小球藻對草魚生長、免疫、消化酶活性和肌肉的影響

闕江龍,饒 毅,徐先棟,丁立云,章海鑫,張愛芳,李艷芳

( 1.江西省水產科學研究所,江西 南昌 330039; 2.江西省水生生物保護救助中心,江西 南昌 330096 )

草魚(Ctenopharyngodonidella)因肉質鮮美、生長速度快、單位產量高、養殖成本低等優勢備受養殖戶青睞,是我國最主要的養殖魚類。據《2021中國漁業統計年鑒》統計,2020年草魚產量達5.57×106t,是我國養殖量最大的淡水魚類[1]。

水產養殖中,飼料添加劑的應用不僅可縮短養殖周期,還可以提高養殖動物的生產水平和養殖經濟效益[2]。為了解飼料添加劑對草魚的生長作用,學者們在飼料中添加油脂[3]、生物素[4]、維生素[5]、植酸酶和蛋白酶[6]等,研究其對草魚生長性能、肌肉品質等影響,結果表明各飼料添加劑對草魚生長均有一定的促進作用。然而,在草魚飼料中添加小球藻(Chlorella)的研究尚未見報道。

小球藻為綠藻門單細胞小型藻類,細胞呈球形或橢球形,在自然界分布廣泛。小球藻有著很高的光合作用效率,生長繁殖速度極快,是動植物中唯一能在20 h增長4倍的生物[7],因其體內含有豐富的胡蘿卜素、多糖、脂類、微量元素、蛋白質、不飽和脂肪酸和生物生長因子等高價值的化合物[8-11],應用價值非常高。目前,小球藻在水產飼料方面應用廣泛,Mahmoud等[12-14]分別在尼羅羅非魚(Oreochromisniloticus)、羅氏沼蝦(Macrobrachiumrosen-bergii)和黃顙魚(Pelteobagrusfulvidraco)飼料中添加小球藻,發現適量添加小球藻對機體生長或消化酶活性等起到促進作用。筆者通過在飼料中添加不同水平的小球藻,探討其對草魚生長性能、非特異性免疫機能、消化酶活性及肌肉品質的影響,旨在為開發適合草魚養殖的小球藻飼料提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗魚

試驗于2020年10月在江西省水產科學研究所養殖魚池進行,試驗魚為平均體質量(105.92±2.79) g、體長(18.46±0.57) cm、體格健壯、規格整齊的450尾6月齡草魚。

1.2 試驗飼料及小球藻

試驗所用小球藻購自深圳永晨實業有限公司生產的破壁蛋白核小球藻(C.pyrenoidosa)粉,粗蛋白59.1%,粗脂肪13.4%,灰分5.59%。試驗基礎飼料為自行配制,粗蛋白為28.7%,粗脂肪為7.6%(表1)。小球藻的添加量分別為0(對照組)、0.25%、0.50%、0.75%和1.00%,配制成5組試驗飼料。飼料原料經粉碎后過80目篩,按配比定量后混合均勻,加入適量的水揉勻,經飼料加工機制成顆粒料,65 ℃烘干后貯存備用。

表1 基礎飼料配方 %

表2 小球藻對草魚生長的影響(n=30)

1.3 試驗管理

養殖試驗在江西省水產科學研究所循環水系統中進行。試驗前,用2×10-5kg/L的高錳酸鉀對養殖用聚乙烯塑料圓桶(直徑80 cm)進行消毒。用質量分數3%食鹽溶液藥浴試驗魚10 min,后將試驗魚放入圓桶中暫養10 d,暫養期間每日投喂自行配制的基礎飼料2次(9:00和16:00)。試驗設置5個試驗組,每組3桶,每桶放30尾試驗魚。每組3個平行,每日9:00和16:00投喂。投喂量為草魚體質量的3%,視攝食情況作調整。試驗期間水溫24～26 ℃,24 h充氣,溶解氧質量濃度7.0～8.0 mg/L,pH7.2～7.5。由室內日光燈提供光照,每日光照10 h,飼養試驗時間28 d。

1.4 生長指標測定

飼養試驗結束后,將試驗魚饑餓處理24 h后撈出,稱量體質量,計算質量增加率(wWGR,%)、特定生長率(RSG,%/d)和飼料系數(RFC)[15]。

wWGR=(mt-m0)/m0×100%

RSG=(lnmt-lnm0)/t×100%

RFC=mF/(mt-m0)

式中,m0為魚的初始總質量(g),mt為魚的終末總質量(g),t為試驗天數(d),mF為飼料投喂量(g)。

1.5 非特異性免疫機能和消化酶活性測定

自每個平行隨機取6尾魚進行尾靜脈采血,冰上解剖提取腸道,血清和腸道分別置于1.5 mL滅菌的離心管中,3000 r/min(離心半徑10 cm)離心2 min,制備血清樣品保存于-80 ℃冰箱中,腸道樣品于4 ℃保存。血清總蛋白含量使用日立7600-110型全自動生化分析儀進行測定。溶菌酶、堿性磷酸酶、超氧化物歧化酶、脂肪酶、胰蛋白酶、淀粉酶活性和總抗氧化能力采用南京建成生物工程研究所試劑盒檢測,按說明書要求操作并計算。

1.6 肌肉氨基酸和脂肪酸測定

每組取3尾魚的背部兩側肌肉,冰上剪碎后混勻,存放于干冰中寄送至江西省分析測試中心,按GB/T 14965—1994的方法使用Biochrom 20型氨基酸自動分析儀測定氨基酸,按GB/T 5009.168—2003的方法使用Agilent 6890型氣相色譜儀測定脂肪酸[16]。

1.7 肌肉粗蛋白和粗脂肪測定

每組取3尾魚的背部兩側肌肉,冰上剪碎后混勻,采用凱氏定氮法(GB/T 6432—1994)和索氏抽提法(GB 5009.6—2003)測定肌肉的粗蛋白和粗脂肪。

1.8 數據統計處理

試驗結果用平均值±標準差表示,采用SPSS 26.0對數據進行單因素方差分析,并采用鄧肯多重比較檢驗組間差異的顯著性,P<0.05即認定為差異顯著。

2 結果與分析

2.1 小球藻對草魚生長性能的影響

試驗結束后,各組試驗魚無死亡,成活率100%。在0.5%～1.0%添加組中,隨著飼料中小球藻添加量的增加,草魚的終末平均體質量、質量增加率和特定生長率均逐漸上升,飼料系數逐漸下降,與對照組差異顯著(P<0.05)。當添加量為0.75%時,草魚的終末平均體質量、質量增加率和特定生長率最高,顯著高于對照組(0)和0.25%、0.50%添加組(P<0.05),飼料系數最低,顯著低于對照組和0.25%、0.50%添加組(P<0.05)。當小球藻添加量達到1.00%時,草魚的終末平均體質量、質量增加率和特定生長率又顯著下降,但仍顯著高于對照組,飼料系數雖然顯著上升,但顯著低于對照組(P<0.05)。

2.2 小球藻對草魚血清非特異性免疫機能和抗氧化性能的影響

隨著小球藻添加量的增加,草魚血清的溶菌酶和堿性磷酸酶活性總體呈上升趨勢,0.50%以上的添加組中溶菌酶活性與對照組差異顯著(P<0.05),0.75%和1.00%添加組的堿性磷酸酶活性顯著高于其他組(P<0.05)。各組間血清總蛋白含量差異不顯著(表3)。

在血清抗氧化性能方面,超氧化物歧化酶活性和總抗氧化能力隨著小球藻添加量的增加也呈上升趨勢,0.50%、0.75%和1.00%添加組的超氧化物歧化酶活性和總抗氧化能力均顯著高于對照組和0.25%添加組,且3組間差異不顯著(表3)。

2.3 小球藻對草魚腸道消化酶活性的影響

0.25%添加組淀粉酶活性與對照組無顯著差異,但其他試驗組皆顯著低于對照組(P<0.05);小球藻添加組胰蛋白酶活性顯著高于對照組,其中0.25%組最高,與其他各組差異顯著(P<0.05);各添加組脂肪酶活性高于對照組,0.25%、0.75%和1.00%添加組水平與對照組差異顯著(P<0.05)(表4)。

表4 小球藻對草魚腸道消化酶活性的影響 U/g

2.4 小球藻對草魚肌肉成分和品質的影響

各添加組草魚的肌肉粗蛋白、粗脂肪、灰分和水分與對照組均無顯著差異(表5)。在肌肉品質方面,小球藻各添加組草魚的氨基酸組成與對照組也無顯著差異(表6)。1.00%添加組中,4種不飽和脂肪酸即亞麻酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸顯著高于對照組(P<0.05),分別比對照組高40.17%、21.20%、30.95%和46.70%,脂肪酸含量中,1.00%添加組顯著高于對照組(P<0.05)(表7)。

表5 小球藻對草魚肌肉成分的影響 %

表6 小球藻對草魚肌肉氨基酸的影響 %

表7 小球藻對草魚肌肉不飽和脂肪酸的影響 %

3 討 論

3.1 小球藻對草魚生長和成活的影響

添加組中試驗魚未出現死亡,與對照組一致,成活率均為100%,表明添加小球藻對草魚的成活率無顯著影響。

小球藻富含蛋白質,營養物質全面[10,17],可作為優質的添加劑應用于動物飼料中[18]。在飼料中加入一定量的小球藻,能增強仔豬對營養的消化吸收,促進生長[19],可增加雞蛋中蛋黃色素含量,蛋殼變硬[20],肉雞的質量增加率也會提高[21]。

水產飼料中,Bai等[22]在許氏平鲉(Sebastesschlegelii)飼料中添加0.5%的小球藻藻粉,發現其特定生長率、蛋白質效率明顯提高。張寶龍等[14]在飼料中添加0%～3.2%的小球藻后,黃顙魚質量增加率、特定生長率及蛋白質效率最高,且餌料系數最低;崔青曼等[23]也證實,飼料中添加小球藻能夠顯著促進凡納濱對蝦(Litopenaeusvannamei)生長。本試驗結果顯示,當飼料中小球藻粉添加量達0.50%以上時,草魚的質量增加率、特定生長率顯著高于對照組,飼料系數顯著降低,與上述研究結果相似。表明飼料中添加適量小球藻可提高草魚的生長率。

本試驗中,小球藻添加組表現出良好的促生長效果,一方面可能是因為小球藻含較全面的營養物質,蛋白質中含有谷物類所缺乏的亮氨酸、精氨酸和賴氨酸[7],同時,破壁小球藻的蛋白質消化吸收率非常高(80%)[24]。飼料中添加小球藻,可解決植物蛋白營養價值低,達到“氨基酸的互補作用”的目的,滿足草魚生長要求。另一方面可能是小球藻所特有的促生長因子能增強機體免疫力,降低飼料消耗[25-26],促進草魚的健康生長。

3.2 小球藻對草魚血清非特異性免疫機能和抗氧化性能的影響

魚體中溶菌酶和堿性磷酸酶是魚類非特異性免疫的主要組成因子,可通過其活性的高低衡量機體免疫狀態。溶菌酶是一類有溶菌活性的堿性蛋白,在水產動物抵抗病原微生物感染中具有重要作用[27-28]。與溶菌酶一樣,堿性磷酸酶也是巨噬細胞殺菌的物質基礎,它能形成水解酶體系,清除、破壞入侵的異物,在免疫中發揮重要作用[29]。Xu等[30]研究表明,小球藻添加于鯉(Cyprinuscarpio)的飼料中可提高其血清溶菌酶活性,溶菌酶活性隨小球藻添加量的增加而升高。崔青曼等[23]在飼料中添加1%小球藻,發現小球藻能夠顯著或極顯著提高凡納濱對蝦(Litopenaeusvannamei)血淋巴中的溶菌酶和堿性磷酸酶的活性(P<0.05),明顯降低凡納濱對蝦的攻毒死亡率。本試驗中,飼料中添加小球藻提高了草魚血清的溶菌酶和堿性磷酸酶活性,當添加量達0.75%至1.00%時,提升水平顯著(表3),表明飼料中添加小球藻能夠增強草魚的非特異性免疫機能。

超氧化物歧化酶是機體內重要的抗氧化酶,廣泛存在于生物體的胞漿和線粒體基質中,能清除機體新陳代謝中產生的有毒物質,也是機體內部超氧自由基的清除因子[29-31]。Vijayavel等[32]研究表明,小球藻醇提物能提高小鼠超氧化物歧化酶活性和機體抗氧化能力。黃文慶等[15]對瓦氏黃顙魚(P.vachelli)研究也得到了相同結論。崔青曼等[23]在凡納濱對蝦飼料中添加小球藻,血清中超氧化物歧化酶活性和抗氧化能力隨添加水平的增加呈上升趨勢。本試驗結果顯示,飼料中添加小球藻顯著提高了超氧化物歧化酶活性和機體抗氧化能力,與這些研究結果一致。

3.3 小球藻對草魚腸道消化酶活性的影響

魚類消化酶活性的高低能反映魚類對飼料消化利用的能力,消化酶活性越高,表明魚類的消化吸收能力越強,飼養效果越好[33]。本試驗中,添加組中草魚腸道脂肪酶和胰蛋白酶活性均高于對照組,小球藻添加量達0.50%時,淀粉酶活性顯著低于對照組,說明此時脂肪和蛋白質為草魚提供更多的能量,脂肪酶和胰蛋白酶活性升高,碳水化合物作為能量物質的轉換相對減少,淀粉酶活性降低。

Radhakrishnan等[13]研究發現,小球藻粉適量地替代飼料中魚粉可提高羅氏沼蝦消化道蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的活性。而黃文慶等[15]研究結果表明,飼料中添加小球藻醇提物對瓦氏黃顙魚腸道內消化酶活性均無顯著影響。本試驗飼料中添加小球藻,草魚脂肪酶和胰蛋白酶活性升高,淀粉酶(除0.25%添加組)活性顯著減弱,與Radhakri-shnan等[13,15]研究結果存在差異性。這可能是因為魚類消化酶不僅與其生活的水環境(溫度、鹽度、pH等)密切相關[34],而且還受其生理狀況及攝食餌料的影響[35]。小球藻對草魚消化酶活性的影響機理有待進一步研究。

3.4 小球藻對草魚肌肉成分和品質的影響

小球藻粉對魚體成分的影響存在差異。Kim等[36-37]研究發現,飼料中添加小球藻粉可提高褐牙鲆(Paralichthysolivaceus)機體粗蛋白質含量,降低機體粗脂肪含量。而黃文慶等[15]研究表明,飼料中添加0.25%～2.00%小球藻醇提物,對瓦氏黃顙魚體成分中粗蛋白質、粗脂肪、粗灰分和水分含量均無顯著影響。本試驗中,小球藻添加組中草魚的肌肉氨基酸含量與對照組無顯著差異,與黃文慶等[15]研究結果一致。魚體肌肉成分變化的不同,除魚品種間存在差異外,也可能與魚體的代謝方式及飼料蛋白源不同有關[38],本試驗小球藻添加量最高為1.00%,與Kim等[36-37]的研究中小球藻粉添加量達4%不同,添加量不同可能是導致試驗結果存在差異的原因之一。

小球藻中含有豐富的不飽和脂肪酸,如以亞麻酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸為代表的ω-3高度不飽和脂肪酸[39],它們是磷脂生物膜、視覺和神經系統等的結構組分,具重要的生物功能[40-41],是人類和動物生長發育的必需脂肪酸[42]。魚體內不能自行合成亞麻酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸,而是通過攝入餌料后富集在體內聚集[16]。已有研究表明,投喂小球藻能增加輪蟲和鹵蟲(Artemia)體內的二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸的含量[7],張躍群等[43]研究證明,小球藻可以顯著提高鹵蟲幼體二十碳五烯酸含量。本試驗中,1.00%添加組的草魚肌肉亞麻酸含量顯著高于對照組;二十碳五烯酸含量高于對照組,其中,1.00%添加組與對照組差異顯著;添加組(0.50%除外)二十二碳六烯酸含量顯著高于對照組。說明草魚飼料中添加小球藻能有效提高魚肉中高度不飽和脂肪酸含量。

4 結 論

飼料中添加小球藻對草魚的生長性能、非特異性免疫機能、抗氧化能力和肌肉品質均有提升促進作用,以質量增加率和飼料系數為評估指標,草魚飼料中小球藻適宜添加量為0.75%。