棉籽浓缩蛋白替代饲料中豆粕对草鱼生长性能、健康状况及肌肉品质的影响

李旭巧 李汉东 吉 红 孙 健 胡泽超 刘 莎

(西北农林科技大学动物科技学院, 水产动物营养与饲料科学实验室, 杨凌 712100)

草鱼(Ctenopharyngodon idella)是我国产量最高的淡水养殖鱼类, 2020年产量达到557×107kg, 占淡水渔业总量的18.04%[1], 其配合饲料中蛋白质原料以豆粕、棉粕和菜籽粕等植物性原料为主[2]。然而, 鱼类饲料中的主要蛋白源豆粕面临着来源不足、价格上涨等问题[3], 另一方面, 大豆的过量使用会损害草鱼健康, 因为其含有多种抗营养因子[4]。因此, 草鱼养殖需要寻找适宜的替代蛋白源。棉籽浓缩蛋白(Cottonseed protein concentrate, CPC)是普通棉籽粕通过低温浸出和双溶剂提取过程得到的产品, 游离棉酚含量低, 蛋白质含量高于60%, 且精氨酸和谷氨酸含量较高[5,6]。目前关于棉籽浓缩蛋白的研究主要集中在其替代鱼粉对水产动物的生长性能、肠道组织和菌群、抗氧化能力及免疫力的影响, 对肉质影响的研究较少, 且棉籽浓缩蛋白在草鱼上的研究还未见报道。在太平洋白虾(Litopenaeus vannamei)[7]、条纹锯鮨(Centropristis striata)[8]、虹鳟(Oncorhynchus mykiss)[9]、大口黑鲈(Micropterus salmoides)[6]、卵形鲳鲹(Trachinotus ovatus)[10]和杂交石斑鱼(褐斑石斑鱼Epinephelus fuscoguttatus♀×石斑鱼Epinephelus lanceolatu♂)[11,12]等水产动物上进行的研究表明棉籽浓缩蛋白可部分替代鱼粉而对生长性能未产生负面影响。脱酚棉籽浓缩蛋白替代饲料中50%鱼粉不会影响虹鳟[9]的肠道形态。卵形鲳鲹[10]和杂交石斑鱼[12]肠道有害微生物类群比例随着棉籽浓缩蛋白含量的上升而增加。脱酚棉籽浓缩蛋白和棉籽浓缩蛋白替代部分鱼粉分别提高了虹鳟[9]和卵形鲳鲹[10]肝脏的抗氧化能力。植物蛋白混合物(脱酚棉籽浓缩蛋白和豆粕)替代不超过48%鱼粉不会影响太平洋白虾的健康状况[7]。棉籽浓缩蛋白高水平替代鱼粉降低杂交石斑鱼抗病性和肠道免疫力, 且增加肝脏脂肪沉积[11]。植物蛋白混合物(棉籽浓缩蛋白和大豆浓缩蛋白)完全替代鱼粉显著降低日本鲈(Lateolabrax Japonica)的免疫力, 并诱发鱼体代谢紊乱[13]。

鱼肉品质由一系列特性组成, 如质地、营养成分、氨基酸和脂肪酸组成[14]。此外, 鱼肉的物理性质(如pH、硬度和多汁性等)直接影响消费者的感官可接受性, 也是重要的鱼肉品质特性[15—17]。肌肉品质可能与鱼体的健康状况有关, 如氧化损伤会影响肌肉品质, 有研究报道, 大西洋鲑(Salmo salar)肉的酸碱度和牛肉的嫩度在受到氧化损伤时会变差[18,19]。相关研究表明, 棉粕替代饲料中35%的豆粕可以改善草鱼幼鱼的抗氧化能力[20]。由此可知, 棉籽浓缩蛋白替代饲料中的豆粕可能提高草鱼的抗氧化能力, 并可能进一步提升肌肉品质。本实验旨在探讨饲料中棉籽浓缩蛋白替代豆粕对草鱼的生长性能、健康状况及品质的影响, 为其在草鱼饲料中的应用提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验饲料

以豆油作为主要的脂肪源, 棉籽浓缩蛋白分别替代0、15%、30%、45%、75%和100% 的豆粕,配制6种等氮(28.7%)等脂(4.6%)的实验饲料(表1)。棉籽浓缩蛋白由新疆金兰植物蛋白有限公司(新疆石河子)提供。使用的棉籽浓缩蛋白、豆粕和实验饲料的氨基酸组成见表2。所有原料粉碎后过60目筛, 充分混匀后用实验室饲料制粒机将其制成直径为4 mm的颗粒饲料。饲料颗粒在60℃下烘干, 并在4℃冰箱中密封保存。

表1 实验饲料配方及化学组成Tab.1 Formulation and chemical composition of the experimental diets (g/kg, dry matter)

表2 实验饲料氨基酸组成Tab.2 Amino acid composition of the experimental diets (%)

1.2 实验鱼及饲养管理

本实验在西北农林科技大学安康水产试验示范站池塘网箱(1.5 m×1.5 m×1.8 m)中进行, 实验草鱼由安康水产试验示范站提供。将所有实验鱼暂养于池塘网箱中, 期间投喂与实验饲料等氮等脂的商品饲料, 使其适应养殖环境, 暂养期为2周。开始试验前, 选取规格平均、健康无病的草鱼360尾[初重: (502±0.40) g], 随机分为6组, 每组3个重复, 每个网箱20尾鱼。每天9: 00、13: 00和17: 00投喂3次,投饵量为体重的2%, 实验周期为90d。每个网箱配备一个直径为1 m的料台, 以便观察实验鱼的摄食情况。在实验期间, 水温为17.5—33℃, 溶解氧不低于7 mg/L, 氨氮低于0.5 mg/L, 亚硝酸盐低于0.05 mg/L, pH为7—8。

1.3 实验取样

在养殖实验结束后, 禁食24h, 将每个网箱中的所有实验鱼捞出, 由MS-222麻醉剂(浓度50 mg/L)麻醉后计数并抹干称重, 测量鱼体体长。从每个网箱随机捞取9尾鱼抹干称重, 其中3尾鱼用注射器自尾静脉抽血, 尾静脉血于冷冻离心机4℃下3500 r/min离心15min制备血清, 保存于–80℃冰箱中, 用于血清生化指标和抗氧化指标测定。取血之后取黄豆粒大小的肝脏用于常规组织学观察; 其余6尾鱼解剖测量肠长, 称肝脏重及内脏重, 并取出左、右两侧的背肌。左侧靠近头部的背肌立即测定其质构特性和pH, 靠近尾部的背肌立即保存于–80℃冰箱中, 用于氨基酸、羟脯氨酸、肌苷酸、水/盐溶性蛋白、三甲胺和氧化三甲胺含量测定, 并立即取出位于背鳍下方0.5 mm×0.5 mm ×0.5 mm的背肌块用于常规组织学观察和超微结构观察。右侧靠近头部的背肌立即测定其滴水损失和蒸煮损失, 取下靠近尾部的背肌, 立即保存于–20℃冰箱中, 用于常规营养成分测定。

采用以下公式计算生长性能和形体指标:

增重率(Weight gain rate, WGR, %)=100×(终末均重–初始均重)/初始均重

特定生长率(Specific growth rate, SGR, %/d)=100×(ln终末均重–ln初始均重)/养殖天数

饲料系数(Feed conversion ratio, FCR)=摄食饲料干重/(终末均重–初始均重)

存活率(Survival rate, SR, %)=100×最终鱼数/初始鱼数

脏体比(Viscerosomatic index, VSI)=100×内脏重/终末体重

肥满度(Condition factor, CF, g/cm3)=100×体重/体长3

相对肠长度(Relative intestinal length, RIL)=肠长/体长

肝体比(Hepatosomatic index, HSI)=100×肝脏重/终末体重

1.4 指标检测

血清生化指标的测定谷草转氨酶(Alanine amino transtcrase, ALT)活性、谷丙转氨酶(Aspartic amino transtcrase, AST)活性、碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase, ALP)活性、总蛋白(Total protein, TP)含量、白蛋白(Albumin, ALB)含量、球蛋白(Globulin, GLO)含量、白球比(Albumin/Globulin,A/G)、葡萄糖(Glucose, GLU)含量、总胆固醇(Total cholesterol, T-chol)含量、甘油三酯(Triglyceride,TG)含量、高密度脂蛋白胆固醇(High-density lipoprotein cholesterol, HDL-c)含量和低密度脂蛋白胆固醇(Low-density lipoprotein cholesterol, LDL-c)含量采用自动生化分析仪(Hitachi 7180, 日本东京)进行测定。

光镜样品制备及观察肝脏组织和肌肉块立即固定于4%福尔马林溶液中。固定好的样品经梯度乙醇脱水, 移入二甲苯溶液中透明, 浸蜡包埋后切片(厚度5 μm), 以苏木精-伊红染色法(Hematoxylin-eosin staining, HE染色)染色, 并用倒置显微镜(OPTEC, China)拍照。

血清抗氧化指标的测定超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)活性、总抗氧化能力(Total antioxidant capacity, T-AOC)和丙二醛(Malondialdehyde, MDA)含量使用南京建成生物工程研究所的试剂盒测定。

营养成分的测定实验饲料与肌肉营养组成的测定方法如下: 水分含量采用105℃烘干法测定, 粗蛋白含量通过凯氏定氮法测定, 粗脂肪含量通过索氏抽提法测定, 粗灰分含量使用马弗炉(TMF-3100, 日本东京EYELA公司)在550℃高温灼烧测定。氨基酸含量采用氨基酸分析仪(Hitachi, L-8800, 东京日立)测定, 饲料和原料氨基酸含量参照GB/T 18246-2000测定, 肌肉氨基酸含量参照GB/T 5009.124-2003测定。羟脯氨酸含量采用碱水解法测定[21]。

肌苷酸含量的测定肌苷酸(Inosine mono-phosphate, IMP)含量采用高效液相色谱仪(LC-20A,日本岛津)测定, 步骤和主要技术参数参照马睿[22]。

肌肉物理特性的测定滴水损失的测定参考Refaey等[23]的方法, 准确称取10.00 g (W0)草鱼肌肉样品, 用细线悬挂在塑料罐中, 在4℃中存放24h,用滤纸擦干称重(W1), 计算100×(W0–W1)/W0的值即为滴水损失。蒸煮损失通过蒸煮称重的方法测定[15]; pH采用pH计(PH828+, 东莞万创电子制品有限公司)测定。

水/盐溶性蛋白含量的测定水/盐溶性蛋白的提取参照Wei等[24]的方法, 水/盐溶性蛋白含量测定使用南京建成生物工程研究所的考马斯亮蓝法蛋白定量试剂盒。

三甲胺与氧化三甲胺含量的测定三甲胺和氧化三甲胺含量利用多功能酶标仪(SynergyH1,美国BioTek公司)测定, 步骤参照马睿[22]的方法, 其中还原剂使用三氯化钛。

肌肉质构特性的测定采用食品物性分析仪(TMS-pllot, FTC, USA)中Texture Profile Analysis模式测定(探头型号p/5), 测定指标包括硬度、弹性、黏附性、内聚性、咀嚼性、胶黏性和剪切力。将肌肉块修剪成1 cm×1 cm×1 cm的方块, 每尾鱼测定2个平行的平均值。测试前中后探头速度分别为3、1和1 mm/s, 样品压缩距离为50%, 两次压缩时间间隔为5s。

电镜样品制备及观察肌肉块立即固定于3%戊二醛溶液中且在4℃条件下保存。固定好的样品在磷酸缓冲液中4℃漂洗过夜后再用1%四氧化锇溶液固定, 经梯度丙酮脱水, 再经过比例分别为3﹕1、1﹕1和1﹕3的脱水剂和环氧树脂(Epon812)渗透液, 在合适的模具中包埋后用超薄切片机(EM UC7, 德国)制备超薄切片, 在透射电镜(JEM-1400PLUS, 日本)下拍照。

1.5 数据处理

运用ImageJ图像软件对肌细胞面积和肌节长度进行测量。结果均以平均值±标准误(n=3)表示,使用SPSS 25.0软件经正态检验及方差齐性检验后,进行单因素方差分析(ANOVA), 再通过Duncan氏检验进行多重比较分析, 显著性水平为P<0.05。

2 结果

2.1 棉籽浓缩蛋白替代饲料中豆粕对草鱼生长性能和形体指标的影响

如表3所示, 草鱼的存活率在各组之间均为100%。终末体重、增重率、特定生长率和饲料转化率在各组之间均无显著差异(P>0.05); 与C0和C100组相比, C45组草鱼的脏体比显著升高(P<0.05)。草鱼的肝体比、肥满度和相对肠长度在各组之间均显著差异(P>0.05)。

表3 棉籽浓缩蛋白替代饲料中豆粕对草鱼生长性能和形体指标的影响Tab.3 Effects of soybean meal replacement by CPC on growth performance and physical indicators of grass carp

2.2 棉籽浓缩蛋白替代饲料中豆粕对草鱼血清生化指标的影响

如表4所示, C30组血清谷丙转氨酶和C15组血清谷草转氨酶的活性显著高于C0组(P<0.05)。C45组血清的白蛋白含量显著低于C15和C30组(P<0.05)。血清白球比上, C30组显著高于其余组,C45、C75和C100组显著低于其余组, C100组显著低于C75组(P<0.05)。各组血清的碱性磷酸酶、总蛋白、球蛋白、葡萄糖、总胆固醇、甘油三酯、高密度脂蛋白胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇的含量无显著差异(P>0.05)。

表4 棉籽浓缩蛋白替代饲料中豆粕对草鱼血清生化指标的影响Tab.4 Effects of soybean meal replacement by CPC on serum biochemical indices of grass carp

2.3 棉籽浓缩蛋白替代饲料中豆粕对草鱼血清抗氧化指标的影响

草鱼血清抗氧化指标如表5所示, 与C0组相比,C15组血清的超氧化物歧化酶活性显著升高(P<0.05)。血清总抗氧化能力各组间无显著差异(P>0.05)。血清丙二醛含量随着替代比例增加呈下降趋势(P>0.05)。

表5 棉籽浓缩蛋白替代饲料中豆粕对草鱼血清抗氧化指标的影响Tab.5 Effects of soybean meal replacement by CPC on serum antioxidant indices of grass carp

2.4 棉籽浓缩蛋白替代饲料中豆粕对草鱼肝脏组织形态学和肌肉超微结构的影响

如图1所示, 各组肝细胞形态正常, 排列较为整齐, 细胞界限较明显, 细胞核清晰, 未见组织病变。如图2所示, 各组肌纤维呈不规则多边形, 由内膜分离, 未见组织病变, 无明显差别。

图1 棉籽浓缩蛋白替代饲料中豆粕对草鱼肝脏组织的影响Fig.1 Effects of soybean meal replacement by CPC on liver tissue of grass carp

图2 棉籽浓缩蛋白替代饲料中豆粕对草鱼肌肉组织的影响Fig.2 Effects of soybean meal replacement by CPC on muscle tissue of grass carp

2.5 棉籽浓缩蛋白替代饲料中豆粕对草鱼肌肉营养成分的影响

如表6所示, 与C0组相比, C75组肌肉粗蛋白含量显著升高(P<0.05); 肌肉的水分、粗脂肪、灰分和羟脯氨酸含量各组之间无显著差异(P>0.05)。

表6 棉籽浓缩蛋白替代饲料中豆粕对草鱼肌肉营养成分(%湿重)的影响Tab.6 Effects of soybean meal replacement by CPC on muscle nutritional composition (% wet weight) of grass carp

2.6 棉籽浓缩蛋白替代饲料中豆粕对草鱼肌肉氨基酸组成的影响

如表7所示, 与C15组相比, C75组肌肉丙氨酸含量显著升高(P<0.05)。与C0组相比, C30组肌肉异亮氨酸含量显著升高(P<0.05)。各组肌肉总氨基酸和肌苷酸含量无显著差异(P>0.05)。

表7 棉籽浓缩蛋白替代饲料中豆粕对草鱼肌肉氨基酸组成的影响Tab.7 Effects of soybean meal replacement by CPC on muscle amino acid composition of grass carp (%)

2.7 棉籽浓缩蛋白替代饲料中豆粕对草鱼肌肉理化特性的影响

如表8所示, 各组肌肉的滴水损失、蒸煮损失、水溶性蛋白、三甲胺和氧化三甲胺含量无显著性差异(P>0.05)。与C45组相比, C75组肌肉盐溶性蛋白含量显著升高(P<0.05)。C100组肌肉pH显著高于除C0和C75组外的其余组(P<0.05)。肌肉硬度、内聚性、胶黏性、咀嚼性和剪切力各组间无显著差异(P>0.05), 而肌肉黏附性和弹性随着替代比例的增加呈上升趋势, 与C0和C15组相比, C30、C45和C100组黏附性显著升高(P<0.05), 与C0组相比, C30、C45和C100组弹性显著升高(P<0.05)。

表8 棉籽浓缩蛋白替代饲料中豆粕对草鱼肌肉理化特性的影响Tab.8 Effects of soybean meal replacement by CPC on muscle physicochemical properties of grass carp

2.8 棉籽浓缩蛋白替代饲料中豆粕对草鱼肌肉纤维直径和肌节长度的影响

草鱼肌纤维直径和肌节长度见表9, C75组肌纤维直径显著低于C30组(P<0.05)。肌节长度随着替代比例的增加呈上升趋势, 且C100组显著高于C75组, C75组显著高于其余组(P<0.05)。

表9 棉籽浓缩蛋白替代饲料中豆粕对草鱼肌肉纤维直径和肌节长度的影响Tab.9 Effects of soybean meal replacement by CPC on muscle fiber diameter and sarcomere length of grass carp

3 讨论

3.1 棉籽浓缩蛋白替代饲料中豆粕对草鱼生长性能的影响

本研究发现, 棉籽浓缩蛋白完全替代豆粕对草鱼生长性能和饲料利用率均无负面影响。棉籽浓缩蛋白替代48%和36%鱼粉分别对卵形鲳鲹[10]和杂交石斑鱼[11]的增重率、特定生长率和饲料系数没有产生负面影响, 但高水平替代抑制生长。Zhao等[9]发现脱酚棉籽浓缩蛋白替代鱼粉不会对虹鳟的生长性能、饲料系数和存活率产生显著影响。本研究所选用的棉籽浓缩蛋白中精氨酸含量超过豆粕的2倍。研究表明, 饲料中添加适宜水平的精氨酸可显著提升草鱼[25]、花鲈(Lateolabrax maculatus)[26]、黄斑石斑鱼(Epinephelus awoara)[27]、大菱鲆(Scophthalmus maximus)[28]、异育银鲫(Carassis auratusgibelio var.CAS Ⅲ)[29]和斜带石斑鱼(Epinephelus coioides)[30]的生长性能。Wang等[31]发现饲料中添加精氨酸可通过提高非酶和酶促抗氧化能力促进草鱼生长。然而, Chen等[32]发现饲料中不同精氨酸水平没有增强草鱼的生长性能。实验对象、养殖条件的不同是影响鱼类生长性能和饲料利用率差异的重要因素, 在本实验中, 棉籽浓缩蛋白与豆粕的氨基酸组成接近可能是棉籽浓缩蛋白替代豆粕未对草鱼生长性能产生显著影响的主要原因。

3.2 棉籽浓缩蛋白替代饲料中豆粕对草鱼健康状况的影响

谷草转氨酶(AST)和谷丙转氨酶(ALT)活性升高可能表明肝细胞出现坏死[33]。在本研究中, 草鱼血清的ALT和AST活性因棉籽浓缩蛋白的替代而显著升高, 但均低于或处于草鱼的参考值范围内(ALT: 4.96—15.84 U/L, AST: 40.66—116.47 U/L)[34]。血清总蛋白是反映机体蛋白质代谢的指标[10]。血糖浓度是反映机体整体健康状况的重要生理指标之一[35]。血清胆固醇和甘油三酯水平是反映机体体脂代谢的重要指标[10]。血清球蛋白由α、β、γ三部分组成, 血液中免疫球蛋白基本均属于γ球蛋白,补体和少部分免疫球蛋白存在于β球蛋白中[36]。白球比越低表明血清蛋白中球蛋白的含量相对于白蛋白更高。在本研究中, 饲料中棉籽浓缩蛋白替代豆粕使血清白球比显著降低, 而对总蛋白、白蛋白、葡萄糖、甘油三酯、总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇含量和高密度脂蛋白胆固醇/低密度脂蛋白胆固醇未产生显著影响。研究表明, L-精氨酸代谢物在免疫介导的组织损伤、细胞复制和胶原合成中都很重要, 涉及组织损伤和修复[37]。L-精氨酸通过在转录水平上抑制TLR4/NF-κB和MAPK通路来减轻草鱼[38]、大西洋鲑[39]和建鲤(Cyprinus carpiovar.Jian)[40]的炎症。精氨酸还可显著减轻铜引起草鱼的鳃损伤[41]。此外, 饲料中适宜的精氨酸水平可提高花鲈[26]、钝吻鲷(Megalobrama amblycephala)[42]、大菱鲆[28]、建鲤[40]和红鼓鱼(Sciaenops ocellatus)[43]的免疫力。精氨酸可调节斑马鱼的先天免疫机制[44]。本研究中草鱼免疫力的提升可能与精氨酸有关。本研究结果显示, 各处理组之间的肝细胞形态正常, 未见组织病变, 无明显差别, 表明棉籽浓缩蛋白替代豆粕对肝脏组织健康未产生负面影响。

氧化应激会严重危害动物健康[45], 超氧化物歧化酶(SOD)活性和总抗氧化能力(T-AOC)可以评估动物机体的抗氧化能力[46]。丙二醛(MDA)的含量可以反映脂质过氧化程度[47]。棉籽浓缩蛋白替代36%—48%鱼粉显著提高了卵形鲳鲹肝脏谷胱甘肽过氧化物酶和总超氧化物歧化酶活性[10]。在本实验中, 饲料中棉籽浓缩蛋白替代豆粕未对草鱼健康状态产生负面影响, 且提高了草鱼的抗氧化能力,完全替代豆粕时还增强了草鱼的免疫能力。

3.3 棉籽浓缩蛋白替代饲料中豆粕对草鱼肌肉品质的影响

鱼肉的感官品质和健康状况与其营养成分密切相关[48]。鱼肉的营养成分可以部分反映鱼肉的质量[49,50]。含棉籽浓缩蛋白的混合植物蛋白质替代鱼粉显著增加花鲈肌肉异亮氨酸含量[51]。植物蛋白混合物低水平替代鱼粉显著增加日本鲈鱼肌肉的氨基酸总量和风味氨基酸含量及西伯利亚鲟(Acipenser baeriBrandt)肌肉的氨基酸总量和必需氨基酸含量[52]。本研究发现, 棉籽浓缩蛋白替代豆粕可以显著提高草鱼肌肉粗蛋白和异亮氨酸的含量, 提升肌肉的营养成分含量。这与大口黑鲈[6]的投喂实验结果不一致, 可能是与养殖对象种类不同有关。研究发现, 饲料中添加精氨酸显著提高草鱼、黄斑石斑鱼和异育银鲫的肌肉粗蛋白含量[25,27,29,31]。研究发现, 精氨酸可以通过刺激生长激素、胰岛素和胰岛素样生长因子-Ⅰ的释放来激活鱼类内分泌系统[53]。胰岛素和胰岛素样生长因子-Ⅰ可进一步激活TOR信号通路[54]。精氨酸激活TOR信号传导途径的靶标以促进蛋白质合成[31]。精氨酸还可调节钝吻鲷[55]、异育银鲫[29]和建鲤[56]肝胰腺和肌肉中TOR信号分子的mRNA表达。本研究中草鱼肌肉粗蛋白含量的提高可能是因为饲料中精氨酸含量提高造成的, 相关研究还需要进一步深入。

肌肉品质与其物理化学特性密切相关, 如持水力、酸碱度和嫩度[18,48,57]。研究表明, 盐溶性蛋白含量较高反映出肌肉的液体损失较低[58]。饲料中适宜精氨酸水平提高肌肉pH和持水力[25,31]。本研究发现, 草鱼肌肉pH和盐溶性蛋白含量随着替代比例的增加有升高的趋势。除了营养成分外, 鱼肉品质还可用硬度、弹性、咀嚼性、黏附性和粘结性等质地指标进行评价[59,60]。消费者通常更倾向于结实有弹性的肉品[61,62]。肌纤维特性是用于评估肉质的定量指标, 包括肌纤维类型、肌纤维直径、肌纤维密度、肌节长度等[63]。在鸡[64]和牛[65]中, 有研究表明当肌肉的肌节长度较长时通常其嫩度较高。包含棉籽浓缩蛋白的混合植物蛋白源替代鱼粉显著增大花鲈生鱼片的黏附性[51]。植物蛋白混合物替代鱼粉显著降低金头鲷(Gilthead seabream)肌肉肌纤维直径[66]。日本鲈的肌纤维密度随着植物蛋白混合物替代鱼粉比例的上升显著增加[52]。在本实验中, 草鱼肌肉的肌节长度随着替代比例的增加显著增大, 说明棉籽浓缩蛋白替代豆粕增加草鱼肌肉的嫩度。许多研究发现, 肉质(包括风味、脂肪酸、嫩度和pH)与氧化损伤密切相关[67—69]。精氨酸通过提高肌肉抗氧化能力改善草鱼的肉质[25]。此外, 精氨酸增强抗氧化酶活性可能受信号分子Nrf2、Keap1、CK2、TOR和S6K1调控[31]。综合上述研究结果表明, 棉籽浓缩蛋白高水平替代豆粕在一定程度上改善了草鱼肌肉的黏附性、弹性和嫩度, 同时有提高肌肉pH和持水力的趋势, 增强了肌肉品质。其中, 草鱼肌肉的黏附性和弹性显著上升可能与精氨酸提升其抗氧化能力有关。

研究表明, 蛋白质和氨基酸均会影响肌肉的风味[70]。异亮氨酸等氨基酸是产生肉香的前提氨基酸[71]。5’-肌苷酸(IMP)是主要的鲜味物质[72]。在本实验中, 棉籽浓缩蛋白替代豆粕提高了草鱼肌肉中粗蛋白质和异亮氨酸的含量, 而对肌苷酸含量无显著影响。三甲胺是鱼类中氧化三甲胺在细菌的作用下转化而来的, 其含量可以评估新鲜度[73]。研究发现三甲胺含量低于20 μg/g时淡水鱼肉保持新鲜[74],在本研究中, 草鱼肌肉的三甲胺含量均低于20 μg/g。其次, 在确定鱼的质量时, 酸碱度是公认的用于评估新鲜度的重要参数, 因为它影响细菌的生长[75]。此外, 中性或碱性酸碱度较于酸性酸碱度可以降低降解水平[76]。因此在本研究中, 棉籽浓缩蛋白替代30%豆粕时提高了草鱼肌肉粗蛋白含量, 替代75%豆粕时提高了肌肉异亮氨酸含量和肌节长度, 完全替代豆粕时提高了肌肉黏附性、弹性和肌节长度,增强了肌肉品质, 且棉籽浓缩蛋白替代豆粕有提高肌肉pH和盐溶性蛋白含量的趋势。

4 结论

在本实验条件下, 棉籽浓缩蛋白完全替代豆粕对草鱼的生长性能和形体指标无显著影响, 但降低了血清白球比, 提高了肌肉弹性、黏附性和肌节长度。以生长性能、健康状况及肌肉品质为评价指标, 当豆粕在草鱼基础饲料中的添加水平为24%时,棉籽浓缩蛋白(添加水平为18.27%)能够完全替代豆粕。