飼料中肉骨粉和豆粕替代魚粉對 虹鱒生長和氮收支的影響?

曹逸銘， 高勤峰??， 董雙林， 鞠文明， 唐曉波

(1.海水養(yǎng)殖教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國海洋大學(xué))， 山東 青島 266003; 2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室，海洋漁業(yè)科學(xué)與食物產(chǎn)出過程功能實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266235; 3.好當(dāng)家集團(tuán)科研處，山東 威海 264300)

虹鱒(Oncorhynchusmykiss)屬鮭形目(Salmoniformes)鮭科(Salmonidae)大麻哈魚屬(Oncorhynchus)，為典型的冷水性魚類。因其肉質(zhì)鮮美、營養(yǎng)豐富、易加工、無肌間刺，富含蛋白質(zhì)[1]及對人體有益的DHA和EPA[2]深受消費(fèi)者喜愛。虹鱒是世界第三大鮭科魚類養(yǎng)殖品種。虹鱒的攝食生理受到學(xué)者們的廣泛關(guān)注，尤其是有關(guān)虹鱒的蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪和必需脂肪酸等營養(yǎng)要素的研究[3]。蛋白質(zhì)是水產(chǎn)飼料中重要的原料之一[4]，也是國內(nèi)外營養(yǎng)研究的熱點(diǎn)內(nèi)容之一[5]。魚粉是最好的蛋白質(zhì)來源，但是因?yàn)槿澜绱蠓秶牟稉坪褪芙┠甓驙柲嶂Z現(xiàn)象的影響[6]，魚粉已經(jīng)出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象，嚴(yán)重制約了水產(chǎn)養(yǎng)殖的可持續(xù)發(fā)展，所以尋找代替魚粉的替代源迫在眉睫。有研究表明，豆粕可以部分或全部替代魚粉作為蛋白源[7]，而且豆粕來源廣泛且價格低廉的植物性蛋白源被認(rèn)為是魚粉的最佳替代源。同樣肉骨粉作為動物蛋白也是替代魚粉的理想來源，相對于豆粕有比較平衡的氨基酸組成[8]。

氮是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中重要元素之一，氮收支在衡量魚類對于飼料的利用情況中起到了關(guān)鍵的作用[9]。同時在魚類研究中氮收支可以起到了解魚類飼料轉(zhuǎn)換、養(yǎng)殖環(huán)境保護(hù)和蛋白質(zhì)利用的作用。目前，氮收支的研究多見于軍曹魚(Rachycentroncanadum)[10]、黑鯛(Acanthopagrusschlegelii)[11]、 羅非魚(Oreochromis

niloticus)[12]等。目前國內(nèi)大部分研究選擇用單一蛋白源替代魚粉，并且著眼于魚的生長性能[13]、血液生化指標(biāo)[14]、消化代謝酶[15]和免疫性能[16]等影響。但是關(guān)于用動植物混合蛋白部分替代魚粉后的飼料對于養(yǎng)殖環(huán)境的影響很少報道。近幾年隨著對黃海冷水團(tuán)的發(fā)展，深海高密度網(wǎng)箱養(yǎng)殖發(fā)展前途廣闊[17]，更需要在這種高度集約化的養(yǎng)殖環(huán)境下在保證產(chǎn)量和質(zhì)量的前提下減少對水體的污染。但是我國的虹鱒深海養(yǎng)殖還處于一個初級階段，還有許多技術(shù)上的問題需要去完善，需要更多的研究作為理論指導(dǎo)。因此，本研究旨在探討飼料中肉骨粉和豆粕替代魚粉對于虹鱒生長和氮收支的影響以優(yōu)化虹鱒飼料配方，致力于優(yōu)化飼料配方，達(dá)到低成本、高收益的效果。做到飼料的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益平衡，減少對養(yǎng)殖環(huán)境的污染提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)飼料

以魚粉、肉骨粉和豆粕為主要蛋白源，魚油和大豆卵磷脂為主要脂肪源，按不同比例配制成4種等氮(粗蛋白43.8%)等脂(粗脂肪15.1%)的實(shí)驗(yàn)飼料。以混合蛋白(肉骨粉和豆粕等氮1∶1混合)分別部分替代實(shí)驗(yàn)飼料中0(D1)、10%(D2)、30%(D3)和50%(D4)的魚粉(見表1)。將粉碎過的飼料原料過60目篩，按照計算好的比例采用逐級擴(kuò)大的原則將原料充分混合均勻，將稱量好的魚油、大豆卵磷脂進(jìn)行二次混合均勻，油脂顆粒過篩，用精度0.5 g的電子天平(G&G, DT500)精確稱量氯化膽堿，并溶于水中與原料充分混合后用自動制料機(jī)制粒，將飼料顆粒放入55 ℃烘箱中6 h烘干后于-20 ℃冰箱中冷藏備用。

表1 飼料配方表(飼料干重)Table 1 Formulation of experimental diets(dry matter%) /%

注：a.魚粉66.55%蛋白，10.71%脂肪。a.Fishmeal contains 66.55% protein, 10.71% fat.

b.豆粕42.9%蛋白，1.56%脂肪。b.Soybean meal contains 42.9% protein, 1.56% fat.

c.肉骨粉61.2%蛋白，8.27%脂肪。c.Meat and bone meal contains 61.2% protein, 8.27% fat.

d.玉米蛋白粉65.71%蛋白，1.51%脂肪。d.Corn gluten meal contains 65.71% protein, 1.51% fat.

e.礦物質(zhì)、維生素預(yù)混物為青島瑪斯特生物有限公司提供，多維、多礦分別用微晶纖維素稀釋。e.Minerals and vitamin premixes are supplied by Qingdao Master Biotech Co., Ltd., and multi-dimensional and multi-minerals are diluted with microcrystalline cellulose.

f.防霉劑：富馬酸/丙酸鈣=1∶1。f.Mold inhibitor: Fumaric acid / calcium propionate = 1∶1.

g.誘食劑：甘氨酸/甜菜堿=1∶3。g.Lunar agent: glycine / betaine = 1∶3.

1.2 飼養(yǎng)管理

實(shí)驗(yàn)所用對象為虹鱒幼魚，取自山東日照萬澤豐漁業(yè)有限公司鮭鱒魚類育苗基地，規(guī)格為(46±0.23)g，全部為健康大小均一的個體。于2017年8月1日在中國海洋大學(xué)水產(chǎn)養(yǎng)殖生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。馴養(yǎng)一周后，挑選健康無病的虹鱒幼魚96尾，將96尾虹鱒隨機(jī)分配4個組，每個組3個重復(fù)。實(shí)驗(yàn)用魚養(yǎng)殖在水族箱(60 cm×40 cm×30 cm)中，養(yǎng)殖期間水溫控制在(16±0.5)℃，光照保持12L∶12D,日投餌2次(上午8:30和下午15:00),日換水一次，換水量為養(yǎng)殖水體的1/2，保證溶解氧大于5 mg/L。每天及時收集殘餌糞便。養(yǎng)殖周期21 d，幼魚成活率100%。

1.3 樣品采集

在實(shí)驗(yàn)開始前隨機(jī)取10尾魚保存在-80℃冰箱中備用待分析。每天投喂前收集糞便，投喂0.5h后收集殘餌，收集的殘餌糞便當(dāng)天及時放在烘箱中60℃烘干后放在干燥器中備用。實(shí)驗(yàn)結(jié)束前停止投喂，用MS-222麻醉后將水族箱中的所有魚進(jìn)行稱重并記錄。每個處理組隨機(jī)選取9尾魚進(jìn)行取樣，隨后將樣品用液氮處理保存在-80℃冰箱中供分析用。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

全魚、飼料以及糞便中氮含量的測定用元素分析儀Vario EL Ⅲ測得N含量后，再得到蛋白質(zhì)含量(6.25×N)，每個樣品設(shè)置3個平行。

實(shí)驗(yàn)期間測定虹鱒的攝食率(Feed rate,FR, %/d)、增重率(Weight gain rate,WGR, %)、肥滿度(Condition factor,CF, g/cm3)、飼料系數(shù)(Feed coefficient,FC)、特定生長率(Specific growth rate,SGR,%/d-1)。預(yù)先測定飼料的溶失率，以準(zhǔn)確計算魚的實(shí)際攝食量，公式如下：

攝食率(FR, %/d)=100×攝食量/[(初始體重+終末體重)/2]/天數(shù)；

增重率(WGR, %)=(終末體重-初始體重)/初始體重×100；

肥滿度(CF, g/cm3)=體重/體長3×100；

消化率(Apparent digestibility rate,ADR, %)=(攝食量-糞便重量)/攝食量；

飼料系數(shù)(FC)=(攝食飼料量/終末體重-初始體重)；

特定生長率(SGR, %/d)=100×(lnWt-lnW0)/t。

魚類的氮收支方程為：CN= FN+ GN+ UN，式中CN為從食物中獲取的氮，F(xiàn)N為糞便當(dāng)中損失的氮，GN為魚體積累的氮，UN為排泄損失的氮，排泄氮可以通過差減法得出(UN=CN-FN-GN)[18]。在數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析前檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否呈正態(tài)分布以及方差齊性，用Duncan多重比較法分析，以P<0.05表示為有顯著相關(guān)性。使用Excel 2003和SPSS 10.0 軟件進(jìn)行計算、作圖和統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 飼料中不同蛋白源對虹鱒生長的影響

方差分析結(jié)果表明，4個處理組的初始體重和終末體重差異不顯著(P>0.05)(見表2)。虹鱒幼魚的攝食率方面，D2(10%)和D3(30%)組攝食率顯著高于其他2組(P<0.05)。D2(10%)組的增重率最高，而肥滿度方面D1(0%)和D2(10%)組相比于替代比例較大的D3(30%)和D4(50%)組表現(xiàn)出更高的肥滿度。特定生長率方面，D3(30%)和D4(50%)< D1(0%)(P<0.05)。相較于其他3組，D2(10%)組有最低的飼料系數(shù)和相對較高的特定生長率。

表2 飼料中不同蛋白源對虹鱒生長性能的影響(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)Table 2 Effect of different protein sources in feed on rainbow trout growth performance (Mean ± S.D.)

注：不同的上標(biāo)字母表示平均值差異顯著(P<0.05)。

Note:Means with different superscriptions represent significant difference (P<0.05).

2.2 飼料中不同蛋白源對虹鱒氮收支的影響

從表3飼料中不同蛋白源虹鱒的氮收支情況來看，4個處理組的攝食氮之間無顯著差異(P>0.05)，D2(10%)組的排糞氮顯著高于其他3組(P<0.05)，而從生長氮和吸收氮來看，都呈現(xiàn)出D1(0%)和D2(10%)比D3(30%)和D4(50%)高且差異顯著(P<0.05)。整個氮收支過程中最重要的排泄氮，D1(0%)和D2(10%)要顯著低于其他2組(P<0.05)。

表3 飼料中不同蛋白源條件下虹鱒的攝食氮、排糞氮、生長氮、排泄氮(mg·g-1·d-1)、吸收氮和氮收支方程Table 3 Food nitrogen (CN)，faeces nitrogen(FN)，growth nitrogen(GN)，excretion nitrogen(UN)， absorb nitrogen(AN) and nitrogen budget of rainbow trout at different protein sources

注：不同的上標(biāo)字母表示平均值差異顯著(P<0.05)。

Note:Means with different superscriptions represent significant difference (P<0.05).

根據(jù)攝食氮、排糞氮、生長氮和排泄氮值整合出氮收支方程如表4所示。從表4中可以看出，對于每一個處理組來說，從食物中攝取的氮大部分都用于生長保留在了體內(nèi)(>50%), 4個處理組隨著魚粉替代水平的增加用于生長的氮含量逐漸減少且4組之間差異顯著(P<0.05)。攝食氮中一部分的氮隨著拍糞和排泄過程排出體外，然而在排糞和排泄中，排泄作用占絕大部分比例。所以氮排泄是整個氮收支過程中的主要損失途徑。通過氮收支方程可以發(fā)現(xiàn)隨著魚粉的替代量增加，攝食氮中儲存在魚體內(nèi)的比例越來越小。D2(10%)組的攝食氮中損失的排糞氮最多，明顯高于其他3組，且差異顯著(P<0.05)。

表4 飼料中不同蛋白源條件下虹鱒的氮收支情況(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)Table 4 Nitrogen budget of rainbow trout fed diets with different protein sources (mean±S.D.) /%

注：不同的上標(biāo)字母表示平均值差異顯著(P<0.05)。

Note:Means with different superscriptions represent significant difference (P<0.05).

3 討論

實(shí)驗(yàn)階段虹鱒幼魚對配合飼料表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性。在所有的處理組中虹鱒的終末體重差異不顯著(P>0.05)，從約46 g增加到了約59 g。在以往的研究中表明部分替代魚粉對虹鱒幼魚的生長沒有顯著的影響。Yang等[19]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)豆粕替代魚粉含量達(dá)到60%時不會對虹鱒的生長產(chǎn)生顯著的影響。Pongmaneerat, Watanabe等[20]用脫脂豆粕替代63%白魚粉對生長沒有影響。類似的結(jié)果在其他文獻(xiàn)中出現(xiàn)過，如尖吻鯛(Diploduspuntazzo)[21]，金頭鯛(Sparusaurata)[22],歐洲鱸(Dicentrarchuslabrax)[23]等。也有文獻(xiàn)報道過用10%肉骨粉替代魚粉不會對虹鱒的生長產(chǎn)生影響[24]。黎慧等[25]發(fā)現(xiàn)用肉骨粉和大豆分離蛋白替代魚粉超過60%會使黑鯛幼魚胃蛋白酶活顯著降低。在徐奇友等[26]的研究中表明用大豆分離蛋白和肉骨粉1∶1混合替代10%～20%的魚粉不會影響虹鱒的生產(chǎn)性能。

從攝食率和增重率來看，10%替代組最高，依次是全魚粉組、30%和50%替代組。出現(xiàn)這種結(jié)果最主要的原因可能是因?yàn)轱暳系倪m口性。豆粕作為植物性蛋白源，雖然蛋白質(zhì)含量較高而且價格低廉易獲得，但是適口性和消化率以及氨基酸平衡性依然存在很大的問題[27]。而且大豆蛋白中含有很多抗?fàn)I養(yǎng)因子，也會破壞飼料的適口性，從而降低魚類的攝食率，抑制其生長。從消化率方面來看，隨著魚粉替代比例的增加，幼魚的消化率呈現(xiàn)降低的趨勢，且處理組之間差異顯著(P<0.05)。Storebakken等[28]認(rèn)為喂食含有豆粕的飼料后生長性能和飼料利用率較差可能是因?yàn)榈湍芰康南瘦^低，某些礦物質(zhì)和氨基酸的缺乏。這種對豆粕的利用方面淡水魚和海水魚差別較大，相比于淡水性魚類，海水性魚類對豆粕這種植物性蛋白質(zhì)耐受性較差。而肉骨粉作為動物性蛋白，其脂肪的飽和度較高，從而影響了魚類的適口性，而且灰分較高導(dǎo)致對一些營養(yǎng)素的利用下降從而影響了肉骨粉單獨(dú)作為蛋白源的利用[29]。在本實(shí)驗(yàn)中也可以看出超過30%的替代量之后虹鱒幼魚的攝食率顯著下降。然而需要注意的是，10%替代魚粉組的魚攝食率、增重率和特定生長率都更高。這可能是由于飼料中豆粕、肉骨粉以及魚粉等蛋白源之間的互補(bǔ)效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了必需氨基酸的平衡[30]。相對于全魚粉飼料，少量的其他蛋白源替代魚粉會提高魚類的攝食率和終末體重，在他人的研究中也出現(xiàn)了類似的結(jié)果。Yamamoto T等[31]用不同比例的豆粕替代魚粉發(fā)現(xiàn)20%替代量的飼料在攝食率和增重上比全魚粉效果要好。在動植物蛋白源混合替代魚粉的實(shí)驗(yàn)中也有類似的結(jié)果，F(xiàn)eng等[32]用不同的動植物蛋白替代魚粉喂養(yǎng)虹鱒發(fā)現(xiàn)，混合蛋白組的虹鱒攝食率要高于全魚粉組。而本實(shí)驗(yàn)中用肉骨粉和豆粕1∶1混合代替10%魚粉生長效果較好，這表明同時使用豆粕和肉骨粉效果較好。肉骨粉在動物必須的一些生長因子方面和魚粉很相似，例如：維生素含量較高、碳水化合物含量較低等，Watanabe等[33]發(fā)現(xiàn)虹鱒可以在一定程度上很好的適應(yīng)肉骨粉，這恰好彌補(bǔ)了豆粕的不足。相比較而言10%的替代量并不高，還是主要以魚粉為主要蛋白源，能夠滿足虹鱒幼魚的基本生長需求。但是隨著替代量的增加，將無法很好的解決適口性和抗?fàn)I養(yǎng)因子的影響，降低了幼魚對蛋白的吸收效率，虹鱒幼魚得不到生長所需的蛋白質(zhì)而導(dǎo)致生長緩慢。

從魚類利用蛋白質(zhì)方面來看，魚類通過攝食的方式獲得的蛋白質(zhì)構(gòu)成了攝食氮(CN)，食物中一部分蛋白質(zhì)經(jīng)過魚類消化吸收后且沒有損失的部分合成為機(jī)體的組成成分構(gòu)成了生長氮(GN)，蛋白質(zhì)中的另一部分用于分解代謝產(chǎn)生能量維持機(jī)體的正常生命活動，代謝的最終產(chǎn)物最終會排出體外構(gòu)成了排泄氮(UN)，而食物中尚未被消化吸收的則以糞便的形式排出構(gòu)成了排糞氮(FN)。崔奕波[34]等提出了氮收支方程：CN= FN+ GN+ UN。在本研究中，隨著豆粕和肉骨粉替代量的增加，排泄氮的量有不斷增大的趨勢((0.062±0.031)～(0.751±0.141)mg·g-1·d-1)，但全魚粉組和10%替代組之間差異不顯著(P>0.05)，替代量超過10%后排泄氮的量差異顯著(P<0.05)。通常來說，隨著豆粕[19]和肉骨粉[35]替代水平的增加，氮排泄和氮損失會增加,這恰好印證了本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。值得注意的是，虹鱒幼魚的消化率隨著肉骨粉和豆粕添加量的增加逐漸降低。而實(shí)驗(yàn)中氮排泄和損失的增加，最主要的原因可能是因?yàn)殡S著替代水平的提高消化率逐漸降低所造成的。在本實(shí)驗(yàn)中可以看出幼魚的消化率隨著魚粉替代水平的升高而逐漸下降((95.33±0.07)%～(92.93±0.07)%)。而之所以10%替代組和全魚粉組之間差異不顯著可能是因?yàn)樘娲谋壤⒉皇呛芨?，在排泄氮方面并沒有呈現(xiàn)出顯著的差異。在Wang等[36]的研究中提出魚類攝入過量或不平衡的氨基酸會使其不能很好的利用從而增加氨氮的排泄。因此，氨基酸的不平衡也可能是造成氮排泄和損失的一個主要原因。從結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)， 10%替代組有更佳的生長趨勢，而且在氮排放方面和全魚粉組差異不顯著(P>0.05)。在今后的研究中，可以研究不同替代比例對不同規(guī)格的虹鱒的生長和氮收支的影響。

4 結(jié)語

在淡水養(yǎng)殖環(huán)境下，虹鱒幼魚日糧中用豆粕和肉骨粉替代10%魚粉具有更好的生長趨勢和較低的氮排泄含量，表現(xiàn)出較高的飼料經(jīng)濟(jì)效益和較好的環(huán)境生態(tài)效益。因此，在實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和改善養(yǎng)殖環(huán)境的大背景下，調(diào)整和完善飼料配方不僅僅要考慮對虹鱒生長的影響，更要從生態(tài)環(huán)境的角度去考量和評判。