上海海洋大学学报  2018, Vol. 27 Issue (1): 37-47    PDF    
大口黑鲈饲料中2种植物性蛋白质混合物替代鱼粉的研究
王孟乐1, 陈乃松1,2,3, 李松林1,2,3, 连雪原1, 闫春为1     
1. 上海海洋大学, 农业部鱼类营养与环境生态研究中心, 上海 201306;
2. 上海海洋大学, 水产科学国家级实验教学示范中心, 上海 201306;
3. 上海水产养殖工程技术研究中心, 上海 201306
摘要:为了探讨在大口黑鲈饲料中去皮豆粕分别与玉米蛋白和大米蛋白组成的2种植物性蛋白质混合物替代鱼粉的可行性,分别于含45%和30%鱼粉的配方中配比上述2种植物性蛋白质混合物,配制成4种等氮等能的饲料。用上述饲料饲养初始体质量为(58.69±0.07)g的大口黑鲈53 d。结果显示:30%鱼粉组的终末体质量和特定生长率显著高于45%鱼粉组(P < 0.05),而饲料效率、蛋白质效率、蛋白质消化率和氨基酸消化率之间无显著性差异(P>0.05)。玉米蛋白组的饲料效率和蛋白质效率显著高于大米蛋白组(P < 0.05),而摄食量显著低于大米蛋白组(P < 0.05)。全鱼和肌肉的粗蛋白质、粗脂肪、水分和灰分各组间差异不显著(P>0.05)。30%鱼粉组的血清溶菌酶活性和血清蛋白含量显著高于45%鱼粉组(P < 0.05),而玉米蛋白组和大米蛋白组对血清溶菌酶活性和血清蛋白含量的影响差异不显著(P>0.05)。红细胞数和红细胞压积各组间差异不显著(P>0.05)。本研究表明,去皮豆粕分别与玉米蛋白和大米蛋白组成的植物性蛋白质混合物可以使大口黑鲈饲料中的鱼粉含量由45%降至30%;去皮豆粕与玉米蛋白组成的植物性蛋白质混合物的替代效果优于去皮豆粕与大米蛋白组成的植物性蛋白质混合物。
关键词大口黑鲈    去皮豆粕    玉米蛋白    大米蛋白    生长性能    非特异性免疫指标    

随着全球海洋鱼类资源的匮乏和鱼粉需求量的增大,利用植物性蛋白质原料替代水产饲料中的鱼粉已成为国内外学者研究的热点。豆粕[1]、玉米蛋白[2]和大米蛋白[3]是水产饲料中较常用的鱼粉替代物。研究发现,豆粕可以替代大西洋鲑(Salmo salar)饲料中33%的鱼粉蛋白质[4];玉米蛋白粉可以替代牙鲆(Paralichthys olivaceus)饲料中40%的鱼粉[5];发酵大米蛋白可以替代鲫鱼(Carassius auratus)饲料中6%的鱼粉[6]。但单一植物蛋白常因含有过多的抗营养因子和氨基酸不平衡等问题,限制了其在水产饲料中的使用量,而混合植物蛋白能够改善单一植物蛋白源的上述不足[7-8],并能够替代饲料中较高水平的鱼粉[9-10]

大口黑鲈(Micropterus salmoides)由于其具有肉质鲜美、生长快和病害少等优点,已成为我国主要的淡水养殖品种之一。迄今为止,关于大口黑鲈的营养与饲料学研究主要集中在蛋白质和脂肪需求量[11-12]、脂肪蛋白比[13]、氨基酸需求量[14-15]和碳水化合物的利用[16]等方面,而用复合植物蛋白质替代鱼粉的研究尚少见报道。本研究分别于含45%和30%鱼粉的配方中配比去皮豆粕分别与玉米蛋白和大米蛋白组成的2种植物性蛋白质混合物,配制4种等氮等能的饲料。通过生长实验评估不同饲料对大口黑鲈的生长、体组成、非特异性免疫和血液学指标的影响,以评定上述2种植物性蛋白质混合物替代鱼粉的可行性,同时对去皮豆粕与玉米蛋白组成的植物性蛋白质混合物和去皮豆粕与大米蛋白组成的植物性蛋白质混合物的替代效果进行比较,从而为高效和经济的大口黑鲈配合饲料的配制提供参考。

1 材料与方法 1.1 实验饲料

分别于含45%和30%鱼粉的配方中配比去皮豆粕分别与玉米蛋白和大米蛋白组成的2种植物性蛋白质混合物,配制4种等氮等能的饲料,其概略组成和氨基酸含量分别见表 1表 2。鱼油用于调整因鱼粉的减少而引起的鱼油含量的变化。大豆油用于调节饲料中粗脂肪的含量,使各饲料中粗脂肪的含量保持一致。晶体氨基酸的添加使得各饲料中必需氨基酸的含量保持一致。牛磺酸用于调整因鱼粉的减少而引起的牛磺酸含量的变化。

表 1 饲料配方及概略组分分析(%干饲料) Tab.1 Formulation and proximate analysis of diets (% dry diet)
表 2 饲料中氨基酸组成分析(%干饲料) Tab.2 Analyzed amino acid composition of diets (% dry diet)

实验饲料的制作:实验原料经粉碎后过80目筛,各组分混合均匀后,加适量水,再次混合均匀。用制粒机制成直径3 mm,长5~6 mm的颗粒,110 ℃熟化15 min后再50 ℃烘干,于-20 ℃冰箱中保存待用。

1.2 养殖实验的设计与饲养管理

实验鱼事先经室内循环水养殖系统(位于上海农好饲料有限公司)进行为期2个月的驯化。期间投喂上海农好饲料有限公司生产的商品大口黑鲈幼鱼饲料(粗蛋白质含量为48%,粗脂肪含量为11%)。驯化后的实验鱼,经24 h的饥饿处理,挑选体格健壮、体质量相近的个体进行分组与称重后,按4种饲料处理,每饲料设置3个重复,随机分配到800 L的水槽中,每水槽放养初始体质量为(58.69±0.07)g的实验鱼25尾。每天表观饱食投喂2次(8:00和16:00)。养殖系统循环水经海绵和珊瑚砂过滤,再经微生物净化和紫外线灭菌处理;水温被控制于(27±1)℃,pH为(7.2±0.2),氨氮小于(0.15±0.05)mg/L,不间断充气增氧;采用自然光照。养殖实验持续53 d。

1.3 样本采集与分析 1.3.1 样品采集

养殖实验开始时随机抽取15尾鱼于-80 ℃保存,用于初始样本的体组成分析。实验进行2周后参照LEE[17]的方法收集粪便。养殖实验结束时,实验鱼禁食24 h,统计每水槽的鱼尾数和总质量。每水槽随机抽取12尾实验鱼,测量体长和体质量,其中5尾置于-80 ℃保存,用于全鱼体组成的分析,其余7尾进行解剖,分离内脏和肝脏并称重,取侧线上方背部肌肉于-80 ℃下保存,用于肌肉组成的分析。每水槽随机取10尾实验鱼尾静脉抽血1 mL。其中5尾鱼的血液加入肝素钠抗凝,用于血液学指标测定;另5尾的血液于4 ℃下静置4 h后,离心(836×g, 10 min, 4 ℃),取血清用于免疫指标测定。

1.3.2 饲料、粪便及鱼体组成的分析

饲料、全鱼、肌肉和粪便的分析方法如下:粗蛋白质用凯氏定氮仪(Kieltec 2300, FOSS, 丹麦)测定;水分采用105 ℃恒温烘干失重法测定;粗灰分采用马弗炉(上海实验仪器公司,SX2-4-10)于550 ℃下灼烧法测定;饲料粗脂肪的测定采用索氏脂肪测定仪(SOX416, Gerhard,德国)测定,全鱼和肌肉的粗脂肪采用氯仿-甲醇法测定[18];饲料总能量用氧弹量热仪(6200, Parr, 美国)测定;饲料和粪便中的Cr2O3采用DIVAKARAN等[19]的方法测定;饲料中的氨基酸用氨基酸自动分析仪(S-433D, Sykam, 德国)分析[20]

1.3.3 非特异性免疫指标分析

采用比浊法测定血清溶菌酶活力[21]。采用双缩脲法测定血清蛋白质含量[22]。血清补体活性测定采用经典途径的补体分析方法[23]

1.3.4 血液学指标分析

血红蛋白含量采用氰化高铁分光光度法测定[24]。红细胞比容采用Wintrobe法(2 264×g离心)测定[25]。以Natt and Herrick计数液[26]将血液稀释200倍后,用血球计数板计数红细胞。

1.4 计算公式
    (1)

式中:SR为存活率(%);Nt为终末尾数;N0为初始尾数。

    (2)

式中:SGR为特定生长率(%/d);Wt为终末体质量(g);W0为初始体质量(g);D为饲养天数。

    (3)

式中:FI为每尾鱼摄食量(g);Fd为饲料摄入量(g);Nt为终末尾数;N0为初始尾数。

    (4)

式中:FER为饲料效率;Wt为终末体质量(g);W0为初始体质量(g);Fd为饲料摄入量(g)。

    (5)

式中:PER为蛋白质效率;Wt为终末体质量(g);W0为初始体质量(g);Fp为摄入蛋白质质量(g)。

    (6)

式中:ADC为营养物质表观消化率(%);Cf为粪便中营养物质含量(%);Cd为饲料中营养物质含量(%);Crd为饲料中Cr2O3含量(%);Crf为粪便中Cr2O3含量(%)。

    (7)

式中:PDR为蛋白质沉积率(%);Dp为体蛋白质沉积质量(g);Fp为摄入蛋白质质量(g)。

    (8)

式中:LDR为脂肪沉积率(%);Dl为体脂肪沉积质量(g);Fl为摄入脂肪质量(g)。

    (9)

式中:CF为肥满度(g/cm3);Wb为鱼体质量(g);Lb为体长(cm)。

    (10)

式中:HSI为肝体比(%);Wl为肝脏质量(g)。

    (11)

式中:VSI脏体比(%);Wv为内脏质量(g)。

1.5 数据处理和统计分析

实验所测得的数据表示为平均值±标准误(Mean ± SE)。采用SPSS 20对数据进行双因素方差分析(Tow-way ANOVA),显著水平为P<0.05。用Duncan’s法进行多重差异显著性比较。

2 结果 2.1 2种植物性蛋白质混合物替代鱼粉对生长及饲料利用率的影响

去皮豆粕分别与玉米蛋白和大米蛋白组合后部分替代鱼粉对大口黑鲈的生长及饲料中营养物质利用的影响见表 3~5。各饲料间实验鱼的成活率无显著性影响(P>0.05)。30%鱼粉组的终末体质量、特定生长率和摄食量显著高于45%鱼粉组(P<0.05),而饲料效率、蛋白质效率、蛋白质沉积率、脂肪沉积率、蛋白质消化率和总氨基酸消化率在2个鱼粉水平之间无显著性差异(P>0.05)。在2个不同鱼粉水平下,玉米蛋白组的饲料效率、蛋白质效率、蛋白质沉积率、脂肪沉积率和蛋氨酸消化率均显著高于大米蛋白组(P<0.05),而摄食量显著低于大米蛋白组(P<0.05),玉米蛋白组和大米蛋白组间实验鱼的终末体质量、特定生长率、蛋白质消化率、总氨基酸消化率和赖氨酸消化率无显著性差异(P>0.05)。

表 3 2种植物性蛋白质混合物替代鱼粉对鱼体生长性能的影响(平均值±标准误) Tab.3 Effect of fish meal replacement by two plant protein mixtures on growth performance (Mean ± SE)
表 4 2种植物性蛋白质混合物替代鱼粉对饲料营养素利用的影响(平均值±标准误) Tab.4 Effect of fish meal replacement by two plant protein mixtures on nutrient utilization (Mean ± SE)
表 5 2种植物性蛋白质混合物替代鱼粉对蛋白质和氨基酸消化率的影响(平均值±标准误) Tab.5 Effect of fish meal replacement by two plant protein mixtures on digestibility coefficient of protein and amino acid (Mean ± SE)
2.2 2种植物性蛋白质混合物替代鱼粉对鱼体组成的影响

表 6显示,全鱼和肌肉的粗蛋白质、粗脂肪、水分和灰分各组间差异不显著(P>0.05)。由表 7可见,实验鱼的肥满度和肝体比各组间差异不显著(P>0.05)。30%鱼粉组的脏体比显著高于45%鱼粉组(P<0.05)。在2个不同鱼粉水平下,玉米蛋白和大米蛋白对脏体比的影响差异不显著(P>0.05)。

表 6 2种植物性蛋白质混合物替代鱼粉对鱼体组成的影响(平均值±标准误) Tab.6 Effect of fish meal replacement by two plant protein mixtures on the body composition (Mean ± SE)
表 7 2种植物性蛋白质混合物替代鱼粉对肥满度、肝体比和脏体比的影响(平均值±标准误) Tab.7 Effect of fish meal replacement by two plant protein mixtures on CF, HSI and VSI(Mean ± SE)
2.3 2种植物性蛋白质混合物替代鱼粉对非特异性免疫指标的影响

表 8,30%鱼粉组的血清溶菌酶活性和血清蛋白含量显著高于45%鱼粉组(P<0.05),而玉米蛋白和大米蛋白对血清溶菌酶活性和血清蛋白含量的影响差异不显著(P>0.05)。45%鱼粉组的血清补体活性显著高于30%鱼粉组(P<0.05),但在2个不同鱼粉水平下,血清补体活性未因玉米蛋白和大米蛋白的不同而产生显著差异(P>0.05)。

表 8 2种植物性蛋白质混合物替代鱼粉对非特异性免疫指标的影响(平均值±标准误) Tab.8 Effect of fish meal replacement by two plant protein mixtures on non-specific immunity indices (Mean±SE)
2.4 2种植物性蛋白质混合物替代鱼粉对血液学指标的影响

表 9可以看出,红细胞数和红细胞压积各组间差异不显著(P>0.05)。45%鱼粉组的血红蛋白含量显著高于30%鱼粉组(P<0.05),玉米蛋白和大米蛋白对血红蛋白含量的影响差异不显著(P>0.05)。

表 9 2种植物性蛋白质混合物替代鱼粉对血液学指标的影响(平均值±标准误) Tab.9 Effect of fish meal replacement by two plant protein mixtures on hematological indices (Mean ± SE)
3 讨论 3.1 植物性蛋白质替代鱼粉对鱼类生长和体组成的影响

本研究显示,2种植物性蛋白质混合物替代饲料中1/3的鱼粉(鱼粉含量由45%降至30%),实验鱼的终末体质量和特定生长率分别提高了8.10%和10.70%(表 3);全鱼和肌肉的粗蛋白质、粗脂肪、水分和灰分无显著性差异(表 6)。在花(Hemibarbus maculatu)[27]、半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis Güntuer)[28]和南方鲇(Silurus meridionalis Chen)[29]的研究中发现,植物性蛋白质适量替代鱼粉,可以提高鱼体的特定生长率。以混合植物蛋白(豆粕和谷朊粉)替代25%鱼粉,花鲈(Lateolabrax japonicus)和西伯利亚鲟(Acipenser baeri Brandt)的末体质量均高于对照组(鱼粉含量56.88%)[30]。植物性蛋白质替代鱼粉后对鱼体的组成的影响与替代量有关,适宜的替代量不会影响鱼体的组成。对花(H. maculatu)[27]研究发现,复合植物蛋白替代50%鱼粉未对鱼体肌肉的组成造成显著影响,但替代75%鱼粉时,显著影响鱼体肌肉的粗蛋白质和粗脂肪含量,半滑舌鳎(C. semilaevis)[28]和红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)[31]也呈现相似的结果。

3.2 植物蛋白的来源对其替代鱼粉效果的影响

本研究发现,玉米蛋白组的饲料效率、蛋白质效率和蛋氨酸消化率显著高于大米蛋白组(表 5表 6)。PORTZ等[32]研究发现,大口黑鲈(M. salmoides)对玉米蛋白的蛋白质表观消化率高于鱼粉的蛋白质表观消化率,对玉米蛋白的赖氨酸及蛋氨酸消化率与鱼粉相比无显著性差异。可见,在大口黑鲈饲料中玉米蛋白比大米蛋白有更高的替代鱼粉的潜力。对花鲈(L. japonicus)[33]的研究也显示,玉米蛋白在15%~30%范围内替代鱼粉时,饲料效率和蛋白质消化率随之升高。但大米浓缩蛋白在虹鳟(Oncorhynchus mykiss)饲料中能替代36.8%的鱼粉,饲料效率和生长未受到负面影响[3]。因此,植物蛋白的来源不同或是影响其替代鱼粉潜力的重要因素。

3.3 植物性蛋白质替代鱼粉对非特异性免疫和血液学指标的影响

本研究显示,植物蛋白替代鱼粉后实验鱼的血清溶菌酶活性和血清蛋白含量显著升高,但血清补体显著降低(表 8);同时血红蛋白含量也显著降低(表 9)。其他的研究也表明,血清溶菌酶活性和血清蛋白含量受到饲料中必需氨基酸含量、牛磺酸含量和抗营养因子含量的影响。饲料中添加必需氨基酸和牛磺酸,可以显著提高鱼体血清溶菌酶活性[34-35]和血清蛋白含量[36]。而植物蛋白源中抗营养因子的存在对免疫学和血液学指标的影响可能是负面的。对大口黑鲈(M. salmoides)[1]和虹鳟(O. mykiss)[37]的研究发现,豆粕中的抗营养因子使血清溶菌酶活性、血清蛋白含量和血红蛋白含量等产生显著的负面影响。但玉米蛋白适量替代鱼粉可以提高凡纳滨对虾(L. vannamei)肝胰脏和肌肉中溶菌酶活性[38]以及暗纹东方鲀(Takifugu obscurus)肝胰脏、头肾和脾脏组织中溶菌酶活性[39]。因此,在饲料配方中豆粕和玉米蛋白的合理搭配不仅有利于必需氨基酸的互补,也有利于减轻因单一植物蛋白源中的过量抗营养因子对免疫学和血液学产生的不良影响。

3.4 结论

本研究基于对实验鱼的生长、饲料效率、体组成、非特异性免疫和血液学指标评估得出,通过添加牛磺酸和晶体必需氨基酸,同时利用去皮豆粕分别与玉米蛋白和大米蛋白组成的混合物的限制性氨基酸互补作用,使得大口黑鲈饲料中的鱼粉含量由45%降至30%是可行的。另外,去皮豆粕与玉米蛋白组成的混合物的替代效果优于去皮豆粕与大米蛋白组成的混合物。本研究结果可为配制高效和经济的大口黑鲈配合饲料提供参考。

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Study on replacement of fish meal by two plant protein mixtures in diets for largemouth bass (Micropterus salmoides)
WANG Mengle1, CHEN Naisong1,2,3, LI Songlin1,2,3, LIAN Xueyuan1, YAN Chunwei1     
1. Research Center of the Agriculture Ministry on Environmental Ecology and Fish Nutrition at Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China;
2. National Demonstration Center on Experiment Teaching of Fisheries Science at Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China;
3. Shanghai Engineering Research Center of Aquaculture, Shanghai 201306, China
Abstract: Four isonitrogenous and isoenergetic diets were formulated to evaluate the feasibility of partial replacement of fish meal by two plant protein mixtures (composed of dehulled soybean meal and corn gluten meal or rice protein meal, respectively) in 45% fish meal diet and 30% fish meal diets for largemouth bass (Micropterus salmoides). Fish[initial body weight (58.69±0.07) g] were fed over 53 days. The results suggested that there were no significant differences in survival rate among all treatments (P>0.05). 30% fish meal diets-fed fish showed higher final body weight, specific growth rate and feed intake than 45% fish meal diets-fed fish (P < 0.05), while feed efficiency ratio, protein efficiency ratio, protein digestibility and total amino acid digestibility showed no significant differences between 30% fish meal diets-fed fish and 45% fish meal diets-fed fish (P>0.05). The fish fed corn gluten meal diets had a significantly higher feed efficiency ratio and protein efficiency rate than fish fed rice protein meal diets (P < 0.05), however, feed intake with fish fed corn gluten meal diets was significantly lower than fish fed rice protein meal diets (P < 0.05). There were no significant differences in concentrations of crude protein, crude lipid, moisture and ash of the whole body and muscle among all the treatments (P>0.05). Fish fed 30% fish meal diets had significantly higher serum lysozyme activity and serum protein content than fish fed 45% fish meal diets (P < 0.05), but no significances occurred between corn gluten meal diets-fed fish and rice protein meal diets-fed fish (P>0.05). No significant differences in red blood cell count and hematocrit among all the treatments were observed (P>0.05). It can be concluded from this study that in the diet for largemouth bass fish meal inclusion level can be replaced from 45% to 30% with the mixtures composed of dehulled soybean meal and corn gluten meal or rice protein meal. The mixture containing corn gluten meal has a better substitution effect than the mixture containing rice protein meal.
Key words: Micropterus salmoides     dehulled soybean meal     corn gluten meal     rice protein meal     growth performance     non-specific immunity index