饲料碳水化合物水平对拟穴青蟹稚蟹生长、体成分和消化酶活性的影响

董兰芳 童 潼, 2 张 琴, 2 许明珠 赵艳飞 宋志飞 苏 琼 聂振平 马 来

(1. 广西壮族自治区海洋研究所, 广西海洋生物技术重点实验室, 北海 536000; 2. 广西民族大学, 海洋与生物技术学院,广西多糖材料与改性重点实验室, 广西高校微生物与植物资源利用重点实验室, 南宁 530006;3. 北海南方海洋生态养殖有限公司, 北海 536000)

在人类的食物中, 碳水化合物供给的能量占全部能量的比例为55%—65%, 家畜、家禽饲料中碳水化合物含量一般也超过50%, 水产动物虽也和陆生动物一样, 可以利用碳水化合物作为能量来源,但在利用能力方面有很大差别, 且随动物食性和种类的不同呈现出很大差异[1], 如赤点石斑鱼(Epinephelus akaara)饲料碳水化合物的适宜添加量为7.64%[2], 日本黄姑鱼(Nibea japonica)的适宜碳水化合物水平为12.2%[3], 大黄鱼(Larimichthys crocea)为22.7%[4], 仿刺参(Apostichopus japonicus)为48.56%[5]。对于对虾等甲壳类动物来说, 虽然氨基酸是有效的能量来源, 但是碳水化合物在某种程度上可以起到节约蛋白质的作用, 也能够满足甲壳类动物能量和几丁质再生的需要[6]。碳水化合物在虾蟹类神经代谢中也起着非常重要的作用, 因为中枢神经只能利用血糖供代谢所需[7]。然而, 饲料中碳水化合物的添加水平过高会导致养殖动物抗病力下降、生长缓慢、死亡率高等症状[8]。因此, 确定饲料碳水化合物适宜添加量尤为重要。到目前为止, 有关甲壳动物碳水化合物代谢规律的报道还比较少, 且研究多集中于虾类, 如中国对虾(Penaeus chinensis)[9]、凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)[10]、细角滨对虾(Penaeus stylirostris)[11]、斑节对虾(Penaeus monodon)[12]等。

拟穴青蟹(Scylla paramamosain)属暖水广盐性海水肉食蟹类, 是分布在我国东南沿海青蟹属(Scylla)的优势种[13], 是经济价值很高的海水养殖蟹类。尽管拟穴青蟹人工育苗技术日趋成熟, 但其营养需求和配合饲料的研究滞后, 种苗培育所用的饵料主要是天然低质鱼、虾、贝类等, 难以满足日益扩大的种苗生产对饵料的需求。种苗质量是决定养殖成效的关键因素, 因此开展拟穴青蟹种苗营养生理和营养需求的研究有重要的现实意义。作者所在实验室已系统研究了饲料蛋白质和脂肪对拟穴青蟹稚蟹生长及其他生理指标的影响, 确定了稚蟹饲料的适宜蛋白质和脂肪水平[14, 15]。本试验在前期研究的基础上, 比较了不同碳水化合物水平饲料对拟穴青蟹稚蟹生长、体成分及消化酶活性的影响, 确定稚蟹饲料碳水化合物的最适添加水平,以期为研制适应拟穴青蟹稚蟹生长的饲料提供科学依据, 促进种苗生产的健康可持续发展。

1 材料与方法

1.1 试验饲料配方与制作

分别以鱼粉和酪蛋白、玉米淀粉、鱼油作为饲料蛋白质、碳水化合物和脂肪的原料, 配制5种不同碳水化合物梯度的等氮等脂饲料(Diet 1—5,表 1), 其中玉米淀粉的添加水平分别为20%、25%、30%、35%和40%。经测定, 饲料实际可消化碳水化合物含量分别为20.34%、25.59%、30.17%、35.30%和39.95%。饲料制作过程: 固体原料粉碎后全部过80目筛网, 按照配方表比例从低到高称取各固体原料, 混匀后加入鱼油、卵磷脂以及适量水,再充分混匀, 制成直径约2 mm的颗粒饲料[16], 编号后保存于-20℃冰柜待用。

1.2 试验设计与饲养管理

试验用拟穴青蟹稚蟹为广西海洋研究所自主培育的仔蟹Ⅰ期苗种。选取体重相近、活力较好的稚蟹1200只 [体质量(38.11±0.55) mg], 随机分成5个碳水化合物水平试验组。养殖试验在塑料桶(Φ25 cm×20 cm)内开展, 将塑料桶置于阴凉处, 桶底铺一层沙子(约0.5 cm厚), 为避免稚蟹互相残食,每个塑料桶放1只稚蟹, 即1只稚蟹为一个重复, 每个碳水化合物水平饲料设置240个重复, 每80个重复作为一个样品组用于数据统计分析以及各项指标分析。每天在上午7:00和下午18:00进行投饵, 投饵前先用吸管吸出残饵及粪便, 控制好投喂量, 以略有剩饵为宜。每2天换1次水, 换水量约为桶内水一半, 每个星期彻底清洗塑料桶1次。饲养试验为期3周。试验期间, 水温维持在29—31℃, 盐度19—25, 溶氧大于5.0 mg/L。

1.3 样品收集与分析

在3周饲养试验结束后, 收集各个样品组塑料桶内的稚蟹, 记录存活数量并称重, 然后分装于2个离心管中(其中, 用于消化酶活性分析的稚蟹10只,剩余部分均用于常规营养成分分析), 转入-20 ℃保存, 分别用于常规营养成分和消化酶活性的分析。成活率(Survival rate,SR)、增重率(Weight gain ratio,WGR)以及特定生长率(Specific growth rate,SGR)的计算公式如下:

表 1 饲料配方及营养组成(%干物质)Tab. 1 Formulation and proximate composition of the diets (%dry matter)

饲料和稚蟹常规营养成分分析: 采用105℃常压恒温烘干至恒重测定水分、采用凯氏定氮仪(Foss, Kjeltec 8400 Analyzer Unit, Sweden)测定粗蛋白、采用索氏抽提仪(Foss, Soxtec System 2050,Sweden)测定粗脂肪、采用马弗炉(天津市泰斯特仪器有限公司)于550℃灼烧12h测定灰分、采用3,5-二硝基水杨酸法测定可消化碳水化合物含量[17]。

消化酶活性分析: 采用整体匀浆法获得稚蟹酶液, 将冷冻的稚蟹样品在冰盘上用手术剪剪碎后转移至4 mL离心管, 加入预冷的磷酸缓冲液(pH=7,质量体积比1∶1), 用匀浆机(IKA, T18, Germany)充分匀浆, 匀浆液用冷冻离心机(Jouan, C3i, France)离心10min (4℃, 3000 r/min), 上清液即为待测酶液。采用Folin-酚法[18]测定蛋白酶活性, 采用南京建成生物工程研究所研制的试剂盒测定脂肪酶活性、淀粉酶活性以及酶液蛋白质量分数。

1.4 数据统计分析

采用SPSS 19.0对所有数据进行单因素方差分析(One-Way ANOVA), 若差异达到显著(P＜0.05)则进行Tukey多重比较, 结果表示为“平均值±标准误”(n=3)。

2 结果

2.1 不同碳水化合物水平饲料对拟穴青蟹稚蟹生长的影响

不同碳水化合物水平饲料对拟穴青蟹稚蟹的SR、终末体质量、WGR和SGR均有显著的影响(P＜0.05), 且均随碳水化合物水平的升高呈先显著增大(P＜0.05)后显著减小(P＜0.05)的趋势(表 2)。Diet3(30.17)试验组的SR、终末体质量、WGR和SGR均最大, 显著大于Diet1(20.34)和Diet5(39.95)试验组(P＜0.05)。通过SPSS分析(图 1), 得到拟穴青蟹稚蟹WGR和饲料碳水化合物水平的二次曲线回归方程:y=-0.2484x2+14.874x-31.185(R2=0.9441), 当WGR达到最大值时, 对应的碳水化合物添加水平为29.93%。

2.2 不同碳水化合物水平饲料对拟穴青蟹稚蟹体成分的影响

不同碳水化合物水平饲料对拟穴青蟹稚蟹的粗蛋白和灰分含量有显著影响(P＜0.05), 对稚蟹的水分和粗脂肪含量没有显著影响 (P＞0.05)(表 3)。Diet3(35.30)试验组稚蟹的粗蛋白最高, 显著高于除Diet4(30.17)试验组以外的其他试验组(P＜0.05)。稚蟹的灰分含量也是Diet3(35.30)试验组最高, 显著高于Diet2(25.59)和Diet5(39.95)试验组(P＜0.05), 而与Diet1(20.34)和Diet3(30.17)试验组没有显著差异(P＞0.05)。

2.3 不同碳水化合物水平饲料对拟穴青蟹消化酶活性的影响

不同碳水化合物水平饲料对拟穴青蟹稚蟹的淀粉酶活性有显著影响(P＜0.05), 对蛋白酶和脂肪酶活性的影响不显著(P＞0.05, 表 4)。高碳水化合物水平饲料组[Diet4(35.30)和Diet5(39.95)]稚蟹的淀粉酶活性显著高于低碳水化合物水平饲料组[Diet1(20.34)和Diet2(25.59),P＜0.05)]。

3 讨论

有关碳水化合物水平对水产动物体成分影响的研究结果各异。随着饲料淀粉含量的增加, 大口黑鲈全鱼、肌肉、内脏及肝脏的蛋白质含量显著降低, 脂肪含量在可消化淀粉上升至最大时达到最高之后又逐渐降低, 而水分含量呈升高的趋势[19]。吉富罗非鱼鱼体粗脂肪含量随饲料碳水化合物水平的升高逐渐升高, 而蛋白质、水分、灰分含量没有显著变化[20]。 随着饲料碳水化合物水平增加, 凡纳滨对虾体脂肪含量显著升高, 而蛋白质含量的变化没有明显规律[25]。在本研究中, 饲料碳水化合物水平对拟穴青蟹稚蟹的蛋白质和灰分含量产生显著影响, 而水分和脂肪含量没有显著变化。随着饲料碳水化合物水平的升高, 拟穴青蟹稚蟹的蛋白质含量呈先显著增加后显著降低的趋势, 脂肪含量则没有显著变化, 这说明在一定范围内, 青蟹可以较好利用饲料碳水化合物作为能量来源来满足生命活动的需要, 从而将更多的饲料蛋白质转化沉积为体蛋白质, 但对体脂肪沉积没有显著影响。碳水化合物水平适宜时, 稚蟹机体代谢状态较好, 对钙质、矿物质等的吸收也较好, 这可能是稚蟹灰分含量呈现出先增后降的原因。

表 2 不同碳水化合物水平饲料组拟穴青蟹稚蟹的生长Tab. 2 Growth performance of juvenile Scylla paramamosain under different dietary carbohydrate levels

图 1 拟穴青蟹稚蟹的WGR与饲料碳水化合物水平的回归分析Fig. 1 Regression analysis between WGR of juvenile Scylla paramamosain and dietary carbohydrate level

表 4 不同碳水化合物水平饲料组拟穴青蟹稚蟹的消化酶活性Tab. 4 Digestive enzyme activity of juvenile Scylla Paramamosain under different dietary carbohydrate levels (U/mg prot)

有关饲料成分对水产动物消化酶活性影响的报道有很多。如饲料碳水化合物水平16.01%以上实验组乌鳢的淀粉酶活力高于较低碳水化合物组[30]; 随着饲料淀粉水平的增加, 团头鲂(Megalobrama amblycephala)肠道淀粉酶活性先升高后趋于平缓, 但蛋白酶和纤维素酶活性没有显著变化[31];随着饲料脂肪水平的升高, 中间球海胆(Strongylocentrotus intermedius)幼胆消化道中脂肪酶活力显著升高, 淀粉酶活力显著下降, 胃蛋白酶活力有下降趋势[32]; 随着饲料蛋白质水平的提高, 拟穴青蟹稚蟹蛋白酶活性显著升高淀粉酶活性显著降低, 脂肪酶活性也有显著变化[15]。这些研究结果不完全一致但存在一定规律, 一般为在一定范围内增加饲料某种营养成分, 会引起消化该成分的消化酶分泌增加、活性增强, 其他消化酶的分泌和活性也可能随之产生变化[33]。在本研究中, 饲料碳水化合物水平显著影响了拟穴青蟹稚蟹的淀粉酶活性。高碳水化合物水平饲料组稚蟹的淀粉酶活性显著高于低碳水化合物水平饲料组, 这可能就是稚蟹淀粉酶对饲料碳水化合物的一种“适应性分泌”。