算顯示， CS10、CS30和CS50組中魚(yú)粉、玉米蛋白和SPC三種蛋白源對(duì)大菱鲆生長(zhǎng)的貢獻(xiàn)比例分別為80%、7%和13%， 62%、11%和27%， 46%、13%和41%。研究結(jié)果表明：生長(zhǎng)作用和代謝作用共同驅(qū)動(dòng)了氮穩(wěn)定同位素在大菱鲆體組織中的周轉(zhuǎn)代謝； 氮穩(wěn)定同位素在肝臟組織中的周轉(zhuǎn)速度明顯快于肌肉的， 相應(yīng)的周轉(zhuǎn)半衰期更短； 各實(shí)驗(yàn)組中SPC對(duì)大菱鲆生長(zhǎng)的貢獻(xiàn)均優(yōu)于玉米蛋白。

大菱鲆； 氮穩(wěn)定同位素； 生長(zhǎng)； 代謝； 周轉(zhuǎn)模型

長(zhǎng)期以來(lái)， 蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)一直是國(guó)內(nèi)外動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究領(lǐng)域的重點(diǎn)和熱點(diǎn)之一［1］。蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)作為機(jī)體營(yíng)養(yǎng)代謝的直接反應(yīng)， 對(duì)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)在組織中的沉積， 去除細(xì)胞內(nèi)的異常蛋白， 維持細(xì)胞內(nèi)酶和結(jié)構(gòu)蛋白的穩(wěn)定狀態(tài)以及細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定具有重要作用， 是形成動(dòng)物產(chǎn)品的唯一生物學(xué)途徑和動(dòng)物適應(yīng)生存環(huán)境的基本生物學(xué)機(jī)制［2］。目前，定量揭示機(jī)體蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)代謝規(guī)律， 從代謝水平上探求蛋白源替代及蛋白質(zhì)節(jié)約效應(yīng)已經(jīng)成為水生動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究中的重要課題。

隨著穩(wěn)定同位素技術(shù)及相應(yīng)質(zhì)譜檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展， 在非添加標(biāo)記物的情況下基于穩(wěn)定同位素自然豐度差異及富集變遷的示蹤， 為機(jī)體蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)代謝機(jī)理的研究提供了新方法， 并逐漸向特定組織器官和細(xì)胞分子水平發(fā)展， 其具有干擾因素少、靈敏度高及結(jié)果可靠等優(yōu)點(diǎn)， 且能反應(yīng)機(jī)體長(zhǎng)時(shí)間蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)代謝的變動(dòng)情況。Gamboa-Delgdo等［3， 4］利用13C和15N的天然豐度并基于時(shí)間的周轉(zhuǎn)模型，研究了不同蛋白源在凡納濱對(duì)蝦（Litopenaeus vannamei）中的周轉(zhuǎn)代謝率及對(duì)其生長(zhǎng)的貢獻(xiàn)比例。Gianini-Abimorad等［5］通過(guò)平衡飼料中的賴(lài)氨酸和蛋氨酸含量， 利用穩(wěn)定同位素技術(shù)分析了細(xì)鱗鯧（Piaractus mesopotamicus）幼魚(yú)肌肉蛋白質(zhì)的周轉(zhuǎn)代謝率和氨基酸利用效率。

大菱鲆（Scophthatmus maximus L.） 屬鰈形目（Pleuronectiformes）， 鲆科（Bothidae）， 菱鲆屬（Psetta），俗稱(chēng)歐洲比目魚(yú)， 在中國(guó)稱(chēng)“多寶魚(yú)”、“瘤棘鲆”，現(xiàn)已成為我國(guó)重要的海水養(yǎng)殖品種［6， 7］。然而， 魚(yú)粉資源的匱乏和價(jià)格不斷飆升， 大大增加了其養(yǎng)殖成本［8—10］。因此， 尋求其他廉價(jià)、高效的蛋白源來(lái)替代魚(yú)粉以應(yīng)對(duì)日益發(fā)展的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)已勢(shì)在必行［11， 12］。本實(shí)驗(yàn)采用玉米蛋白和大豆?jié)饪s蛋白（Soy protein concentrate， SPC）按不同比例替代大菱鲆飼料中的魚(yú)粉， 通過(guò)測(cè)定肌肉和肝臟中氮穩(wěn)定同位素值的變動(dòng)情況， 計(jì)算氮同位素的周轉(zhuǎn)率及不同蛋白源對(duì)大菱鲆生長(zhǎng)的貢獻(xiàn)比例。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

以魚(yú)粉、玉米蛋白和SPC為蛋白源， 魚(yú)油和大豆卵磷脂為脂肪源， 按不同比例混合后配制成4種配合飼料。4種飼料在等氮等能的基礎(chǔ)上， 以混合植物蛋白（玉米蛋白和SPC等氮1∶1混合）分別替代飼料中0、10%、30%和50%的魚(yú)粉蛋白， 并相應(yīng)命名為CS0、CS10、CS30和CS50（表 1）。將粉碎后的飼料原料過(guò)80目篩， 稱(chēng)重并采用逐級(jí)擴(kuò)大法混合均勻， 然后加入魚(yú)油和適量的蒸餾水二次混合均勻，將油脂顆粒搓散過(guò)網(wǎng)， 經(jīng)螺旋擠壓機(jī)加工成直徑4 mm的硬顆粒飼料， 60℃恒溫烘干后冷藏備用。

1.2 飼養(yǎng)管理

實(shí)驗(yàn)用大菱鲆幼魚(yú)購(gòu)于山東省蓬萊宗哲養(yǎng)殖有限公司， 為同批健康魚(yú)苗。馴養(yǎng)2周后， 選取體質(zhì)健壯、均重為（57.72±0.25） g的大菱鲆， 隨機(jī)分為4組， 每組設(shè)3個(gè)平行， 每個(gè)平行36尾魚(yú)， 分別放于圓柱形養(yǎng)殖桶內(nèi)（直徑80 cm， 高70 cm）， 養(yǎng)殖周期56d。實(shí)驗(yàn)在微流水環(huán)境中進(jìn)行， 24h充氣增氧， 溶氧＞6.5 mg/L， 水溫（17.5±0.5）℃， 鹽度在28‰—32‰，pH 7.8—8.0， 亞硝酸氮、氨氮含量均＜0.1 mg/L。實(shí)驗(yàn)期間每天飽食投喂2次（8：00， 17：00）， 日投喂量為魚(yú)體重的1.5%—2%， 根據(jù)攝食情況適當(dāng)調(diào)整投喂量。投喂30min后， 從排水口將殘餌排出， 記錄殘餌量。

1.3 樣品采集與生長(zhǎng)指標(biāo)計(jì)算

實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前， 隨機(jī)取10尾大菱鲆的背肌和肝臟作為初始樣。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后的7d、14d、28d、42d和56d， 分別從每桶中隨機(jī)取3尾魚(yú)， 稱(chēng)重并取其背肌和肝臟， -80℃保存， 用于氮穩(wěn)定同位素測(cè)定。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束前1天停止投喂， 每桶魚(yú)測(cè)定總重并記錄總數(shù)。預(yù)先測(cè)定飼料的溶失率， 根據(jù)投餌量和矯正的殘餌量計(jì)算生長(zhǎng)性能指標(biāo)， 公式如下：

攝食率（Feed intake， FR， %BW/d）=100×攝食量/［（初始體重+末重）/2］/天數(shù)；

增重率（weight gain rate， WGR， %）=（末重-初始重）/初始重×100；

肥滿(mǎn)度（Condition factor， CF， g/cm3）=體重/體長(zhǎng)3×100；

飼料系數(shù)（Feed coefficient， FC）=攝食飼料量/（末重-初始重）×100；

蛋白質(zhì)效率（PER）=（末重-初始重）/攝入蛋白量（干物質(zhì)）。

1.4 天然穩(wěn)定同位素測(cè)定

飼料原料及大菱鲆體組織樣品的氮穩(wěn)定同位素值均采用元素分析儀偶聯(lián)同位素比率質(zhì)譜儀（EA-IRMS， ThermoFinnigan MAT Delta-plus）測(cè)定。穩(wěn)定同位素結(jié)果以國(guó)際符號(hào)δ表示， 如下：

其中， X=15N， R=15N∶14N的比值。氮穩(wěn)定同位素測(cè)定使用的標(biāo)準(zhǔn)品為國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)物， 空氣（Air） N2。

1.5 基于時(shí)間的氮同位素周轉(zhuǎn)模型

本研究采用的時(shí)間周轉(zhuǎn)模型基于Hesslein指數(shù)模型［13］， 該模型將進(jìn)食飼料前后機(jī)體穩(wěn)定同位素隨時(shí)間的變化歸因于機(jī)體組織的生長(zhǎng)作用和代謝作用， 如下：

δt為實(shí)驗(yàn)第t天時(shí)體組織的穩(wěn)定同位素值， δf為體組織穩(wěn)定同位素達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的δ15N值， δ0為實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)體組織δ15N值。k為實(shí)驗(yàn)期間的特定生長(zhǎng)率，m為新陳代謝率， t為實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間。特定生長(zhǎng)率（k）通過(guò)如下公式計(jì)算［14］：

式中，W0為初始體重， Wf為取樣時(shí)間點(diǎn)的體重。由生長(zhǎng)作用單獨(dú)驅(qū)動(dòng)體組織氮穩(wěn)定同位素周轉(zhuǎn)時(shí)， 用方程（2）計(jì)算， 將m值設(shè)為0［15］。機(jī)體代謝作用（m）或生長(zhǎng)作用（k）對(duì)體組織氮穩(wěn)定同位素周轉(zhuǎn)的貢獻(xiàn)率（Pm）或（Pg）， 用如下方程計(jì)算［14］：

當(dāng)體組織穩(wěn)定同位素與實(shí)驗(yàn)飼料達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，其分餾系數(shù)Δ計(jì)算如下［16］：

δd是實(shí)驗(yàn)飼料的δ15N值。體組織氮穩(wěn)定同位素周轉(zhuǎn)α%所需的時(shí)間（T）用如下公式計(jì)算［15］：組織中氮穩(wěn)定同位素周轉(zhuǎn)50%時(shí)， 對(duì)應(yīng)的時(shí)間T為周轉(zhuǎn)半衰期。

表 1 實(shí)驗(yàn)飼料配方和營(yíng)養(yǎng)成分（%， 干重）Tab. 1 Formulation and proximate composition of the experimental diets （%， dry weight）

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)用穩(wěn)定同位素混合模型［13］和Isosource［4］計(jì)算3種蛋白源對(duì)大菱鲆幼魚(yú)生長(zhǎng)的貢獻(xiàn)比例。用軟件SPSS 19.0中ANOVA和Tukey's對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較分析， P＜0.05為差異顯著。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（Mean±SD）的形式表示。

2 結(jié)果

2.1 生長(zhǎng)和飼料利用情況

表 2 大菱鲆的生長(zhǎng)和飼料利用情況Tab. 2 The effect of four experiment diets on growth performance of turbot fed and feed utilization

由表 2知， 經(jīng)56d的投喂實(shí)驗(yàn)后CS50組的增重率、肥滿(mǎn)度、特定生長(zhǎng)率和蛋白質(zhì)效率均顯著低于其他組（P＜0.05）， 而飼料系數(shù)則顯著高于其他組（P＜0.05）。

2.2 體組織δ15N值隨時(shí)間變動(dòng)情況

各實(shí)驗(yàn)組間肌肉和肝臟初始δ15N值均無(wú)差異（P＞0.05， 圖 1和圖 2）。隨養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)進(jìn)行， 肌肉和肝臟的δ15N值均逐漸升高。與初始值相比， CS50組肌肉的δ15N值從14d起出現(xiàn)顯著性差異（P＜0.05）， 而其他實(shí)驗(yàn)組均從7d起就觀測(cè)到顯著性差異（P＜0.05）； 肝臟均在7d觀測(cè)到顯著性差異， 且各實(shí)驗(yàn)組不同取樣點(diǎn)間也均存在顯著性差異（P＜0.05）。

圖 1 投喂不同實(shí)驗(yàn)飼料后大菱鲆肌肉δ15N值隨時(shí)間的變動(dòng)情況Fig. 1 Effects of 4 diets on δ15N values of turbot muscle

圖 2 投喂不同實(shí)驗(yàn)飼料后大菱鲆肝臟δ15N指隨時(shí)間的變動(dòng)情況Fig. 2 Effects of 4 diets on δ15N values of turbot liver

2.3 生長(zhǎng)作用和代謝作用對(duì)大菱鲆體組織中氮同位素周轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)

各實(shí)驗(yàn)組由生長(zhǎng)作用和代謝作用共同驅(qū)動(dòng)大菱鲆體組織氮同位素的周轉(zhuǎn)速度（實(shí)線(xiàn)）明顯快于由生長(zhǎng)作用單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的氮同位素周轉(zhuǎn)（虛線(xiàn)）（圖 3）。此外， 肝臟的周轉(zhuǎn)速度明顯快于肌肉。由表 3知，CS50組肌肉中的m值顯著低于其他組（P＜0.05）； 各實(shí)驗(yàn)組肝臟中m值隨替代魚(yú)粉比例增加而逐漸減小， 但均顯著高于肌肉的m值（P＜0.05）。肝臟中代謝作用（m）對(duì)氮同位素周轉(zhuǎn)的貢獻(xiàn)比例（Pm）為63.90%—70.83%， 顯著高于肌肉的26.67%—42.67% （P＜0.05）。

2.4 氮同位素的周轉(zhuǎn)半衰期和分餾系數(shù)

基于時(shí)間的周轉(zhuǎn)模型計(jì)算可知， CS0、CS10和CS30組間大菱鲆肌肉的T0.5均無(wú)顯著性差異（P＞0.05）， 而CS50組則顯著高于其他組（P＜0.05）。各實(shí)驗(yàn)組肝臟的T0.5均存在顯著性差異（P＜0.05）， 且同組肝臟的T0.5均顯著低于肌肉（P＜0.05）（表 3）。圖 4表明， T0.5值和飼料中魚(yú)粉替代比例存在明顯的相關(guān)性（肌肉的相關(guān)方程： y= 2.62x+23.15， r2=0.84； 肝臟的相關(guān)方程： y=1.43x+ 12.59， r2=0.96）。肌肉和肝臟中氮同位素周轉(zhuǎn)達(dá)到95%分別需要103.54—140.01d和53.53—72.74d。

由表 3知， δf值隨魚(yú)粉替代比例的升高而逐漸降低。CS30和CS50組肌肉的Δ值與CS0和CS10組均有顯著性差異（P＜0.05）。各實(shí)驗(yàn)組間肝臟的Δ值也存在顯著性差異（P＜0.05）。由圖 5知， Δ與δ15N值呈負(fù)相關(guān)（y=3.43-0.14x， r2=0.80）。

圖 3 基于時(shí)間模型估計(jì)的大菱鲆肌肉和肝臟中δ15N值的變動(dòng)情況Fig. 3 The curve of δ15N values of liver and muscle of turbot fed the four experimental diets for 56 days

表 3 大菱鲆肝臟和肌肉的周轉(zhuǎn)半衰期（T0.5）、分餾系數(shù)（Δ）、生長(zhǎng)作用（k）、代謝作用（m）、代謝作用貢獻(xiàn)（Pm）和最終漸進(jìn)穩(wěn)定同位素值（δf）Tab. 3 Time-based half-life （T0.5）， fractionation between diet and tissue （Δ）， metabolic turnover constant （m）， growth constant （k），proportion of metabolic contribution to nitrogen turnover （Pm）， final asymptotic nitrogen isotopic value （δf） in the liver and muscle of turbot

圖 4 大菱鲆肌肉和肝臟δ15N值的周轉(zhuǎn)半衰期與實(shí)驗(yàn)飼料的魚(yú)粉、SPC和玉米蛋白中N替代比例的關(guān)系Fig. 4 The relationship of the half-life （T0.5） of δ15N turnover for liver and muscle of turbot to the proportions of substituting N from fish meal with soy protein concentrate and corn meal

圖 5 大菱鲆肌肉和肝臟的Δ值與飼料中δ15N值的關(guān)系Fig. 5 The relationship of Δ for liver and muscle of turbot to the δ15N of the experimental diets

2.5 不同蛋白源對(duì)大菱鲆生長(zhǎng)的貢獻(xiàn)比例

采用Isosource［4］計(jì)算CS10、CS30和CS50組中魚(yú)粉、玉米蛋白和SPC對(duì)大菱鲆生長(zhǎng)的貢獻(xiàn)比例分別為80%、7%和13%， 62%、11%和27%， 46%、13%和41% （圖 6）。玉米蛋白和SPC對(duì)大菱鲆的貢獻(xiàn)比例隨飼料中替代魚(yú)粉比例的增加而顯著升高（P＜0.05）。玉米蛋白對(duì)大菱鲆的貢獻(xiàn)比例顯著低于SPC和魚(yú)粉（P＜0.05）。

圖 6 各實(shí)驗(yàn)組中三種蛋白源對(duì)大菱鲆生長(zhǎng)的貢獻(xiàn)比例Fig. 6 Effects of three dietary protein sources to the growth of turbot

3 討論

3.1 對(duì)大菱鲆生長(zhǎng)性能和飼料利用的影響

Kotaro［17］研究表明， 玉米蛋白可替代日本比目魚(yú)（Paralichthys olivaceus）飼料中40%的魚(yú)粉而不影響其生長(zhǎng)。劉興旺等［18， 19］研究發(fā)現(xiàn)， 當(dāng)飼料中玉米蛋白含量超過(guò)25%時(shí)， 大菱鲆特定生長(zhǎng)率和飼料利用率將顯著降低， 而SPC替代80%魚(yú)粉時(shí)大菱鲆特定生長(zhǎng)率才顯著低于其他組。本研究用玉米蛋白和SPC同時(shí)替代大菱鲆飼料中的魚(yú)粉， 結(jié)果表明隨替代魚(yú)粉比例的增加， 大菱鲆的增重率、特定生長(zhǎng)率、攝食率以及蛋白質(zhì)效率均呈下降趨勢(shì)， 而飼料系數(shù)有升高趨勢(shì)， 當(dāng)替代比例達(dá)到50%時(shí)， 大菱鲆的生長(zhǎng)和飼料利用率均顯著低于其他組。這主要是由于隨植物蛋白源替代魚(yú)粉比例的升高， 飼料的適口性越來(lái)越差， 導(dǎo)致攝食率逐漸下降［20］。此外，植物中的抗?fàn)I養(yǎng)因子和氨基酸不平衡也會(huì)降低大菱鲆的表觀消化率［21—23］。

3.2 氮穩(wěn)定同位素在體組織中的周轉(zhuǎn)情況及周轉(zhuǎn)半衰期

本研究表明， 不同實(shí)驗(yàn)組間大菱鲆肌肉和肝臟的氮同位素周轉(zhuǎn)速度均存在差異。當(dāng)替代50%魚(yú)粉時(shí)， 大菱鲆肌肉的周轉(zhuǎn)半衰期顯著高于其他組，且肝臟的周轉(zhuǎn)半衰期隨替代魚(yú)粉比例的升高而延長(zhǎng)， 這可能是由于不同實(shí)驗(yàn)組的攝食蛋白來(lái)源和品質(zhì)存在差異［24］。氮穩(wěn)定同位素周轉(zhuǎn)半衰期與飼料中替代魚(yú)粉比例的線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系（肌肉： r2=0.84； 肝：r2=0.96）也說(shuō)明了攝食蛋白來(lái)源和品質(zhì)對(duì)大菱鲆組織中氮穩(wěn)定同位素周轉(zhuǎn)代謝的影響。

當(dāng)生物個(gè)體攝食與之前食物具有不同穩(wěn)定同位素信號(hào)的新食物時(shí)， 其體組織中穩(wěn)定同位素的比率取決于同位素在其體組織中的周轉(zhuǎn)速度［25， 26］。本研究結(jié)果顯示， 大菱鲆肝臟的周轉(zhuǎn)半衰期（12.38—16.83d）顯著低于肌肉（23.96—32.42d）， 這表明氮穩(wěn)定同位素在大菱鲆肝臟中的周轉(zhuǎn)速度明顯快于肌肉的。Suzuki等［27］研究發(fā)現(xiàn)， 日本鱸肌肉中氮同位素的周轉(zhuǎn)半衰期為25.7d， 而肝臟氮同位素周轉(zhuǎn)半衰期為14.4d。Logan等［28］在底鳉上的研究也表明肝臟中氮同位素的周轉(zhuǎn)速度顯著快于肌肉。這主要由于肝臟的組織替換及新陳代謝速度要比肌肉的快［29］。MacAvoy等［30］研究指出， 由于不同體組織代謝速度有所不同， 導(dǎo)致機(jī)體不同組織間同位素的周轉(zhuǎn)存在差異， 代謝越旺盛的組織其同位素的周轉(zhuǎn)率相應(yīng)越快， 周轉(zhuǎn)半衰期也越短。

3.3 生長(zhǎng)作用和代謝作用對(duì)大菱鲆體組織中氮同位素周轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)

本研究發(fā)現(xiàn)大菱鲆體組織氮同位素的周轉(zhuǎn)速度要顯著快于由生長(zhǎng)作用單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的氮同位素周轉(zhuǎn)， 這說(shuō)明基于組織增加的生長(zhǎng)作用和基于組織替代的代謝作用共同驅(qū)動(dòng)了實(shí)驗(yàn)期間大菱鲆肌肉和肝臟的氮同位素周轉(zhuǎn)［23］。肝臟中代謝作用對(duì)氮同位素周轉(zhuǎn)的貢獻(xiàn)率（63.90%—70.83%）顯著高于肌肉（26.67%—42.67%）， 這說(shuō)明組織替代在肝臟的氮同位素周轉(zhuǎn)中起主要作用， 而生長(zhǎng)在肌肉氮同位素周轉(zhuǎn)中起主導(dǎo)作用。在白鮭（Coregonus lavaratus）［25］、底鳉幼魚(yú)（Fundulus heteroclitus）［28］和筍殼魚(yú)（Pomatoschistus minutus）［31］的研究中也得到了類(lèi)似的研究結(jié)果。

3.4 分餾系數(shù)

大菱鲆氮同位素的分餾系數(shù)范圍為1.83‰—2.83‰， 且各實(shí)驗(yàn)組中肌肉和肝臟的分餾系數(shù)均隨飼料中替代魚(yú)粉比例的增加而顯著升高。Le Vay等［32］研究表明分餾系數(shù)的大小與攝食蛋白的水平、質(zhì)量和氨基酸水平等緊密相關(guān)。本研究中， 分餾系數(shù)與飼料中δ15N值呈明顯的負(fù)相關(guān)性（r2=0.80），進(jìn)一步證明了這一假設(shè)。此外， 各實(shí)驗(yàn)組間肌肉和肝臟的Δ值均存在差異。Xia等［14］研究指出氮同位素的分餾系數(shù)在不同物種或同一物種不同組織間均有差異。Sweeting等［33］研究發(fā)現(xiàn)歐洲鱸的肌肉、心臟和肝臟中氮同位素的分餾系數(shù)逐漸降低。不同體組織間分餾系數(shù)的差異可能與不同體組織的生化組成差異有關(guān)［24］。

3.5 魚(yú)粉蛋白、玉米蛋白和SPC對(duì)大菱鲆的貢獻(xiàn)比率

在本研究中替代10%魚(yú)粉蛋白時(shí)， 玉米蛋白和SPC對(duì)大菱鲆生長(zhǎng)和代謝的貢獻(xiàn)比例（7%和13%）均高于其在飼料中的替代比例。黃云等［34］曾報(bào)道在飼料中補(bǔ)充適量植物蛋白時(shí)， 可以增強(qiáng)魚(yú)腸胃的蠕動(dòng)， 提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率。Li等［35］研究也發(fā)現(xiàn)微量的抗?fàn)I養(yǎng)因子能促進(jìn)星斑川鰈消化酶的分泌， 促進(jìn)其對(duì)飼料的消化利用。替代30%和50%魚(yú)粉蛋白時(shí)， 玉米蛋白貢獻(xiàn)比例則顯著低于其在飼料中的替代比例， 同時(shí)顯著低于SPC的貢獻(xiàn)比例， 而SPC的貢獻(xiàn)比率均顯著高于其在飼料中的替代比例。周暉等［36］研究表明， 用10%玉米蛋白替代軍曹魚(yú)飼料中等量魚(yú)粉蛋白后， 玉米蛋白對(duì)軍曹魚(yú)生長(zhǎng)的貢獻(xiàn)比率顯著低于飼料中的替代比例， 這主要與玉米蛋白的氨基酸不平衡有關(guān)。劉興旺等［18， 19］研究表明， 玉米蛋白可以替代大菱鲆幼魚(yú)飼料中25%的魚(yú)粉而不影響其生長(zhǎng)， 而SPC替代比例大于80%時(shí)， 大菱鲆的特定生長(zhǎng)率才顯著下降。這均表明大菱鲆對(duì)SPC的利用效率顯著優(yōu)于玉米蛋白。此外， 研究還發(fā)現(xiàn)玉米蛋白和SPC對(duì)大菱鲆生長(zhǎng)貢獻(xiàn)比例的增加量， 隨著飼料中替代魚(yú)粉比例的升高而減少， 這說(shuō)明隨著飼料中玉米蛋白和SPC替代比例的升高，大菱鲆對(duì)飼料中植物蛋白的利用效率逐漸下降。

4 結(jié)論

本研究表明， 用玉米蛋白和SPC可同時(shí)替代大菱鲆飼料中30%的魚(yú)粉蛋白而不影響其生長(zhǎng)。生長(zhǎng)作用和代謝作用共同驅(qū)動(dòng)了大菱鲆體組織中氮穩(wěn)定同位素的周轉(zhuǎn)代謝， 肝臟氮穩(wěn)定同位素的周轉(zhuǎn)速度明顯快于肌肉的， 相應(yīng)的周轉(zhuǎn)半衰期更短。各實(shí)驗(yàn)組中SPC對(duì)大菱鲆生長(zhǎng)的貢獻(xiàn)比例要大于玉米蛋白， 說(shuō)明大菱鲆對(duì)SPC的利用效率優(yōu)于玉米蛋白。

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THE NUTRIONAL CONTRIBUTIONS OF DIETARY PROTEIN SOURCES TO GROWTH OF TURBOT （SCOPHTHATMUS MAXIMUS L.）： EVIDENCE FROM STABLE ISOTOPE ANALYSIS （SIA）

LI Zhong-Qing1， 2， XIA Bin2， ZHANG Li-Min2， WANG Ji-Ying2， LI Bao-Shan2， SUN Yong-Zhi2， 3and WANG Ming-Hui1， 2
（1. College of Fisheries and Life Science， Shanghai Ocean University， Shanghai 201306， China； 2. Shandong Marine Resource and Environment Research Institute， Yantai 264006， China； 3. Shengsuo Fishery Feed Research Centre of Shandong Province， Yantai 265500， China）

To investigate effects of dietary protein sources to turbot growth （Scophthatmus maximus L.）， we substituted fish meal by plant protein blend （corn gluten and soy protein concentrate 1∶1 isonitrogenous mixed） in diets and determined nitrogen stable isotope ratios of diet and tissue. Four isonitrogenous and isoenergetic diets with different replacement 0， 10%， 30% and 50% fish meal protein by plant protein blend were formulated and correspondingly named as CS0， CS10， CS30 and CS50， respectively， for a 56 days experiment with 3 replicates in each group. Our results showed that food intake （FI） and specific growth rate （SGR） in CS50 were significantly lower but the feed coefficiency was higher compared with other groups. The turnover rates of nitrogen stable isotope were significantly different between each diet （P＜0.05） with the highest turnover rate in the control group. Liver responded more quickly to the diet compared with muscle. Nitrogen half-lives （T0.5） of muscle were significantly higher than those of liver （P＜0.05）. The proportional contributions of growth to nitrogen turnover were 57.33%—73.33% for muscle and 29.17%—36.10% for liver， respectively. Based on turnover model， the fractionation （Δ） were ranged from 1.83‰ to 2.83‰. Calculated by Isosource software， the contributions of fish meal， corn gluten and SPC to tissue growth and metabolism of turbot were 80%， 7% and 13% for CS10， 62%， 11% and 27% for CS30， 46%， 13% and 41% for CS50， respectively. The result showed that stable isotopic turnover was driven by both tissue replacement in the form of metabolism and tissue increase in the form of growth， the proportional contritetiens of which between tissues exhibited significant discrepancy；nitrogen stable isotope， turnover rate of liver was faster than that of muscle， without， the half-time of liver was also faster； the contribution rate of dietary corn protein to the protein growth of the turbot was lower than the SPC.

Scophthatmus maximus L.； Nitrogen stable isotope； Growth； Metabolism； Turnover model

S917.4

A

1000-3207（2016）04-0843-10

10.7541/2016.109

2015-09-07；

2016-01-11

水生動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料創(chuàng)新示范平臺(tái)項(xiàng)目（201501006）； 國(guó)家海洋公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)（201205025）； 山東省科技發(fā)展計(jì)劃（2014GHY115006）資助 ［Supported by the Aquatic Animal Nutrition and Feed Research and Innovation Demonstration Platform （201501006）； Public Science and Technology Research Funds of Ocean from the State Oceanic Administration， People's Republic of China （201205025）； Shandong Science and Technology Plan Project （2014GHY115006）］

李忠清（1990—）， 男； 山東臨沂人； 碩士； 研究方向?yàn)樗a(chǎn)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料。 E-mail： longxingzhongqing@163.com

張利民， 研究員； 碩士生導(dǎo)師； E-mail： ytzlm@139.com； 王際英， 研究員； 碩士生導(dǎo)師； E-mail： ytwjy@126.com