pH、溫度和鹽度對單環(huán)刺螠消化酶和溶菌酶活力的影響

許星鴻，朱曉瑩，闕義進(jìn)，徐國成，徐加濤，霍 偉，甘宏濤，馮喜悅

( 淮海工學(xué)院 海洋生命與水產(chǎn)學(xué)院，江蘇 連云港 222005 )

pH、溫度和鹽度對單環(huán)刺螠消化酶和溶菌酶活力的影響

許星鴻，朱曉瑩，闕義進(jìn)，徐國成，徐加濤，霍 偉，甘宏濤，馮喜悅

( 淮海工學(xué)院 海洋生命與水產(chǎn)學(xué)院，江蘇 連云港 222005 )

采用L25(56)正交試驗法測定了不同pH(6、7、8、9、10)、溫度(10、15、20、25、30 ℃)和鹽度(15、20、25、30、35)對體質(zhì)量為(71.2±8.5) g的單環(huán)刺螠腸蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶和脂肪酶活力的影響，以及不同鹽度對單環(huán)刺螠血液溶菌酶活力的影響。試驗結(jié)果表明，單環(huán)刺螠腸消化酶活力的最適環(huán)境條件分別為，蛋白酶：pH 8、溫度30 ℃、鹽度35；淀粉酶：pH 9、溫度25 ℃、鹽度25；纖維素酶：pH 6、溫度30 ℃、鹽度35；脂肪酶：pH 6、溫度25 ℃、鹽度30。鹽度15和20兩組單環(huán)刺螠血液溶菌酶活力均先降后升再降，而鹽度30和35兩組則先升后降。至處理第4 d，各試驗組溶菌酶活力依次為：鹽度30>25>35>20>15，鹽度15和20兩組溶菌酶活力顯著低于鹽度較高試驗組(P<0.05)。鹽度25～35、pH 6～9為單環(huán)刺螠適宜的環(huán)境條件，高溫(25～30 ℃)下其消化酶活力較高，而低鹽度(15～20)下其消化酶活力和免疫能力明顯降低。

pH；溫度；鹽度；單環(huán)刺螠；消化酶；溶菌酶

單環(huán)刺螠(Urechisunicinctus)肉味鮮美、營養(yǎng)豐富[1]，為我國、韓國和日本沿海地區(qū)名貴的海鮮食品。目前關(guān)于單環(huán)刺螠的研究多集中于其對硫化物的解毒代謝[2]以及纖溶酶的提取和溶栓作用[3]，而環(huán)境因子對其消化生理及免疫功能的影響僅有少量的報道。邱旭春等[4]運用冰凍切片和酶組織化學(xué)方法研究了久效磷對單環(huán)刺螠體壁和腸道的乙酰膽堿酯酶、細(xì)胞色素C氧化酶、堿性磷酸酶活性的影響；李金龍等[5]探討了銅離子對單環(huán)刺螠抗氧化酶活性的影響。筆者采用正交試驗法研究了不同鹽度、pH及溫度對單環(huán)刺螠腸消化酶活力的影響，測定了不同鹽度下單環(huán)刺螠溶菌酶活力的變化規(guī)律，以探討單環(huán)刺螠腸消化酶活力最高時3個環(huán)境因子的最佳組合，為人工養(yǎng)殖水環(huán)境調(diào)控提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

單環(huán)刺螠體長為(17.8±1.5) cm，體質(zhì)量(71.2±8.5) g，2015年4月購自連云港市海州灣，用循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)暫養(yǎng)7 d。暫養(yǎng)期間，鹽度25，pH 8，水溫15 ℃，自然光照，連續(xù)充氣，日投喂2次藻液[小球藻(Chlorellasp.)∶中肋骨條藻(Skeletonemacostatum)為1∶1；藻液密度104個/mL；投喂量10 mL/L]。選擇體表無損傷、活力強的單環(huán)刺螠用于試驗。

1.2 方法

1.2.1 主要環(huán)境因子對單環(huán)刺螠消化酶活力影響的正交試驗設(shè)計

由文獻(xiàn)[6-7]可知，單環(huán)刺螠對pH、水溫和鹽度的耐受范圍分別為4～10.5、-2～31 ℃、13.8～36。本試驗采用L25(56)的正交表進(jìn)行設(shè)置：A因子pH取6、7、8、9和10共5個梯度；B因子溫度取10、15、20、25 ℃和30 ℃等5個梯度；C因子鹽度取15、20、25、30和35共5個梯度。

將單環(huán)刺螠饑餓24 h后，隨機取3條置于冰盤內(nèi)解剖，分離出腸道，用預(yù)冷超純水沖掉內(nèi)容物，濾紙吸干水分后稱量質(zhì)量，加入9倍體積(m/V)4 ℃超純水，冰浴下勻漿10 min，取部分勻漿液直接測定脂肪酶活力，其余勻漿液4 ℃，10 000 r/min離心15 min，取上清液-80 ℃保存，用以測定消化酶活力。

采用福林—酚法測定蛋白酶活力[8]；淀粉酶和纖維素酶活力分別參照文獻(xiàn)[9]中的淀粉—碘顯色法和3，5-二硝基水楊酸顯色法測定；脂肪酶活力采用NaOH滴定法[10]測定。根據(jù)正交試驗表中各組試驗條件，采用緩沖液和氯化鈉調(diào)節(jié)反應(yīng)介質(zhì)的pH和鹽度，采用生化培養(yǎng)箱或恒溫水浴鍋控制試驗反應(yīng)溫度。蛋白定量測試盒購自南京建成生物工程研究所。消化酶活力以比活力表示，即每毫克可溶性蛋白質(zhì)所含酶活力單位數(shù)。

1.2.2 鹽度對單環(huán)刺螠溶菌酶活力的影響

本試驗設(shè)5個鹽度梯度組：15、20、25、30和35，用曝氣自來水和海水晶將過濾后的天然海水調(diào)節(jié)至所需鹽度，pH為8。每組設(shè)3個平行，每個平行隨機取20條單環(huán)刺螠，于70 cm×50 cm×40 cm水族缸中飼養(yǎng)4 d。水溫、投餌、充氣等養(yǎng)殖條件與暫養(yǎng)相同。每日定時換水2次，每次換水50%。于試驗0、0.25、0.5、1、2、3、4 d，每個平行取3條單環(huán)刺螠，用雙蒸水沖洗單環(huán)刺螠體表，濾紙吸干水分，剪開體壁，用移液槍吸取血液，4 ℃，12 000 r/min離心5 min，取上清液即為血清，-80 ℃保存?zhèn)溆?。溶菌酶活力采用Hultmark法[11]進(jìn)行測定。

血清溶菌酶活力/U·mL-1=(A反應(yīng)終-A反應(yīng)初)/(A反應(yīng)終×反應(yīng)液體積)×稀釋倍數(shù)

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行單因子方差分析，LSD多重比較和Duncan檢驗。顯著水平設(shè)為0.05。

正交數(shù)據(jù)處理方法：

各因素同一水平之和(T值)的計算：A因子所對應(yīng)的T1值是正交表第1列數(shù)字“1”所對應(yīng)的試驗結(jié)果之和，T2值是正交表第1列數(shù)字“2”所對應(yīng)的試驗結(jié)果之和，以此類推，可計算出其他T值。各因素同一水平的平均值(X值)的計算：A因子所對應(yīng)的X1值為T1值/正交表第1列數(shù)字“1”的重復(fù)次數(shù)，X2值為T2值/正交表第1列數(shù)字“2”的重復(fù)次數(shù)，以此類推，可計算出其他X值。極差(R值)能表明因素的主次順序，即R值越大，該因子的水平變化對結(jié)果的影響越大，該因子就越重要。A因子所對應(yīng)的R值為A因子所對應(yīng)的X1、X2、X3、X4和X5中最大值減去最小值，同理可得出B、C因子的R值。

2 結(jié) 果

2.1 環(huán)境因子對單環(huán)刺螠消化酶活力的影響

正交試驗結(jié)果見表1。正交試驗數(shù)據(jù)分析見表2。

表1 單環(huán)刺螠消化酶活力正交試驗結(jié)果

表2 單環(huán)刺螠消化酶活力正交試驗分析

由表1可見，在本試驗的25個組合中，蛋白酶和淀粉酶分別以處理組合A1B5C5(pH 6、溫度30 ℃、鹽度35)和處理組合A3B4C1(pH 8、溫度25 ℃、鹽度15)活力最高，與由T值所計算的結(jié)果不同。纖維素酶和脂肪酶分別以處理組合A1B5C5(pH 6、溫度30 ℃、鹽度35)和處理組合A1B4C4(pH 6、溫度25 ℃、鹽度30)活力最高(同表2)。

由表2各T值可知，單環(huán)刺螠消化酶活力的最適環(huán)境條件分別為：蛋白酶-A3B5C5，即pH 8、溫度30 ℃、鹽度35；淀粉酶-A4B4C3，即pH 9、溫度25 ℃、鹽度25；纖維素酶-A1B5C5，即pH 6、溫度30 ℃、鹽度35；脂肪酶-A1B4C4，即pH 6、溫度25 ℃、鹽度30。各消化酶的B因子—溫度的R值均為最大，所以溫度是影響單環(huán)刺螠消化酶活力的主要因子；蛋白酶和脂肪酶鹽度的R值高于pH，表明鹽度對蛋白酶和脂肪酶活力的影響大于pH；而對于淀粉酶和纖維素酶活力的影響程度則pH大于鹽度。

正交試驗的驗證性試驗：按照A3B5C5和A1B5C5兩種組合進(jìn)行蛋白酶活力的測定試驗，A3B5C5組合的蛋白酶活力為(27.59±1.16) U/mg，A1B5C5組合的蛋白酶活力為(25.83±1.33) U/mg，兩者差異顯著(P<0.05)，表明單環(huán)刺螠蛋白酶活力的最佳環(huán)境因子組合為pH 8、溫度30 ℃、鹽度35。按照A4B4C3和A3B4C1兩種組合進(jìn)行淀粉酶活力的測定試驗，A4B4C3組合的淀粉酶活力為(18.61±1.34) U/mg，A3B4C1組合的蛋白酶活力為(16.46±1.29) U/mg，兩者差異顯著(P<0.05)，表明單環(huán)刺螠淀粉酶活力的最佳環(huán)境因子組合為pH 9、溫度25 ℃和鹽度25。

2.2 鹽度對單環(huán)刺螠血液溶菌酶活力的影響

試驗期間鹽度25組溶菌酶活力略有波動，其他試驗組溶菌酶活力呈現(xiàn)兩種變化規(guī)律：鹽度15和20兩組溶菌酶活力為先降后升再降，而鹽度30和35兩組則為先升后降(圖1)。處理0.25 d時，鹽度15和20組溶菌酶活力均低于鹽度25組，以鹽度15組下降幅度較大，而鹽度30和35組溶菌酶活力均明顯升高。處理0.5 d時，鹽度15組降至最低值，隨后有所回升，而鹽度35組升至最高，隨后下降。處理1 d鹽度20組溶菌酶活力降至最低，第2 d回升后下降。鹽度30組溶菌酶活力持續(xù)升高至處理1 d后下降。第4 d，各試驗組溶菌酶活力大小為：鹽度30>25>35>20>15，鹽度15和20組溶菌酶活力顯著低于鹽度較高組(P<0.05)。

圖1 不同鹽度對單環(huán)刺螠溶菌酶活力的影響圖中上標(biāo)不同小寫字母表示同一測試時間不同鹽度組間差異顯著(P<0.05).

3 討 論

3.1 環(huán)境因子對單環(huán)刺螠消化酶活力的影響

本研究的正交試驗結(jié)果表明，溫度對單環(huán)刺螠消化酶活力的影響程度大于鹽度和pH，因為單環(huán)刺螠屬變溫動物，機體內(nèi)生理生化反應(yīng)直接受棲息環(huán)境溫度的影響。酶催化反應(yīng)速度隨著溫度的升高而加快，使單位時間內(nèi)酶活力升高；但當(dāng)溫度超過某一臨界值時，消化酶會變性和失活，酶活力降低[12]。薛素燕等[13]發(fā)現(xiàn)，中華原鉤蝦(Eogammaruspossjeticus)蛋白酶和淀粉酶活力在15～20 ℃，隨溫度升高而增加，在20～25 ℃處于較高水平。沈文英等[14]測得凡納濱對蝦(Litopenaeusvannmei)腸道的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶的最適溫度分別為35 ℃、55～65 ℃和37 ℃。范德朋等[15]報道，縊蟶(Sinonovaculaconstricta)蛋白酶和淀粉酶的最適溫度分別為55 ℃和65 ℃?？梢姴煌锓N棲息于不同的生態(tài)位置，生活環(huán)境和食性的差異導(dǎo)致其消化酶性質(zhì)亦差別較大。本研究結(jié)果表明，單環(huán)刺螠主要消化酶的最適溫度為25～30 ℃，高于其棲息水溫，所以在養(yǎng)殖生產(chǎn)中應(yīng)適當(dāng)升高水溫，提高其消化能力。

pH可影響底物與消化酶的結(jié)合，改變酶的活性。而當(dāng)pH超過一定范圍時則會改變酶的構(gòu)象，導(dǎo)致消化酶變性失活[16]。據(jù)報道，甲殼類蛋白酶的最適pH為7～8[17]，仿刺參(Apostichopusjaponicus)中腸蛋白酶在pH 7～8.6時活力較高[12]，與本試驗中測得的單環(huán)刺螠蛋白酶最適pH 8較為接近。張凌飛等[18]發(fā)現(xiàn)，華貴櫛孔扇貝(Chlamysnobilis)淀粉酶和纖維素酶的最適pH均為5；中國龍蝦(Panulirusstimpsoni)腸淀粉酶和纖維素酶最適pH分別為7和4.2[16]。本研究結(jié)果顯示，單環(huán)刺螠纖維素酶最適pH為6，表明酸性條件下纖維素酶活力較高，與以往報道相一致，而淀粉酶活力最適pH為9，與其他動物差異較大，可能與種的特異性有關(guān)。不同物種的食性及生態(tài)習(xí)性不同，其消化酶活性有所差異。單環(huán)刺螠脂肪酶的最適pH為6，與仿刺參前腸脂肪酶活力出現(xiàn)峰值的pH[12]相近，而與凡納濱對蝦脂肪酶最適pH[14]有一定差異。

鹽度變化會導(dǎo)致水體無機離子含量的變化，進(jìn)而影響到消化酶活力[19-20]。隨著鹽度24降至16，仿刺參消化酶活力逐漸降低[21]；許星鴻等[22]亦發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鹽度降至15，日本蟳(Charybdisjaponica)消化酶活力顯著下降；當(dāng)鹽度降低時，日本囊對蝦(Marsupenaeusjaponicus)耗氧率明顯升高[23]。本試驗中，單環(huán)刺螠4種消化酶活力最適鹽度均≥25，在養(yǎng)殖生產(chǎn)中要注意水體的鹽度不能過低。

3.2 鹽度對單環(huán)刺螠免疫功能的影響

鹽度變化時，水生動物要調(diào)節(jié)機體內(nèi)外滲透壓平衡而影響到免疫、呼吸等多種生理功能[24]。將凡納濱對蝦由初始鹽度25轉(zhuǎn)移至低鹽度(5和15)中，免疫反應(yīng)降低，處理12 h時其酚氧化酶活力、血細(xì)胞吞噬活力等均顯著下降[25]。在低鹽度(≤10)或高鹽度(≥27.3)脅迫下，長蛸(Octopusvariabilis)的超氧化物歧化酶、過氧化氫酶等保護(hù)酶活力均呈下降趨勢[26]。本試驗中，單環(huán)刺螠由鹽度為25的暫養(yǎng)水體轉(zhuǎn)移至不同鹽度后，溶菌酶活力變化明顯。試驗期間溶菌酶活力出現(xiàn)峰值后下降，表明鹽度變化刺激能引起機體的應(yīng)激反應(yīng)，提高一定的免疫力，但長時間的鹽度脅迫則導(dǎo)致免疫抗病能力下降。本研究結(jié)果顯示，低鹽度(15～20)試驗組單環(huán)刺螠溶菌酶活力下降較為顯著，表明低滲環(huán)境對單環(huán)刺螠免疫機能的影響大于高滲環(huán)境。低鹽度脅迫使機體細(xì)胞吸水膨脹，影響溶酶體等與免疫相關(guān)的細(xì)胞器功能，保護(hù)酶活力降低，機體免疫力減弱[26]。養(yǎng)殖池塘鹽度可能受臺風(fēng)暴雨、持續(xù)降雨等氣候因素的影響而大幅下降，對養(yǎng)殖對象造成低鹽度脅迫，這在養(yǎng)殖生產(chǎn)中要尤為關(guān)注。

綜合所述，鹽度25～35、pH 6～9為單環(huán)刺螠較適宜的環(huán)境條件，溫度較高(25～30 ℃)，消化酶活力也較高，低鹽度(15～20)會明顯降低其消化酶活力和免疫能力。在單環(huán)刺螠養(yǎng)殖中，首先要保障水體適宜的鹽度，并通過適當(dāng)升溫來促進(jìn)其生長。

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EffectsofpH，WaterTemperatureandSalinityonActivitiesofIntestinalDigestiveEnzymesandSerumLysozymeinEchiuranWormUrechisunicinctus

XU Xinghong，ZHU Xiaoying，QUE Yijin，XU Guocheng，XU Jiatao，HUO Wei，GAN Hongtao，F(xiàn)eng Xiyue

( College of Marine Life and Fisheries，Huaihai Institute of Technology，Lianyungang 222005，China )

The effects of pH of 6, 7, 8, 9, and 10, temperature of 10 ℃, 15 ℃, 20 ℃, 25 ℃, and 30 ℃, and salinity of 15, 20, 25, 30, and 35 on activities of intestinal digestive enzymes and effects of salinity of 15, 20, 25, 30, and 35 on activities of serum lysozyme activity in hemolymph were studied in echiuran wormUrechisunicinctusby an orthogonal experiment. The results showed that the maximal protease activity was observed under conditions of pH 8, 30 ℃ and salinity of 35; amylase under pH 9, 25 ℃, and salinity of 25; cellulase under pH 6, 30 ℃, and salinity of 35; and lipase under pH 6, 25 ℃, and salinity of 30. The lysozyme activity in the echiuran worm at salinity of 15 and 20 were shown to be first decreased, then increased, and dropped again, while the lysozyme activity in a salinity of 30 and 35 were shown to be increased first and then declined. The order of lysozyme activity at various salinities in 4 days was descendantly arranged as salinity 30>25>35>20>15, and the lysozyme activities were significantly lower in a salinity of 15 and 20 than that in other treatments with higher salinity. The findings indicated that echiuran worm had a suitable salinity of 25—35 and pH 6—9, and the higher digestive enzyme activity under temperature of 25—30 ℃.However, significantly lower activities of digestive enzymes and lysozyme were found at low salinity of 15—20.

pH；temperature；salinity；Urechisunicinctus；digestive enzyme；lysozyme

10.16378/j.cnki.1003-1111.2017.02.003

2016-04-14；

2016-06-15.

江蘇省優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程項目(KYCX19)；連云港市科技局農(nóng)業(yè)攻關(guān)項目(CN1411).

許星鴻(1970-)，女，教授，博士；研究方向：海洋動物繁育生物學(xué)及增養(yǎng)殖技術(shù).E-mail：xhxu119@163.com.

S968.9

A

1003-1111(2017)02-0138-05