罗非鱼对6种碳水化合物饲料原料中营养物质的表观消化率

孙育平 黄燕华* 曹俊明 王国霞 胡俊茹陈 冰 何 飞 裘金木

(1.广东省农业科学院动物科学研究所，广州 510640;2.广东省动物育种与营养公共实验室，广州 510640;3.广东省畜禽育种与营养研究重点实验室，广州 510640;4.广州飞禧特水产科技有限公司，广州 510640)

世界水产养殖产量的快速增长推动了饲料工业的迅猛发展。配合饲料是高密度、集约化养殖模式下所养殖动物最重要的营养物质来源。蛋白质是水产动物的重要营养素，通常鱼类对蛋白质的需求在25%～50%。但随着集约化养殖的迅速发展，蛋白质资源的需求量急剧增加，价格飙升。此外，养殖水体氮的过多输入易导致水体环境污染，影响养殖品的产量和质量。近年来，资源和环境压力迫使寻找新的蛋白质资源替代鱼粉或降低饲料蛋白质水平的研究成为水产饲料业的重要课题。作为饲料中最廉价的营养素，碳水化合物是鱼类所需能量的另一重要来源，在饲料中添加适宜水平的碳水化合物具有节约饲料中蛋白质和脂肪、降低水体氮排放的效果［1－2］。因此，饲料中使用碳水化合物降低或节约饲料中蛋白质、减少氮排放已成为水产营养学研究的热点。

研究表明，碳水化合物在饲料中的应用效果不仅受饲料中碳水化合物水平的影响，同时还受饲料中碳水化合物来源的影响［3］。在饲料中添加适宜的碳水化合物可使更多的蛋白质用于生长，减少对蛋白质的消耗量，减轻氮排泄对养殖水体的污染［1－2］。但饲料中添加不适宜的碳水化合物可导致蛋白质或脂肪等营养物质作为能量分解、鱼体肝脏损害和生长性能下降［4－6］。由此表明，确定不同种类鱼饲料中碳水化合物的适宜水平和种类具有重要意义。在水产饲料配制过程中，饲料原料的营养价值不仅取决于营养成分含量，还取决于动物对这些营养物质的消化、吸收和利用率［7］。消化率测定是饲料原料营养价值评定的重要内容，也是有效配制平衡饲料的前提［8］。我国饲料碳水化合物原料来源广泛，品种繁多，如糙米、次粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉、甘薯淀粉和木薯淀粉等，但这些饲料原料由于来源、营养素组成和加工工艺等不同而具有不同的营养价值，造成鱼类对其利用程度迥异，从而直接影响它们在鱼类配合饲料中的有效使用。因此，有必要开展鱼类对不同种类碳水化合物消化率的研究，以便筛选鱼类饲料中适宜的碳水化合物源。

罗非鱼(tilapia)是世界上的第三大养殖品种，其具有个体大、生长快、出肉率高、肉质丰满、细嫩、味道鲜美、起捕率和产量高等特点。目前，我国罗非鱼产量已占世界罗非鱼总产量的50%，且罗非鱼是我国南方养殖的主要经济鱼类品种，具有重要的经济价值和广阔的发展前景。一般认为罗非鱼饲料中碳水化合物的适宜水平为30%～40%［9］。关于罗非鱼碳水化合物的利用研究迄今已有一些报道，但大多关注不同碳水化合物水平、种类对其生长性能的影响［5－6，10－12］，而对我国现有来源广泛的不同种类饲料碳水化合物原料消化率的研究较少。本试验拟通过研究罗非鱼对南方糙米、次粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉、甘薯淀粉和木薯淀粉6种饲料碳水化合物原料总能、干物质、粗蛋白质、粗脂肪、淀粉及总糖的表观消化率，旨在比较罗非鱼对这些饲料碳水化合物原料中营养物质的表观消化率，为开发适用于罗非鱼配合饲料的碳水化合物源提供一定的参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验饲料

试验用玉米淀粉、次粉和木薯淀粉均由广东通威饲料有限公司提供，南方糙米(黄色粒状，广东)、马铃薯淀粉(白色粉末状，河南)和甘薯淀粉(白色块状，山东)均购自广州新天铖粮油食品批发中心。根据罗非鱼营养需求配制基础饲料，其组成及营养水平见表1。试验饲料的配制采用“套算法”［13］，即用“70%基础饲料+30%待测原料”，配制南方糙米、次粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉、甘薯淀粉和木薯淀粉6种试验饲料。待测6种碳水化合物原料的营养水平如表2所示。配方中各种饲料原料粉碎后均过40目筛，采取逐级扩大法添加微量成分，先将粉状原料混合均匀，添加0.04%三氧化二钇(Y2O3)为外源性指示剂，再添加豆油、卵磷脂，最后加入质量比为40%左右的水，充分混合均匀后用SLX－80型挤压机制成直径为2.0 mm的颗粒饲料，在50℃烘干冷却后，过筛去粉，留颗粒料并以塑料封口袋包装，置于－20℃冰柜中保存备用。待测6种碳水化合物原料的试验饲料的营养水平如表3所示。

1.2 试验鱼及饲养管理

饲养试验在广东省农业科学院动物科学研究所水产研究室室内循环水养殖系统中进行，养殖水为经过珊瑚石、活性炭过滤的自来水。试验用吉富罗非鱼(GIFT，Oreochromis niloticus)鱼苗由国家级广东罗非鱼良种场提供，均为当年鱼种。将鱼运回实验室前进行药浴消毒，然后在循环水养殖系统中用商品饲料暂养2周后，再用基础饲料进行驯养。试验开始前，将所有鱼饥饿24 h，随机选取420尾健康、规格基本一致，初始体重为(35.05±0.62)g 罗非鱼，随机分为 7 组，每组设 3个重复，每个重复20尾。每个重复饲养于容积为350 L(实际水体积为300 L)的纤维玻璃桶(直径80 cm，高度 70 cm)内，投喂添加 0.04%Y2O3的基础饲料7 d，待鱼适应环境正常采食后进入试验期。试验正式开始后，随机选取1组作为对照组，继续投喂基础饲料，另外6组为试验组，分别投喂1种试验饲料，于每天08:30、15:00和20:30分3次进行饱食投喂，投喂时停水断气。试验期间，于每天第1次投喂前排污和换水，换水量约为30%。自然光照，水温为 26～30 ℃，pH 7.2～7.8，循环水进水速率为5 L/m in，充气保持溶氧浓度＞5 mg/L，氨氮浓度＜0.02 mg/L。每天观察鱼的活动和健康状况。

表1 基础饲料组成及营养水平(风干基础)Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet(air-dry basis) %

1.3 样品采集与分析

用基础饲料和试验饲料投喂7 d后，开始收集粪便。每次投喂1 h后，清除残饵，4 h后用虹吸法收集新鲜、饱满、包膜完整的粪便，收集的粪便经尼龙筛绢滤去水分后，每个重复均放入同一个塑料封装袋中，于－20℃冰柜中冷冻保存，直至每个重复收集到足够粪便样品(干重＞10 g)用于分析。

6种碳水化合物原料、饲料及粪便样品于60℃烘干至恒重，经粉碎、研磨过40目筛后，测定其中的营养成分含量。粗蛋白质含量采用凯氏定氮法(GB/T 6432—1994)、粗脂肪含量采用索氏抽提法(GB/T 6433—1994)、粗灰分含量采用550℃灼烧法(GB/T 6438—1992)、水分含量采用105℃烘箱干燥法(GB/T 6435—1986)、淀粉及总糖含量采用3，5－二硝基水杨酸法、总能采用氧弹式总能仪(5E－1C)、钇元素含量采用电感耦合等离子质谱仪(ICP－MS7500－CX)测定。

1.4 计算公式

基础饲料和试验饲料总能、干物质、粗灰分、粗蛋白质、粗脂肪、淀粉及总糖的表观消化率计算公式如下［14］:

饲料中干物质的表观消化率(%)=

饲料中某营养成分的表观消化率(%)=

式中:Sy为饲料中Y2O3含量(%);Fy为粪便中Y2O3含量(%);Si为饲料中某营养成分含量(%);Fi为粪便中某营养成分含量(%)。

试验原料中总能、干物质、粗灰分、粗蛋白质、粗脂肪、淀粉及总糖的表观消化率计算公式如下［13］:

饲料原料某营养成分的表观消化率(%)=

式中:Dt为试验饲料某营养成分的表观消化率(%);Db为基础饲料某营养成分的表观消化率(%);Nb为基础饲料某营养成分含量(%);Nt为待测原料某营养成分含量(%)。

1.5 统计分析

试验数据结果采用“平均值±标准误”(mean±SE)表示。组间差异显著性采用单因素方差分析(one-way ANOVA)，当方差分析显示差异显著时，使用Duncan氏法多重比较分析组间差异的显著性。数据处理用 SPSS 17.0软件进行，P＜0.05为差异显著。

表2 6种碳水化合物原料的营养水平(风干基础)Table 2 Nutrient levels of six types of carbohydrate ingredients(air-dry basis) %

表3 试验饲料的营养水平(风干基础)Table 3 Nutrient levels of test diets(air-dry basis) %

2 结 果

2.1 罗非鱼对7种饲料中总能、干物质、粗灰分、粗蛋白质、粗脂肪、淀粉及总糖的表观消化率

由表4可知，罗非鱼对7种饲料中总能、干物质、粗灰分、粗蛋白质、粗脂肪、淀粉及总糖的表观消化 率 分 别 为 55.94% ～ 67.69%、49.43% ～65.06%、18.64% ～ 31.52%、75.78%～ 87.35%、89.02%～95.77%和 31.43% ～ 56.89%。7 种饲料中，玉米淀粉饲料中总能、干物质、粗灰分、粗蛋白质、淀粉及总糖的表观消化率均为最高，而次粉饲料中粗脂肪的表观消化率最高。马铃薯淀粉饲料中总能、干物质、淀粉及总糖的表观消化率均为最低，南方糙米饲料中粗灰分的表观消化率最低，而基础饲料中粗蛋白质、粗脂肪的表观消化率最低。

基础饲料中总能的表观消化率显著高于马铃薯淀粉和甘薯淀粉饲料(P＜0.05)，但显著低于次粉、南方糙米和玉米淀粉饲料(P＜0.05)，而基础饲料与木薯淀粉饲料，南方糙米与次粉饲料的总能表观消化率无显著差异(P＞0.05)。基础饲料中干物质的表观消化率显著高于甘薯淀粉和马铃薯淀粉饲料(P＜0.05)，但显著低于木薯淀粉、次粉、南方糙米和玉米淀粉饲料(P＜0.05)。基础饲料中粗灰分的表观消化率显著低于玉米淀粉饲料(P＜0.05)，但与其他5种试验饲料无显著差异(P＞0.05)。基础饲料中粗蛋白质和粗脂肪的表观消化率显著低于其他6种试验饲料(P＜0.05)，次粉、玉米淀粉和甘薯淀粉饲料，马铃薯淀粉与玉米淀粉、木薯淀粉饲料的粗蛋白质表观消化率无显著差异(P＞0.05)，但均显著高于南方糙米饲料(P＜0.05)。南方糙米、玉米淀粉和马铃薯淀粉饲料的粗脂肪表观消化率无显著差异(P＞0.05)，但均显著低于木薯淀粉、甘薯淀粉和次粉饲料(P＜0.05)，且后三者间也存在显著差异(P＜0.05)。南方糙米、玉米淀粉、次粉和木薯淀粉饲料中淀粉及总糖的表观消化率显著高于基础饲料(P＜0.05)，基础饲料仅显著高于马铃薯淀粉饲料(P＜0.05)，而南方糙米与玉米淀粉饲料，甘薯淀粉饲料与基础饲料之间均无显著差异(P＞0.05)。

2.2 罗非鱼对6种碳水化合物原料中总能、干物质、粗灰分、粗蛋白质、粗脂肪、淀粉及总糖的表观消化率

由表5可知，罗非鱼对6种碳水化合物原料中总能、干物质、粗灰分、粗蛋白质、粗脂肪、淀粉及总糖的表观消化率分别为 33.89%～90.85%、31.50%～ 88.01%、7.73% ～ 64.37%、95.74% ～114.38%、97.63%～111.51%和 21.49% ～ 79.73%。6种碳水化合物原料中，玉米淀粉中总能、干物质、粗灰分、粗蛋白质、淀粉及总糖的表观消化率均为最高，次粉中粗脂肪的表观消化率最高。马铃薯淀粉中总能、干物质、淀粉及总糖的表观消化率均为最低，南方糙米中粗灰分、粗蛋白质的表观消化率最低，玉米淀粉中粗脂肪的表观消化率最低。

南方糙米和次粉中总能的表观消化率不存在显著差异(P＞0.05)，但均显著高于木薯淀粉、甘薯淀粉和马铃薯淀粉(P＜0.05)。玉米淀粉与南方糙米、南方糙米和次粉的干物质表观消化率不存在显著差异(P＞0.05)，但均显著高于木薯淀粉、甘薯淀粉和马铃薯淀粉(P＜0.05)。玉米淀粉与次粉的粗灰分表观消化率不存在显著差异(P＞0.05)，但均显著高于南方糙米(P＜0.05);而南方糙米与木薯淀粉、甘薯淀粉和马铃薯淀粉的粗灰分表观消化率无显著差异(P＞0.05)。6种碳水化合物原料中粗蛋白质和粗脂肪的表观消化率均较高，所得数据均在95%以上。玉米淀粉与南方糙米中淀粉及总糖的表观消化率不存在显著差异(P＞0.05)，但均显著高于次粉、木薯淀粉、甘薯淀粉和马铃薯淀粉(P＜0.05)，且次粉、木薯淀粉、甘薯淀粉和马铃薯淀粉之间也存在显著差异(P＜0.05)。

表5 罗非鱼对6种碳水化合物原料中总能、干物质、粗灰分、粗蛋白质、粗脂肪和淀粉及总糖的表观消化率(干物质基础)Table 5 Apparent digestibility of gross energy，dry matter，ash，crude protein，crude lipid and starch and total saccharides in six types of carbohydrate ingredients for tilapia(dry matter basis) %

3 讨论

近年来，为保障我国水产养殖业的可持续发展，碳水化合物在水产饲料中应用的研究已成为人们关注的焦点。我国碳水化合物原料来源广、品种多、加工方式迥异，而制作水产配合饲料的要求是要选择动物消化利用率高的原料。消化率是评定饲料原料营养成分可利用性的重要指标，也是合理配制营养均衡饲料的前提。因此，碳水化合物作为水产动物的重要营养素，其表观消化率的测定对饲料配方的设计尤为重要。

3.1 研究方法对碳水化合物原料表观消化率测定的影响

水产动物表观消化率试验中常用的外源性指示剂包括三氧化二铬(Cr2O3)和Y2O3。研究认为饲料中添加铬可影响糖类物质的利用［15］，而Y2O3在表观消化率测定中有较Cr2O3更好的适应性，现已成为水产动物消化率测定的标准方法［16］。因此，本试验研究采用Y2O3为外源性指示剂研究罗非鱼对6种碳水化合物原料中营养物质的表观消化率，避免铬对营养物质消化所产生的负面影响，提高所测表观消化率数据的准确性。

本试验采用套算法，即用“70%基础饲料+30%待测原料”配成试验饲料开展罗非鱼对6种饲料碳水化合物原料中营养物质表观消化率的研究，而非采用单一的原料。这样可较好地满足试验动物营养的需要，同时减少基础饲料和试验饲料因被测营养成分不同对待测原料营养物质表观消化率的影响，使试验所测结果更接近鱼类的营养消化需求，提高测定结果的准确度。研究认为，在鱼类排粪高峰时段收集的包膜完整的粪便颗粒具有较高的代表性。本试验比较以往报道的各种收粪方法，在罗非鱼排粪高峰期采用虹吸法收集包膜完整的新鲜粪样进行了测定，与以往研究消化率测定方法相似［8，17］。

3.2 罗非鱼对6种碳水化合物原料中营养物质的表观消化率

总能的消化率反映了鱼类对饲料原料中蛋白质、脂肪和碳水化合物的可利用程度。干物质的消化率反映了鱼类对饲料原料总体的消化能力，其高低与饲料中粗纤维和粗灰分含量以及蛋白质、脂肪、碳水化合物等营养物质的消化吸收程度有关［18］。本试验中，罗非鱼对6种碳水化合物原料中总能与干物质的表观消化率的变化趋势相类似。除玉米淀粉和南方糙米、南方糙米和次粉外，其他碳水化合物原料间的干物质表观消化率呈显著差异，这可能与玉米淀粉和南方糙米中粗纤维和粗灰分含量低有关［19］。田雪等［20］研究发现罗非鱼对木薯粉中干物质和粗灰分的表观消化率较次粉高，本试验结果与此相反，这可能与所用罗非鱼大小、原料来源和加工方式不同有关。

饲料淀粉及总糖的消化性能影响饲料总能的消化利用率。众所周知，大多数鱼类不能有效利用碳水化合物。但作为杂食性鱼类，罗非鱼对碳水化合物的利用能力比较强［9］。本试验比较了罗非鱼对6种不同来源碳水化合物所配制饲料中营养物质表观消化率的影响，除饲料配制所用碳水化合物来源不同外，饲料的营养水平、饲料加工和试验罗非鱼一致。因此，饲料营养物质表观消化率的差异可归因于碳水化合物的来源。本试验中，罗非鱼对玉米淀粉、南方糙米的淀粉及总糖的表观消化率均高于90%，且无显著差异，表明罗非鱼对二者的利用效果好。玉米淀粉和南方糙米中淀粉及总糖的表观消化率显著高于其他4种碳水化合物，其中马铃薯淀粉最低，仅为13.69%。这主要是由不同来源碳水化合物的淀粉分子结构中直链与支链淀粉比例差异所致。不同来源碳水化合物中直链与支链淀粉比例影响水产动物对饲料中营养物质的表观消化率，直链淀粉分子间作用力较强，不易断裂，对酶的抵触作用较强［21］。玉米淀粉、南方糙米中直链与支链淀粉比例相近，差异较小，这可能是其营养物质表观消化率基本相似的原因。但马铃薯淀粉和甘薯淀粉中直链淀粉所占比例大，影响罗非鱼对其的消化利用。而关于玉米、面粉(小麦淀粉)在水产动物上的应用研究较多，如张建等［4］、Cruz-Suárez 等［22］、张琴等［23］、罗莉等［24］、田丽霞等［25］、张丽丽等［26］、郭文英［27］、Niu等［28］研究均发现面粉营养物质的表观消化率均优于玉米，或二者无显著差异。本试验中玉米淀粉、南方糙米中营养物质的表观消化率优于次粉，这可能因本试验中所采用的次粉相对面粉(小麦淀粉)而言其纤维素含量高，从而导致淀粉及总糖的表观消化率较低。本试验中玉米淀粉中各营养物质的表观消化率优于木薯淀粉，与以往玉米和木薯粉中营养物质表观消化率相似的报道［17］不一，这可能缘于饲料原料的化学组成、来源、加工过程、基础饲料配方及试验鱼品种和初始体重、试验方法等的不同［25，29］。饲料淀粉中直链淀粉含量越高，其消化性能越差，总能消化率越低，这可能是其他4种淀粉，尤其是马铃薯淀粉中淀粉及总糖表观消化率低的原因。本试验中6种碳水化合物原料营养物质表观消化率的高低与其生长养殖研究结果［11］一致。由此表明，作为碳水化合物源，玉米淀粉和南方糙米是罗非鱼配合饲料中适宜的碳水化合物，而马铃薯淀粉因淀粉及总糖的利用率低，不适宜在罗非鱼配合饲料中大量使用，这与在以往其他水产动物中的研究结果［4，23，25，28］一致。

蛋白质是水产动物的重要营养素，其消化率对饲料配方编制尤为重要。鱼类对饲料蛋白质的消化吸收率较高，一般在75%～95%［30］。本试验中，罗非鱼对6种碳水化合物中粗蛋白质的表观消化率均高于95%，表明罗非鱼可以有效利用6种碳水化合物中的蛋白质，这可能与罗非鱼在长期进化过程中对自然环境中食物资源的适应有关。本研究中，除南方糙米外，其他几种碳水化合物原料均获得了较高的粗蛋白质表观消化率，可能与试验饲料中的粗灰分含量，原料中蛋白质、淀粉及总糖的组成等有关。随着饲料直链与支链淀粉比例的增加，直链淀粉含量增加会降低饲料的排空速度，从而延长饲料在体内消化吸收的时间，提高养分利用效率，进而增加体蛋白质的合成［21］。鱼类一般可高效利用脂肪，可能与不同种鱼类对脂肪源的利用特性有关。本研究中，各碳水化合物原料的粗脂肪表观消化率均高于90%，但与其干物质、粗蛋白质的表观消化率变化趋势相反，这可能是与直链与支链淀粉比例增加有利于罗非鱼对蛋白质和干物质的消化，而不利于脂肪的消化有关［21］。比较而言，本试验中罗非鱼对6种碳水化合物原料中粗蛋白质和粗脂肪的消化利用效果优于淀粉和总糖。除南方糙米外，其他碳水化合物原料中粗蛋白质表观消化率均在100%以上;6种碳水化合物原料中的的粗脂肪表观消化率也均高于97%。这与姜雪娇等［31］报道的团头鲂对玉米蛋白粉的粗脂肪表观消化率、明建华等［32］报道的青鱼对大豆粕的粗脂肪表观消化率、刘伟等［33］报道的吉富罗非鱼对面粉的粗蛋白质表观消化率和对花生粕的粗脂肪表观消化率的研究结果相似。本试验中部分碳水化合物原料中粗蛋白质和粗脂肪表观消化率均在100%以上，这可能与本试验中碳水化合物原料中粗脂肪和粗蛋白质含量较基础饲料明显低有关，各碳水化合物原料中粗蛋白质和粗脂肪含量极低，其表观消化率在检测和换算中的误差导致了极大变异，同时还可能与计算方法有关，但其具体原因有待进一步研究。

4 结 论

①罗非鱼对玉米淀粉的利用效果最好，其次是南方糙米，可作为罗非鱼优质的碳水化合物源适量添加以降低饲料成本。

②马铃薯淀粉和甘薯淀粉中淀粉及总糖的表观消化率均较低，不适宜在罗非鱼饲料中大量添加。

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