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2023-12-14 14:26:13 +08:00
一、多糖:β-葡聚糖、低聚木糖
(一)β-葡聚糖
Effect of Long-term Administration of Dietary β-13-glucan on GrowthPhysiological and Immune Responses inLitopenaeus vannameiBoone1931
Introduction
二、谷胱甘肽、核苷酸
(一)谷胱甘肽
Dietary Glutathione as an Antioxidant Improves Resistance to Ammonia Exposure in Litopenaeus vannamei
Acknowledgments
This work was supported by the National Science Foundation of Guangdong ProvinceChina 05006223 and partly by the Norwegian Research Council SIP project number 173534/I30.
26 references omitted.
Keywordsammoniaglutathionehepatopancreasinnate immune systemLitopenaeus vannameiresistance
A Mitochondrial Model to Evaluate Endogenous Peroxidation in Litopenaeus vannameian in vitro Tool to Research Cellular Mechanisms of Antioxidants
The Israeli Journal of Aquaculture-Bamidgeh2010624288-29s6
饲料中添加谷胱甘肽对凡纳滨对虾肝胰腺抗氧化指标和脂质过氧化物含量的影响
1 材料与方法
1.1 试验饲料
以酪蛋白、明胶为蛋白源鱼油和豆油为脂肪源玉米淀粉为主要糖原配制基础饲料表1向基础饲料对照组G0中分别添加60、120、180、240和3000mg/kg谷胱甘肽GSH配制成5种试验饲料分别称为试验G60、G120、G180、G240和G300组。GSH购自AMRESCO公司纯度>98.0%。饲料原料经过60目粉碎混合均匀后用SLX—80型双螺杆挤压机制成直径为1.2mm的饲料在45℃烘干冷却后放入密封袋中于-15℃冰箱中保存待用。
Table 1 Formulation and nutrition composition of the basal diet%
1.2 试验虾及饲养管理
凡纳滨对虾由中山大学珠海基地提供试验开始前在循环水养殖系统中驯养2周期间投喂基础饲料饱食投喂每天2次。试验开始前停止投喂1d然后将始均重为每尾1.12±0.01g的虾随机分箱每个水族箱放入30尾每种饲料设4个平行。每天按体重的8%以饲料干物质计算投料投喂时间为700、1200、1600和2000每次投喂量为总量的30%、20%、20%和30%。观察对虾健康状况记录死亡情况每3周称一次体重根据体重调整投喂量。养殖水源为天然海水用自来水稀释后经砂滤消毒试验期间盐度58水温2530℃。养殖过程中不断充氧曝气溶解氧7.25±0.56mg/L氨氮0.17±0.06mg/L亚硝酸氮0.018±0.008mg/LpH7.95±0.04。试验进行8周于2004年9月4日至10月30日在广东省农业科学院畜牧所水产研究室珠海试验基地进行。
1.3 样品收集与分析
饲养试验结束时称重统计增重率、成活率、饵料转化效率每个平行随机取15尾对虾剥离肝胰腺取0.21.0g在预冷的匀浆介质w/v =1/9中匀浆在4℃下以30004000r/min离心1015min取上清液分装于-80℃保存备用。饲料中营养成分的测定参照AOAC1990方法饲料中GSH测定采用四氧嘧啶分光光度法8对虾组织中谷胱甘肽还原酶GR、超氧化物歧化酶SOD、谷胱甘肽过氧化物酶GSH-PX、总抗氧化能力T-AOC水平、氧自由基ROS的测定参照南京建成生物公司试剂盒说明书GSH含量测定采用DTNB分光光度法按照Lowry9方法测定组织蛋白含量抗超氧阴离子抗O-2活力测定依照Mu·oz等10方法略加修改用各试验组肝胰腺匀浆上清液代替原文献中的呼吸爆发抑制剂用试验组OD值与对照组的比值来表示抗O-2能力脂质过氧化产物MDA的测定采用Tbars法11
试验结果用±s表示。用SPSS 12.0版软件先进行One-way AVONA分析若差异显著进行Duncans多重比较显著性水平P<0.05。
2 结果
2.1 试验虾的增重率、饲料转化效率和成活率
饲料中添加GSH能不同程度的提高南美白对虾的增重、饲料转化效率和成活率表2。随着GSH添加量的增加南美白对虾的增重率逐渐增加在G180组达到最高P0.05尔后降低除G60组外各试验组均显著高于对照组。饲料转化效率呈现相似的变化趋势但最高值出现在G240组。与对照组相比各试验组对虾的成活率显著提高提高幅度为8.53%31.69%在G120组达到最高。以增重率为指标得到增重率和添加量之间的一元二次回归方程为y=-0.0032x 2+1.1144x+270.39R 2=0.7497。经计算饲料中GSH的最适添加量为174.13mg/kg。
Table 2 The growth performance of litopenaeus vannamei for 8weeks
Table 3 GR、SOD、GSH-PX、GSH and T-AOC levels in hepatopancreas of experimental shrimp
2.2 试验虾肝胰腺中抗氧化酶活力、GSH含量和总抗氧化能力
随着饲料中GSH浓度的升高凡纳滨对虾肝胰腺GR、SOD、GSH-PX活力、GSH含量和T-AOC水平基本呈现先升后降的趋势分别在G120、G180、G120、G60和G240水平达到最高并显著高于对照组P<0.05表3。其中肝胰脏SOD活力和GSH含量在G300组略有回升但与对照组差异不显著P>0.05)。
2.3 试验虾肝胰腺中氧自由基、抗超氧阴离子和脂质过氧化物含量
凡纳滨对虾肝胰腺ROS含量随着饲料GSH含量的升高呈现下降趋势在G180和G240组显著降低P<0.05在G300组又明显升高但与对照组差异不显著P>0.05表4。凡纳滨对虾肝胰腺抗O2ˉ能力随饲料GSH浓度的升高呈先升后降的趋势在G120组达到最高P<0.05。与对照组相比试验组对虾肝胰腺的MDA含量显著降低在G300组达到最低P<0.05)。
Table 4 Oxygen radicalsanti-O2- ability and MDA in hepatopancreas of experimental shrimp
3 讨论
3.1 GSH对凡纳滨对虾生长性能的影响
动物机体的抗氧化水平在一定程度上反映了机体的健康状况。机体在代谢过程中不可避免产生自由基。过量的自由基与不饱和脂肪酸发生脂质过氧化会损伤细胞膜及细胞内的大分子蛋白和核酸对机体造成损伤。近年来添加外源性抗氧化物提高动物机体抗氧化能力的研究受到了越来越多的重视。低等动物的非酶类抗氧化物质如GSH、VC、VE等在机体中发挥的作用远远大于高等动物。
研究表明日粮GSH对断奶仔猪、黄羽肉鸡和罗非鱼的生长性能和生长激素水平及生长轴相关基因的mRNA表达有明显的影响5-7。本试验结果也证明在饲料中添加一定量的GSH能够提高凡纳滨对虾增重率、饲料效率、成活率。谷胱甘肽中的半胱胺酸的中间代谢产物半胱胺是辅酶A的组成成分可破坏生长抑素分子的二硫键解除生长抑素对生长激素等激素的抑制说明谷胱甘肽可以通过破坏生长抑素而发挥提高动物生长性能的作用。GSH提高对虾生长性能的作用机制是否与之一致还有待进一步探讨。
3.2 GSH对凡纳滨对虾肝胰腺抗氧化能力的影响
刘平祥5在仔猪饲料中添加200mg/kg的GSH能显著影响回肠黏膜GSH含量而回肠黏膜GSH含量与MDA水平呈强的负相关r=-0.954。吴觉文6在肉鸡饲料中添加GSH80、120mg/kg饲喂92d后血清中GSH-PX活力和T-AOC显著提高但随添加剂量的增加反而呈剂量依赖地降低。焦彩虹7在罗非鱼饲料中添加GSH8周后发现肝脏中SOD活性出现差异饲料中添加200mg/kg剂量组肝脏中GSH-PX和GR活力显著高于对照组。
多不饱和脂肪酸在水生物中发挥重要作用对虾饲料中脂质含量所占的比例较大极易发生脂质过氧化12。目前关于GSH对甲壳动物抗氧化能力影响的研究尚未见报道。在甲壳动物中用T-AOC作为衡量对盐度和热应激13、对氨氮应激14和弧菌攻毒应激15的反应指标草虾摄入抗氧化剂能提高机体总的抗氧化能力。本试验中在饲料中添加一定量的GSH能提高肝胰腺中3种酶的活性、总抗氧化能力T-AOC但饲料中GSH含量过高300mg/kg对虾肝胰腺中的抗氧化酶GR、GSH-Px活性和T-AOC量有下降趋势这和吴觉文等6的研究结果有相似的趋势。这可能是由于过量的抗氧化剂的促脂质过氧化作用的结果16而过量的抗氧化剂如α-生育酚在体内和体外模型中也起着促氧化和促进脂质过氧化物生成作用17
过量的ROS会损伤生物分子而生物分子受损后产生更多的ROS呈现出一种恶性循环。脂质过氧化会产生醛、酮、醇和环氧化物典型的代表产物是MDA它可以衡量机体的抗氧化状态又间接反映细胞损伤水平。本试验结果表明外源性GSH能清除凡纳滨对虾肝细胞内的自由基阻止脂质的过氧化作用。
GSH提高动物机体抗氧化功能的作用机制是综合性一方面GSH在GSH-Px作用下直接与过氧化氢作用阻断链式反应另一方面通过与其他抗氧化剂如VE、VC、辅酶Q10、硫辛酸等协同作用发挥抗氧化作用形成一个动态的抗氧化体系再者通过对金属离子和异生物质如杀虫剂等引起的细胞毒性的解毒作用降低了机体的氧化应激18
将本试验的结果与其他抗氧化剂进行比较发现饲料中添加GSH后凡纳滨对虾肝胰腺脂质过氧化水平的变化与在对虾等动物的饲料中添加VE17和叶黄素13-15所呈现的变化趋势相似但本试验添加GSH后的效果更明显。究其原因可能是饲料中添加VE和叶黄素后凡纳滨对虾肝胰腺中脂质过氧化水平的降低是通过提高肝胰腺中GSH含量来实现的13-1517而本试验在饲料中添加GSH减少了抗氧化剂在体内的转化过程减少了因为代谢所造成的损失呈现出更高的抗氧化效率。关于GSH对凡纳滨对虾抗氧化酶活性调节的作用机制有待于通过对离体肝胰脏细胞内相关酶类的基因表达研究进一步阐明。
4 结论
饲料中添加一定量的谷胱甘肽能显著提高凡纳滨对虾的生长性能提高肝胰腺谷胱甘肽还原酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶等抗氧化酶的活性增强总抗氧化能力和抗超氧阴离子能力降低脂质过氧化产物MDA的含量。
参考文献18篇略。
饲料中添加谷胱甘肽对凡纳滨对虾生长及组织生化组成的影响
1 材料与方法
1.1 试验饲料
以酪蛋白、明胶为蛋白源玉米淀粉为糖源鱼油和豆油为脂肪源矿物质和维生素参考文献7略有修改配制基础日粮并作为对照组饲料表1。在基础日粮中分别添加60、120、180、240和300mg/kg GSH配制5种试验饲料。GSH购自AMRESCO公司纯度>98.0%。所有饲料原料经60目过筛混匀经双螺杆挤压机制粒干燥-20℃冷藏保存。
1.2 试验虾及饲养管理
试验凡纳滨对虾来自中山大学珠海试验基地试验开始前放在珠海基地循环系统每套循环系统24个水族缸每个缸容积250L中暂养2周期间投喂对照饲料然后将初始均重为1.12±0.01g/尾的凡纳滨对虾随机分箱。每种饲料设4个平行每个平行养虾30尾。水源为经沙滤、消毒后的天然海水加自来水调配成盐度为5‰8‰的人工海水水温2530℃。养殖过程不断充氧曝气溶解氧7.25±0.56mg/L氨氮0.17±0.06mg/L亚硝酸氮0.018±0.008mg/LpH7.95±0.04。按体重的8%确定投饲量分别于每天的700、1200、1600和2000投喂。每3周称一次体重根据体重调整投喂量。饲养实验期为56d。
Table 1 Formulation and proximate composition of the basal diet %
1.3 样品收集与分析
饲养试验结束时停止喂料24h虾体称重统计死亡率。每个平行随机取15只虾自头胸甲和第一腹节之间抽取淋巴8注入Ependoff离心管1.5mL4℃冰箱静置34h3500r/min离心15min取上层血清于-80℃冰箱中保存备用。同时剥离肝胰脏称重后置于-80℃低温冰箱保存备用并采集肌肉和鳃丝分别制备样品冷冻保存。
另外每个平行再随机取虾3只参照文献9略作改动每只虾用1mL消毒的注射器吸取0.1mL预冷4℃的对虾抗凝剂抽取血淋巴混匀4℃保存用于血淋巴细胞计数。采用Lowry10以小牛血清蛋白作为标准测定组织蛋白含量采用DTNB分光光度法测定组织GSH含量11
1.4 数据统计分析
实验结果用平均数±标准差x±s表示用SPSS12.0版软件进行ONE-WAYAVONA分析然后进行DuncanS多重比较法分析实验结果平均数的差异显著性。
2 结果
2.1 试验虾的成活率、增重率和饲料转化效率
从表2可以看出饲料中添加GSH能不同程度地提高凡纳滨对虾的成活率、增重和饲料转化效率。与对照组组1相比各试验组的成活率分别升高了8.53%31.69%其中以第3组的成活率最高显著高于第1 、第2、第5、第6组P<0.054 、5、6 三组之间差异不显著P>0.05。随着GSH 添加量的增加凡纳滨对虾的增重率逐渐增加在第4组达到最高分别与除第3 组外的其他四组呈现显著差异P<0.05随着GSH 添加量的进一步升高增重率下降但仍显著高于对照组P<0.05。以增重率为指标得到增重率和添加量之间的一元二次回归方程为y=-0.0032 x2 + 1.1144x+270.39R2=0.7497图1。经计算饲料中GSH 的最添加量为174.13mg/ kg。饲料中添加GSH 不同程度提高了凡纳滨对虾的饲料转化效率与对照组相比除第2 组外其他4 组的饲料系数均分别呈现显著差异P<0.05)。
Fig.1 Effect of dietary GSH supplementation on the weight gain rate of litopenaeus vannamei
Table 2 Effects of dietary GSH supplementation on the growth performance of litopenaeus vannamei
2.2 凡纳滨对虾的组织蛋白含量
由表3可见饲料中添加GSH 能不同程度地提高凡纳滨对虾血清、肝胰脏和肌肉的蛋白含量。随着饲料中GSH添加量的升高血清蛋白含量呈先升后降趋势第3、第4、第5组的血清蛋白含量分别比对照组显著升高P<0.05。肝胰脏、肌肉蛋白含量与血清蛋白含量的变化趋势相似其中不同的是第6 组的肝胰脏蛋白含量也显著高于对照组P<0.05。鳃丝蛋白含量在各组间差异不显著P>0.05)。
2.3 凡纳滨对虾的血淋巴细胞计数和肝胰脏GSH含量
如表4 所示饲料中添加不同浓度的GSH对凡纳滨对虾的血细胞密度有较大影响。试验各组的血淋巴细胞计数均显著地高于对照组P<0.05且与GSH呈一定的量效关系在第5组达到最高随着GSH添加量的进一步升高血淋巴细胞计数显著下降P<0.05。与对照组相比第2、第3、第4组虾肝胰脏的GSH含量显著升高P<0.05),其他二组试验虾的差异未达到显著水平。
Table 3 Protein content in different tissues of litopenaeus vannamei
Table 4 The number of haemocytes and GSH content in hepatopancrea of litopenaeus vannamei
3 讨论
GSH在凡纳滨对虾中的应用研究尚属空白在仔猪、黄羽肉鸡、罗非鱼中的应用也刚刚起步。刘平祥4 在仔猪日粮中添加50200 mg/kg GSH 能提高仔猪采食量、平均日增重、体重、饲料报酬并提高仔猪血清中的IGF- 和leptin 含量在黄羽肉鸡5 中添加80160mg/ kg GSH能提高肉鸡血清中GSH 含量,对肉鸡生产性能也有促进作用。在罗非鱼[ 6 日粮中添加100400mg/kg GSH能显著提高罗非鱼摄食率、饲料转化率、蛋白质效率和生长速度。本试验结果表明在凡纳滨对虾日粮中添加一定量的GSH 能提高虾的成活率、增重率和饲料转化效率。有资料表明GSH 在动物肠腔12 和肠黏膜细胞13 中起着保护肠黏膜免受毒物和过氧化物的损伤的作用。肠腔GSH 可跨小肠绒毛刷状缘被完整吸收14GSH 在小肠上皮细胞内将脂质过氧化产物清除发挥对脂肪酸氢过氧化物的脱毒作用12外源性GSH 被小肠吸收后可降低肠上皮细胞对脂质过氧化产物的吸收进一步保护着肠黏膜15。还有研究发现GSH 对激素分泌具有调节作用对大鼠胰岛细胞的体外培养试验表明外源性GSH0.01mmol/ L 可促进葡萄糖介导的胰岛素分泌16。所以可以认为GSH可能通过影响凡纳滨对虾一系列生理活动而影响着凡纳滨对虾机体的生长、提高饲料转化效率和成活率其具体作用机理有待进一步研究。
进一步分析发现本实验以对虾增重率作为评价指标计算出在饲料中的最佳添加剂量为174.13mg/kg添加量继续增加试验虾的增重率呈现下降趋势。观察试验虾血淋巴细胞计数和组织蛋白变化也表现出近似情况。这说明饲料中添加GSH 在一定范围内发挥积极作用但超过一定剂量后作用不太明显有的甚至产生一定的抑制效应。这可能是由于过多的GSH 摄入体内会对虾体代谢产生一些不利影响。因为已有研究结果表明虽然GSH 在清除自由基中发挥抗氧化作用但过多的GSH 可与多种化合物如醛类、醌类、卤烯烃等结合产生毒性代谢物这些代谢物可与DNA 共价结合或产生氧自由基或肿瘤[ 17毒性代谢产物的长期积累对机体产生不利影响。Steven等18 还报道GSH 本身也可以作为氧化物的前体,在较高的浓度时产生毒性。高姝娟[ 19 用ESR技术研究GSH 对NADH 诱导的心肌线粒体自由基损伤的氧化机制时也发现这一规律。
本实验结果还表明饲料中添加GSH 能提高凡纳滨对虾血淋巴细胞数量和肝胰脏中GSH 含量。甲壳动物依靠细胞免疫和体液免疫来抵制外界不良刺激、减少感染、消除疾病[ 9。其中细胞免疫主要依靠血淋巴细胞。对虾血淋巴细胞分为3 种[ 20无颗粒细胞透明细胞、小颗粒细胞半颗粒细胞和颗粒细胞。无颗粒细胞具有吞噬作用小颗粒细胞在防御反应中胞吐作用与识别异物能力活跃 21颗粒细胞内有大量的颗粒含有大量的酚氧化酶原激活后释放酚氧化酶PO从而对细胞免疫反应发生作用。Johansson等 21 认为它们的染色与哺乳动物白细胞中的粒细胞相近所以对虾血淋巴细胞可能在防御中起重要作用。对虾血细胞数量上升和成活率升高的一致性关系从一个方面表明饲料中添加GSH 可能通过增加凡纳滨对虾血淋巴细胞中的细胞数量提高对虾的免疫功能这为进一步深入研究GSH 对对虾细胞免疫功能的影响提供了有益的线索。本试验中外源GSH 提高了凡纳滨对虾肝胰脏中GSH 的含量说明外源添加GSH 能在机体组织中蓄积发挥它的生理功能这同Vincenzini 22 研究的结果一致。
参考文献22篇略。
饲料中添加谷胱甘肽对吉富罗非鱼生长、组织生化指标和非特异性免疫相关酶的影响
1 材料与方法
1.1 试验饲料
以酪蛋白和明胶为蛋白源、玉米淀粉为糖源、豆油和磷脂为脂肪源配制基础饲料其配方和营养组成如表1所示。在基础饲料中添加谷胱甘肽购自美国AMRESCO公司纯度>98.0%配制5种试验饲料其添加量分别为80、160、240、320和400 mg/kg 饲料。饲料原料粉碎后过60目筛微量成分采取逐级扩大法添加谷胱甘肽先溶于水然后混入各组饲料中。全部混合均匀后用SLX—80型双螺杆挤压机制成直径为2.5 mm颗粒饲料在55℃下烘干冷却后放入密封袋中于-20℃冰箱中保存待用。
Table 1 Ingredient and nutrient levels of the basal dietair-dry basis
1.2 试验鱼与饲养管理
吉富罗非鱼苗购自广州番禺罗非鱼良种场。试验鱼先在室外水泥池中暂养至3g左右。饲养试验在广东省农业科学院动物科学研究所水产研究中心室内循环水养殖系统中进行。养殖玻璃纤维桶容积为350 L直径80 cm高70 cm水体容积300 L养殖水为经过活性炭、珊瑚石过滤的自来水。试验开始时选取平均体重3.27 ± 0.04g罗非鱼720尾随机分成6组每组4个重复每个重复30尾鱼分别投喂基础饲料和5种试验饲料记作G0、G80、G160、G240、G320和G400。每天分别在900和1700投喂投喂率为体重的6%每2周称重一次并相应调整投喂量。每天排污一次每2天换一次水换水量为30%左右。饲养期为7周。试验期间循环水进水速率为5 L/min水温2832℃自然光照养殖过程中不断充氧曝气。
1.3 样品采集与分析
1.3.1 样品采集
试验结束时禁食24 h称重。每个重复随机选取5尾鱼用于全鱼体成分分析。随机从每个重复中取5尾鱼测定肝体比和肥满度用1mL无菌注射器尾静脉取血合并置于无菌Eppendrof管中4℃冰箱静置1 h后离心并分装置-80 ℃冰箱中保存备用。剥离肝脏,置于-80℃冰箱中保存备用。
1.3.2 生长性能指标计算
增重率weight gain rateWGR%=100×末体重-初体重)/初体重
特定生长率specific growth rateSGR%/d=100×ln末均重ln初均重/ 饲养天数
摄食量feed intakeFIg/fish=投饵总量/[(试验开始时鱼尾数+试验结束时鱼尾数)/2
饲料系数feed coefficientFC=摄食量/(终末鱼体重+死亡鱼重-初始鱼重)
蛋白质效率protein efficiency ratioPER%=100×终末鱼体重死亡鱼体重初始鱼体重/摄入蛋白量
肝体比hepatosomatic indexhis%=(肝脏重/体重×100
肥满度condition factorCFg/cm3= 100×鱼体重/鱼体长3
1.3.3 肝脏RNA/DNA测定
采用Trizol 试剂盒提取肝脏中总RNA采用QIAGEN 公司的试剂盒进行提取DNA紫外吸收法岛津UVmini—1240型紫外可见分光光度计测定RNA和DNA溶液浓度和纯度。RNA/DNA比=RNA OD260/DNA OD260。
1.3.4 常规成分测定
粗蛋白含量采用凯氏定氮法GB/T 6432—1994、粗脂肪含量采用乙醚抽提法GB/T 6433—1994、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进行测定。
1.3.5 生长激素测定
生长激素growth hormoneGH、类胰岛素生长因子insulin-like growth factorIGF-、三碘甲腺原氨酸3-triiodothyromineT3含量采用放射免疫法。试剂盒购自天津九鼎医学生物工程公司测定方法参照试剂盒的说明书进行。
1.3.6 生理生化指标和非特异性免疫相关酶测定
血清胆固醇cholesterolCH、甘油三酯triglycerideTG、尿素氮urea nitrogenUN、血糖glucoseGLU的含量采用日立7600全自动生化分析仪检测测定试剂采购自罗氏公司。血清胆固醇的测定采用邻苯二甲醛法甘油三酯的测定采用GPO-PAP法尿素氮的测定采用尿酸酶过氧化物酶偶联—终点法血糖的测定采用邻甲苯胺法。溶菌酶lysozymeLZM、碱性磷酸酶alkaline phosphataseAKP、酸性磷酸酶acid phosphataseACP和一氧化氮合成酶nitric oxide synthaseNOS活性的测定采用南京建成生物工程研究所的试剂盒进行测定测定方法按照试剂盒的说明进行。酚氧化酶phenoloxidasePO活性的测定以L-多巴为底物把10 μL 血清加入96孔酶标板中然后向各孔中加入200μL浓度为0.1mol/L、pH为6.0的磷酸盐缓冲液最后向各样品孔中加入10μL浓度为0.01mol/L的L-多巴液振荡4次在酶标仪550Bio-Rad中每隔4min读取490nm处的吸光值。酶活力以试验条件下OD490值每分钟增加0.001为1个酶活力单位。
1.4 数据统计与分析
试验数据用平均值±标准差means ± SD表示。采用SPSS17.0版软件进行数据分析和统计先对数据作单因子方差分析One-way Anova若处理间有显著差异再作Duncans 多重比较。显著性水平为0.05。
2 结果
2.1 饲料中添加谷胱甘肽对吉富罗非鱼生长性能的影响
由表2可知随着饲料中GSH添加量的增加罗非鱼的增重率WGR、特定生长率SGR、蛋白质效率PER和肝脏RNA/DNA比值均呈现先升高后降低的趋势当添加量为320 mg/kg 时与对照组相比这4个指标显著升高饲料系数显著降低P<0.05。添加谷胱甘肽各组的肝体比高于对照组但差异不显著P>0.05。各添加组的肥满度与对照组之间无显著差异P>0.05。以增重率为评价指标得出罗非鱼增重率和谷胱甘肽添加量之间的一元二次回归方程为y=-0.0004x2+0.2841x+786.77R2=0.7943图1。经计算吉富罗非鱼幼鱼饲料中谷胱甘肽的最适添加量为355.13mg/kg。
Table 2 Effect of GSH on growth performance of GIFT Oreochromis niloticus
Figure 1 Effect of GSH supplementation on weight gain rate of GIFT Oreochromis niloticus
2.2 谷胱甘肽对吉富罗非鱼体组成的影响
由表3可以看出各添加组的粗蛋白和粗脂肪含量均高于对照组其中G160G320组粗蛋白含量、G240G300组粗脂肪含量显著升高P<0.05其最高值均出现在G240组。各添加组灰分和干物质含量均高于对照组但差异未达到显著水平P>0.05)。
Table 3 Effect of GSH on whole-body composition of GIFT Oreochromis niloticus dry matter %
2.3 谷胱甘肽对罗非鱼血清生化指标的影响
由表4可知各添加组胆固醇CH和甘油三酯TG均高于对照组但没有显著性差异P>0.05。其中G400组CH含量最高比对照组升高15.5%G240组TG含量最高比对照组升高12.5%。各添加组尿素氮UN含量均低于对照组其中G320组显著降低P<0.05。血糖GLU含量随GSH添加量的升高呈先升高后降低的趋势各组之间差异不显著P>0.05)。
Table 4 Effect of GSH on blood biochemical indices of GIFT Oreochromis niloticus
2.4 谷胱甘肽对罗非鱼血清和肝脏生长激素水平的影响
6组罗非鱼血清和肝脏的生长激素水平如表5所示。血清和肝脏中生长激素GH随谷胱甘肽添加量的增加呈先升高后降低的趋势其中G240组水平最高比对照组分别升高16.8%和2.1%。血清和肝脏中类胰岛素生长因子IGF-水平变化一致各添加组均高于对照组其中G160G400显著高于G0和G80组P<0.05。血清和肝脏三碘甲腺原氨酸T3水平均高于对照组且随着谷胱甘肽添加量的增加呈先升高再降低的趋势但差异不显著P>0.05)。
Table 5 Effect of GSH on serum and liver growth hormones of GIFT Oreochromis niloticus
2.5 谷胱甘肽对吉富罗非鱼血清和肝脏非特异性免疫相关酶活性的影响
由表6可知除G80外其他添加组血清溶菌酶LZM活性均高于对照组当添加量为240 mg/kg 及其以上时显著升高P<0.05各添加组肝脏LZM活性随谷胱甘肽添加量的增加逐渐升高其中G320组和G400组显著高于其他各组P<0.05。各添加组血清碱性磷酸酶AKP、肝脏AKP和酸性磷酸酶ACP活性均高于对照组但未达到显著性水平P>0.05。当谷胱甘肽添加量为320 mg/kg 时血清一氧化氮合成酶NOS活性显著高于对照组P<0.05肝脏中NOS活性随着谷胱甘肽添加量的增加呈先升高再降低的趋势但组间差异不显著P>0.05。血清酚氧化酶PO活性随GSH添加量的增加呈先升高再降低的趋势最高值出现在G320组比对照组升高15.3%。
Table 6 Effect of GSH on serum and liver non-specific immune related enzymes of GIFT Oreochromis niloticus
3 讨论
3.1 谷胱甘肽对罗非鱼生长性能的影响
本试验结果表明饲料中添加一定量的谷胱甘肽能显著提高吉富罗非鱼幼鱼的增重率、特定生长率和蛋白质效率显著降低饲料系数表明谷胱甘肽对罗非鱼有促生长作用。这一结果与焦彩虹12的研究结果相似。赵红霞等13在草鱼Ctenopharyngodon idellus、Zambohino等14 在鲈鱼Lateolabrax japonicus亦报道谷胱甘肽能提高草鱼、鲈鱼的生长性能。刘晓华等7报道饲料中添加适量的谷胱甘肽能提高凡纳滨对虾Litopenaeus vannamei的成活率、增重率和饲料转化率。本试验以增重率为评价指标计算出吉富罗非鱼幼鱼饲料中谷胱甘肽的最适添加量为355.13 mg/kg这与赵红霞等在草鱼得到的结果350 mg/kg 饲料)很接近。
有研究指出鱼体肌肉中核糖核酸RNA与脱氧核糖核酸DNA比值可以用来判别鱼类生长发育的优劣是一个良好的生长指标15-16。梁萌青等17指出红鳍东方纯Fugu rubripes肌肉RNA/DNA比值与增重率呈线性关系能非常灵敏的反应鱼类生长状况。本试验中添加谷胱甘肽各组肝脏RNA/DNA比值均高于对照组其中320 mg/kg 组显著升高这与增重率、特定生长率和蛋白质效率的变化相吻合可能原因是谷胱甘肽有助于罗非鱼肝脏细胞RNA表达进而促进蛋白质的合成其具体作用机理有待于进一步研究。
鱼类的肝体比是对长期和短期营养方式均较敏感的指标之一18。Olivateles等19在对鲑Oncorhynchus tschawytscha、Alarcon等20在笛鲷Lutjanus argentimaculatus的研究表明大豆蛋白可引起鱼肝体比增大。本试验中摄食添加GSH饲料的各组罗非鱼肝体比均有所升高部分原因可能是GSH促进了罗非鱼肝脏细胞生长12
本试验结果表明饲料中添加适量谷胱甘肽可显著影响罗非鱼的粗蛋白和粗脂肪含量。赵红霞等13在草鱼亦有相似的报道但梁春梅21在奥尼罗非鱼的饲料中添加谷胱甘肽发现鱼体成分并没有显著性差异。关于谷胱甘肽对罗非鱼体成分的影响有待进一步深入研究。
3.2 谷胱甘肽对罗非鱼血清生化指标的影响
本试验中添加谷胱甘肽各组血清胆固醇和甘油三酯含量均高于对照组其中400 mg/kg 组胆固醇含量最高比对照组升高15.5%240 mg/kg 组甘油三酯含量最高比对照组高12.5%。这与赵红霞13等在草鱼体内的研究结果相似。部分原因可能是谷胱甘肽促进生长激素分泌增强脂肪酸的氧化作用从而增加动物体内胆固醇和甘油三酯含量。Kaushik等22研究指出用植物蛋白全部替代鱼粉时动物出现低胆固醇血。Gomez-Requeni23研究表明使用不同蛋白源时出现低胆固醇血。结合本试验的研究结果在植物蛋白源代替鱼粉时添加谷胱甘肽有可能维持罗非鱼的胆固醇水平有关谷胱甘肽在植物蛋白源替代鱼粉中的作用值得关注。
本试验结果显示添加谷胱甘肽时血清尿素氮均低于对照组其中320mg/kg组显著降低。这与李清等24在鲤鱼Cyprinus carpio饲料中添加活性肽后血液尿素氮显著降低的结果相似。由本试验的蛋白质效率、肝脏RNA/DNA比值数据综合分析当添加量为320 mg/kg 时罗非鱼的蛋白质效率、肝脏RNA/DNA比均显著高于对照组。这表明饲料中谷胱甘肽添加量为320 mg/kg 时能促进吉富罗非鱼的蛋白质合成血清中尿素氮含量显著降低。另外本试验中尿素氮在320 mg/kg 组含量最低,之后随着谷胱甘肽添加量的增加呈现上升趋势,可能表明高剂量谷胱甘肽不利于蛋白质的吸收和 合成。
3.3 谷胱甘肽对罗非鱼生长激素水平的影响
生长激素GH、类胰岛素生长因子IGF-和三碘甲腺原氨酸T3等对鱼类的生长起着重要的调控作用25。GH发挥对生长的调控作用主要是通过介导IGF实现的26。Meister等27报道外源谷胱甘肽可促进小鼠葡萄糖介导的胰岛素分泌。在本试验中饲料中添加谷胱甘肽能提高血清和肝脏中GH、IGF-含量其中GH最高值出现在240 mg/kg 添加水平当添加量在160 mg/kg 及其以上时血清和肝脏中IGF-含量显著高于对照组。这一结果与刘平祥5在蓝塘仔猪中的研究结果相似该试验还指出谷胱甘肽可促进离体垂体细胞分泌GH从而推测外源谷胱甘肽促进了罗非鱼血清和肝脏GH的分泌提高IGF-的分泌。有研究表明在攀鲈Anabas testudineus28体内注射T3后可提高鱼体内的谷胱甘肽含量表明谷胱甘肽与T3的分泌之间存在内在联系。另外有研究指出T3水平与北极红点鲑Salvelinus alpinus的特定生长率具有很强的相关性29。本试验中饲料中添加谷胱甘肽一定程度上提高了罗非鱼血清和肝脏中T3含量且随着谷胱甘肽添加量的增加呈先升高后降低的趋势这表明适量谷胱甘肽能促进罗非鱼T3分泌。生长激素的变化与生长性能的变化趋势一致这表明生长激素的含量与生长性能有较好的相关性其具体机制有待深入研究。
3.4 谷胱甘肽对罗非鱼非特异性免疫相关酶活性的影响
本试验结果表明饲料中添加一定量的谷胱甘肽可显著提高罗非鱼血清和肝脏中溶菌酶活性各添加组的碱性磷酸酶和酸性磷酸酶活性也高于对照组。这与曹俊明等4在凡纳滨对虾的研究结果相似。外源谷胱甘肽提高罗非鱼血清和肝脏溶菌酶和磷酸酶的具体机制尚不清楚是否谷胱甘肽作为抗氧化剂提高机体的抗氧化水平从而激发罗非鱼的非特异性免疫能力还需要深入研究。
本试验中各添加组血清NOS活性均高于对照组当添加量为320 mg/kg 时显著升高肝脏中NOS活性随谷胱甘肽添加量的增加呈先升高再降低的趋势这表明适量的谷胱甘肽可诱导机体NOS表达产生适量的NO增加机体的非特异性免疫能力。朱春华等31运用精氨酸在凡纳滨对虾的研究结果亦表明适量L-精氨酸能显著提高血淋巴液中NO含量且变化趋势与NOS、AKP活性升高趋势相一致。
本试验中血清酚氧化物酶PO活性随着谷胱甘肽添加量的增加先升高后降低。由于鱼类不能特异性地产生抗体对异物的刺激主要表现为吞噬反应和产生一系列抗菌物质这些酶类活性的提高意味着谷胱甘肽可提高罗非鱼的非特异性免疫能力。
4 结论
饲料中添加一定量的谷胱甘肽能显著促进吉富罗非鱼的生长性能提高全鱼粗蛋白与粗脂肪含量、血清和肝脏IGF-水平以及非特异性免疫相关酶活性。以增重率为评价指标计算出吉富罗非鱼幼鱼饲料中谷胱甘肽的最适添加量为355.13mg/kg。
参考文献31篇略。
饲料中添加谷胱甘肽对凡纳滨对虾非特异性免疫因子和相关酶活性的影响
华中农业大学学报2007264528-532
饲料中联合添加硒和谷胱甘肽对凡纳滨对虾生长、饲料系数和体成分的影响
饲料工业2008291228-31
饲料中添加谷胱甘肽对吉富罗非鱼抗氧化性能和抗亚硝基氮应激能力的影响
1 材料与方法
1.1 试验饲料
以酪蛋白和明胶为主要蛋白源、玉米淀粉为主要糖原、豆油和磷脂为主要脂肪源配制基础饲料其配方和营养组成如表1所示。在基础饲料中分别添加80、160、240、320和400mg/kg GSH购自美国AMRESCO公司纯度98.0% 配制5种饲料。饲料原料粉碎后过60目筛微量成分采取逐级扩大法添加GSH先溶于水然后混入各组饲料中。全部混合均匀后用SLX-80型双螺杆挤压机制成直径为2.5mm颗粒饲料在55℃下烘干冷却后放入密封袋中于-20℃冰箱中保存待用。
Table 1 Ingredient and nutrient levels of the basal diet air-dry basis%
1.2 试验鱼与饲养管理
吉富罗非鱼苗购自广州市番禺罗非鱼良种场。鱼苗先在室外水泥池中饱食投喂基础饲料暂养至3 g左右。养殖试验在广东省农业科学院水产研究中心室内循环水养殖系统中进行。养殖玻璃纤维桶容积为350L直径80cm高70cm水体容积300L养殖水为经过活性炭、珊瑚石过滤的自来水。试验开始时选取平均体重3.27±0.04g罗非鱼720尾随机分为6组每组4个重复每个重复30尾鱼分别投喂6种试验饲料记作G0、G80、G160、G240、G320 和G400。每天投喂2次900时和1700时投喂率为体重的6%每2周称重一次并相应调整投喂量。每天排污一次每2天换一次水换水量为30%左右。每天观察罗非鱼健康及摄食状况记录死亡情况。饲养期为49d。试验期间循环水进水速率约为5L/min自然光照水温30.1±1.48溶氧5.24±0.15mg /LpH8.0±0.2氨氮0.02±0.01mg /L亚硝酸盐0.19±0.01mg /L。
1.3 样品采集与分析
试验结束时禁食24h。每个重复随机选取5尾鱼尾静脉取血置于无菌Eppendrof管中4℃冰箱静置1h后以5 000r/min 离心10min取上清液置-80℃冰箱中保存备用。剥离肝脏置于-80℃冰箱中保存备用。
饲料粗蛋白含量采用凯氏定氮法GB/T6432—1994 、粗脂肪含量采用乙醚抽提法GB/T6433—1994 、灰分含量采用550℃灼烧法GB/T6438—1992、水分含量采用105℃烘箱干燥法GB/T6435—1986进行测定。血清和肝脏中GST、谷胱甘肽还原酶GR、SOD、过氧化氢酶CAT 活性、GSH含量、T-AOC、抗超氧阴离子抗O-2活性和肝脏中MDA含量的测定参照南京建成生物工程研究所的试剂盒说明书。
1.4 抗亚硝基氮应激试验
养殖试验结束后每组随机取15 尾鱼进行应激试验。应激期间停止循环水向水族系统中添加NaNO2使NO2-N 浓度为3mg /L每天900时和1700时投喂原饲料记录1h、12h、24h、48h、96h内鱼累积死亡情况计算累计死亡率和相对保护率。
累积死亡率AMR=应激后养殖结束时死亡鱼尾数/应激鱼尾数×100%
相对保护率RPS=1-(试验组鱼的死亡率/对照组鱼的死亡率×100%
1.5 数据统计与分析
试验数据用平均值±标准差x±SD表示。采用SPSS 17.0版软件进行数据分析和统计先对数据作单因子方差分析ANOVA若处理间有显著差异再作Duncans多重比较。显著性水平为0.05。
2 结果
2.1 GSH对吉富罗非鱼血清和肝脏抗氧化酶活性的影响
由表2可知各添加组罗非鱼血清和肝脏GST活性均高于对照组其中G320血清和G160、G240肝脏GST活性显著升高。血清和肝脏GR活性随GSH添加量的增加呈先升高后降低的趋势其中G160、G240血清和G320肝脏GR活性显著高于对照组。各添加组血清和肝脏SOD活性均高于对照组其中血清SOD活性最高值出现在G320比对照组升高9.5%肝脏SOD活性在G240与对照组相比显著升高。血清和肝脏CAT活性随GSH添加量的增加先升高后降低其中G320血清和G240肝脏CAT活性显著高于对照组。
Table 2 Effects of GSH on antioxidant enzyme activities in serum and liver of GIFT O.niloticus
2.2 GSH 对吉富罗非鱼血清和肝脏GSH、TAOC、抗O-2和MDA含量的影响
由表3可以看出各添加组血清和肝脏GSH含量均高于对照组但差异未达到显著水平。各添加组血清和肝脏T-AOC均高于对照组其中G240G400血清和G240肝脏T-AOC分别显著升高。各添加组血清和肝脏抗O-2活性均高于对照组其中G320血清抗O-2显著高于G0G240肝脏抗O-2活性最高值出现在G320比对照组升高8.7%。各添加组肝脏MDA含量随GSH添加量的增加先降低后升高其中G80G320显著低于对照组。
Table 3 Effects of GSH on GSHT-AOCanti-O-2 and MDA content in serum and liver of GIFT O.niloticus
2.3 GSH对吉富罗非鱼抗亚硝酸盐应激能力的影响
亚硝酸盐应激96h内各组罗非鱼的AMR和RPS如表4所示。各添加组AMR均低于对照组其最低值出现在G320与对照组相比显著降低。RPS最高值出现在G320为33.3%。
Table 4 Effects of GSH on resistance to nitrite exposure of GIFT O.niloticus
3 讨论
3.1 谷胱甘肽对吉富罗非鱼抗氧化酶活性的影响
水产动物的健康状况与组织产生的氧自由基密切相关体内有许多清除自由基的抗氧化酶。GST、GR、SOD和CAT是动物体内与GSH相关的抗氧化酶这些酶活性的提高有助于缓解多不饱和脂肪酸氧化、亚硝酸盐应激、饥饿应激和感染等9-11。Mourente等12认为从SOD和CAT的作用机理可以推测这两种酶活性变化应该保持同步SOD/CAT比值是动物体内一个重要的抗氧化指标它的升高标志着抵制反应性氧中间产物的抗氧化物酶系统的激活。
已有报道指出饲料中添加GSH能显著提高凡纳滨对虾Penaeus Vanmamei血清、肝胰腺GR和SOD活性4-5。与此相似在草鱼Ctenopharyngodonidellus饲料中添加400mg/kg GSH肝胰脏GR活性与对照组相比显著提高6。饲料中添加一定量GSH能提高奥尼罗非鱼血清和肝脏GR活性7。在本试验中适量的GSH能显著提高吉富罗非鱼血清、肝脏GST和GR活性这与其他关于GR的结果类似究其原因可能是外源GSH促进了鱼虾体内GSH有关的代谢反应需要的GSH增多而GR作为GSSG转化为GSH的关键酶其活性相应增强13
目前关于外源性GSH对罗非鱼SOD活性影响的结果存在差异。在奥尼罗非鱼中适宜的GSH能提高肌肉SOD活性8但焦彩虹7报道GSH对血浆和肝脏中SOD活性无显著性影响。本试验结果表明血清和肝脏SOD活性均随饲料中GSH添加量的增加呈现先升高后降低的趋势CAT活性变化与之相似而且这两种酶的活性在血清和肝脏中均表现出平行的变化趋势这与关于这二种酶活性变化规律的预测相一致21。本试验结果与焦彩虹7的结果不一致的原因可能与不同种类罗非鱼对GSH的吸收、代谢利用差异和养殖条件水温、溶氧、pH、氨氮等 有关也可能与饲料营养水平有关本试验中饲料蛋白质含量接近于实用饲料30.41%而焦彩虹7的研究中饲料蛋白为37.77%这可能表明GSH对罗非鱼SOD等抗氧化酶的作用效果与饲料蛋白质水平有关其影响和机制有待于深入研究。
3.2 GSH对罗非鱼GSH、T-AOC、抗O-2和MDA含量的影响
本试验结果表明饲料中添加GSH能一定程度提高血清和肝脏GSH含量。这一结果与梁春梅14在奥尼罗非鱼中的研究结果相似。在本试验中饲料中添加GSH能提高罗非鱼血清和肝脏的总抗氧化能力当添加量240mg/kg 及以上时血清和肝脏T-AOC均显著高于对照组其原因可能是饲料中添加的GSH减少了抗氧化剂在体内因为代谢所造成的损失从而表现出更高的抗氧化能力。
超氧自由基会直接或间接的损害细胞引起细胞结构和功能的破坏从而危害正常的生命活动15。MDA 是脂质过氧化产物可导致生物膜结构和功能异常其含量既可以衡量机体的抗氧化状态又间接反映细胞损伤水平。抗O-2对超氧阴离子有拮抗作用。本试验结果表明血清和肝脏抗O-2活性随GSH添加量的增加呈先升高后降低的趋势各添加组肝脏中MDA含量变化与之相反。这表明适量的外源GSH能提高罗非鱼机体抗超氧阴离子的含量和降低肝脏MDA含量。
3.3 GSH对罗非鱼抗亚硝基氮应激能力的影响
亚硝酸盐是水产养殖中一种环境应激因子影响体内氧的运输、重要化合物的氧化及器官损害机体的免疫力下降从而引发各种疾病16。研究指出GSH可提高动物的抗亚硝酸盐应激17和抗氨氮应激18。在本试验结果中亚硝酸盐应激后96h时添加GSH各组罗非鱼的死亡率均低于对照组其中320mg/kg 组显著降低。这一结果与储霞玲13的结果相似。推测GSH能降低亚硝酸盐应激下罗非鱼的死亡率可能原因是GSH提高罗非鱼的抗氧化酶活性从而提高其抗氧化能力降低氧化损伤减少死亡率。有关应激后罗非鱼体内抗氧化酶活性的动态变化规律以及与死亡率之间的关系有待深入研究。
参考文献18篇略。
饲料中添加谷胱甘肽对吉富罗非鱼肝脏生长及抗氧化相关基因mRNA表达量的影响
1 材料与方法
1.1 试验饲料
以酪蛋白和明胶为主要蛋白源、玉米淀粉为主要糖源、豆油和磷脂为主要脂肪源配制基础饲料其配方和营养组成如表1所示。在基础饲料中添加谷胱甘肽购自美国AMRESCO公司纯度>98.0%配制5种试验饲料其添加量分别为80、160、240、320和400 mg/kg 饲料。饲料原料粉碎后过60目筛微量成分采取逐级扩大法添加谷胱甘肽先溶于水然后混入各组饲料中。全部混合均匀后用SLX—80型双螺杆挤压机制成直径为2.5 mm颗粒饲料在55℃下烘干冷却后放入密封袋中于-20℃冰箱中保存待用。
表1 基础饲料组成及营养水平(风干基础)
1.2 试验鱼与饲养管理
吉富罗非鱼苗购自广州番禺罗非鱼良种场。试验鱼先在室外水泥池中暂养至3g左右每天饱食投喂基础饲料2次。饲养试验在广东省农业科学院畜牧研究所水产研究中心室内循环水养殖系统中进行。养殖玻璃纤维桶容积为350 L直径80 cm高70 cm水体容积300 L养殖水为经过活性炭、珊瑚石过滤的自来水。试验开始时选取体重约3.3 g的罗非鱼720尾随机分成6组每组4个重复每个重复30尾鱼分别投喂基础饲料和5种试验饲料记作G0、G80、G160、G240、G320和G400。每天分别在900和1700投喂投喂率为体重的6%每2周称重一次并相应调整投喂量。每天排污一次每2天换一次水换水量为30%左右。每天观察罗非鱼健康及摄食状况记录死亡情况。饲养期为7周。试验期间循环水进水速率为5 L/min水温2832 ℃自然光照养殖过程中不断充氧曝气溶氧5 mg/LpH 7.88.2氨氮≤0.02 mg/L、亚硝酸盐≤0.2 mg/L。
1.3 样品采集
试验结束时禁食24 h。每个重复随机选取3尾鱼取出肝脏后立即剪成小块放入装有RNAlater的去核酸酶的离心管中然后放入液氮中速冻-80℃保存备用。
1.4 总RNA提取和cDNA合成
采用Trizol 试剂盒提取肝脏中总RNA紫外吸收法岛津UVmini—1240型紫外可见分光光度计测定RNA溶液浓度和纯度。
取1μg总RNA按照SuperScript cDNA 第一链合成试剂盒美国Invitrogen生命技术公司操作说明反转录得到cDNA。
1.5 引物的设计和合成
三、微生态制剂
酶制剂在水产动物饲料中的应用
1 植酸酶在水产动物日粮中的应用
植酸酶是畜禽饲料中应用最普遍的酶制剂尽管影响植酸酶应用效果的因素很多黄燕华和冯定远2004。同样植酸酶可能是水产动物饲料中应用最多的酶制剂特别是在提高动物生长性能和降低水体的磷污染方面有双重效能。在许多情况下动物只能利用植物饲料中有限的磷其中绝大部分的植酸磷是无法利用的。植酸酶可有效水解植酸态有机磷使植酸磷降解成肌醇和磷酸释放出机体可直接吸收利用的无机磷酸及其铁、钙、锌等盐类。一系列以条纹石瓦Hughes和Sores1998、鲤鱼Schafer等1995、鲶鱼Jackson等1996Eya 和Lovell1997Li 和Robinson1997、虹鳟Cain和Garling1995Rodehutscord和Pfeffer1995Linari等1998Vielma等1998以及大西洋鲑Storebakken等1998等多种鱼类的研究表明植酸酶对提高磷的消化利用率非常有效。受植酸酶水平和饲料原料的影响对磷吸收率和存留率的改善范围在15%45%对磷排泄的降低在30%88%Schafer等1995Jackson等1996Li和Robinson1997。Sain等1995通过植酸酶预处理大豆粉作为鲤鱼饲料以降低孵化场流出水的磷浓度饲料中磷含量较低使水中磷降低了65%88%。Papatryphons2001指出条纹鲈饲料中添加无机磷和植酸酶鱼的生长、饲料转换率、脊柱和鱼鳞的灰分含量显著增加明显提高鱼对P、Cu、Fe和Zn的吸收率而且豆粕饲料中磷的利用率提高23%。Eya和Loyell1997等报道了在斑点叉尾鮰饲料中添加植酸酶可以明显提高鱼体增重和骨骼中磷的沉积有效提高鱼的植酸磷生物利用降低粪中磷的浓度。Storebakkon1998在鲑鱼试验Ferster等1999在虹蹲鱼苗试验01iva-Teles1998在舌齿纱鱼苗试验中均证实植酸酶对改善蛋白的营养价值和磷的利用率有明显作用大大降低了磷的排放量。Jouni2000用植酸酶处理的大豆饲喂大鲑鱼发现加或不加植酸酶对体重由0.25kg生长至2kg的大鲑鱼体增重没有影响且骨灰分的含量也无明显增加。Riche和Brown1996在虹鳟饲料中添加1 000U/kg的植酸酶结果可使豆粕中磷的利用率从25%增加到57%提高了128%。可以看出,应用的效果差异比较大。
国内对植酸酶在水产动物饲料中应用也有很多研究和报道。但是值得注意的是鲤科鱼类是我国养殖量最大的鱼类其消化道pH为中性因此能够在鲤鱼饲料中使用的植酸酶应该是最适pH在中性范围的中性植酸酶。曾虹等2001进行了中性植酸酶在鲤鱼饲料中的试验在鲤鱼饲料中添加1000U/kg的中性植酸磷可以将鲤鱼对饲料的磷利用率提高41%59.4%单位增重的磷排泄降低32%。余丰年2001报道了在异育银鲫饲料中添加7000U/kg的植酸酶可以降解大豆粉中80%植酸磷促进异育银鲫对饲料中营养物质的消化吸收显著提高平均增重和鱼体中磷量。研究表明饲料中添加植酸酶可使鲤鱼对总磷的利用率提高105%122%植酸磷的利用率提高74%89%对钙的利用率提高132%以上蛋白质和脂肪的利用率分别提高11%和12%20022003。添加植酸酶可以增加氮、钙、铁、锌等物质的表观吸收率并显著提高斑点叉尾、鲤鱼体增重和骨磷的沉积降低粪中磷的浓度王正凯等1998白东清等2002
对于无胃鱼由于消化道pH偏高添加中性植酸酶合适在无胃鱼中使用植酸酶的另一有效方法是预先用植酸酶处理饲料既可以避免饲料加工过程中过高的温度对酶活力的破坏又可以防止鱼消化道内过高的pH值对酶活力的破坏。余丰年等2001先在体外将豆粕用植酸酶进行处理再加入到其余的饲料原料中充分混合后进行分析结果表明在异育银鲫体外植酸磷就已经在植酸酶的作用下发生了有效的降解添加植酸酶促进了异育银卿对饲料中营养物质的吸收提高了增重率。
2 非淀粉多糖酶在水产动物日粮中的应用
非淀粉多糖酶包括不溶性非淀粉多糖酶(如纤维素酶)和可溶性非淀粉多糖酶(如木聚糖酶、β-葡聚糖酶。非淀粉多糖酶在畜禽方面已经有了深入的研究和广泛的应用黄燕华2004和于旭华2004分别对纤维素酶和木聚糖酶进行了比较系统的讨论。同样纤维素酶是降解纤维素的生物催化剂能够部分降解水产饲料中的纤维素和半纤维素破坏饲料中的植物细胞壁改善饲料的营养价值提高水产动物对植物性饲料的消化率和利用率从而促进水产动物的生长刘维得等2000胡喜峰等2004。余年丰等2001在以豆饼、菜籽饼为主的饲料中添加2400U/kg纤维素酶饲喂团头鲂提高了鱼体对饲料营养物的利用率纤维素酶能促进动物胃肠到蠕动刺激内源消化酶分泌。纤维素酶能将菜籽饼、豆粕中的植物纤维分解破坏植物细胞壁释放内容物综合提高饲料利用率。
在饲料中添加以纤维素酶、木聚糖酶为主的酶制剂明显促进鲤鱼、草鱼、彭泽鲫和鲫鱼的生长韩如政等1999陈应华2001张满隆等2001张满隆等2002。宋桂红等人1986的试验用秸秆粉代替部分玉米和小麦用纤维素酶处理后投喂罗非鱼鱼体增重提高12%16%。添加酶制剂可使草鱼的生长速度提高6.6%饲料系数降低29%。阎有利等1994在鲤鱼饲料中添加酶制剂纤维素酶0.1%饲养27d后其试验组增重率比对照组提高11.96%饵料系数降低16.36%饵料成本降低14.63%。
徐国武等在含大麦粉41.3%的饲料中添加β-葡聚糖酶饲喂鲤鱼,结果表明,添加β-葡聚糖酶于含大麦35%)的饲料中,能提高鲤鱼的增重率和降低饵料系数。提高饵料粗蛋白、粗脂肪、干物质的消化率。大麦含有大量的β-葡聚糖,这些β-葡聚糖可在肠道中部分溶解,使肠道食糜黏性增加,结果使肠黏膜表面不动水层增厚,营养物质的扩散受阻。鲤鱼肠道中缺乏β-葡聚糖酶,从而影响营养物质的消化吸收。
3 外源性消化酶在水产动物日粮中的应用
单一使用外源性消化酶的情况比较少多数是几种外源性消化酶组成复合酶或者与非淀粉多糖酶结合组成复合酶。由于水产动物的生物学和生理特点及其体内消化酶的特性导致水产动物对脂肪消化率最高其次为蛋白质最次为淀粉叶元土2005冯俊荣等2005。在水产饲料中由于蛋白质和淀粉的含量比较高所以在水产饲料用酶制剂产品中不仅要添加水产动物自身不能分泌的非消化酶类而且需要添加外源性消化酶类。首先在水产动物饲料中添加蛋白酶能够提高蛋白质的消化吸收率降低日粮蛋白水平从而降低饲料成本其次在水产饲料中添加α-淀粉酶和糖化酶有利于提高对淀粉的利用从而达到节约蛋白质的效果。因为鱼类肠道为中性或微碱性环境故饲料中以添加中性蛋白酶和碱性蛋白酶为宜邓岳松等2004。孙建友1990报道在鱼饲料中使用淀粉酶显著地提高了鲤鱼、鲫鱼和草鱼的增重。叶元士等1995报道从猪胃黏膜、胰脏中分离出蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶按一定比例制成复合酶制剂再按0.5%、1.0%的比例加入到鲤鱼基础饵料中使鲤鱼增重率提高12.3%27.5%饵料系数降低18.70%10.89%而且对鲤鱼品质无显著不良影响。在我们最近的试验中淀粉酶可以提高南美白对虾幼虾非特异免疫力黄燕华等2009。水产动物的酶制剂含有蛋白酶、淀粉酶、糖化酶为主的外源性消化酶应该有发展前景。
4 复合酶制剂在水产动物日粮中的应用
目前国内应用于水产动物的酶制剂大多以复合酶的形式出现仲军1994进行饲料酶喂对虾生产试验和大水面养虾生产试验结果表明添加饲料酶个体增重率提高12.13%单产提高13.87%饲料系数降低12.02%。刘文斌等1999在异育银鲫饲料中添加0.75g/kg酶制剂异育银鲫的增重率提高26.98%饵料系数降低了19.85%。周小秋等2001在含豆粕、菜籽粕、棉仁粕为主的饲料中添加酶制剂提高了饲料利用率降低了鲤鱼消化道的黏性有利于营养物质吸收。对鲤鱼的增重、饵料系数有显著的影响。张满隆等的试验结果表明添加酶制剂含纤维素酶3000U/g木聚糖酶4300U/g蛋白酶2500U/g能使鱼的生长速度明显加快饵料系数降低。在草鱼饲料中添加1%试验组的生长速度比对照组提高了6.6%饲料系数降低了0.29。试验组的鱼体粗蛋白质比对照组略高而粗脂肪略低。该酶制剂使草鱼对无机盐转化利用率提高对各种营养物质的吸收均衡有效表明该酶制剂能促进鱼体内各种生化反应增强鱼体内蛋白质转化率。乔秀亭等研究了添加酶制剂后对鲤鱼消化酶活性的影响。白东清等2002研究了添加酶制剂后对鲤鱼消化酶活性的影响发现添加复合酶制剂后各试验组酶活性均比对照组有所提高起到减少蛋白质作为能量消耗间接节约蛋白质的作用。饲料酶也有提高虾仲军1994李其才1997的产量以及中华鳖生产性能的作用周嗣泉等2000。以上说明酶制剂具有促进水产动物生长提高饲料利用率等作用。
低鱼粉或高鱼粉日粮中添加复合酶特威宝SSF可提高日粮营养物质的利用率和鲶鱼的生长性能。特威宝SSF弥补了低鱼粉日粮品质低下的特点充分挖掘日粮中营养物质的利用潜力改善了日粮总体的利用效果。因此添加使用特威宝SSF有助于减少特拉鲶鱼日粮中鱼粉的使用比例对特拉鲶鱼的生长和饲料利用效率有明显的促进作用。巴沙鲶鱼的饲养试验获得了与特拉鲶鱼类似的结果但高鱼粉日粮中添加特威宝SSF酶制剂的效果则没有低鱼粉日粮好。消化率结果表明添加特威宝SSF后日粮营养物质的消化率大大改善。鱼饲料中添加特威宝SSF 0.02%足以提高鱼的生长性能和饲料利用效率鱼粉的使用比例可降低至5%。
参考文献38篇略。
乳酸菌对凡纳滨对虾幼虾生长性能、消化酶活性和非特异性免疫的影响
1 材料与方法
1.1 试验材料
乳酸菌制剂由山东益生源微生物技术有限公司提供的液态菌剂为嗜酸乳杆菌属Lactobacillus acidophilus有效活菌总数≥2.0×109CFU/mL。
1.2 日粮配方及制备
基础日粮组成及营养水平见表1。原料经粉碎后过60目人工预混合后用小型三维运动混合机混匀用MM12型绞肉机挤压制粒粒径为1.5 mm置烘箱内于90℃熟化40min后晾干置于-20℃冰箱保存备用。在养殖的前1周进行饲料发酵处理采用单因子试验设计在基础日粮中分别添加0、0.5%、5%、10%和15%乳酸菌液记为组、Ⅱ组、Ⅲ组、Ⅳ组和搅拌均匀装入密封袋中尽量排出空气放入纸箱保持温度30℃左右对混合的饲料进行发酵发酵时间为72h。
Table 1 Composition and nutrient levels of basal diet
1.3 试验条件与饲养管理
试验在珠海市农业科学研究中心的室内循环水养殖系统中进行。试验所用虾苗由斗门海南和兴虾苗场珠海基地提供虾苗运回后于暂养池暂养4周挑选450尾大小一致、活力好的对虾平均分配到15个水族箱中即5个组每组3个重复每重复30尾虾循环流水过滤玻璃纤维桶容积为350 L直径80cm高70cm水体体积300L进水速率为1.6L/min。饲养期为8周试验期间水温18.127.5℃、pH7.78.0、盐度3.4‰5.5‰、溶氧5mg/L、氨氮≤0.02mg/L、亚硝酸盐≤0.2mg/L。每天投料4次投料时间为0700、1130、1630和2100早晚的投喂量占60%同时根据摄食情况及时调整投饲量每天回收剩料计算采食量和饲料系数。从第5周开始收集粪便用虹吸法收集新鲜、完整的粪便每天收集1次完成后于60℃下烘干备用。
1.4 样品采集与制备
试验结束前禁食24h后分别称量每缸虾的总重每箱取接近平均体重的1520尾虾用1mL无菌注射器插入心脏取血合并置于无菌Eppendorf管4℃冰箱静置过夜后10 000 r/min离心10min移出血清分装于-20℃保存备用。将采血后的对虾置于冰盘内玻璃平面皿上解剖取出虾的胃、肠道和肝胰脏然后剪开胃、肠道和肝胰脏再用预冷超纯水4℃pH7.0清洗胃、肠道内容物滤纸吸干表面水分后分别称质量将胃肝胰脏、肠道样本按其质量分别加入10倍体积W/V预冷超纯水用玻璃匀浆器在冰浴中匀浆取部分匀浆液直接用于测定脂肪酶活性其余部分以5 000r/min4℃离心10 min然后立即取上清液即酶粗提取液置于-20℃冰箱中保存用于测定蛋白酶和淀粉酶活性。生长性能指标及计算公式如下
增重率(%)[(末均重-初均重)/初均重×100
特定生长率(%{ln末均重-ln初均重/饲养天数}×100
存活率(%)(试验结束虾尾数/试验开始虾尾数×100
饵料系数=摄食量/(终末虾体重+试验中死亡虾体重-初始虾体重)
1.5 测定指标与方法
蛋白酶活性按Folin-酚法6在一定温度和pH条件下底物酪蛋白浓度为5 mg/mL1 g消化器官鲜活组织内蛋白酶1min水解酪蛋白产生1μg酪氨酸的酶量为1个蛋白酶活力单位U
淀粉酶活性按35-二硝基水杨酸显色法DNS法7在一定温度和pH条件下以可溶性淀粉为底物1g鲜活组织内淀粉酶1 min水解淀粉产生1 mg麦芽糖的酶量为1个淀粉酶活力单位U
脂肪酶活性按聚乙烯醇橄榄油乳化液水解法8在一定温度和pH条件下以聚乙烯醇橄榄油为底物1g鲜活组织内脂肪酶1 min水解脂肪产生1μmol脂肪酸的酶量为1个脂肪酶活力单位U
以上酶的活性以比活力表示比活力U/mg prot=酶活力/蛋白质含量。
血清蛋白质含量的测定蛋白质含量测定以牛血清白蛋白作为标准曲线用考马斯亮蓝G-250法测定9
血清酶活性溶菌酶LSZ、血清过氧化物酶POD和超氧化物歧化酶SOD活性均用南京建成生物的试剂盒检测。血清酚氧化酶PO活性的测定参考Ashida10的方法以L-多巴为底物把10μL血清加入96孔酶标板中然后向各孔中加入200μL浓度为0.1 mol/L、pH为6.0的磷酸盐缓冲液最后向各样品孔中加入10μL浓度为0.01 mol/L的L-多巴液振荡4次在酶标仪中每隔4min读取490nm处的吸光值。酶活力以试验条件下OD490值每分钟增加0.001为1个酶活力单位。
1.6 数据分析
试验数据采用平均值±标准差表示采用SPSS 11.5软件进行数据分析和统计先对数据作单因素方差分析One-way ANOVA若组间差异显著再用LSD进行多重比较P0.05表示差异显著。
2 结果
2.1 生长性能指标
由表2可知Ⅳ组的效果最好与对照组相比增重率和特定生长率分别提高了7.13%P>0.05和4.23%P>0.05饵料系数降低了8.38%P>0.05且显著低于Ⅲ组P<0.05其他各组间差异不显著P>0.05)。Ⅲ组效果最差,末均重、存活率和增重率等稍逊于对照组。
Table 2 Growth performance of Litopenaeus vannameiin all groups
2.2 消化酶活性
由表3可知从不同种类消化酶活性的统计结果看淀粉酶活性的影响程度最大其次是蛋白酶脂肪酶活性的影响程度最小从不同器官中的消化酶活性的统计结果看肠道消化酶活性的影响程度最大其次是肝胰脏的消化酶胃的消化酶活性的影响程度最小即添加乳酸菌后能够一定程度地增加凡纳滨对虾的肝胰脏和肠道中的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶的活性仉不存在明显的剂量效应也就是消化酶活性没有随着乳酸菌浓度的递增而增加试验组肝胰脏和肠道中蛋白酶和淀粉酶活性都高于对照组其中Ⅱ组肝胰脏中蛋白酶淀粉酶和肠道中的淀粉酶活性最高且显著高于对照组P<0.05Ⅲ组的肠道蛋白酶活性显著高于对照组P<0.05)。
Table 3 Digestive enzyme activities in digestive organ of all groups
2.3 非特异性免疫指标
由表4可知试验组LSZ活性都高于对照组且Ⅳ和V组的显著高于对照组P<0.05血清中PO活性、SOD活性和蛋白质含量各组之间差异不显著P>0.05但血清蛋白质含量试验组都高于对照组PO活性除Ⅱ组外试验组都高于对照组SOD活性是先逐步增加后降低至稍低于对照组POD活性对照组最低并显著低于Ⅳ组P<0.05)。
Table 4 Non-specific immunity indices in serum of all groups
3 讨论
大量研究资料表明微生物制剂作为饲料添加剂可以促进对虾的生长11-16、提高消化酶活性13-14和增强免疫力11-1215-16。而在鱼类方面Son等3在石斑鱼饲料中添加植物乳杆菌饲喂4周可以显著提高石斑鱼的增重率和饲料效率。Aly等4在罗非鱼饲料中添加乳酸菌饲喂1个月或2个月可以显著提高体增重改善成活率。Suzer等5报道在黑鲷的仔鱼发育阶段使用乳酸菌可以提高仔鱼的生长性能和消化酶活性尤其是添加于仔鱼的活饵料或者活饵料及水体中效果达显著水平。本次研究结果表明饲喂乳酸菌能够促进凡纳滨对虾的生长提高对虾成活率降低饵料系数与前人报道结果相似。然而本试验结果显示Ⅲ组的存活率、饵料系数与其他组间存在着负面差异具体原因有待进一步的研究验证。水生动物因其生长发育及机体所需营养成分的不同其消化酶活性也随之发生变化17。一般消化道内营养物质的消化作用主要是化学消化其实质是酶消化所以消化酶在水生动物消化过程中起到极其重要的作用。同时水生动物的消化主要在消化道中进行因此消化道中消化酶的活性可以反映其消化能力18-19。本试验结果表明饲料中添加乳酸菌后能改善消化酶活性尤其是肝胰脏和肠道的蛋白酶和淀粉酶这与鲤鱼Cyprinus carpioL.20、斑节对虾Penaeus monodon16、印度明对虾Fenneropenaeus indicus14的研究结果相似。各试验组胃中消化酶活性跟对照组接近说明乳酸菌不能刺激其消化酶的分泌试验组消化酶活性的提高与益生菌在肠道中的定植和分泌消化酶可能有关。消化酶活性大小与对虾生长之间存在一定的正向关系但其酶活性高低与生长速度并没有表现出线性关系而Ziaei等14在印度明对虾Moriarty等16在斑节对虾及丁贤等13对凡纳滨对虾的研究结果为酶活性与生长的相关性相对要强可能是因为芽孢杆菌与乳酸菌的不同有待进一步验证。乳酸菌的促生长机理可能与饲喂微生物后对鱼虾消化道消化酶活性的提高有关20另外乳酸菌能在体内发挥代谢活性为宿主提供可利用的必需氨基酸和各种维生素甚至提高矿物元素的生物学活性进而为宿主提供必需营养增强动物的营养代谢起到促进生长的作用2
对虾的免疫系统不完善主要依靠非特异性免疫来提高对疾病的抵抗力。LSZ、PO是反映对虾免疫能力的一个重要指标在对虾防御体系中发挥重要的作用21-22。血清LSZ能破坏和消除侵入体内的异物从而担负起机体防御的功能23。PO原激活系统在甲壳动物中起着重要的异物识别和防御功能24-25。添加益生菌后可能使对虾的PO原系统被激活PO活性提高增强对虾对异物的识别和防御能力从而提高对虾的抗逆能力。SOD是重要的抗氧化酶之一可以清除体内多余的自由基反映对虾的抗应激能力21。研究发现SOD活性与生物的免疫水平呈密切相关26。因此SOD可作为机体非特异性免疫指标来评判免疫刺激剂对机体非特异性免疫力的影响27-29。刘树青等30认为POD可以减少自由基对正常细胞的损伤对细胞生理代谢过程中的活性氧有清除作用从而提高机体的解毒免疫功能和防病抗病能力。对虾血淋巴中的蛋白质是其主要的化学物质之一其含量的变化与机体的生理活力密切相关。罗日祥31试验表明已感染黑斑病的中国对虾血淋巴蛋白质含量明显下降。刘树青等32和周遵春等33也证实血清蛋白质含量的提高可以使血清中溶菌物质、杀菌物质含量升高通过LSZ活性衡量免疫功能。本文试验组凡纳滨对虾血清LSZ、PO、SOD、POD和血清蛋白质含量都有不同程度的提高其中LSZ和POD个别组较对照组达显著水平也就是乳酸菌只对部分体液免疫因子产生积极影响而且不同免疫因子的最佳作用剂量有差别。Son等3报道在石斑鱼饲料中添加植物乳杆菌能够显著增强替代途径补体活力提高LSZ和谷胱甘肽过氧化物酶活性增强其对链球菌和虹彩病毒的抵抗力乳酸菌添加于罗非鱼饲料中也可显著提高免疫力及对荧光假单孢菌核连锁状球菌的抵抗力4说明乳酸菌可以提高鱼的免疫力及抗病力。本文结果也表明乳酸菌可以提高对虾的免疫力但没有做抗病力的研究有待更多的研究。Gullian等15从对虾中肠腺分离出3种益生菌——弧菌P62、P63和芽孢杆菌P64能显著提高对虾血清PO活性Rengpipat等21用芽孢杆菌S11菌株喂养斑节对虾提高了其血细胞数、血清PO活性和抗菌活性这些益生菌可以提高对虾的免疫力与本研究结果相似。
4 结论
饲料中添加一定量的乳酸菌后饲喂凡纳滨对虾,可一定程度地提高对虾的生长性能,提高肝胰脏和肠道中的蛋白酶和淀粉酶的活性,改善对虾的非特异性免疫力。
参考文献35篇略。
5种乳酸菌对罗非鱼生长性能、体成分、血清生化指标及肠道菌群的影响
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验选用5种乳酸菌其中嗜酸乳杆菌Lactobacillus acidophilus由广东省农科院蚕业鱼农产品加工研究所提供植物乳杆菌Lactobacillus plantarum购于广东省微生物研究所微生物菌种保藏中心戊糖乳杆菌Lactobacillus pentosus和鼠李糖乳杆菌Lactobacillus rhamnosus购自北京北纳创联生物技术研究院粪肠球菌Enterococcus faecalis由华中农业大学提供。
1.2 试验饲料
基础饲料组成及营养水平见表1。以基础饲料为对照在基础饲料中分别添加嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、戊糖乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、粪肠球菌配制乳酸菌数量不小于108 CFU/g9-10的5种试验饲料。制粒后测得基础饲料及添加嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、戊糖乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、粪肠球菌的5种试验饲料中乳酸菌数量分别为1.30×103、5.10×108、2.97×108、3.03×108、2.30×108和3.47×108 CFU/g。饲料原料经粉碎过40目筛混合均匀后用F—75型双螺杆挤条机华南理工大学科技实业总厂生产制成直径为2.0 mm的颗粒饲料在空调房阴干冷却后放入密封袋中于-20℃冰箱中保存待用。
1.3 动物饲养与管理
养殖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水体容积150L中进行。试验开始时选择平均体重3.49±0.01g的健康奥尼罗非鱼480尾随机分成6组每组设4个重复每个重复20尾鱼。其中对照组G0组饲喂基础饲料另外5组分别饲喂在基础饲料中添加嗜酸乳杆菌G1组、植物乳杆菌G2组、戊糖乳杆菌G3组、鼠李糖乳杆菌G4组、粪肠球菌G5组的试验饲料。每天在0900和1630各投喂1次控制投喂量为体重的4%6%并收集残饵试验期为8周。每2周称重1次并相应调整投喂量。试验期间自然光照水温为2528℃溶氧浓度>5mg/LpH 7.88.2氨氮浓度≤0.02mg/L亚硝酸盐浓度≤0.2mg/L。
Table 1 Composition and nutrient levels of the basal dietDM basis
表1 基础饲料组成及营养水平(干物质基础)(续)-1
1.4 样品采集与指标测定
1.4.1 样品采集
养殖试验结束后禁食24h称重统计存活率。每个重复随机取5尾鱼用于体成分分析。每个重复另随机取5尾鱼尾静脉取血合并置于无菌离心管中于4℃下放置2h然后经5 000 r/min离心10 min取血清分装后于-80℃冰箱保存备用采血后解剖取内脏、肝胰脏、肠道内脏、肝胰脏称重用乙醇擦拭肠道外部后用剪刀剪下后肠再用无菌生理盐水冲洗23次后放入无菌离心管中备用。
1.4.2 生长性能指标计算公式
增重率weight gain rateWGR%=100×第2、4、6或8周时鱼重一初始鱼重/初始鱼重;
饲料系数feed conversion ratioFCR=摄食量/第2、4、6或8周时鱼重+对应阶段内死亡鱼重-初始鱼重);
蛋白质沉积率protein deposition ratioPDR%=100×终末鱼体蛋白质含量-初始鱼体蛋白质含量)/摄入蛋白质量;
存活率survival rateSR%=100×终末鱼尾数/初始鱼尾数;
肝胰指数hepatosomatic indexHSI%=100×肝胰脏重/体重;
内脏指数viscerasomatic indexVSI%=100×内脏重/体重;
肥满度condition factorCFg/cm3=100×体重/体长3。
1.4.3 体成分分析
粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分、水分含量分别采用凯氏定氮法GB/T 6432—1994、索氏抽提法GB/T 6433—1994、550℃灼烧法GB/T6438—1992、105℃烘箱干燥法GB/T 6435—2006进行测定。
1.4.4 血清生化指标测定
血清中胆固醇cholesterolCH、甘油三酯triglycerideTG、尿素氮urea nitrogenUN、葡萄糖glucoseGLU含量委托广州市金域医学检验中心进行检测。血清中谷丙转氨酶glutamic-pyruvic transaminaseGPT、谷草转氨酶glutamic-oxalacetic transaminaseGOT活性采用南京建成生物工程研究所生产的试剂盒进行测定测定方法按照试剂盒说明书进行。1.4.5 肠道菌群的测定
在无菌超净工作台上称取肠道0.5 g左右按19质量体积比加入到无菌生理盐水中冰浴中匀浆制成浓度为10-1的原液再依次进行10倍系列稀释根据预试验选择适宜稀释度的匀浆液测定乳酸菌、双歧杆菌、大肠杆菌的数量及细菌总数具体测定方法如下取100μL匀浆液涂布接种于所需培养基肠道细菌总数测定采用TTC营养琼脂培养基大肠杆菌数量测定采用山梨醇麦康凯琼脂基础SMAC培养基双歧杆菌数量测定采用双歧杆菌BBL琼脂培养基乳酸菌数量测定采用MRS乳酸菌琼脂培养基置于培养箱培养肠道大肠杆菌在37℃培养箱中培养24 h总细菌、双歧杆菌和乳酸菌在37℃培养箱中培养48 h培养结束后选取平均菌落数为30300的稀释度进行菌落计数计算方法为每克肠道菌落形成单位即CFU/g平均菌落数×稀释倍数×10结果采用其对数值即lgCFU/g表示。每个稀释度在每种培养基上做3个重复取其平均值。
1.5 数据处理与分析
试验数据用平均值±标准误mean±SE表示。采用SPSS 17.0软件对数据进行统计分析先对数据进行单因素方差分析one-way ANOVA若组间有显著差异再用Duncan氏法进行多重比较。显著性水平为P<0.05。
2 结果
2.1 5种乳酸菌对罗非鱼生长性能的影响
由表2可知第2周时相较于G0组各乳酸菌添加组的增重率均升高饲料系数均降低但差异不显著P0.05。第4周时G1组的增重率显著低于GO组P0.05G2、G3、G4和G5组的饲料系数均低于G0组其中G2和G5组的差异达显著水平P0.05而G1组的饲料系数则显著高于G0组P0.05。第6周时除G1组外各乳酸菌添加组的增重率均显著高于G0组P0.05G2、G3、G4和G5组的饲料系数显著低于G0组P0.05。第8周时与GO组相比G2、G3、G5组的增重率显著升高P0.05G1组的增重率显著降低P0.05G2、G3、G4和G5组的饲料系数均低于G0组其中G3和G5组的差异达显著水平P0.05而G1组的饲料系数则显著高于G0组P0.05。试验结束第8周G2、G3、G4和G5组的蛋白质沉积率显著高于G0和G1组P0.05与G0组相比各乳酸菌添加组的内脏指数均有不同程度下降其中G4组显著降低P0.05与G0组相比各乳酸菌添加组的肥满度无显著变化P0.05但5个乳酸菌添加组间表现为G1、G2和G3组显著高于G4和G5组P0.05各组间肝胰指数和存活率差异不显著P0.05)。
Table 2 Effects of 5 kinds of Lactobacilluson growth performance of tilapiaOreochromis niloticus×O.aureus
表2 5种乳酸菌对罗非鱼生长性能的影响-1
2.2 5种乳酸菌对罗非鱼体成分的影响
由表3可知饲料中添加不同乳酸菌均可降低鱼体的水分含量其中G3组鱼体的水分含量显著低于G0组P0.05。饲料中添加不同乳酸菌均能增加鱼体的粗蛋白质含量其中G3和G4组显著高于G0组P0.05。与G0组相比各乳酸菌添加组鱼体的粗脂肪和粗灰分含量无显著变化P>0.05但5个乳酸菌添加组问存在一些差异其中粗脂肪含量表现为G4组显著低于G1和G3组P0.05粗灰分含量表现为G4组显著高于G2组P0.05)。
2.3 5种乳酸菌对罗非鱼血清生化指标的影响
由表4可知G1、G2、G4和G5组血清胆固醇含量均显著低于G0组P0.05。与G0组相比各乳酸菌添加组血清甘油三酯、尿素氮含量及谷丙转氨酶活性均有不同程度降低其中G2组尿素氮含量显著低于G0组P0.05G4和G5组甘油三酯含量和谷丙转氨酶活性显著低于G0组P0.05。G4组血清葡萄糖含量显著低于G0、G1和G2组P0.05。各组血清谷草转氨酶活性无显著差异P0.05)。
2.4 5种乳酸菌对罗非鱼肠道菌群的影响
由表5可知饲料中添加不同乳酸菌后肠道乳酸菌和双歧杆菌数量均有所增加其中G1、G2和G5组乳酸菌数量显著高于G0组P0.05G1组双歧杆菌数量显著高于G0组P0.05。饲料中添加不同乳酸菌对罗非鱼肠道细菌总数和大肠杆菌数量的影响不显著P0.05),但能够不同程度降低大肠杆菌的数量。
Table 3 Effect of 5 kinds of Lactobacilluson body composition of tilapiaOreochromis niloticus×O. aureuswet weight basis
表3 5种乳酸菌对罗非鱼体成分的影响湿重基础-1
Table 4 Effect of 5 kinds of Lactobacilluson serum biochemical indices of tilapiaOreochromis niloticus×O. aureus
Table 5 Effect of 5 kinds of Lactobacilluson intestinal microflora of tilapiaOreochromis niloticus×O. aureus
3 讨论
3.1 5种乳酸菌对罗非鱼生长性能的影响
微生物制剂作为活菌类饲料添加剂可改善肠道菌群组成11-12调节营养物质的代谢平衡13-14改善鱼体成分915促进动物的生长16-20。刘玉林等21在对草鱼的研究中发现粪肠球菌能显著提高草鱼存活率、增重率及特定生长率并显著降低饲料系数。Son等2。在对石斑鱼的研究中发现植物乳杆菌可显著提高石斑鱼的增重率并降低饲料系数。本试验结果表明饲料中添加植物乳杆菌、戊糖乳杆菌、粪肠球菌均能促进罗非鱼的生长降低饲料系数与以上研究结果一致。本试验还发现嗜酸乳杆菌组在试验前期的生长效果优于对照组而在中后期的生长效果则要低于对照组及其他乳酸菌添加组鼠李糖乳杆菌组在试验前中期的生长效果优于对照组而在后期的生长效果则要低于对照组。吴志宏等22研究发现在大菱鲆Scophthalmus maximusL.饲料中添加嗜酸乳杆菌嗜酸乳杆菌饲料添加剂的活菌数为2.0×109 CFU/g其试验初期效果优于对照组试验中后期生长效果差于对照组本试验结果与其类似。这可能是由于饲料中乳酸菌长时间投喂致使其在肠道代谢过程中产生过量的酶抑制鱼体内内源酶的活性降低内源酶对营养物质的分解从而降低了生长性能23该组罗非鱼肠道消化酶活性较对照组降低数据未列出也验证了这一点。目前关于乳酸菌对水产动物生长性能影响的结果不一致9大多数研究认为这是由于菌种不同造成的其中菌种的来源、活菌数量、生物活性、作用方式的不同都可能产生不同的结果24。因此关于不同乳酸菌在罗非鱼饲料中的适宜添加量及其投喂方式等问题有待进一步研究。
3.2 5种乳酸菌对罗非鱼体成分的影响
目前关于乳酸菌对水产动物体成分影响的报道较少。一般认为乳酸菌在进入消化道后能够分解产生动物生长过程中所必需的营养物质。也有报道称益生菌芽孢杆菌能够提高肠道消化酶活性促进水产动物对营养物质的消化吸收增强机体对蛋白质的沉积25。本试验结果显示饲料中添加乳酸菌能够增加奥尼罗非鱼鱼体粗蛋白质含量以及降低鱼体水分含量其中戊糖乳杆菌和鼠李糖乳杆菌能显著提高鱼体粗蛋白质含量前者还可显著降低鱼体水分含量且其蛋白质沉积率的增加与鱼体粗蛋白质含量的增加趋势一致这与杨奇慧等26在奥尼罗非鱼研究中所得结果一致。艾炎军等27。在泥鳅Misgurnus anguillicaudatus和华雪铭等28。在暗纹东方纯Takifugu obscurus的研究中也有类似报道。
3.3 5种乳酸菌对罗非鱼血清生化指标的影响
鱼类的血清生化指标能够反映出鱼类营养状况的好坏被广泛的用来评价鱼体的新陈代谢水平和生理状况29-30。袁丰华等31在尖吻鲈Lates calcarifer的研究中发现摄食地衣芽孢杆菌Bacillus licheniforrmis的尖吻鲈其血液中的葡萄糖和尿素氮含量显著降低。血清尿素氮含量可以较准确地反映动物体内蛋白质代谢和氨基酸之间的平衡状况氨基酸平衡良好时血清尿素氮含量下降32。本试验结果表明植物乳杆菌能够显著降低血清尿素氮含量说明其能够改善蛋白质的代谢提高蛋白质的利用率与鱼体粗蛋白质含量增加相吻合。葡萄糖是机体主要的能量物质也是细胞的重要组成成分。在正常情况下机体内合成代谢增强时血清葡萄糖含量下降33。李亚杰等34研究益生菌·黄芪多糖微胶囊制剂对肉仔鸡的作用时发现同一时间内各添加组肉仔鸡的增长幅度与血清葡萄糖含量的降低程度保持一致。而本试验中各乳酸菌添加组血清中葡萄糖含量均有不同程度下降说明添加乳酸菌能够增强罗非鱼的合成代谢活动有利于营养物质的积累。这与本试验中鱼体干物质含量增加的结果相吻合。血清中胆固醇和甘油三酯含量的变化情况是反映机体脂质代谢功能正常与否的主要指标35。本试验中各乳酸菌添加组血清中胆固醇和甘油三酯含量均有不同程度的降低其中嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、鼠李糖乳杆菌和粪肠球菌组血清胆固醇含量显著降低后二者的血清甘油三酯含量也显著降低。外源乳酸菌可能是通过调控机体的3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶AHMG-CoA还原酶及胆固醇7α-水解酶CYP7A1的合成和表达、降低胆固醇的重吸收等方式达到降低机体胆固醇含量的36也有体外试验结果表明乳酸菌菌体细胞通过吸收、共沉淀、酶解转化等途径降低介质中胆固醇的含量37具体机制需要进一步验证。
谷丙转氨酶和谷草转氨酶是广泛存在于动物线粒体中的重要氨基酸转移酶在机体蛋白质代谢中起着重要的作用38。机体在正常状态下血液中谷丙转氨酶活性极低但鱼体肝脏受损时血液中谷丙转氨酶和谷草转氨酶活性会升高39。本试验中各乳酸菌添加组血清谷丙转氨酶、谷草转氨酶活性均低于对照组其中鼠李糖乳杆菌和粪肠球菌组血清谷丙转氨酶活性与对照组的差异达到显著水平表明乳酸菌能够在一定程度上对肝脏起到保护作用这与朱学芝等40在凡纳滨对虾上取得的结果一致。
3.4 5种乳酸菌对罗非鱼肠道菌群的影响
益生菌可以通过生物夺氧、黏附、竞争排斥和产生抑菌代谢产物等方式调节肠道菌群的组成抑制致病菌的过度生长维持肠道的微生态平衡41。许程森42在对草鱼的研究中发现投喂乳酸菌活菌制剂后草鱼肠道中乳酸菌数量增加养殖水体和消化道中弧菌数量降低表明乳酸菌具有调节养殖水体和肠道菌群构成的作用。研究发现在凡纳滨对虾的饲料中添加益生菌能够降低肠道细菌总数并显著降低肠道弧菌总数12。本试验结果显示饲料中添加乳酸菌后肠道双歧杆菌和乳酸菌的数量增加大肠杆菌的数量减少说明在罗非鱼饲料中添加乳酸菌可以促进肠道有益菌的生长抑制有害菌的生长调节肠道菌群的平衡从而改善肠道微环境。
4 结论
综合分析认为,本试验条件下,粪肠球菌在罗非鱼中的应用效果最好。饲料中添加一定量的粪肠球菌能够提高罗非鱼的增重率和饲料利用率,降低血清胆固醇和甘油三酯含量及谷丙转氨酶活性,同时增加肠道乳酸菌数量,改善肠道微环境。
参考文献42篇略。
5种乳酸菌对奥尼罗非鱼免疫和抗病力的影响
1 材料与方法
1.1 试验材料
嗜酸乳杆菌菌株Lactobacillus acidophilus由广东省农科院蚕业鱼农产品加工研究所保藏植物乳杆菌菌株Lactobacillus plantarum由购于广东省微生物研究所微生物菌种保藏中心戊糖乳杆菌菌株Lactobacillus pentosus和鼠李糖乳杆菌菌株Lactobacillus rhamnosus 购自北京北纳创联生物技术研究院粪肠球菌菌粉Enterococcus faecalis来源于华中农业大学。
1.2 试验饲料
饲料组成及营养水平见表 1。以基础饲料为对照组在基础饲料中分别添加嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、戊糖乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、粪肠球菌配制菌含量不小于108CFU/g饲料的5种试验饲料实测饲料乳酸菌数分别为1.30×103、5.10×108、2.97×108、3.03×108、2.30×108和3.47×108 cfu/g。饲料原料经粉碎过40目筛混合均匀后用SLX-80型双螺杆挤压机制成直径为2.0 mm的饲料在空调房阴干冷却后放入密封袋中于-20℃冰箱中保存待用。
表1 试验饲料组成及营养水平(干物质基础)%
1.3 动物饲养与管理
养殖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水体容积150 L中进行。试验开始时选择平均质量3.49±0.01g健康均匀的奥尼罗非鱼Oreochromis niloticus × O. aureu随机分成6组每组设4个重复每个重复20尾鱼分别投喂基础饲料和5种试验饲料记作空白组、嗜酸乳杆菌组、植物乳杆菌组、戊糖乳杆菌组、鼠李糖乳杆菌组和粪肠球菌组。每天分别在900和1630投喂饲料投饲量为体质量的4%6%饲养8周。每2周称重一次并相应调整投喂量。试验期间自然光照水温为2528℃溶氧量>5 mg/LpH在7.88.2氨氮≤0.02 mg/L、亚硝酸盐≤0.2 mg/L。
1.4 样品采集与测定
1.4.1 样品采集
养殖试验结束时禁食24h称重统计存活率。每个重复随机取5尾鱼用1mL无菌注射器尾静脉取血合并置于无菌Eppendrof管中于4℃下放置2h经5 000r/min离心10min并分装分装后于-80 ℃超低温冰箱保存备用。
1.4.2 血清免疫指标测定
碱性磷酸酶、抗超氧阴离子自由基、丙二醛、总超氧化物歧化酶采用南京建成生物工程研究所的试剂盒进行测定,测定方法按照试剂盒说明书进行。
溶菌酶活性的测定方法取血断尾或腹主动脉采血在室温下静置1h然后4℃冰箱中保持4h2000r/min离心10min取上层血清备用用0.1mol/L的磷酸缓冲液PBSpH6.4将溶壁微球菌Micrococcus lysodeikticus配制成一定浓度的菌悬液OD570=0.10.3菌浓度为4×106cfu/mL取3.0 mL该悬液于离心管中再加入50μl血清混匀570nm下测初始光密度值A0然后将试液移于37℃水浴30 min取出后立即置于冰浴10 min以终止反应测反应后的光密度值A计算溶菌酶的活性。
U=A0-A/A
式中U为溶菌活力A0为反应前光密度值A为反应前光密度值。
1.4.3 感染试验
试验用嗜水气单胞菌Aeromonas hydrophila的菌种取自珠海市农科中心。菌种用营养肉汤琼脂培养基在37 ℃培养箱中培养24 h复壮两次用灭菌生理盐水清洗集菌4 000 r/min 离心15min收集沉淀细菌体进行梯度稀释确定适当攻毒浓度5.7 × 108 cfu /mL置4 ℃冰箱中保存备用。养殖试验结束后每组取10 尾鱼进行感染试验每尾腹腔注射嗜水气单胞菌液0.4 mL每组继续投喂原来的试验饲料饲养记录7h、12h、24h、36h、48h、72h内的累积死亡情况计算存活率。
1.5 数据统计分析
试验数据用平均值±标准误M±SE表示。采用SPSS17.0版软件进行数据分析和统计先对数据作单因子方差分析One-way ANOVA若处理间有显著差异再用Duncans多重比较。
2 结果与分析
2.1 5种乳酸菌对奥尼罗非鱼血清免疫及抗氧化指标的影响
由表可知除粪肠球菌组显著低于空白组P0.05其他各组血清溶菌酶活性均有不同程度升高其中鼠李糖乳杆菌组比空白组提24.21%差异显著P0.05。各添加组血清碱性磷酸酶活性以戊糖乳杆菌组最高比空白组升高42.85%显著高于嗜酸乳杆菌组P0.05但各组间差异不显著。鼠李糖乳杆菌组和粪肠球菌组血清抗超氧阴离子自由基显著高于其他各组P0.05分别比空白组高93.61%和93.02%。鼠李糖乳杆菌组血清超氧化物歧化酶显著低于对照组P0.05),其他各组间差异不显著。除嗜酸乳杆菌组外,各添加组血清丙二醛含量略有升高,但差异不显著。
表2 5种乳酸菌对奥尼罗非鱼血清免疫及抗氧化指标的影响
2.2 5种乳酸菌对奥尼罗非鱼抗嗜水气单胞菌感染能力的影响
从表3可知注射嗜水气单胞菌7h时各添加组罗非鱼已经出现零星死亡情况但各组间无显著性差异。随着感染时间的延长罗非鱼的死亡数量明显增多存活率开始快速下降其中G0组存活率降低程度最大G1组次之G2和G3组再次之G4和G5组存活率降低趋势平缓。在感染12h时其他各组罗非鱼存活率均高于G0组其中G4组和G5组最高。注射嗜水气单胞菌24h时G4和G5组的存活率高于其他各组差异显著P<0.05。从24h到48h时G0组不再出现罗非鱼死亡情况其存活率保持不变G1、G2和G3组存活率下降趋于平缓而G5组的存活率降低幅度略大。此时G4和G5组的存活率依然显著高于G0P<0.05。感染72 h时G4组的存活率显著高于其他各组P<0.05而此时G0组的存活率降低至2.50%比各添加组低77.50%、83.64%、85.94%、96.05%和92.98%。
表3 5种乳酸菌对奥尼罗非鱼攻毒后成活率的影响
3 讨论
3.1 不同乳酸菌对奥尼罗非鱼血清免疫及抗氧化指标的影响
研究发现乳酸菌能够提高水产动物的免疫力10-11增强其抗病原菌感染能力12-13。鱼类是较低等的脊椎动物其特异性免疫机制还不完善与其他脊椎动物不同的是鱼类的非特异性免疫机制在其防御外来病原入侵的过程中起着非常重要的作用。溶菌酶作为水产动物体内的重要非特异性防御因子广泛存在于鱼类的黏液、血清、吞噬细胞和单核细胞的胞浆内14它是衡量鱼类生理防御水平的重要标志之一其在鱼体内的水平及活性直接关系到鱼类的免疫功能和健康。碱性磷酸酶是血细胞溶酶体的特征酶对细菌等异物在溶酶体内的消化降解起着重要的作用15。潘雷等16在大菱鲆幼鱼Scophthalmus maximus中的研究发现饲料中单一益生菌枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis、地衣芽孢杆菌Bacillus licheniformis、嗜酸乳酸菌、双歧杆菌Bifidobacterium inopinatum和复合益生菌均能显著提高血清溶菌酶活性。宫魁等17对刺参Apostichopus japonicus的研究表明饲料中添加乳酸菌及其代谢产物能使刺参肠道酸性磷酸酶和碱性磷酸酶活力显著升高提高溶菌酶活性。本试验结果显示投喂不同乳酸菌后部分添加组血清溶菌酶及碱性磷酸酶活性有不同程度提高其中鼠李糖乳杆菌组血清溶菌酶活性差异显著。另外出现个别添加组血清溶菌酶及碱性磷酸酶活性低于对照组的情况其中粪肠球菌组溶菌酶活性差异显著。吴桂玲18在饲料中添加复合微生态制剂长期投喂花鲈Lateolabrax japonicus发现饲喂42d时实验组血清溶菌酶活性与对照组无显著性差异84d时实验组血清溶菌酶活性显著低于对照组。本试验的研究结果与其长期饲喂的结果相似。粪肠球菌投喂的时间长短可能影响了溶菌酶的表达需要进一步研究。
超氧阴离子自由基O-2·作为机体中第1个生成的氧自由基是引起细胞脂质和蛋白质氧化的最主要的自由基其能够进一步与其他分子作用产生其他种类的氧自由基。从而导致机体损伤。本实验结果表明除植物乳杆菌组外其他各添加组血清抗超氧阴离子自由基均高于对照组。翟玲19在肉鸡的试验研究中发现枯草芽孢杆菌能够显著提高其血清抗超氧阴离子自由基的含量。超氧化物歧化酶能够专一性地清除生物氧化过程中产生的超氧化物自由基是生物抗氧化系统的重要酶类之一能够消除自由基防止生物分子损伤的作用20。丙二醛是机体被自由基氧化的产物之一其含量的多少可以反映膜脂质过氧化的程度也可间接的反应机体抗氧化作用的强弱。试验研究发现除鼠李糖乳杆菌组外其他添加组血清超氧化物歧化酶活性和丙二醛含量差异不显著。吴桂玲18在花鲈的研究中发现在长期饲喂复合微生态制剂42d和84d时微生态制剂添加组花鲈肝脏的超氧化物歧化酶活力皆显著低于对照组。说明乳酸菌对部分免疫指标的使用效果与投喂时间存在一定的关系长时间的投喂可能会产生免疫疲劳现象从而影响机体的免疫力。因此投喂乳酸菌的时间对奥尼罗非鱼免疫力的影响有待进一步研究证明。
3.2 不同乳酸菌对感染嗜水气单胞菌后奥尼罗非鱼成活率的影响
研究发现嗜水气单胞菌是引起淡水鱼类绝大多数细菌性疾病的病原菌由其引起的死亡率可达80%给淡水鱼养殖带来了重大的经济损失。因此采用嗜水气单胞菌作为攻毒实验的感染毒种能较好地评价乳酸菌对奥尼罗非鱼抗病力的影响。另外在攻毒实验中罗非鱼的累积死亡率具有较好的规律性和重复性能实时反映出罗非鱼对特定病原的抵抗力可作为衡量免疫刺激物质对机体免疫作用的重要指标21。Rengpipat等22用含有乳酸菌的饲料投喂尖吻鲈Lates calcarifer发现其可以显著地提高对的嗜水气单胞菌感染抵抗能力。Lee等13在日本鳗鲡Anguilla japonica的饲料中添加一定比例的戊糖乳杆菌发现其能提高生长性能和免疫系统功能增加对迟缓爱德华氏菌感染的抵抗能力。Nikoskelainen等23用含有不同剂量的鼠李糖乳杆菌饲料喂养虹鳟Oncorhynchus mykiss51d然后用杀鲑气单胞菌Aeromonassalmonicida进行攻毒结果发现添加组的死亡率均显著低于对照组表现出良好的抗病原菌感染能力。李桂英等24在凡纳滨对虾的研究中和杨奇慧等25在奥尼罗非鱼的研究中发现饲料中添加微生态制剂均能提高动物的抗病力。本攻毒试验的结果显示在感染试验进行的12 h 后各添加组的存活率一直高于对照组,且各添加组的最终存活率与血清抗超氧阴离子自由基的含量的大小趋势一致,说明乳酸菌能够提高奥尼罗非鱼注射嗜水气单胞菌后的存活率,奥尼罗非鱼的抗病力的高低与血清中抗超氧阴离子自由基含量存在较好的关联性。可能是由于乳酸菌刺激肠黏膜免疫的表达,从而提高了血清抗氧化和免疫力,特别是抗氧化能力,增强了奥尼罗非鱼机体的抗病原感染能力,从而提高了奥尼罗非鱼的存活率。关于乳酸菌对奥尼罗非鱼的抗病菌感染的作用机制有待于进一步研究。
参考文献25篇略。
嗜酸乳酸菌对吉富罗非鱼生长、非特异性免疫酶活性和肠道菌群的影响
1 材料与方法
1.1 试验饲料
以鱼粉、豆粕和菜籽粕为主要蛋白源豆油和磷脂为主要脂肪源次粉为主要糖原配制基础饲料其配方和营养成分见表1。在基础饲料中添加嗜酸乳酸菌配制含量分别为0、8×105、4×106、2×107和1.5×108 cfu/g的5种试验饲料。各种原料粉碎后通过60目筛混合均匀加入嗜酸乳酸菌由广东省农业科学院生物研究所提供搅拌混匀。用SLX-80型双螺杆挤压机制成直径为2.5 mm颗粒饲料在空调房低温阴干冷却后放入密封袋中于-20℃冰箱中保存备用。
表1 基础饲料配方及营养组成(%
1.2 试验鱼及饲养管理
吉富罗非鱼苗购自广州番禺罗非鱼良种场。试验鱼先暂养于室外循环水泥池中每天饱食投喂2 次驯养1 周。饲养试验在广东省农业科学院动物科学研究所水产研究中心的室内循环水养殖系统进行。试验开始时选取平均体重为2.43±0.03g的健康幼鱼600 尾随机分成5组每组4 个重复每个重复30 尾鱼。分别投喂5种试验饲料记作G0、G1、G2、G3和G4。每天在0900 和1700分2次投喂饲料投饲率为6%8%。饲养的玻璃纤维桶容积为350 L直径80 cm高70 cm水体容积300 L养殖水源为经过活性炭、珊瑚石过滤后的自来水流水速率为5L/min。以自然光为光源水温为22.032.0℃pH 7.8 8. 2溶氧为5mg /L氨氮≤0.02 mg /L亚硝酸盐≤0.2 mg /L。饲养期为6周。每天观察罗非鱼健康状态记录死亡情况。
1.3 样品采集与测定
1.3.1 样品采集
养殖试验结束时禁食24 h分别统计每个重复的存活率称量每缸鱼的总重。每个重复选取5尾全鱼置于- 20 ℃冰箱中用于测定全鱼体水分、粗蛋白、粗脂肪、灰分含量。每个重复随机取5尾鱼用1mL无菌注射器尾静脉取血合并置于无菌Eppendrol管中4 ℃冰箱静置12h后5 000 r/min离心10 min并分装置于-80℃冰箱保存备用。每个重复随机选取5尾鱼无菌操作下打开鱼体腹腔用乙醇擦拭肠道外部无菌生理盐水冲洗23次剪下肠道放入无菌离心管中备用。
1.3.2 生长指标计算
增重率Weight gain rateWGR%=100×末体重-初体重)/初体重
特定生长率Specific growth rateSGR%/d=100×ln末均重ln初均重 /饲养天数
饲料系数Feed coefficientFC=摄食量/(终末鱼体重+死亡鱼重-初始鱼重)
蛋白质效率Protein efficiency ratioPER%=100×终末鱼体重死亡鱼体重初始鱼体重/摄入蛋白量
肝体比Hepatosomatic indexHSI%=(肝脏重/体重×100
肥满度Condition factorCFg/cm3= 100×鱼体重/鱼体长3
1.3.3 常规成分测定
粗蛋白含量采用凯氏定氮法GB/T 6432—1994、粗脂肪含量采用乙醚抽提法GB/T 6433—1994、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进行测定。
1.3.4 血清指标测定
溶菌酶lysozymeLZM、碱性磷酸酶alkaline phosphataseAKP、酸性磷酸酶acid phosphataseACP和超氧化物歧化酶superoxide dismutaseSOD活性的测定采用南京建成生物工程研究所的试剂盒进行测定测定方法按照试剂盒的说明进行。
1.3.5 肠道菌群测定
称取0.5g左右的肠道按19重量/体积加入无菌生理盐水冰浴中200r/min匀浆制成浓度为10-1原液再依次以10倍系列稀释选择合适的稀释度测乳酸菌、双歧杆菌、大肠杆菌及细菌总数。乳酸菌通过涂布MRS琼脂培养基测定双歧杆菌通过涂布BBL琼脂培养基测定大肠杆菌通过涂布SMAC琼脂培养基测定总菌通过涂布TTL琼脂培养基测定置37℃培养箱中培养48h。每种培养基每个稀释度做3个重复。培养结束后选取平均菌落为30300的用于菌落计数。计算方法采用每克肠道菌落形成单位即cfu/g平均菌落×稀释倍数×10
1.4 数据统计与分析
试验数据用平均值±标准差±SD表示。采用SPSS17.0版软件进行数据分析和统计先对数据作单因子方差分析One-way ANOVA若处理间有显著差异再用Duncans 多重比较。差异显著度为0.05。
2 结果与分析
2.1 嗜酸乳酸菌对吉富罗非鱼生长性能的影响
由表2可知G3和G4罗非鱼的增重率WGR和特定生长率SGR均高于G0但差异不显著P>0.05。蛋白质效率PER以G3最高饲料系数FC以G3最低各组之间差异不显著P>0.05。各组罗非鱼的肝体比和肥满度没有显著性差异P>0.05)。
表2 乳酸菌对吉富罗非鱼生长性能的影响
2.2 嗜酸乳酸菌对吉富罗非鱼体组成的影响
由表3可见与对照组相比饲料中添加乳酸菌对罗非鱼体常规成分中水分和灰分含量没有显著影响P>0.05。各添加组全鱼粗蛋白和粗脂肪含量均高于对照组其中G1粗蛋白含量和G2粗脂肪含量显著升高P<0.05)。
表3 乳酸菌对吉富罗非鱼体组成的影响
2.3 嗜酸乳酸菌对吉富罗非鱼血清非特异性免疫相关酶活性的影响
由表4可知G2G4罗非鱼血清中SOD活性均高于对照组其中G3比对照组升高20.97%,差异显著 P<0.05。罗非鱼血清LZM活性以G3最高但组间差异不显著P>0.05。与对照组相比各添加组罗非鱼血清AKP活性和ACP活性均升高其中G4的AKP活性与对照组相比有显著性差异P<0.05)。
表4 乳酸菌对吉富罗非鱼血清非特异性免疫相关酶活的影响
2.4 嗜酸乳酸菌对吉富罗非鱼肠道菌群的影响
由表5可知饲料中添加乳酸菌能降低罗非鱼肠道细菌总数其中G2和G3显著低于对照组P<0.05。G2G4罗非鱼肠道大肠杆菌数量与对照组相比显著降低P<0.05。饲料中添加不同水平乳酸菌对罗非鱼肠道双歧杆菌和乳酸菌数量的影响不显著P0.05但后者呈现升高的趋势在G3达到最高水平。
表5 乳酸菌对吉富罗非鱼肠道细菌总数、双歧杆菌、大肠杆菌和乳酸菌数量的影响
3 讨论
研究表明微生物制剂作为一种新型绿色饲料添加剂可以促进水产动物的生长7-9、增强动物的免疫力10-12。Byun等13对牙鲆Paralichthys olivaceus投喂含乳酸杆菌饲料30d后发现其增重率和特定生长率显著提高。Son等14在斜带石斑鱼Epinephelus coioides的研究中报道植物乳酸杆菌可显著提高石斑鱼的增重率和降低饲料系数。Suzer等15的研究表明在黑鲷Sparus macrocephalus的仔鱼发育阶段使用乳酸菌可以提高仔鱼的生长性能尤其是添加于仔鱼的活饵料或者水体中可达显著水平。本试验结果表明饲料中添加嗜酸乳酸菌对吉富罗非鱼的生长性能影响不显著但4×106cfug -1和2×107cfug -1组增重率均高于对照组表现出升高的趋势。这与王国霞等16的研究结果相似在凡纳滨对虾Litopenaeus vannamei饲料中添加嗜酸乳酸菌对对虾的增重率没有显著性影响增重率表现出一定程度的升高趋势。乳酸菌的促生长作用效果不完全一致可能与水产动物的种类、大小、食性、饲养时间、投喂剂量以及乳酸菌的种类和来源有关。关于嗜酸乳酸菌的促生长机理及其对吉富罗非鱼的适宜添加量等问题尚有待进一步深入研究。
关于益生菌对水产动物体常规成分的影响研究较多但有关嗜酸乳酸菌在这方面的报道较少。本试验结果显示饲料中添加嗜酸乳酸菌对吉富罗非鱼全鱼水分和灰分含量影响不显著各添加组的粗蛋白和粗脂肪含量有不同程度的升高。这与芽孢杆菌的研究结果相似陈晓瑛等17研究结果表明饲料中单独添加芽孢杆菌可显著提高凡纳滨对虾粗脂肪含量。华雪铭等18在以芽孢杆菌为主导菌的益生素投喂暗纹东方鲀Takifugu obscurus的研究中发现可增加鱼体蛋白降低鱼体脂肪。但王国霞等19在凡纳滨对虾饲料中添加嗜酸乳酸菌发现对虾的体成分并没有显著性差异。本试验结果与上述报道不完全不一致说明乳酸菌和其他益生菌对不同动物的作用效果可能存在差异有待进一步探讨。
超氧化物歧化酶SOD、溶菌酶LZM、酸性磷酸酶ACP和碱性磷酸酶AKP是反映动物免疫力的重要指标。SOD可抑制氧自由基的形成在一定程度上反映出机体内氧自由基的代谢情况及机体的抗氧化能力20。LZM是吞噬细胞杀菌的物质基础是一种广泛分布的阳离子酶能水解革兰氏阳性细菌的细胞壁中黏肽的乙酰氨基多糖并使之裂解、释放出来形成一个水解酶体系破坏和消除侵入体内的异物从而负担起机体的防御功能21。免疫酶活性的提高可以增强动物机体的免疫和防御功能。Son等14研究表明饲料中添加植物乳酸杆菌可提高石斑鱼血清溶菌酶活性显著提高吞噬细胞的活性、吞噬指数及头肾白细胞呼吸爆发。Balcazar等22用含106 cfug-1的乳酸杆菌和串珠杆菌的混合物喂养虹鳟Oncorhynchus mykiss 1421d结果显示能显著增加血清中溶菌酶的活性。王国霞等16在饲料中添加嗜酸乳酸菌对凡纳滨对虾血清溶菌酶、过氧化物酶活性有显著性影响可不同程度提高超氧化物歧化酶、酚氧化酶活性。本试验结果表明饲料中添加乳酸菌可不同程度的提高罗非鱼血清超氧化物歧化酶、酸性磷酸酶和碱性磷酸酶活性其中4×106 cfug -1组超氧化物歧化酶活性和2×107 cfug -1组碱性磷酸酶活性分别显著升高。这与上述研究结果相似推其原因可能是乳酸菌菌体或其代谢产物对肠道黏膜具有免疫刺激作用2从而提高动物的非特异性免疫力其具体机制有待深入研究。
肠道微生物对肠道组织的形态、代谢和功能的影响极大。良好的肠道微生物菌群在机体内构成了一道天然屏障对动物的营养、生长、消化、防病、免疫等方面起着重要作用23。胡毅等24研究发现饲料中添加益生菌能一定程度降低凡纳滨对虾肠道细菌总数可显著降低肠道弧菌总数。陈营等25对牙鲆稚鱼投喂添加由单一鼠李糖乳杆菌P15制备的微生态制剂和黄霉素结果表明在投喂乳酸菌液和冻干菌粉后养殖水体和牙鲆肠道的乳酸菌数均呈上升趋势在30d后乳酸菌数量达到稳定并在肠道内定植。同时由于乳酸菌的抑制作用弧菌的数量下降以肠道中的弧菌最明显。尹军霞等26报道对鲫鱼Carassius auratus投喂益生菌剂的饲料后益生菌剂组能显著增加鲫鱼肠道的厌氧菌、双歧杆菌和乳酸杆菌显著降低鲫鱼肠道的好氧菌。本试验结果表明饲料中添加适量的嗜酸乳酸菌能降低罗非鱼肠道细菌总数显著降低大肠杆菌总数。推测其原因可能是乳酸菌在代谢过程中产生了大量有机酸等酸性物质从而使得胃肠道保持偏酸性环境降低了肠道pH抑制病原微生物的生长从而降低大肠杆菌数量。本试验结果与上述报道相似但也有研究发现饲料中添加益生菌对斑节对虾Penaeus monodon肠道弧菌影响不显著27说明益生菌抑菌的作用效果与试验动物有关。
参考文献28篇略。
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广东农业科学201010117-119
四、氨基酸、维生素、微量元素
(一)氨基酸
A Study on Dietary L-lysine Requirement of Juvenile Yellow Catfish Pelteobagrus fulvidraco
Introduction
It is true that the survivalhealthgrowth and efficiency of feed utilization of fish depend on the nutritive value of feeds.Proteinproviding the body with energy and participating in the synthesis of hormonesantibodiesenzymes and tissuesis essential for growth and development of fish and is considered to be the most important nutrient in fish feedsKeembiyehetty & Gatlin1992.From the perspective of digestive physiologythe study on requirement for protein which mainly consists of 20 kinds of amino acids in fish is the study on requirement for amino acids in nature.All species of fish studied so far have been proved to require 10 essential amino acids EAAs in their diets for the optimum growth Wilson1985.Studies have been conducted on requirements for all the 10 EAAs of a few kinds of cultured fish such as common carp Nose1979Nile tilapia Santiago & Lovell1988Indian major carp Ahmed & Khan2004catla Catla catla Ravi & Devaraj1991coho salmon Arai & Ogata1993chum salmon Akiyama & Arai1993milk fish Chanos chanos Borlongan & Coloso1993Chinook salmonchannel catfish and Japanese eelNRC1993.
Evaluation of lysine requirement is of particular importance in the research of fish nutritionHauler & Carter2001because lysine is the EAAs found in the highest concentration in the carcass of many species of fish Wilson & Cowey1985NRC1993 and the first-limiting EAA in protein sources commonly used in fish feedsespecially in many plant feedstuffs Forster & Ogata1998 such as soybean meal and cereal grain generally utilized to replace all or a portion of fishmeal for low-cost and economical diet formulation for fish.Protein is usually the most expensive feed component and fishmeal has become increasingly expensive in recent years.Thereforethe increased reliance on protein sources with poorer lysine content gives rise to the need to pay greater attention to the essential lysine requirement of fish.Several investigations have been conducted to estimate the requirement for lysine of various fish species Nose1979Griffin et al1992and the reported requirements ranged from 12.0 to 24.9 g/kg of diet or from 32.0 to 63.2 g/kg of dietary protein Wilson2002Zhang et al2007.
Yellow catfish Pelteobagrus fulvidraco is one of the most highly valued freshwater food fish in Chinaand recentlyits culture has become more extensive.It has been known that the successful intensive fish farming depends on the development of low-cost but nutritionally efficient artificial diets and the improvement of production technology.Currentlythe lack of data on nutrient requirement of juvenile yellow catfish is one of the major technical constraints for developing low-cost and nutritionally rich diet for yellow catfish.So farno information on EAA requirement of this species is available.Thusin practical diet formulationit is essential to learn the quantitative lysine requirement of this fish.
This study was aimed to determine the lysine requirement of juvenile yellow catfish through the study of nutrient-response relationship by using diets containing fish meal and soybean protein concentrate SPC as protein sources and fish oil together with soybean oil as lipid sourceswhich were supplemented with six graded levels of crystalline L-lysine.
Materials andm ethods
Experimental diets
Table 1 shows the composition of the experimental diets that were formulated to contain 405 g/kg crude protein and 71 g/kg crude lipid and the analysed chemical composition.Amino acid composition g/kg dry diet of the experimental ingredients and diets is presented in Table 2.Six isonitrogenous and isoenergetic diets containing fish mealFM and SPC as protein sources and fish oil together with soybean oil as lipid sources were formulated and supplemented with six graded levels of crystalline L-lysine 16.3-41.3 g/kg of dry matter with an increment of 5 g/kg.Dietary lysine concentrations of the six experimental dietwere confirmed by reversed-phase high-performance liquid chromatography HPLC as 17.321.826.031.335.5 and 41.9 g/kg dry dietsand the six experimental diets were marked with D17.3D21.8D26.0D31.3D35.5 and D41.9respectively.The experimental dietary protein level was controlled below the optimum protein requirement 420-445 g/kg of juvenile yellow catfish to ensure the maximum utilization of lysine for growth and limit catabolism of energy.Diet 1 D17.3 containing 250 g/kg fish meal120 g/kg soybean protein and mixture of 143.9 g/kg crystalline L-amino acid without crystalline L-lysine was used as the control diet.The other diets D21.8D26.0D31.3D35.5 and D41.9 were supplemented with different levels of crystalline L-lysine.Mixture of celluloseglycine and aspartic acid were added to ensure all the diets being isonitrogenous and isoenergetic.
Diet ingredients were ground into fine powder through 250-μm mesh.Micro-components were added in a progressively enlarging manner.During the mixing of dietary ingredients6 N NaOH was added to adjust the pH to 7-8because it was conducive to promote the utilization efficiency of amino acids when dietary pH was 5 or higher Murai et al1983.The pH of the diets was obtained by homogenizing a portion of 10 g diet with 100 mL of distilled water with a glass electrode pH meter on the supernatant Luo et al2006.The mixture of crystalline L-amino acids CAA was precoated with carboxymethyl cellulose CMCand thenthe CMC-coated CAA mixture was added to micro-components and was then mixed until the mixture became homogenous.In order to improve the water stability of the diets25 g/kg dry diet carrageenan was added to the mixture.Fish oilsoybean oil and distilled water 300 g/kgwere added to the premixed dry ingredients gradually and were mixed thoroughly until the mixture became homogenous.The 2.5-mm-diameter pellets were made with single screw extruder and were air-dried until moisture content was less than 100 g/kg .The dry pellets were put into plastic bags and stored at -20℃ for use.
Fish and experimental conditions
The experiment was conducted in an indoor re-circulating aquaculture system in Guangdong Academy of Agricultural SciencesGuangzhouChina.Juvenile yellow catfish were obtained from a commercial farm in GuangzhouChina.Before the experimentjuvenile yellow catfish were reared in three tanks and fed with the control diet D17.3 for 2 weeks to acclimatize them to the experimental diets and conditions.At the beginning of the experimentthe fish was fasted for 24 h and then weighed.Fish of similar sizes initial weight being 1.48±0.01 g were randomly distributed into 24 circular tanks 0.3 m3 with freshwaterand each tank was stocked with 40 fish.Each of the diets was assigned to four identical tanks.Water replacement rate in the system was about 20%per dayand water flow through the tanks was 8-10 L/min.The fish were fed to apparent satiation twice a day.The amount of diet consumed by fish in each tank was recorded each dayand the daily amount was adjusted according to the amount consumed the day before.The feeding trial lasted for 8 weeks.During the experimental periodaverage water temperature was 28.0±0.1℃pH was 7.40-7.80ammonia nitrogen was lower than 0.03 mg/L and the dissolved oxygen was not less than 7.0 mg/L.At 1000 and 1600 each dayfish manure was siphoned out of the tanks and water temperature was recorded.The water quality was monitored every 2 weeks.
Table 1 Formulation and proximate composition of the experimental diets
Table 1 Formulation and proximate composition of the experimental diets-1
Sample scollection and chemical analysis
At the end of the 8-week feeding trialall fish were counted and weighed to determine weight gain WGspecific growth rate SGRfeed efficiency FEprotein efficiency PE and survival rate SR.Ten fish from each group were killed and stored at -20℃ for the analysis of whole-body compositionand five fish from each tank were individually weighed and their length of bodyweights of the visceraand mesenteric fat were determined for the calculation of condition factorCFviscerosomatic index VSIhepatosomatic index HSIand intraperitoneal ratio IPR.White muscle from fish-back and viscera of five fish from each group were sampledsealed in plastic bags and frozen at -20℃ for the analysis of muscle nutrient compositionamino acids profile and viscera nutrient composition.Blood samples were collected from caudal vein of five fish from each tank approximately 24 h after the last feedingand the plasma was separated by centrifugation and stored at -80℃ for analysis.
Table 2 Amino acid and analysed amino acid composition g/kg dry diet of the experimental ingredients for lysine requirement study
Crude proteincrude lipidmoisture and ash content in dietslivermuscle and whole body were determined by standardized methods Association of Official Analytical Chemists AOAC 1995. Moisture content was determined by oven-drying at 105℃ until the weight was constant.Crude protein content N×6.25 was determined by the Kjeldahl method using semi-automatic Kjeldahl System 1030 Auto-analyzerTecatorHoganosSweden after acid digestion.Crude lipid content was determined by the etherextraction method using Soxhlet System HT6 Soxtec SystemTecatorSweden.Ash content was determined by burning samples at 550℃ in muffle furnace for 24 h.The amino acid composition of ingredientsdietswhite muscle and plasma of all samples were analysed with the automatic amino acid analyzer Hitachi835-50Hitachi CoLtdTokyoJapanafter the acid hydrolysis.Plasma proteincholesteroltriacylglycerol and glucose were determined by using an automatic blood analyzer Hitachi 7170AJapan provided by a clinical laboratory The First Affiliated Hospital of Sun Yat-sen UniversityGuangzhouChina.
Calculations
The variables were calculated as follows
Weight gain WG%=100×final body weight×initial body weight/initial body weight.
Specific growth rateSGR% per day=100×ln final average body weight-lninitial average body weight/days of the experiment.
Feed efficiency FE=100×WGg/total feed intakedry matterg.
Protein efficiency ratioPER=body WGg/protein intake g.
Survival rate SR%=100×final amount of fish/initial amount of fish.
Hepatosomatic indexHSI=100×liver weightg/body weightg.
Intraperitoneal ratioIPR=100×intraperitoneal fat weightg/whole-body weightg.
Condition factorCF=100×whole-body weightg/body length cm3
Viscerosomatic index VSI=100×Viscera weightg/whole-body weight g.
水产动物抗氧化与免疫的营养调控研究进展
Lysine intakeLI=MFI×Dietary lysine content%.
Statistical analysis
Results were presented with mean±SD All data were analysed by one-way analysis of variance ANOVA and tested by Duncans Multiple Rang Test using SPSS software Version13.0to determine the effect of experimental diets.Significance levels applied P0.05.One-slopequadratic broken-line analysis model in SAS softwareVersion 8.1Portz et al2000Parr et al2003Robbins et al2006was used to estimate the dietary L-lysine requirement.
Results
Growth performance
Live WGSGRFEPERmean feed intakeg per fish per daylysine intakeg per fish per day and SR of yellow catfish fed with graded levels of dietary lysine are presented in Table 3.No pathological signs were observed during the trialand no anomalies were occurred at the end of feeding experiment.It could be seen from the table that dietary lysine levels significantly affected WG and SGR of juvenile yellow catfish in this trial.Fish fed with the diet including 31.3 g/kg lysine D31.3 had the highest WG and SGR and had no significant difference from those fed with diet containing 26.035.5 and 41.9 g/kg lysine D26.0D35.5 and D41.9respectivelywhile fish fed with diet containing 17.3 and 21.8 g/kg lysine D17.3 and D21.8 had relatively lower WG and SGR.Similar trends were also observed for FE and PER.According to the analysis of one-slopequadratic broken-line analysis modelthe relation equation between SGR and the dietary lysine level was y=3.6778-0.2416×z1×z1-0.1446×z2Ifx<3.3124y=3.6778-0.24*z1z 1y= 3.6778-0.1446*z2z1=3.3124-xz2=x-3.3124 r =0.9856 Figure 1.Based on this equationthe optimum requirement for dietary lysine was estimated to be 33.1 g/kg of diet83.2 g/kg of the dietary protein.SRs of fish among all dietary treatments ranged from 86.9% to 93.8%indicating that it was not significantly affected by the dietary lysine level.
Table 3 Initial body weight gfinal body weight gweight gain WG%specific growth rateSGR% per dayprotein efficiency ratioPERfeed efficiencyFEmean feed intakeg per fish per daylysine intakeg per fish per dayand survival rateSR%at the final sampling for juvenile yellow catfish fed with experimental diets of different lysine levelsmean±SDn=4
Table 3 Initial body weight gfinal body weight gweight gain WG%specific growth rateSGR% per dayprotein efficiency ratioPERfeed efficiencyFEmean feed intakeg per fish per daylysine intakeg per fish per dayand survival rateSR%at the final sampling for juvenile yellow catfish fed with experimental diets of different lysine levelsmean±SDn=4-1
Figure 1 Relationship between the dietary lysine level and specific growth ratio SGRof juvenile yellow catfish based on One-slopequadratic broken-line analysis modelPortz et al2000Parr et al2003Robbins et al2006
Whole bodywhite muscleviscera composition and morphometry index
Table 4 Moisturecrude proteincrude lipidash content in whole bodywhite muscles and viscera of the juvenile yellow catfish fed with experimental diets of different lysine levels all values are g/kg dry diet unless otherwise indicatedmean±SDn=4
Table 4 Moisturecrude proteincrude lipidash content in whole bodywhite muscles and viscera of the juvenile yellow catfish fed with experimental diets of different lysine levels all values are g/kg dry diet unless otherwise indicatedmean±SDn=4-1
Table 4 shows the moisturecrude proteincrude lipidash content in whole bodywhite muscleviscera of the juvenile yellow catfish fed with graded levels of dietary lysine.Significant differences in moisturecrude protein and ash content of whole body were observed among all the dietary treatmentswhile the crude lipid content of whole body was relatively similar among all the groups.The crude protein content of whole body increased with the increase in dietary lysine level from 17.3 g/kg up to 31.3 g/kg and then declined beyond the dietary lysine of 31.3 g/kgbut showed no significant difference when the dietary lysine level was 26.0-41.9 g/kg .The moisture and crude protein content in muscle were significantly affected by the dietary lysine levelwhile the crude lipid and ash content in muscle did not significantly decrease as the dietary lysine level increased.No significant differences were observed for viscera in the abovementioned parameters except for moisture content.
Viscerosomatic indexHSICF and IPR of the juvenile yellow catfish fed with graded levels of lysine are presented in Table 5.There were no significant differences in VSIHSI and IPR among all the groupsbut fish fed with the diet containing low lysine content had higher HSI and IPR.Significant differences in CF were observed among fish fed with different levels of lysine ranging between 17.3 and 41.9 g/kgand the best CF occurring in the group fed with the diet containing 31.3 g/kg dietary lysine.
Table 5 Hepatosomatic index HSIviscerosomatic index VSIcondition factor CFintraperitoneal ratio IPR of the juvenile yellow catfish fed with experimental diets of different dietary lysine levelsall values are g/kg dry diet unless otherwise indicatemean±SDn=4
Plasma biochemical parameters
Amino acid profile in the muscle and the plasma
The amino acid profile in muscle and plasma of the juvenile yellow catfish fed with graded levels of dietary lysine is shown in Tables 7 & 8respectively.It could be seen from Table 7 thatexcept for serine and glycinethe muscle amino acid profile of yellow catfish fed with the experimental diets containing different levels of lysine was not significantly affected by the dietary lysine concentrationwhile concentrations of argininelysineaspartic acidglutamic acidtyrosine and alanine increased with the increase in dietary lysine level from 17.3 g/kg to the optimum lysine requirement and then declined thereafter.From Table 8it was known that dietary lysine had significant impact on some free amino acid in plasma such as isoleucineleucinethreoninemethioninelysinevalinetyrosineglutamic acidcystine and alanine P<0.05and concentrations of these acidsto some extentall increased with the increase in dietary lysine level and then declined when dietary level reached the optimum lysine requirement.For concentrations of the rest of the free amino acid in plasmano significant difference was observed between all the dietary treatments.
Table 7 Amino acid profile in the muscle of the juvenile yellow catfish fed with experimental diets of different dietary lysine levels all values are g/kg dry diet unless otherwise indicatemean±SDn=4
Table 7 Amino acid profile in the muscle of the juvenile yellow catfish fed with experimental diets of different dietary lysine levels all values are g/kg dry diet unless otherwise indicatemean±SDn=4-1
Table 8 Amino acid profile in plasma of the juvenile yellow catfish fed with experimental diets of different dietary lysine levels 10-1μmol per100 mLmean±SDn=4
Discussion
In this studyWGSGRFE and PER were improved as the crystalline L-lysine in diets increased and then declined when the crystalline L-lysine further increased when dietary level reached the optimum dietary lysine requirement.Fish fed with the diet containing 31.3 g/kg lysine 77.3 g/kg of dietary protein showed better growth performance and FE than other fish fed with diets containing 17.321.826.035.5 and 41.9 g/kg lysinerespectively.The results indicated that lysine was one of the EAAs for the growth and nutrition retention of juvenile yellow catfish and juvenile yellow catfish could make good use of lysine in crystalline form.This result was similar to those of the previous studies on some other species such as Chinook salmonJapanese seabass and juvenile cobia Arai1972Wang et al2005Mai et al2006Zhou et al2007.The quantitative lysine requirements of several cultured fish species were different because of the differences in the speciesage and size of fishthe nature of the dietary protein sources in the test dietsthe reference protein which amino acid pattern is being mimicked Forster & Ogata1998feeding practices and rearing conditionsTacon & Cowey1985Forster & Ogata1998Mai et al2006.In additiondigestibilityassimilation rate amino acid profile and energy content may also bring about variable effects in amino acid requirement studies De Silva et al2000.Furthermorevariations might also be attributed to the statistical method Mai et al2006Zhou et al2006.
Dose-response experiment with increasing supplies of amino acid has been accepted in principal as a method for determining dietary amino acid requirements Cowey1995.According to the second-order polynomial regression analysis modelthe relation equation of SGR and dietary lysine level was y=0.1988x2+1.3717x+1.3142R2=0.9524 and dietary lysine requirement of juvenile yellow catfish was 34.5 g/kg of dry diet 86.7 g/kg dietary proteinand the value of SGR would not increase when dietary lysine level was less than or beyond this requirement. Howeveraccording to the one-slopestraight broken-line analysis modelthe relation equation of SGR and dietary lysine level was Y=3.643-0.496 2.82-Xr=0.97 and the optimum dietary lysine level was determined to be 28.2 g/kg 70.9 g/kg of the dietary proteinaccording to the oneslopequadratic broken-line analysis model of the relationship between SGR of juvenile yellow catfish and varying levels of dietary lysinethe relation equation of SGR and dietary lysine level was y=3.6778-0.2416×z1×z1-0.1446×z2Ifx<3.3124y=3.6778-0.24*z1z 1y=3.6778-0.1116*z2z1=3.3124-xz2=x-3.3124 r=0.9856and the optimum dietary lysine level was determined to be 33.1 g/kg of dry diet 83.2 g/kg of the dietary protein. The value obtained from the relation equation of SGR and dietary lysine using broken-line analysis method was relatively lower than those obtained by using the second-order polynomial regression analysis model Baker1986. This might be attributed to the difference in analysis methods that could result in different values of dietary lysine requirement Zhou et al2007.Taking the correlation coefficient in this study into considerationthe coefficient of estimation R2 of one-slopequadratic broken-line analysis model 0.971 was higher than that of the one-slopebroken-line analysis model 0.941 and the second-order polynomial regression analysis 0.952.BesidesParr et al2003 evaluated the isoleucine requirement of growing 25-45 kg pigs and concluded that use of the straight broken-line model was likely to underestimate the isoleucine requirement. Those researchers observed that the growth response to lower levels of isoleucine was curvilinearand they suggested that the abscissa of the intersection of the straight broken line with a quadratic regression curve was a more accurate estimateRobbins et al2006.The result of this study was similar with that by Robbins et al2006and that was the reason why this analysis model was also adopted in this study. Thereforethe value of dietary lysine requirement obtained with one-slopequadratic broken-line analysis model was regarded as the optimum dietary lysine requirement of juvenile yellow catfishbeing 33.1 g/kg of dry diet 83.2 g/kg dietary protein. This result of dietary lysine requirement was within the range of 29.1-37.4 g/kg of the diet in the study conducted byWang2004who calculated the optimum requirement of lysine of juvenile yellow catfish based on amino acid pattern in the muscle of Wuhan Yellow Catfish HubeiChina Huang et al1999Poyang Lake Yellow Catfish JiangxiChina Zhang et al2001 and Guijiang Yellow Catfish GuangxiChina Huang et al2001. Some studies pointed out that the research results of amino acid requirement of fish should be reported as a percentage of dietary protein Santiago & Lovell1988. The lysine requirement of juvenile yellow catfish 83.2 g/kg of the dietary proteinwas higher than the requirement reported for common carp at 57.0 g/kg Nose1979catla at 62.0 g/kg Ravi & Devaraj1991rohu at 58.8 g/kg Khan & Jafri1993Indian major carp Cirrhinus mrigala at 57.5 g/kg Ahmed & Khan2004Nile tilapia at 51 g/kg Santiago & Lovell1988yellowtail at 38.5 g/kg Ruchimat et al1997juvenile Japanes
Some studies reported that the values of WGSGR and PER of fish fed with high dietary lysine were high and then remained relatively constant or decreased when reaching the optimum lysine requirement Forster & Ogata1998Luo et al2006Mai et al2006Zhou et al2007which was consistent with the findings of this study.The reason for this might be the lysine deficiencyinhibiting effect and new imbalance caused by excessive dietary lysine.Lysine deficiency caused loss of appetiteresulting in low feed intake and reduced growth rate as shown in milkfish Borlongan & Benitez1990Indian major carp Khan & Jafri1993Ahmed & Khan2004Japanese sea bass Mai et al2006and Juvenile cobiaZhou et al2007.Meanwhileexcessive dietary lysine might also cause new imbalance between AA and induce inhibiting effect which negatively affected the growth performance and feed utilization Walton et al1984aAhmed & Khan2004.
The data of whole-body composition in this study was partially in accordance with some studies on some other speciesand it was believed that lysine supplementation positively increased the protein content of whole body of fish Zarate & Lovell1997Rodehutscord et al2000aRodehutscord et al2000bAhmed & Khan2004Luo et al2006Zhou et al2007.There were no significant differences observed in VSIHSI and IPR among all the dietary treatmentswhich was similar to the studies by Walton et al1984aand Zhou et al2007and fish fed with the dietcontaining low lysine content had higher HSI and IPR.HoweverLuo et al2006 observed that grouper fed with low lysine diets tended to have lower HSI than those fed with high lysine diets.
As far as we knowthere is little information about the impact of dietary lysine level on plasma total proteincholesteroltriacylglycerol and glucose content of juvenile yellow catfish.In this studytotal protein content in plasma was greatly affected by different levels of dietary lysinewhich was similar to the finding of our previous study that total protein in plasma was significantly affected by different levels of dietary methionine to be published.Wang et al2005Luo et al2006 and Zhou et al2007 observed in the studies of grass carpgrouper and cobia that dietary lysine level had significant effect on total proteincholesteroltriacylglycerol and glucose concentration in plasma.Ruchimat et al1997found that in the study of quantitative lysine requirement of yellowtailthe dietary lysine level had a remarkable impact on the composition of plasma except for phospholipids and cholesterol.
In this studyto verify the dietary requirement determined by growth responsemuscle AA contents EAA and NAA and plasma-free AA contents of cultured juvenile yellow catfish were analysed.This study indicated that supplementary lysine not only significantly affected the plasma lysine content but also affected the lysine concentration in muscle of this fish.Similar results have been reported for juvenile yellowtailJapanese sea bass and juvenile cobia Ruchimat et al1997Mai et al2006.Zhou et al2007 described that the serum lysine concentration in cobia increased with the dietary lysine requirement and had no further increase when dietary lysine level beyond the optimum requirement.In this studythe significant difference in free lysine in the plasma might be because of the fact that at a deficient level of lysinethe metabolic demand for this kind of amino acid would be greater in relation to the dietary quantity furnished.Thereforeit was not surprising that lysine content would be in a rather low concentration in the plasma as a result of dietary lysine deficiency.Once the dietary lysine requirement was metit could be expected that the lysine would accumulate in the plasma.The plasma-free lysine content was shown to decrease as the dietary lysine level exceeded the optimum lysine requirement might be because of the fact that the absorption of crystalline amino acid were more rapid compared with that of protein bound-AA Plakas & Katayama1981 and the fact that the capacity of AA pool in fish waslimited or the buffering ability for single AA was limited in a short time Ye2005.As a resultAA required for protein synthesis might not all be available at the same time in the AA pool with the required proportionscausing an AA imbalance and inhibiting effect in the tissues while promoting AA catabolism or energy consumption rather than protein synthesis Griffin et al1992.In additionthe time needed for tissue-free amino acid to reach maximal levels and to return to fasting levels was a critical factor for such measurement Berge et al1998.In some studiesthey took more than 48 or 24 h for EAA to return to starting levels Mai et al2006Walton & Wilson1986.It was not strange to find in this study that the free lysine in the plasma of juvenile yellow catfish that had been fasted for 24 h before sampling was still significantly influenced by dietary lysine level.In musclethe difference in total lysine was not significantwhich was probably due to the difference in free lysine in the amino acid pool of the muscle as similarly observed in the studies of rainbow troutgilthead sea bream and Japanese seabass Go mez-Requeni et al2004Mai et al2006.Although in some studies such as in the study of Cowey 1995 who considered the free amino acid in the plasma was unsuitable for the determination of amino acid requirement as no correlation existed between intake and concentration in animal tissuesthe level of certain EAA in fish muscleblood or other tissue is usually used as an index of dietary amino acid status in fish nutrition studies Wilson1985Walton & Wilson1986Berge et al1998Go mez-Requeni et al2004Mai et al2006Zhang et al2007.More information would be obtained from the future studies about the relationshipbetween the dietary lysine level and the fish muscleblood or other tissues and it is worthy of estimation.
In conclusionaccording to the one-slopequadratic broken-line analysis model analysis of SGR and the dietary lysine levelsthe dietary L-lysine requirement of juvenile yellow catfish was 33.1 g/kg of dry diet 83.2 g/kg dietary protein.
Acknowledgements
This study was financed by the State Spark Plan Project of Comprehensive Development and Utilization of Safe Feed Additives for Healthy and Environment-friendly Aquaculture2007EA780011Guangdong Science and Technology Research Project ofThe Development of Micro-capsules of Crystalline Amino Acids and its Application in Aquaculture Feed2007A0201000052and the Guangzhou Municipal Science and Technology Project.Thanks are given to my senior and junior classmates with the same mentors and staff of Guangzhou Fishery Aquatic Technology Co.Ltd.Scientific R&D CenterInstitute of Animal ScienceGuangdong Academy of Agricultural Sciencesfor their help in preparing the diets used in this study and assisting in sample collection.
References47 references omitted.
The Dietary L-Methionine Requirement ofJuvenile Yellow Catfish Pelteobagrus fulvidraco
Introduction
Protein is the most important nutrient in fish feed.The gross dietary protein requirement is directly affected by the composition of amino acids in the diet.Determining the essential amino acid EAA requirements of cultured fish is of importance because of the effects of these nutrients on growthfeed costs and nitrogen pollution Small and Soares1998.Methionine is an essential amino acid that is required by various fish species and terrestrial vertebrates for normal growth and metabolic functionand it is the most limited amino acid other than lysine in plant protein sources.With the rising cost of fish mealthe reduction of fish meal in the diet of fish is a priority.Alternative plant protein sourcessuch as soybean mealpeanut meal and copra mealare generally used to replace all or part of fish meal because of their higher levels of proteinsteady supplylow cost and lower nitrogen excretion.The supplementation of methionine and/or other essential amino acids if necessary to plant protein diets can improve the growth response of many fish species Mukhopadhyay et al2001Takagi et al2001.
The yellow catfish Pelteobagrus fulvidracois a popular food fish cultured in China and a potentially important aquaculture species because of its strong adaptability and fast growth.Yellow catfish are also economically important and regarded as a good candidate for export Pan et al2008.Howeverfew studies have been conducted on the nutrient requirements of this species.In a previous studywe found that dietary lysine could improve the growth performance of this fishand the dietary requirement was 33.1 g/kg of the dry diet 83.2 g/kg of dietary protein Cao et al2012.Until nowthe quantitative requirement of this species for any of all the 10 essential amino acidsother than lysinehas remained unknown.Hencethe objective of this study was to investigate the effect of dietary methionine levels on the growthfeed utilizationbody compositionhematological parameters and morphometrical parameters of juvenile yellow catfish at a constant level of cysteine and determine the dietary methionine requirement.
Materials and Methods
Diets.Six isonitrogenous and isoenergetic diets containing fish mealsoybean protein concentrateSPCand crystalline amino acidsCAAas protein sources and fish oil together with soybean oil as lipid sources were formulated to contain 40.50 % crude protein and 18.0 kJ/g gross energy.A diet containing 22.5 % fish meal10.8 % soybean protein and 18.0 % CAA mixture without crystalline L-methionine was used as the basal diet for comparison with the other diets.The other diets were supplemented with graded levels of crystalline L-methionine0-0.75% of dry matter with an increment of 0.15%at a constant level of cysteine.Using an automatic amino acid analyzerthe methionine levels in the six experimental diets were measured to be 0.550.670.750.870.95 and 1.13% of the dry dietmarked as D0.55D0.67D0.75D0.87D0.95 and D1.13respectively.A mixture of glycine and aspartic acid was added to all the diets to make them isonitrogenous and isoenergetic.The ingredient composition and analyzed chemical composition are shown in Table 1.
Table 1 Formulation and proximate chemical composition of the experimental diets
Table 1 Formulation and proximate chemical composition of the experimental diets-1
The dietary ingredients were ground into fine powder through a 250-μm mesh.The dry ingredients for diets were mixed by starting with the small ingredients and adding larger ingredients during the mixing progress.As the dietary ingredients were mixed6 N NaOH was added to adjust the pH to 7.0-8.0.Fish oilsoybean oil and distilled water 0.3 L/kgwere slowly added to the premixed dry ingredients with thorough mixing until the mixture became homogenous.The 2.5-mm pellets were wet-extruded and air-dried until the moisture content was less than 10.0%.The dry pellets were placed into plastic bags and stored at -20.0℃until use.
Fish and feeding conditions.The experiment was conducted in an indoor re-circulating aquaculture system at the Guangdong Academy of Agricultural SciencesGuangzhouChina.Experimental fish were obtained from a commercial farm in GuangzhouChina and acclimated to the laboratory conditions before the experiment using the basal diet without supplemented methionine for 2 wk.After acclimationfish with similar sizes with an initial weight of 1.4±0.0 g were selected and randomly distributed into 24 tanks 0.3 m3provided with flow-through freshwater at 28.0±0.1℃and each tank was stocked with 40 fish.Each diet was assigned to 4 tanks in a completely randomized design.The fish were fed to apparent satiation twice a day at 0900 and 1600.The amount of diet consumed in each tank was recorded daily and adjusted according to the amount consumed the day before.The feeding trial lasted for 8 wk.During the experimental periodthe average water temperature was 28.0±0.1℃.The pH level was maintained within the range of 7.4 to 7.8.The ammonia nitrogen level was lower than 0.03 mg/Land the dissolved oxygen content was not less than 7.0 mg/L.Excess diet and feces were removed from the tanks dailyand one-third of the culture water was replaced.
Sample collection and chemical analysis.This study was approved by the Guangdong Academy of Agricultural Science.At the end of the 8-wk feeding trialall fish were euthanized by spinal cord dislocation Nickum et al2004counted and weighed to calculate the weight gain WGspecific growth rate SGRprotein efficiency ratio PERfeed efficiency FE and survival rate SR.Ten fish euthanized by cold shock Nickum et al2004 from each group were stored at -20.0℃ for whole body composition analysis.Five fish from each tank were individually weighedand their body length and the weight of the viscerahepatopancreas and mesenteric fat were determined for the calculation of the condition factor CFviscerosomatic index VSIhepatosomatic index HSI and intraperitoneal ratio IPR.White muscle from the backs of 5 fish from each tank was sampledsealed into plastic bags and then frozen at -20.0℃ for analysis of the muscle nutrient composition.
The crude proteinlipidmoisture and ash contents in the dietshepatopancreasmuscle and whole body were measured in triplicate.The moisture content in the diets was determined via oven drying at 105℃ for 24 hand the moisture contents in the musclewhole body and hepatopancreas were determined after these tissues were lyophilizedpulverized and stored at -80℃.The crude protein N×6.25 content was determined by the Kjeldahl method using a semi-automatic Kjeldahl System 1030 AutoanalyzerTecatorHoganosSweden after acid digestion.The crude lipid content was determined by an ether extraction method using a Soxhlet System HT Soxtec System HT6TecatorSwedenand the ash content was determined by burning the samples at 550℃ in a muffled furnace for 24 h AOAC1995.
To determine the methionine and cysteine contents in dietsthe samples were oxidized with performic acid 30% hydrogen peroxide88% formic acid19v/vfor 18 h at 0℃which resulted in the stable formation of cysteic acid and methionine sulphon.The samples were then hydrolyzed with 7.2 N HCl for 24 h at 110℃ and analyzed with an automatic amino acid analyzerHitachi 835-50JapanChina National Feed Quality Control centerBeijingChinaGuangdong Academy of Agricultural SciencesGuangzhouChina.The gross energy content was determined on an IKA ballistic bomb calorimeterC2000Germany.
Statistical analysis.The results were presented as the mean±SD .All data were analyzed by a one-way analysis of varianceANOVAand tested with Duncans multiple range test using SPSS software Version 13.0 to determine the effect of experimental diets.The significance level was P<0.05.A one-slope quadratic broken-line analysis model in SAS software Version 8.1 Portz et al2000Parr et al2003 was used to estimate the dietary L-methionine requirement.
Results
Growth performance.During 8 wkno pathological signs were observed during the trialand no anomalies occurred at the end of the feeding trial.Table 2 shows the WGSGRFEPERMFI mean feed intakeMI methionine intake and SR of juvenile yellow catfish fed with different graded levels of dietary methionine.At the end of 8 wkthe WG varied from 626.4 to 798.5%and the SGR varied from 3.54 to 3.92 %/d for dietary methionine levels ranging from 0.55 to 1.13 %.The lowest WG and SGR were observed in yellow catfish fed the basal diet diet 0.550.55 % dry diet methionine from intact protein.The highest WG and SGR were observed in yellow catfish fed the D0.87 diet containing 0.87 % dry diet methionine.The PER and FE showed the trends similar to those of WG and SGR.The SR among all dietary treatments was high with a range of 85.0 to 96.3 %and it was not significantly affected by the methionine levels.
Table 2 Effect of dietary methionine levels on growth and feed utilization in juvenile yellow catfish mean±SDn= 4
Figure 1
The growth curve showed increased WG in yellow catfish with increasing dietary methionine levels up to the breakpoint.Beyond the breakpointthe WG tended to decrease as the dietary methionine content further increased Figure 1.According to the analysis of the one-slope quadratic broken-line modelthe optimal requirement of dietary methionine was estimated to be 1.05 % of the diet accounting for 2.60% of dietary protein.Taking the dietary cysteine content 0.39%into considerationthe requirement for sulfur-containing amino acidsmethionine+cysteineof this fish species was estimated to be 1.44% of the dietwhich corresponded to 3.56% of the dietary protein.
Whole bodywhite musclehepatopancreatic composition and morphometry index.The whole bodywhite muscle and hepatopancreatic compositions of the juvenile yellow catfish fed with graded levels of dietary methionine are shown in Table 3.A higher protein content P<0.05lower lipid and lower ash content 14.446.88 and 3.54%respectively were observed in the whole body of fish fed the D0.87 diet compared with the other dietary treatments.For the other dietary treatmentsthe protein content increased with increasing dietary methionine levels but decreased when the dietary methionine level reached the optimal valueand the moisturelipid and ash contents showed the opposite trend.Proteinlipid and ash contents of the white muscle of fish fed the D0.87 diet were higher than that of fish fed the other diets and moisture content of the white muscle of fish fed the D0.87 diet was the oppositethe protein and ash contents increased and moisture content decreased with increasing levels of dietary methionineP<0.05.The protein and ash contents of the white muscle decreased and the moisture content increased when the dietary methionine level reached the optimal value.The lipid content of the white muscle was not affected by dietary methionine levels.No significant effect of dietary methionine levels was observed on the moisturecrude protein and crude lipid contents of the hepatopancreas.
Table 3 Effect of dietary methionine levels on chemical composition of whole bodywhite muscle and hepatopancreas in juvenile yellow catfish %mean±SDn=4
Table 4 Effect of dietary methionine levels on several morphology parameters in juvenile yellow catfish mean ± SDn=4
VSIHSICF and IFR.Table 4 shows that a significant effect of dietary methionine levels on HSICF and IFR P<0.05 was foundbut there was no significant difference in the VSI among all of the dietary treatments.The HSI decreased from 2.11 to 1.59 as the methionine level increased from 0.55 to 0.87 % P<0.05and increased from 1.59 to 2.36 with an increase of the dietary methionine level from 0.87 to 1.13 %.The same trend was observed for IFR.The CF significantly increased from 0.91 to 1.11 as the dietary methionine level increased from 0.55 to 0.87 %and significantly decreased from 1.11 to 0.96 when the dietary methionine level increased from 0.87 to 1.13 %.
Discussion
In the present studythe juvenile yellow catfish fed the diets with lower methionine levels had slower growth and lower feed efficiency.Significantly higher values of WGSGR and FE were observed in fish fed with certain dietary methionine levelbut these values declined as the methionine exceed that level in diets.These results indicate that methionine is one of the essential amino acids for the growth of juvenile yellow catfish can make good use of methionine in its crystalline form.The results of this study are similar to those of channel catfish Ictalurus punctatusMurai et al1982yellow tail Seriola quinqueradiataWatanabe et al2001and yellow croaker Pseudosciaena crocea RMai et al2006.A previous study indicated that balanced amino acid content in the diet is necessary for the optimal growth of fish Wilson and Halver1986.The growth response of yellow catfish fed increasing methionine diets was consistent with previous studies that reported that the growth of fish increases with an increase up to a certain followed by a decrease when an excessive amount of methionine is provided.This trend may be attributed to the following reasonstoxicity of ketones and other toxic metabolitesimbalanced amino acidspoor palatability resulting from excessive total sulfur amino acids TSAA Griffin et al1994and different utilization and absorption rates between CAA and dietary intact proteins with adverse effects on growth.
The dose-response experiment with increasing contents of amino acids has been accepted as a method for determining the amino acid requirement.The equation according to the one-slope quadratic broken-line analysis model of the relationship between the SGR and dietary methionine level was as followsY=3.8708-1.4246×z1×z1-1.0193 ×z2if X<1.05159Y=3.8708-1.4246×z1×z1Y= 3.8708-1.0193×z2where z1=1.05159-Xz2=X-1.05159and R2=0.9356.Moreoverthe methionine requirement was calculated to be 1.05 % of the diet accounting for 2.60 % of dietary protein.This result was similar to the results previously reported for other fish speciessuch as the red drum Sciaenops ocellatus1.06 % Moon and Gatlin1991 and yellow tail 1.11 % of the diet Ruchimat et al1997.Fish have a TSAA requirement rather than a specific methionine or cysteine requirement Ravi and Devaraj1991.In the present studyif the cysteine level 0.39 % was consideredthe calculated TSAA requirement of juvenile yellow catfish was 1.44 % of the dietwhich corresponded to 3.56 % of the dietary protein.The requirement for TSAA of juvenile yellow catfish 3.56 % of dietary protein was similar to that of Catla catla3.6 % Ravi and Devaraj1991lower than that of milkfish Chanos chaos Forsskal 4.37 % Borlongan and Coloso1993 and yellow croaker 4.02 % Mai et al2006higher than that of juvenile grouper Epinephelus Coioides2.73 % Luo et al2005 and channel catfish 2.34 % Harding et al1977.These differences may occur because juvenile yellow catfish are carnivorous fish with a high dietary protein requirement that results in a relatively higher methionine requirement compared with fish with lower dietary protein requirements Zhou et al2006.In additionwe considered that the analysis model had an important role in determining the dietary methionine for this fish.In the present study and in our previous study on the dietary lysine evaluation of juvenile yellow catfish Cao et al2012we selected the optimal analysis model by comparing the correlation coefficient of different analysis modelssuch as a second-order polynomial regression analysis modelone-slope straight broken-line analysis model and one-slope quadratic broken-line analysis model.The best analysis model was the one-slope quadratic broken-line analysis model.More studies are needed to determine the required dietary amino acids for fish using the above analysis models to confirm that the model used for the analysis is the optimal analysis model for determining the dietary amino acid requirement of fish as found in the present study.Some studies have reported that diets containing high amounts of CAA frequently result in much lower growth rates in fish compared with diets in which all amino acids are derived from intact protein Robinson et al1981Walton and Wilson1986.Mai et al2006 supplied 84.0 % dietary protein in experimental diets using a mixture of fish mealsoybean mealyeast and wheat meal16.0 % dietary protein of the experimental diets was provided by CAA.Compared with other studies Moon and Gatlin1991Alam et al2001the higher dietary intact protein levels observed by Mai et al2006 may have resulted in a relatively higher growth rate and feed conversion efficiency.In the present experimentthe intact protein was derived from fish meal and soybean meal and constituted 63.7 % of dietary protein for the dietsand the CAA were supplemented and accounted for approximately 37.3 % of dietary protein.These diet compositions may have affected the dietary methionine requirement of juvenile yellow catfish to some extent.The conversion of methionine to cysteine in the dietswhich has been previously studied Moon and Gatlin1991may influence the calculation of the dietary methionine requirement of fish.This issue was not determined in the current study and is worth future in
In this studythe dietary methionine level significantly affected the whole body protein content but had no significant effect on the moistureash and crude lipid contents.These results were similar to those of previous studies in other species Kim et al1992Ruchimat et al1997.In the present studythe dietary methionine levels had a significant effect on the HSI and CF but did not affect the VSI.Luo et al2005 observed that the HSI in the juvenile grouper increases as the dietary methionine level increases to the optimal required level and then remains unchanged beyond the optimal requirement.Walton et al1982 observed higher HSI values in rainbow trout fed with a low-methionine dietwhich suggests that dietary methionine and cystine levels affect the HSI.HoweverColoso et al1999 suggested that there is no correlation between the dietary methionine content and HSI in juvenile Asian sea bass.In the present studythe values of IFR were variable among the different dietary treatments and were not related to the dietary methionine levels.
In conclusionaccording to the one-slope quadratic broken-line analysis model of the specific growth rate and dietary methionine levelsthe dietary L-methionine requirement of juvenile yellow catfish was 1.05% of the diet accounting for 2.60% of the dietary protein.With regard to the cysteine content in the dry diet 0.39%the sulfur-containing amino acid methionine+cysteinerequirement for the juvenile yellow catfish was estimated to be 1.44% of the dietwhich corresponded to 3.56% of the dietary protein.
Acknowledgements
This study was financed by the State Spark Plan Project of “Comprehensive Development and Utilization of Safe Feed Additives for Healthy and Environment-friendly Aquaculture”2007EA780011Guangdong Science and Technology Research Project of “The Development of Micro-capsules of Crystalline Amino acids and its Application in Aquaculture Feed” 2007A0201000052and the Guangzhou Municipal Science and Technology Project.The authors would like to thank the members of Drs.Cao and Chens laboratories in Guangzhou Fishery Aquatic Technology Co.Ltd.Scientific R&D CenterInstitute of Animal ScienceGuangdong Academy of Agricultural Sciencesfor their help in diet preparation and in sample collection.
References28 references omitted.
饲料中添加赖氨酸及蛋氨酸对罗非鱼生长的影响
1 材料与方法
1.1 实验饲料
以鱼粉、豆粕、菜粕、棉粕为主要蛋白原次粉为糖原豆油为脂肪源配制8种实用饲料配方和营养组成如表1所示。No.2以喷雾干燥血粉替代No.1中羽毛粉补充0.15%结合态赖氨酸protein bound lysinePBL以提高配方赖氨酸水平No.3、No.4则是在No.1的基础上分别添加0.15%晶体赖氨酸uncoated lysineUCL或0.15%包膜赖氨酸coated lysineCL使赖氨酸水平和No.2一致No.5、No.6分别以No.3和No.4为基础分别补充0.1%晶体蛋氨酸uncoated methionineUCM和0.1%包膜蛋氨酸coated methionineCMNo.7、No.8以No.2为基础分别补充0.1%UCM和0.1%羟基蛋氨酸钙methionine hydroxy analog CaMHA-Ca以使配方赖氨酸蛋氨酸+胱氨酸≈10063所有不用羽毛粉的试验组均按比例补充晶体胱氨酸。包膜赖氨酸及蛋氨酸按国家发明专利方法9制备由广州飞禧特水产科技有限公司提供含量分别为32%及38%全通60目筛。
饲料原料粉碎过40目筛混合均匀后用SLX—80型挤压机制成直径为2.0mm的饲料在45℃烘干冷却后放入密封袋中于-20℃冰箱中保存待用。
Table 1 Ingredients and proximate compositions of the experimental diets
1.2 试验鱼和饲养方法
罗非鱼幼鱼由中山大学鱼类研究室所属渔场提供饲养试验在本研究所室内循环水养殖系统中进行。试验鱼先在室外水泥池中驯养2周然后选用720尾平均体质量约5.0g罗非鱼幼鱼随机分箱在300L玻璃钢水族箱水体积240L左右中进行养殖试验。每组饲料设3个重复每个重复放鱼30尾。微流水饲养水源为经活性炭脱氯后曝气后的自来水空压泵增氧。试验期间定量投喂每日分别在830、1530分2次饱食投喂实验周期为56d。每天观察鱼只健康状况记录死亡情况水温2430℃pH 7.5溶氧5mg/L氨氮<0.02mg/L。试验结束时停饲24h后称重计算存活率、相对增质量率、饲料效率。
1.3 样品采集
养殖试验结束后每个重复随机取10尾鱼其中4尾用作测定全鱼组成余下6尾解剖鱼体取肝脏去鳞取两侧肌肉0.21.0g在预冷的匀浆介质W/V =1/9中匀浆在4℃以4000g离心15min取上清液分装保存于-20℃备用。
1.4 分析测定
粗蛋白采用凯氏定氮法总脂用索氏抽提法水分采用105℃烘干法灰分用550℃马福炉灼烧法测定。氨基酸分析参照GB/T 18246—2000经6mol/L浓盐酸水解等处理后在氨基酸分析仪上测定。
1.5 数据分析
数据采用SPSS 11.0软件进行分析所有实验数据先用ANOVA进行单因素方差分析若存在显著差异则进行Duncan氏多重比较法确定组间差异显著性水平P<0.05。
2 结果与讨论
2.1 试验结果
见表2和对照组相比以血粉替代羽毛粉补充0.15%PBL提高配方赖氨酸含量后罗非鱼增质量率317.99%提高到326.93%但差异不显著P0.05同样在对照基础上补充0.15%UCL或0.15%CL提高配方赖氨酸水平增质量率也有提高趋势分别从317.99%提高到337.02%和329.41%但同样差异均不显著P0.05与此相应的是无论添加0.15%PBL还是0.15%UCL或0.15%CL饲料系数均呈现下降趋势其中补充0.15%UCL组达到显著性水平P0.05。在对照组基础上同时补充0.15%UCL和0.1%UCM后增质量率从317.99%降低到304.15%饲料系数呈现上升趋势从1.75增加到1.83但差异均不显著P0.05而同时补充0.15%CL和0.1%CM增质量率则提高到353.22%饲料系数则降低到1.61均达到显著性水平P0.05统计分析还表明这个组罗非鱼的生长速度也显著高于补充0.15%PBL或同时补充0.15%UCL和0.1%UCM组P0.05并显著降低饲料系数P0.05。同时补充0.15%PBL和0.1%UCM组的罗非鱼和仅补充0.15%PBL组或对照组相比增质量率308.78%有降低趋势饲料系数1.80则有升高趋势P0.05同时补充0.15%PBL和0.1%MHA-Ca组则有提高增质量率水平337.19%降低饲料系数1.68趋势P0.05。本次实验中配方组成的调整对肝体比2.843.22没有显著性影响P0.05)。
Table 2 Effect of different source of lysine/methionine on the growthfeed performance and heptosomatic index of Oreochromis niloticus[2]
Table 3 Effect of different source of lysine/methionine on body proximate composition of Oreochromis niloticus % dry basis[3]
Table 4 Effect of different source of lysine/methionine on the amino acid concentrations in muscle of Oreochromis niloticus
补充不同形式外源性氨基酸对罗非鱼常规组成如表3所示其中肝脏因样品数量关系没有测定粗脂肪及粗灰分。补充外源氨基酸对全鱼及肌肉的水分含量无显著影响但肝脏水分降低了3%4%P0.05对全鱼、肌肉及肝脏的粗蛋白含量无显著影响对全鱼及肌肉的粗灰分也无明显影响不影响肌肉的粗脂肪含量但添加血粉并同时补充晶体蛋氨酸组的全鱼粗脂肪含量有一定下降P <0.05。补充不同形式外源性氨基酸对罗非鱼肌肉氨基酸组成结果如表4所示结果表明本试验中外源氨基酸的添加对罗非鱼肌肉氨基酸组成无显著影响P >0.05)。
2.2 讨论
2.2.1 补充赖氨酸对罗非鱼生长的影响
罗非鱼的赖氨酸需要量为1.54%蛋氨酸和胱氨酸的合计需要量为0.96%饲料蛋白质量分数30%11本试验中对照组赖氨酸仅为1.24%蛋氨酸和胱氨酸合计0.77%明显低于所报道的需要量通过3%的喷雾干燥血粉替代3%的羽毛粉补充结合态赖氨酸提高赖氨酸水平到1.39%鱼的生长速度没有显著性差异同样补充包膜赖氨酸或晶体赖氨酸等游离态赖氨酸至饲粮赖氨酸含量为1.39%鱼的生长也没有显著性变化。这和Ehab12在虹鳟上的有关研究不相一致Ehab12在赖氨酸含量为1.5%虹鳟基础饲粮中补充晶体赖氨酸或喷雾干燥血粉将饲粮赖氨酸水平提高至1.8%及2.2%虹鳟赖氨酸最适需要量2.3%2.7%均显著提高虹鳟的生长速度这种差异和可能除了与鱼的品种有关可能还和饲粮中蛋氨酸水平有关通过计算Ehab12虹鳟试验的配方不难发现作者所用饲粮的蛋氨酸含量达到0.82%已满足了虹鳟0.7%的蛋氨酸需要量要求而在本研究中对照组以及补充外源赖氨酸的试验组蛋氨酸和胱氨酸合计仅0.77%明显低于罗非鱼0.96%的需要量更为值得注意的是按照虞予13推荐的罗非鱼饲粮中蛋氨酸和赖氨酸适宜比例为0.63的模式试验组尽管提高了赖氨酸水平但由于没有同步提高蛋氨酸水平蛋氨酸和赖氨酸的比例却因此从对照组的0.62下降为0.55这就意味着对照组的赖氨酸水平尽管较低但蛋氨酸和赖氨酸的比例为0.62更接近0.63理想模式。按照氨基酸需要的“水桶板块”理论,这可能在某种程度上降低了试验组所补充赖氨酸沉积效率,也因此和对照相比未取得显著的促生长效果。
2.2.2 同时补充赖氨酸和蛋氨酸对罗非鱼生长的影响
试验No.5至No.8在补充外源赖氨酸的同时进一步提高配方中蛋氨酸的量确保配方中蛋氨酸和赖氨酸的比值按罗非鱼的理想蛋白模式保持在0.63这种情况下再和对照组相比较可以发现同时补充包膜赖氨酸及蛋氨酸显著提高了鱼的生长速度增质量率提高11%左右而同时补充晶体赖氨酸和蛋氨酸或者以3%血粉补充结合态赖氨酸再补充晶体蛋氨酸,鱼的生长速度和未补充的对照相比则均无明显变化,这表明:晶体氨基酸在罗非鱼体内的吸收利用效果存在一定问题,晶体氨基酸经包膜后在相当程度上提高了晶体氨基酸的吸收利用率。
本研究的结果表明无论是结合态赖氨酸还是包膜赖氨酸虽然在吸收上存在一定优势但要取得显著的生物学效价在添加补充时要兼顾补充其他所缺少的必需氨基酸才能最大程度提高氨基酸的沉积效率例如Alam7也发现在日本对虾饲粮中按最适氨基酸比例同时补充包膜赖氨酸及蛋氨酸生长效果要优于同时补充晶体赖氨酸和蛋氨酸或者单独补充晶体赖氨酸或蛋氨酸的情况。
2.2.3 以羟基蛋氨酸钙形式补充蛋氨酸对罗非鱼生长的影响
对于蛋氨酸而言除了包膜形式外本研究还探讨了蛋氨酸的化学衍生物羟基蛋氨酸钙的应用效果在以3%血粉补充结合态赖氨酸基础上分别以晶体蛋氨酸以及羟基蛋氨酸钙两种形式补充蛋氨酸和对照组No.1相比前者生长速度基本没有改变而后者则有较好的提高趋势两者相比补充羟基蛋氨酸钙时鱼的生长速度显著高于同样条件下补充晶体蛋氨酸的生长效果。有关羟基蛋氨酸钙的在水产动物上生物学效价研究不多沈晓芝13的研究表明在豆粕为蛋白源的饲粮中添加羟基蛋氨酸钙仅在添加量为0.135%的显著提高鲤的生长及蛋白质效率其他添加量0.045%、0.09%、0.18%与不添加的对照组无显著差异。值得注意的是作者所用饲粮的赖氨酸水平仅为1.8%不同羟基蛋氨酸钙添加水平下含硫氨基酸总量也始终小于或等于0.944%两者均分别低于鲤鱼的最适需要量赖氨酸2.2%含硫氨基酸1.2%),这些条件和本研究中补充羟基蛋氨酸钙时饲粮赖氨酸及含硫氨基酸的含量情况比较相似,因此,本研究中添加羟基蛋氨酸钙未取得显著效果的原因,除了鱼的品种有关外,也许和所试验的羟基蛋氨酸钙添加的剂量大小不适合有关。本研究的结果提示,羟基蛋氨酸钙在罗非鱼体内吸收利用上可能比晶体蛋氨酸有一定优势,但其生物学效价还有待进一步试验。
2.2.4 补充氨基酸对罗非鱼体组成的影响
本试验中添加外源氨基酸有降低肝脏水分的趋势对全鱼及肌肉的粗蛋白粗脂肪及灰分没有明显影响也不影响肝脏的粗蛋白含量。Alam7在日本对虾日粮中同时补充赖氨酸及蛋氨酸也没有发现对脂肪及蛋白含量有显著性影响。同样在海鲈15、斑点叉尾16、遮目鱼17饲料中添加蛋氨酸也不影响实验鱼的鱼体成分。但在鲤14、拟石首鱼18和草鱼19-20饲料中添加外源蛋氨酸或赖氨酸能够提高肌肉中粗蛋白含量氨基酸对鱼体成分的影响可能因鱼的种类、氨基酸的剂型、饲料加工工艺和饲料原料的氨基酸利用效率而异。
对肌肉的氨基酸组成分析表明本试验中补充外源氨基酸的方式对肌肉氨基酸组成没有影响占肌肉湿基质量百分数但Abboudi21在研究大西洋鲑Salmo salar赖氨酸需要量时发现饲粮赖氨酸水平显著影响全鱼蛋白中赖氨酸含量%总氨基酸其中原因有下述3种可能①和氨基酸组成的表示方式有关Helland22在大西洋比目鱼Hippoglossus hippoglossus饲粮中以谷朊粉替代不同比例鱼粉发现配方氨基酸组成的改变会直接影响全鱼蛋白的某些氨基酸组成比例但变化的显著性和氨基酸组成的表示方法有很大关系3种表示形式中占总氨基酸质量百分数、占湿基质量百分数、占粗蛋白质量百分数以占总氨基酸质量百分数的结果来揭示变化趋势最为灵敏②和饲粮氨基酸变化的区间有关Helland22发现在配方中以谷朊粉部分替代鱼粉当赖氨酸含量从4.0%降低到3.6%大西洋比目鱼的全鱼赖氨酸含量显著降低占总氨基酸质量分数但随着谷朊粉用量加大配方赖氨酸含量从3.6%降低到2.6%时全鱼赖氨酸含量没有显著变化同样当配方中蛋氨酸含量从1.7%降低至1.3%时全鱼蛋氨酸含量没有显著变化但如果进一步降低到1.2%,则会显著降低全鱼蛋氨酸含量(%占总氨基酸含量③本试验中试验组和对照组的饲粮氨基酸组成差异不够大例如赖氨酸仅相差0.2%蛋氨酸仅相差0.1%而在Abboudi21的试验中赖氨酸含量在不同试验组之间的差异不低于0.5%。综合上述分析,作者认为,配方氨基酸组成可能会影响鱼体氨基酸组成,但要针对具体试验情况分析才能确定。
3 结语
综合本试验结果,我们认为罗非鱼饲粮中添加外源性氨基酸,一方面要注意添加的形式,例如采用包膜形式,另一方面最好能结合限制性氨基酸间的比例关系,这两个方面同时兼顾可能会取得比较理想的补充效果,同时低剂量的补充外源氨基酸不会对体组成产生明显影响。
参考文献22篇略。
军曹鱼幼鱼对饲料中精氨酸的需要量
华南农业大学学报200728487-90
军曹鱼Rachycentron canadum幼鱼对赖氨酸的需要量
长江大学学报自科版20052250-52
军曹鱼幼鱼对蛋氨酸的需要量
饲料工业200627432-34
饲料添加不同剂型蛋氨酸对凡纳滨对虾生长性能和生化指标的影响
饲料工业2011S230-33
日粮中添加不同形式赖氨酸对南美白对虾生长及肌肉成分影响的研究
饲料工业2008291228-31
(二)维生素
军曹鱼幼鱼维生素C需要量的研究
1 材料与方法
1.1 试验日粮
基础日粮组成及营养水平见表1在基础饲料中分别添加维生素C-2-单磷酸酯0、37.5、75、150和300mg/kg配制成5种等氮等能饲料。维生素C-2-单磷酸酯为罗氏公司产品维生素C含量为35%。饲料原料全部通过60目筛通过单螺杆挤压机制成直径4.0mm的颗粒于45℃下烘干冷却后入密封袋中于-20℃冰箱中保存待用。
Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet
每千克预混料中含有Provided per kg of premixVA 4 000 000.0 IUVD 200 000.0 IUVE 30.0 gVK 3.0 gVB1 8.0 gVB2 15.0 gVB6 12.0 gVB12 0.09g烟酸nicotinic acid 90.0 g泛酸钙calcium pantothenate 12.0 g叶酸f olic a cid 1.2 g生物素biotin 0.04 g肌醇inositol 80.0 gCa 382.0 gK 28.0 gMg 41.5 gFe 16.0 gZn 2.6 gMn1.1 gCu 1.0 gCo 0.10 gI 0.10 gSe 0.045 g。
1.2 试验鱼及饲养管理
军曹鱼幼鱼由广东恒兴集团有限公司东海岛试验场863海水鱼南方种质基地提供。饲养试验在湛江特呈岛进行。试验鱼先置于网箱3.0 m×3.0m×3.0m中暂养2周其间投喂基础饲料。然后选择体重为25.85g 左右的健康鱼225尾进行试验随机分成5组每组设3个重复每个重复15尾以重复为单位放养在网箱中网箱规格1.0m×1.0m×3.0m。每天分别于0900及1600投喂试验饲料2次投喂量为5%初始体重并根据实际摄食量每2周调整投喂量。试验期间水温2531℃盐度28‰34‰。试验持续56d。
1.3 样品采集和分析
试验结束后计数、称各网箱鱼体重量计算增重率、特定生长率和存活率。每口网箱随机取5 尾鱼断尾取血10 000r/min冷冻离心10min得血清样品同时解剖采集脑、肝脏和肾脏。另外每箱随机取鱼2尾留作全鱼水分、粗蛋白质、粗脂肪和灰分分析样品保存于-20℃冰箱。血清总抗氧化能力、溶菌酶活性和肾脏抗氧离子自由基能力使用南京建成生物研究所的试剂盒进行测定和计算。血清、肝脏和脑中维生素C含量采用二硝基苯肼分光光度法测定。饲料和全鱼的粗蛋白质测定用半微量凯氏定氮法水分用105℃烘干失重法粗脂肪用索氏抽提法灰分用马福炉550℃高温灼烧失重法测定。
1.4 数据统计
试验结果用平均值±标准误表示组间平均值间差异显著性通过One-way ANOVA分析后利用Duncan氏法进行多重比较显著性水平P<0.05。分析统计软件为STATISTIC 12.0。
2 结果
2.1 军曹鱼幼鱼的增重率、特定生长率和存活率
由表2可知饲料中维生素C添加量从0升高到75mg/kg时军曹鱼的特定生长率和增重率呈现出上升趋势达到最高值显著高于未添加组P<0.05当饲料中维生素C添加量从75mg/kg升高到300mg/kg时军曹鱼的特定生长率和增重率呈现下降趋势P<0.05。各试验组军曹鱼幼鱼的存活率没有显著差异P>0.05)。
以饲料中维生素C添加水平与增重率作回归直线可得y=1.778 8x+380.23R2=1和y=-0.501 2x+539.84R2=0.936 6通过折线法求得这两条直线相交点值即军曹鱼获得最佳生长效果时饲料维生素C最低添加量为70mg/kg图1
Table 2 WGRSGR and SR of juvenile cobia
Figure 1 Effect of dietary vitamin C levels on WGR of CobaiRachycentron canadum
2.2 军曹鱼幼鱼干物质、粗蛋白质、粗脂肪和灰分含量
由表3可以看出随着饲料中维生素C添加量的升高鱼体粗蛋白质含量逐渐增加在75mg/kg时达到最高占全鱼干物质的62.05%而后下降各组之间差异不显著P0.05)。各组之间干物质、粗脂肪和灰分含量没有明显变化。
Table 3 DMCPEE and Ash content of whole body of juvenile cobia
2.3 军曹鱼幼鱼体组织中维生素C积累量
由表4可见军曹鱼幼鱼血清中维生素C积累量随饲料中维生素C添加量增加呈现先上升后下降趋势当饲料中维生素C添加量为150mg/kg时血清中维生素C含量达到最高值显著高于未添加组。饲料中维生素C添加量从0mg/kg增加到300mg/kg时脑和肝脏中维生素C积累量呈现上升趋势在300mg/kg时达到最高值显著高于未添加组。
Table 4 Vit amin C concentrations of serumliver and brain in juvenile cobia
2.4 军曹鱼幼鱼非特异性免疫功能
军曹鱼幼鱼血清溶菌酶活性、总抗氧化能力和肾抗氧离子自由基能力见表5。随着饲料中维生素C添加量的增加溶菌酶活性呈现先上升后下降趋势在75mg/kg达到最高显著高于0、37.5和300mg/kg组。随着饲料中维生素C添加量的增加血清总抗氧化能力呈先上升后下降趋势在75、150和300mg/kg组显著高于未添加组。添加维生素C的各试验组军曹鱼肾抗氧离子自由基能力均高于未添加组在150mg/kg组达到最高但各组之间没有显著差异。
Table 5 T-AOC and lysozyme activity of ser um and anti O2- activity of kidney in juvenile cobia
以饲料中维生素C添加水平与血清溶菌酶活性作回归直线可得y=0.412 5x+20.183R2=0.917和y=-0.137x+64.54R2=0.998 6通过折线法求得这两条直线相交点值即当饲料中维生素C添加量为80.72mg/kg时军曹鱼血清中溶菌酶水平最高图2
Figure 2 Effect of dietary vitamin C levels on lysozyme activity of serum in juvenile cobiaRachycentron canadum L.
3 讨论
3.1 维生素C对军曹鱼幼鱼生长的影响
本试验结果表明饲料中添加适量的维生素C-2-单磷酸酯对军曹鱼具有显著的促生长作用但过量添加维生素C对军曹鱼生长并无促进作用这样的生长反应与部分同类研究结果相一致410-13。以增重率为指标军曹鱼幼鱼饲料中维生素C适宜添加水平为70mg/kg。这一结果同大菱鲆仔鱼Scopht halmus maximus、罗非鱼Oreochromis niloticus×O.aureus、致点带石斑鱼幼鱼Epinephelus coioides、翘嘴鲌鱼种Cul ter alburnus的研究结论一致14-17。Wang 等以维生素C-2-单磷酸酯02 000mg/kg为维生素C源对鹦嘴鱼Oplegnathus fasciatus和以维生素C-2-单磷酸钠/钙及维生素C-2-单磷酸钙0800mg/kg为维生素C源对朝鲜石头鱼Sebastes schlegeli的研究表明增重率随着饲料中维生素C添加水平的提高而显著上升27-28但依据增重率回归分析表明鹦嘴鱼维生素C适宜需要量为118mg/kg朝鲜石头鱼维生素C适宜需要量则分别为101和112mg/kg。除存活率略低于维生素C各添加组外本试验未观察到维生素C缺乏症的其他症状如贫血、脊椎弯曲、鳍条糜烂、体表充血等现象可能军曹鱼幼鱼具备一定的合成维生素C能力。
由于研究者所用的维生素C剂型不同由此得出鱼类对维生素C的需要量结论差异较大。一般来说早期的试验多采用晶体维生素C得出的鱼类维生素C需要量较高18-19以稳定化处理的维生素C源确定的鱼类维生素C需要量较低20-22。对同一种鱼类维生素C需要量的研究结果表明在一定范围内添加维生素C磷酸酯比添加同等剂量的包膜维生素C具有更高的增重率23。王广军等24采用正交设计法研究军曹鱼饲料中维生素E、维生素C、胆碱、肌醇适宜添加量在军曹鱼饲料中添加500、750、1 000mg/kg维生素C多聚磷酸酯发现军曹鱼饲料中维生素C的适宜添加剂量为750mg/kg。本试验以维生素C-2-单磷酸酯35%为维生素C源得出的维生素C最适需要量数值明显低于维生素C多聚磷酸酯可能是因为两者的结构、维生素C含量和吸收效率不同最终导致军曹鱼维生素C需要量出现差异。
3.2 维生素C对军曹鱼幼鱼体组成的影响
对军曹鱼幼鱼体组成的分析表明鱼体中干物质、蛋白质、粗脂肪和灰分含量不受饲料中维生素C添加水平的影响。这与对罗非鱼Oreochro misspilurus、金头鲷Sparus aurata和翘嘴鲌Culter alburnus的研究结果一致25-2617。但对致点带石斑鱼Epinephelus coioides16的研究显示饲料中维生素C缺乏或过高的均可导致体脂含量下降本研究结果与之不同。
3.3 维生素C对军曹鱼幼鱼组织维生素C含量的影响
一些研究表明鱼体维生素C的积累部位主要是肌肉、肝脏、鳃部和脑部而在这些组织中的维生素C积累量由高到低的次序为脑、鳃、肝脏和肌肉27-28。然而本试验所测定的军曹鱼幼鱼3种组织中维生素C含量由高到低次为肝脏、脑和血清血清维生素C积累量随饲料维生素C添加水平提高呈先上升后下降趋势脑和肝脏中维生素C积累量则随饲料维生素C添加水平提高显著上升对杂交罗非鱼Oreochromis niloticus ×O.aureus、致点带石斑鱼Epinephelus coioides和中华鲟Acipenser sinensis等的研究也得出相同的结论15-1629。鱼类对维生素C的需要量一般以肝脏中维生素C含量、生长速度、相关酶活性、存活率及是否出现缺乏症作为研究鱼类对维生素C需要量最严格的反应指标。Dabrowski等30认为鱼类摄入的维生素C主要用于维持体内组织中维生素C恒定因此鱼类对维生素C的需要就等同于维持组织最大累积量的需要通过这个指标确立的需要量与通过生长率确立的需要量存在一定差异。Foumier等31进一步强调肝脏维生素C饱和浓度是估算欧洲鲈鱼对维生素C需要量的最可信的指标。本试验中饲料维生素C添加量达300mg/kg时军曹鱼肝脏维生素C积累量仍未达到饱和说明肝脏达到饱和时维生素C需要量要高于以生长速度作为评价指标的数值。这与Gouillou-Coustans32、李爱杰33和陈建明等17报道一致即以肝脏饱和浓度为标准得出的结果要比用生长速度、相关酶活性、存活率等作为评价指标时要高一些。
3.4 维生素C对军曹鱼幼鱼非特异性免疫的影响
多数养殖鱼类对维生素C酯的最适生长需要量为50100mg/kg饲料但不同养殖鱼类对饲料维生素C的最适免疫需要量不同34。鱼类在应激和病害侵袭条件下需要更多的维生素C来维持其生理功能和抗病力因此当以免疫学指标来确立需要量时需要量往往高于通过生长指标确立的值35-36。Montero等37以血清皮质醇含量、溶菌酶活力和补体活性为指标认为金头鲷Sparus aurata摄食维生素C 250mg/kg饲料时耐密集和抗病力较强摄食含维生素C300500mg/kg时头肾白细胞的吞噬活性、呼吸爆发活力较强饲料中维生素C含量在250和300mg/kg时大菱鲆Scopht halmus maximus和异育银鲫Carassius auratus gibelio ♀×Cyprinus carpio ♂血清溶菌酶活力分别达到最高438。本试验发现饲料中适量添加维生素C能显著提高军曹鱼幼鱼血清溶菌酶活性和总抗氧化能力。血清中溶菌酶来源于大量的中性粒细胞、单核细胞和吞噬细胞是鱼类抵抗病原菌感染的重要的非特异性体液免疫因子。总抗氧化能力和抗氧子自由基能力是评价机体抗氧化和清除自由基的指标其数值升高表明生物清除自由基能力提高抗氧化防御能力增强。因此饲料中添加维生素C能够提高军曹鱼幼鱼非特异性免疫能力。
4 结论
在本试验条件下饲料中添加适量的维生素C能够促进军曹鱼幼鱼的生长提高鱼体组织中维生素C的积累量增强非特异性免疫功能。以鱼体增重率和血清溶菌酶含量为评价指标军曹鱼幼鱼饲料中维生素C的适宜添加量分别为70和80.72mg/kg维生素C-2-单磷酸酯)。
参考文献38篇略。
凡纳滨对虾Litopenaeus vannamei维生素B1需要量的研究
1 材料与方法
1.1 试验日粮
以酪蛋白不含维生素、明胶、鱼粉作为蛋白源玉米淀粉作为糖源鱼油及大豆油作为脂肪源并补充无机盐、维生素不含维生素B1等配制成基础日粮见表1。在基础日粮中分别添加0、20、40、60、80、120、200和400 mg/kg 盐酸硫胺素购自上海伯奥生物科技有限公司。经实际测定8种试验日粮中硫胺素的含量分别为0.83、19.70、37.40、50.80、65.30、94.20、163和323 mg/kg。另外在基础日粮的基础上配制1组不含有鱼粉和维生素的驯养日粮见表1。原料经粉碎过60目筛按配方标准称重均匀混合后用小型双螺杆机挤压成直径为1.0 mm的颗粒于-20 ℃冰箱中保存,备用。
1.2 试验对虾及饲养管理
试验对虾取自广州虾苗厂虾苗运回后先在养殖系统中培育至0.5 g左右。试验之前先在室内循环系统盐度为6‰的海水中用不含维生素的驯养日粮驯化暂养1周。试验开始时取体重0.55±0.03g的健康活泼的凡纳滨对虾虾苗960尾随机分为8组每组3个重复每个重复40尾分别投喂8种不同的试验日粮分别记作G0.83、G19.70、G37.40、G50.80、G65.30、G94.20、G163、G323。试验期间每天分别在830、1430和2000各投喂1次投喂率为6%17%根据虾的摄食情况来调节投喂率并及时捞出剩饵。采用循环过滤水系统养殖水源为经过活性炭过滤、消毒、稀释后的海水盐度控制在5‰6.5‰。养殖过程中不间断充氧曝气溶解氧高于6.0 mg/LpH保持在7.88.2水温26.031.0 ℃。每日观察对虾的摄食、游动、蜕皮及死亡情况及时捞出死虾。生长试验的饲养周期为6周。
Table 1 Composition and nutrient levels of basal diet and conditioning diet air-dry basis%
表1 基础日粮和驯养日粮组成及营养水平(风干基础)(续)-1
1.3 样品采集及前处理
饲养试验结束时对虾空腹24 h称终末体重统计死亡率。随机取5尾虾备测虾体水分、灰分、粗脂肪和粗蛋白。随机取10尾虾剥离肝胰脏并采血采血用1 mL无菌注射器自对虾头胸甲后缘围心窦入针取血注入Eppendorf管中置于4 ℃冰箱24 h后10000 rpm 离心10 min取上清液于-80℃冰箱中保存备用。肝胰脏取出后放入Eppendorf管中置于-80 ℃冰箱中保存备用。
1.4 样品分析
1.4.1 常规营养成分分析
日粮及对虾的水分、灰分、粗蛋白和粗脂肪含量按照国标方法进行测定13
1.4.2 生长性能计算
成活率Survival rateSR%=终末虾尾数/初始虾尾数×100
特定生长率Specific growth rateSGR%/d=ln终末平均体重-ln初始平均体重/饲养天数×100
饲料效率Feed efficiencyFE%=总体重增加量/总日粮投喂量×100
1.4.3 血清转酮醇酶活性TKA测定
血清TKA的测定采用比色法参照Warnock等14和Brin等15-16的方法略有改动。取50 μL血清加入等量0.1 mol/L磷酸缓冲液pH 7.2充分混合后静置再加入100 μL D-5磷酸核糖0.012mol/L涡旋充分混合l min。然后在37 ℃下反应1 h再加入100 μL 15%三氯乙酸终止反应。在4 ℃下6000×g离心10 min取上清液加入预先备好的氯化铁-苔黑酚试剂在100 ℃下水浴40 min然后用UV/VIS可见光分光度计在580 nm和670 nm处测定其吸光度。TKA通过Horeker 17计算血清酶活性单位为μmol景天庚酮糖mL·h
1.4.4 日粮中维生素B1测定
根据GB/T 5009.197—2003于中国广州分析测试中心采用HPLC法测定。称取粉碎过的日粮样品2 g左右精确至0.001 g加入5 mL 0.01 mol/L HCl再加入20 mL蒸馏水摇匀后于121 ℃加压水解30 min冷却后用蒸馏水定容至50 mL用0.45 μm滤膜过滤后上机检测。色谱条件高效液相色谱仪Agilent Hp 1100紫外检测器色谱柱Ultimate columnXB-C185 μm4.6 nm×250 nm流动相磷酸盐溶液1%+乙腈15%+含离子对试剂的水溶液1 g/850 mL流速1.0 mL/min检测器紫外波长280 nm柱温35 ℃。
1.4.5 肝胰脏中淀粉酶活性和肝胰脏匀浆上清液总蛋白测定
肝胰脏中的淀粉酶活性采用碘-淀粉比色法测定,肝胰脏匀浆上清液总蛋白采用考马斯亮蓝法测定,方法均参照南京建成生物工程研究所试剂盒测定说明书。
1.5 数据统计分析
结果用平均数±标准误±SE表示。数据分析采用SPSS 13.0 统计软件经方差分析后有显著差异后再做组间Duncan氏多重比较显著水平P为0.05。通过折线模型18确定维生素B1的最适需求量。模型的方程为Y=L+UR-X LR其中Y是用于估计需要量的指标R、L 为折点的坐标RLR 为要计算的需要量XLR是小于R的自变量XU是直线的斜率当X>R 时定义R-X LR=0。
2 结果
2.1 日粮中添加维生素B1对凡纳滨对虾生长性能、饲料效率和存活率的影响
各组凡纳滨对虾的终末体重、特定生长率、饲料效率和存活率见表2。凡纳滨对虾的终末平均体重、特定生长率、饲料效率在未添加组0.83 mg/kg最低显著低于其他各添加维生素B1组P<0.05而其他各组间差异不显著P>0.05。未添加组0.83 mg/kg的存活率最低显著低于19.70、37.40、50.80和323mg/kg组与其他组间差异不显著P>0.05。以凡纳滨对虾特定生长率为评价指标通过折线18模型分析了凡纳滨对虾的维生素B1需要量见图1。结果显示特定生长率Y与日粮维生素B1含量X回归方程为Y=3.73-0.028123.9-XR2=0.81得到凡纳滨对虾维生素B1需要量为23.90mg/kg日粮。
Table 2 Effects of dietary thiamin supplementation on growth performancesurvival rate and FE of juvenile prawn Litopenaeus vannamein=3
2.2 日粮中维生素B1对凡纳滨对虾体成分的影响
饲养42d后凡纳滨对虾的体成分见表3。各组凡纳滨对虾的水分之间差异不显著P>0.05粗蛋白质、粗灰分和粗脂肪含量以未添加组0.83 mg/kg最低各添加组有不同程度的提高但各组间差异未达到显著水平。
Table 3 Effect of dietary thiamin supplementation on body composition of juvenile prawnLitopenaeus vannamei%n=3
2.3 日粮中添加维生素B1对凡纳滨对虾血清TKA和肝胰脏淀粉酶活性的影响
由表4可见半纯化日粮中添加50.80mg/kg维生素B1组的血清TKA最高显著高于无添加0.83 mg/kg与其他添加组间差异不显著。凡纳滨对虾肝胰脏淀粉酶活性在无添加组0.83 mg/kg最低65.3 mg/kg 组最高比无添加组0.83 mg/kg高14.24%但各组间差异不显著。以凡纳滨对虾血清的TKA为评价指标通过折线18模型分析了凡纳滨对虾的维生素B1需要量图2。结果显示血清的TKAY与日粮维生素B1含量X回归方程为Y=30.75-0.682623.7-XR2=0.97得到凡纳滨对虾维生素B1需要量为23.70mg/kg日粮。
通过6周的饲养试验发现日粮中维生素B1的缺乏导致了凡纳滨对虾生长性能的下降。除此之外没有发现其他明显的缺乏症状。
Table 4 Effects of dietary thiamin supplementation on Serumal transketolase activityTKAand hepatopancreatic amylase of juvenile prawnLitopenaeus vannamein=3
Figure 1 Relationship between SGR and dietary thiamine supplementation in the prawn Litopenaeus vanname
Figure 2 Relationship between serum TKA and dietary thiamine supplementation in the prawn Litopenaeus vanname
3 讨论
3.1 凡纳滨对虾维生素B1需要量的确定与分析
维生素B1是水生动物机体维持正常生长和健康所必需的水溶性维生素之一。到目前为止国内外关于水生动物的维生素B1需要量已有不少报道。在鱼类方面Morito等6以生长、存活以及组织的TKA为指标得到虹鳟对维生素B1的需要量为l mg/kg 日粮。Murai和Andrews7研究发现斑点叉尾获得最佳生长和预防缺乏症状的维生素B1需要量为l mg/kg 日粮。Cowey等8研究表明大菱鲆获得最佳生长的维生素B1需要量为0.62.6 mg/kg。Aoe等9认为鲤鱼的维生素B1需要量为0.5 mg/kg。赵智勇3以生长、饵料系数以及肝脏维生素B1含量为评价指标得到草鱼维生素B1需要量分别为1.19、1.16和4.49 mg/kg 日粮。李爱杰等5指出牙鲆的维生素B1需要量为18.2 mg/kg 日粮。在软体类方面Zhu等2以生长、肝脏TPP含量以及TPP效应为评价指标得到皱纹盘鲍的维生素B1需要量分别为51、61和58 mg/kg 日粮。在甲壳类方面Deshimaru和Kuroki 10以生长指标和虾体维生素B1含量为评价指标得到日本对虾维生素B1的适宜添加量分别为60和120 mg/kg 日粮。徐志昌和李爱杰11研究发现日粮中含60 mg/kg 的维生素B1时中国对虾的增长率、存活率、淀粉酶活力以及组织中的维生素B1含量最高维生素B1过量或者缺乏均会降低组织维生素B1含量阻碍对虾的生长和代谢。Chen等12以生长、存活率以及血淋巴的维生素B1含量为评价指标得到斑节对虾维生素B1需要量为1314 mg/kg 日粮。由以上报道可见鱼类的维生素B1需要量在0.520 mg/kg软体类鲍鱼的维生素B1需要量在5161 mg/kg虾类的维生素B1需要量在13120 mg/kg。
本试验中添加维生素B1能显著提高凡纳滨对虾的特定生长率和饲料效率这与Chen等12在斑节对虾的研究中所得结果相似表明日粮中添加适量的维生素B1能显著促进凡纳滨对虾的生长。而无添加组可能是由于缺乏维生素B1而导致凡纳滨对虾体内糖代谢受阻抑制了糖类正常的氧化供能以及体内脂肪的合成导致体内蛋白质的消耗供能从而最终导致对虾的生长缓慢。本试验中以特定生长率为评价指标通过折线回归分析得到维生素B1的需要量为23.90mg/kg日粮。这一结果比已报道的鱼类维生素B1需要量0.520 mg/kg 日粮要高比皱纹盘鲍的维生素B1需要量5161 mg/kg要低在已报道的虾类维生素B1需要量13120 mg/kg 日粮范围之内。不同种类的水生动物维生素B1需要量明显不同与鱼类不同水生甲壳纲动物由于其抱食、采食缓慢的摄食食性日粮从投喂到完全采食在水中浸泡的时间比较长饲喂期间虾对日粮颗粒的选择将进一步提高养分的溶失包括水溶性维生素如维生素B1因此甲壳纲动物维生素B1的需要量较鱼类高12。在甲壳类中维生素B1与糖代谢有密切的关系因此虾类对维生素B1的需要量会因日粮中的碳水化合物的水平而有所变化10。Goldsmith19认为维生素B1作为碳水化合物代谢中丙酮酸氧化脱羧和戊糖磷酸途径的转羟乙醛酶反应中一种辅酶当饲喂高碳水化合物时陆生动物的维生素B1需要量升高。本试验中所用碳水化合物水平为23%较斑节对虾的20%12和日本对虾的5%10要高但是本试验得到凡纳滨对虾的维生素B1需要量23.90mg/kg却比斑节对虾的1314 mg/kg 日粮12要高比日本对虾的60 mg/kg 和120 mg/kg 日粮10要低。另外试验种苗、试验日粮的组成、试验条件以及评定指标的不同都会造成所测营养需要量的差异。
先前关于人类和老鼠的研究已经表明组织和血清的TKA是发现维生素B1缺乏和评价机体维生素B1营养状况的敏感指标15-1620-21。在鱼类及软体类方面Cowey等8用血淋巴的TKA来评价大菱鲆的维生素B1需要量。Morito等6以肾脏和肝脏的TKA为指标来评价虹鳟的维生素B1需要量并指出伴随着缺乏症的出现TKA也出现明显的变化因此他认为TKA是虹鳟机体维生素B1状况的较敏感指标。而在甲壳类方面Chen等22以肌肉、血淋巴和肝中TKA来评估斑节对虾的维生素B1营养状况。本试验中半纯化日粮中添加适量的维生素B1能显著提高凡纳滨对虾血清的TKA。这一结果与皱纹盘鲍2、斑节对虾22虹鳟6等研究结果相似。本试验以血清TKA为指标得到凡纳滨对虾维生素B1需要量23.70mg/kg日粮与以生长性能为指标得到的23.90mg/kg日粮相近因此笔者认为生长性能指标和血清TKA是评价凡纳滨对虾维生素B1营养需要状况的合适指标。在本试验条件下满足凡纳滨对虾最佳生长所需要的维生素B1的量为24 mg/kg 日粮。本实验中对虾血清转酮醇酶活性是根据Warnock等14和Brin等15-16方法测定的该方法通过人为添加TPP到缺乏硫胺素的血清中刺激血清中的转酮醇酶由无活性变为有活性其原理可用来评价机体硫胺素的营养状况。该方法的灵敏性、可靠性以及测定过程中酶的稳定性已由始创者反复验证并应用于临床研究。该方法也多次应用于水产研究Zhu等2关于皱纹盘鲍、Cowey等8关于大菱鲆和Masumoto等23关于虹鳟的研究中都应用了该法。据此该方法在测定过程中酶活稳定可靠性高。
3.2 日粮中添加维生素B1对凡纳滨对虾体成分和肝胰脏淀粉酶活性的影响
对虾摄食维生素B1后在肝胰脏中将硫胺素磷酸化而转变成为活性的辅酶即焦磷酸硫胺素辅羧酶TPP。从而参与糖代谢过程中α-酮酸(如丙酮酸,α-酮戊二酸的氧化脱羧反应此反应是体内代谢的中间步骤作为辅羧酶促进糖类代谢并为糖异生、蛋白质合成、三羧酸循环等代谢途径提供部分原料提供维持机体正常生长和发育的能量及物质需要24。本试验研究发现半纯化日粮中添加维生素B1能提高凡纳滨对虾肝胰脏淀粉酶活性在添加量为50.8 mg/kg 时淀粉酶活性达到最大值但各组间差异不显著。与此相似许实荣等24关于中国对虾的研究发现日粮中添加60 mg/kg 的维生素B1能明显提高中国对虾肝胰脏的淀粉酶活性日粮中不足或过多的维生素B1都会降低肝胰脏淀粉酶的活性。徐志昌和李爱杰11研究发现日粮中含有60 mg/kg 的维生素B1时中国对虾肝胰脏的淀粉酶活性最大。这表明日粮中添加适量的维生素B1能提高凡纳滨对虾淀粉酶活力促进糖代谢使对虾能更好地利用日粮中的糖源。
本试验中添加维生素B1对凡纳滨对虾体粗蛋白、粗脂肪以及粗灰分含量均无显著影响但有增高趋势而且未添加维生素B1组的日粮效率显著低于添加组这可能是维生素B1的缺乏抑制了糖类的代谢减少糖酵解过程所供给蛋白质和脂类合成的营养物质最终降低了凡纳滨对虾对体内蛋白质和脂类的吸收利用从而也减少了其他营养物质如钙、磷等的沉积3
3.3 凡纳滨对虾维生素B1缺乏症
在鱼类的研究中发现维生素B1缺乏会引起鱼类厌食、生长缓慢、出血、神经过敏、不正常抽搐、体色变暗、肌肉萎缩、失去平衡感和运动失调等症状6725-26。而本实验中经过6周的养殖饲喂无添加维生素B10.83 mg/kg组日粮的凡纳滨对虾除生长缓慢之外并没有发现明显的缺乏症状这一结果与大菱鲆8、斑节对虾12以及皱纹盘鲍2的研究相似。Cowey等8和Chen等12认为底栖生活的鱼类和虾类长时间静置水底不易出现像自由游动的鱼类所出现的典型缺乏症状这个解释也适用于底栖生活的凡纳滨对虾而且由于虾的外壳的包围也妨碍了对虾缺乏症状的观察。另外也可能是由于无添加组中含有的0.83 mg/kg 维生素B1或对虾胃肠道合成的维生素B1足以阻止机体出现明显的缺乏症状。
4 结论
①半纯化日粮中添加适量的维生素B1能显著促进凡纳滨对虾的生长和日粮效率显著提高血清的TKA。
②本试验条件下生长指标和血清TKA是评价凡纳滨对虾维生素B1营养需要状况的合适指标以上述两者为评价指标分析得到凡纳滨对虾维生素B1需要量分别为23.90mg/kg和23.70mg/kg日粮。
参考文献26篇略。
维生素E和硒互作对凡纳滨对虾Litopenaeus vannamei抗氧化系统的调节作用
1 材料和方法
1.1 饵料的配制
Table 1 Composition of the basal dietg/kg
1.2 试验分组及管理
凡纳滨对虾购于广东肇庆某养殖场。挑选体长3cm左右的虾用于试验试验前暂养1周养殖于具有循环盐水的玻璃水族箱70cm×45cm×30cm每箱放养25尾每个梯度设3个重复养殖水体盐度为8‰10‰由海水晶配制。箱中放置遮蔽物以防止对虾互相残杀每天早晚各投饵1次投饵量根据对虾的摄食情况进行调整饵料以不剩余为准每天及时清除残饵和排泄物。饲养期为4周在取样前24h停止投饵。在0周时从各处理组3个重复共随机抽取10只虾第2、4周时从每个处理组的2个重复中各随机抽取10只虾然后从第3个重复中补足前2组所取的尾数使前2组保持25尾/箱。用250μL的灭菌玻璃注射器自对虾头胸甲后部插入凡纳滨对虾围心腔取血置于2mL Eppenddorf管中于4℃冰箱中过夜然后于4℃低速离心10min 3000转/min取血清放入-80℃超低温冷冻冰箱备用。在冰浴条件下用小剪刀和镊子取出对虾肌肉和肝胰腺0.5g加入5mL 生理盐水进行超声波冰浴匀浆然后将匀浆液冷冻离心0℃10000r/min30min取上清液保存在-80℃冰箱中待测。
1.3 超氧阴离子O2-Reactive oxygen intermediates的测定
2mL离心管中加入200μL MHBSS、30μL Alsever氏抗凝剂和20μL 虾血在25℃下培养30min加入50μL 0.3%NBT37℃室温培养2h再加入300μL纯甲醇离心6500 r/min10min取上清液。将沉淀用70%的甲醇洗2次在干燥器内干燥后加700μL的2mol/L KOH和800μl的二甲基亚砜溶解后在波长620nm处测定OD值。
1.4 酚氧化酶POPhenoloxidase活力测定
0.01mol/L的二甲砷酸钠缓冲溶液Na-CAC bufferPH 7.050μL置于96孔酶标板中加20μL血清100μL多巴L-dopa在490nm下用酶标仪测定吸光度每两分钟读数一次。酶活力单位定义为每分钟每毫克蛋白OD490增加0.001。
1.5 谷胱甘肽过氧化物酶GSHglutathione peroxidase活力测定
DTNB直接法即测定底物谷胱甘肽GSH被氧化的程度来表示酶活。
1.6 总抗氧化能力T-AOCtotal anti-oxidant activity 活力测定
采用试剂盒的方法,总抗氧化能力试剂盒购于南京建成生物有限公司,严格按照试剂盒的方法操作。
1.7 统计分析
采用SPSS11.5统计软件两因素方差分析和LSD法多重比较对所得数据进行分析处理认为P<0.05差异显著,所有的结果均以平均值±标准差来表示。
2 结果
2.1 血细胞O2-含量的变化
Table 2 Effect of vitamin E and selenium on the reactive oxygen intermediatesO2-OD in hemocytesmean±SDn=3
O2-含量的变化见表2。饲料中不同浓度的VE以及VE和Se 对O2-有显著的影响P<0.05Se 对O2-无显著的影响P>0.05但VE和Se有交互作用。第2和第4周时G8组血细胞中O2-生成量最多P<0.05第4周时产生的O2-与第2周相比有所降低。
2.2 PO活力变化
PO活力的变化见表3。第2周时饲料中不同浓度的VE、Se以及VE和Se 对PO有显著的影响P<0.05但第4周时Se的影响作用不显著P>0.05。第2周时G9组PO活力达到最高其次是G5组但差异不显著P>0.05。第4周时G7组PO活力最高P <0.05其次是G6、G8组但与G7组无显著性差异P>0.05各组PO与第2周相比也有降低的趋势。
Table 3 Effect of vitamin E and selenium on the POU/mLactivity in serum mean±SDn=3
Table 4 Effect of vitaminE and selenium on the total anti-oxidant activityT-AOC IU/mL in serummean±SDn=3
2.3 血清T-AOC活力的变化
血清T-AOC活力的变化见表4。饲料中不同浓度的VE、Se以及VE和Se 对血清T-AOC有显著的影响P<0.05。第2周时G2组T-AOC活力最高其次是G4、G8组但组间差异不显著P>0.05。第4周G9组T-AOC活力最高P<0.05其次是G5、G3组。
2.4 肝胰腺GPx活力的变化
Table 5 Effect of vitaminE and selenium on the glutathione peroxidaseGPxU/mg protin hepatopancreas mean±SDn=3
肝胰腺GPx活力的变化见表5。饲料中不同浓度的VE、Se以及VE和Se 对凡纳滨对虾肝胰腺GPx有显著影响P<0.05。第2周时G3组GPx活力最高P<0.05其次是G5、G2组但3组间差异不显著P>0.05。第4周时G7组GPx活力最高P<0.05其次是G4组但与G7组差异显著P<0.05)。
2.5 肝胰腺T-AOC活力的变化
肝胰腺T-AOC活力的变化见表6。第2周时饲料中不同浓度的VE、Se以及VE和Se 对凡纳滨对虾T-AOC活力有显著影响P0.05但第4周时VE对T-AOC影响不显著P0.05。第2周时G3组T-AOC活力最高P0.05第4周时G9组最高P0.05其次是G5组但两组间差异不显著P0.05)。
Table 6 Effect of vitamin E and selenium on the total anti-oxidant activityT-AOC IU/mLin hepatopancreasmean ±SDn=3
表6 VE和Se 对凡纳滨对虾肝胰腺中总抗氧化能力T-AOCIU/mL的影响-1
3 讨论
3.1 VE和Se对血细胞O2-的影响
在需氧生物利用氧气代谢过程中会产生一类含有氧的比氧气性质还活泼的物质—活性氧reactive oxygenspeciesROS它包括过氧化氢H2O2、超氧阴离子O 2-、羟自由基·OH29。活性氧为活化的吞噬细胞功能之一与黏附、趋化、吞噬、脱颗粒等功能共同保证吞噬细胞发挥其正常的防御作用30适量的活性氧能够杀死侵入机体的有害微生物对机体起到防御保护作用。Sharp研究发现呼吸爆发产生的活性氧能够作为吞噬细胞杀死气单胞菌A.salmonicida的机制31皱纹盘鲍血细胞经刺激诱导吞噬活动中有明显的呼吸爆发现象和很强的O2-产生皱纹盘鲍血细胞在吞噬防御反应中能够通过产生活性氧对外源病原进行杀灭32。试验中发现VE和Se 对O2-有交互作用这与在肉鸡上的研究结果具有一致性25但单独的Se 对O2-却无显著影响Wang等也发现在体长2cm的凡纳滨对虾上Se不能降低由氨氮应激引起的自由基损伤6所以在刺激活性氧产生方面Se可能是VE的辅助因子加强了VE的免疫刺激作用。试验过程中第2周产生的O2-比第4周多这可能是短时间内外源物质会刺激呼吸爆发作用增强但在添加量未产生细胞毒负效应时随着时间延长外源刺的作用会趋于缓和。
3.2 VE和Se对PO的影响
甲壳动物中的酚氧化酶系统proPO系统是一种与脊椎动物补体系统类似的酶级联系统该系统中的因子以非活化状态存在于血细胞的颗粒中33。酚氧化酶原系统proPO系统经活化产生的酚氧化酶PO 广泛存在于无脊椎动物体内是非特异性免疫系统的主要成员之一。中国对虾Fenneropenaeus chinensis血淋巴、血清和凡纳滨对虾血清中都存在PO34-35幼虾幼体 体内的PO活性对虾血清PO活性血浆上清液PO性和血细胞内PO活性常常被用作对对虾健康状况的评估指标36。在本试验中同样能检测到凡纳滨对虾血清中PO的活性。VE、Se以及VE和Se 在第2周时对PO有显著的影响但第4周时Se作用不显著。第2周G5和G9酶活性最高无显著差异第四周G6和G7酶活性最高说明在短时间内添加中剂量的VE和Se足以使PO活性达到较高水平但随着养殖时间的延长对虾饵料中需要配合高剂量的VE或Se来维持高水平的PO活性。在整个过程中VE对PO一直有影响但低Se持续的时间相对较短。王宝杰发现EDTA及Cu2+能较强地抑制中国对虾酚氧化酶的活性该酶很可能是一种Cu2+金属蛋白酶37。叶星等也发现铜原子是否结合在PO上以及铜离子的价态对PO活力有着深远的影响38适量地增加VE是否会通过影响体内铜的吸收或铜离子的价态来影响PO活性或随着Se添加时间的延长是否会对铜的吸收产生拮抗作用还有待进一步研究。
3.3 VE和Se 对T-AOC的影响
总抗氧化能力totalantioxidative capacityT-AOC是近年研究发现的用于衡量机体抗氧化系统功能状况的综合性指标。T-AOC的大小可代表和反映机体抗氧化酶系统和非酶促系统对外来刺激的代偿能力以及机体自由基代谢的状态39。用硫辛酸和N-乙酰半胱氨酸两种抗氧化剂饲喂高脂饲料大鼠发现血清和组织T-AOC、SOD活性、GSH含量显著上升40。朱选等发现在低浓度氨氮应激下添加中草药饲料的凡纳滨对虾血清T-AOC升高41以上研究都为T-AOC作为衡量抗氧化能力的指标提供了有力的佐证。试验发现第2周时VE、Se以及VE和Se 对血清和肝胰腺T-AOC有显著的作用但第4周时VE对肝胰腺T-AOC影响不显著。随时间的延长维持高水平T-AOC所需的VE和Se的量无明显变化添加量都在中剂量左右第4周时G9组酶活力也达到了最高至于随时间的延长高VE和Se组是否会对细胞产生毒性或中剂量的VE和Se能否满足抗氧化需求还需进一步验证。在本试验中从提高T-AOC活性来讲Se是一种有效的因子它可能从多种酶来整体调控T-AOC的强弱这与方展强等关于Se在一定程度上拮抗汞对剑尾鱼机体T-AOC的降低具有一致性42但与赵吉伟等在虹鳟上得出的结论却相反8
3.4 VE 和Se 对GPx的影响
GPx是生物机体内重要的抗氧化酶之一它可以消除机体内的过氧化氢及脂质过氧化物阻断活性氧自由基对机体的进一步损伤是生物体内重要的活性氧自由基清除剂它以硒代半胱氨酸Se的形式发挥作用以谷胱甘肽GSH为还原剂分解体内的脂质过氧化物因而可防止细胞膜和其他生物组织免受过氧化损伤。研究发现动物机体在一定范围内的硒含量与谷胱甘肽过氧化物酶GPx的活性成正相关43-46。第2周时VE、Se以及VE和Se对GPx作用显著这与Shinde等在雄性水牛上的研究结果具有一致性47并且G3组效果显著第4周G7组效果最好当Se的添加量超过一定范围或随着养殖周期的加长VE对GPx的保护作用可能更大这与刘丽华对仓鼠的研究结果有一致性对仓鼠VE和Se都有明显的抗氧化作用VE的作用却更加明显48但Burk等却发现缺Se而不是VE导致细胞溶质的过氧化反应并且两种营养素无交互作用49对于以上研究结果取得的异同今后还需要从营养和免疫调控机理等方面进行更深入和全面的探讨。
4 结论
由于VE和Se对抗氧化系统的保护机制不同导致VE、Se以及VE和Se在不同时间阶段对凡纳滨对虾体内各种抗氧化酶的作用效果不同但从整体而言在一定剂量范围内VE、Se以及VE和Se的抗氧化作用显著。在养殖周期相对短时间1个月体长3cm左右的虾饲料中VE和Se的添加量以400、0.4mg/kg最佳。
参考文献20篇略。
维生素C对水生动物生长、繁殖及免疫的调节作用
水产科学200928140-46
(三)微量元素
Effect of Supplemental Dietary Zinc Sources on the Growth and Carbohydrate Utilization of Tilapia Smith 1840Oreochromis niloticus×Oreochromis aureus
1 Introduction