吳 凡,陸 星,文 華,田 娟,劉 偉,蔣 明,楊長庚,喻麗娟,梁宏偉
(中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江水產(chǎn)研究所, 武漢 430223)
中華鱉(Pelodiscussinensis),俗稱甲魚,是我國主要特種水產(chǎn)養(yǎng)殖品種之一。隨著20世紀(jì)80年代末中華鱉人工繁殖技術(shù)的突破,中華鱉的養(yǎng)殖模式有了較大改進,已逐漸從小規(guī)模的土池養(yǎng)殖進入到集約的溫室化養(yǎng)殖。集約化養(yǎng)殖模式下,中華鱉主要投喂人工飼料,由于我國中華鱉的營養(yǎng)與飼料研究起步較晚,總體來說對其飼料配方的研究還不完善,目前的研究僅見中華鱉對蛋白質(zhì),脂肪,部分維生素和礦物質(zhì)的需求量及幾種飼料添加劑的應(yīng)用等方面[1-7]。
蛋白質(zhì)和脂肪是兩大重要的營養(yǎng)素,在維持機體生長及代謝調(diào)控等方面發(fā)揮重要作用。根據(jù)養(yǎng)殖階段的不同,中華鱉對蛋白質(zhì)的需求集中在 42%~50%[1-2],也有研究發(fā)現(xiàn)通過添加營養(yǎng)型添加劑可將中華鱉飼料中的蛋白質(zhì)降到 40% 以下[8]。Huang等[3]以大豆油和魚油作為脂肪源,發(fā)現(xiàn)4.9 g的中華鱉稚鱉對脂肪需求量為 8.8% 。在實際生產(chǎn)中,為保證中華鱉的快速生長,飼料脂肪含量不應(yīng)低于 6%[9]。目前的研究大多關(guān)注營養(yǎng)素對中華鱉的存活率和生長性能的影響,但蛋白質(zhì)和脂肪也能夠直接影響營養(yǎng)物質(zhì)沉積和養(yǎng)殖動物的肉品品質(zhì)。中華鱉營養(yǎng)價值豐富,一直深受消費者的喜愛。近年來隨著生活水平的提高,消費者對中華鱉的品質(zhì)也提出了更高的要求。本研究旨在確定溫室養(yǎng)殖條件下中華鱉飼料中適宜的蛋白質(zhì)與脂肪配比,同時研究飼料蛋白質(zhì)及脂肪水平對中華鱉肌肉營養(yǎng)成分,肌肉質(zhì)構(gòu)指標(biāo)及肝臟相關(guān)基因表達的影響,以期為制定合理的飼料配方及改善中華鱉的品質(zhì)提供理論依據(jù)。
本試驗采用雙因素試驗設(shè)計中的“3×2”因子設(shè)計,以飼料中蛋白質(zhì)和脂肪水平為試驗因素。
表1 飼料配方及營養(yǎng)成分
注:1.維生素預(yù)混料 (g/kg):維生素A,8;維生素D,1;維生素E,40;維生素K,3;維生素B1,4;維生素B2,4;維生素B6,8;煙酸,32;生物素(2%),6;泛酸鈣,40;葉酸,2;維生素B12,2;維生素C,60;肌醇,100。
2.礦物鹽預(yù)混物 (g/kg):亞硒酸鈉,0.4;碳酸鈣,350;磷酸二氫鈉,200;磷酸二氫鉀,200;七水硫酸鎂,10;一水硫酸錳,2;二水氯化銅,1;七水硫酸鋅,2;七水硫酸亞鐵,2;氯化鈉,12;碘化鉀,0.1;六水氯化鈷,0.1;六水氯化鋁,1。
蛋白質(zhì)設(shè)三個水平,分別為40%、45%和50%,脂肪設(shè)兩個水平,分別為6%和9%,一共6組試驗飼料,分別命名為40P/6L、45P/6L、50P/6L、40P/9L、45P/9L和50P/9L (P-蛋白質(zhì),L-脂肪)。飼料以白魚粉、啤酒酵母和大豆?jié)饪s蛋白為蛋白源,豆油為脂肪源。飼料配方及營養(yǎng)成分見表1。
養(yǎng)殖試驗在安徽喜佳農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司中華鱉養(yǎng)殖場的溫室內(nèi)進行,選擇54 只健康的雄性日本品系中華鱉,均重 (293.11±7.84) g,分成 6 個組,每組 9 只 (3個平行,每個平行3只) ,飼養(yǎng)于18 個長方形塑料箱 (90 cm×60 cm×35 cm) 中,箱中水深25 cm,每個養(yǎng)殖箱中掛3塊網(wǎng)片,供中華鱉攀爬棲息,箱中設(shè)置一塊20 cm×30 cm的食臺,食臺設(shè)在水下2~3 cm。6組中華鱉分別投喂40P/6L、45P/6L、50P/6L、40P/9L、45P/9L和50P/9L的6種飼料。每天上午將飼料加水制成團狀,再以手持式擠壓機將飼料團擠壓成直徑6 mm左右的顆粒,分三次投喂 (8∶30、13∶30和18∶30) ,每次投喂量以20 min之內(nèi)吃完為宜,如投喂20 min后仍有殘餌,則回收烘干稱重。每晚20∶00以虹吸法吸取養(yǎng)殖箱中糞便,并補充新水至25 cm高度。溫室內(nèi)溫度控制在 (32±1) ℃,養(yǎng)殖試驗進行56 d。
養(yǎng)殖試驗結(jié)束后,將中華鱉禁食 24 h后稱重,計算增重率、特定生長率及飼料系數(shù)。將中華鱉從頸部放血,將背甲與腹甲分離,解剖取出肝臟并稱重,用于計算肝體比。將肝臟取一小塊樣品放入 1.5 mL 離心管,迅速放入液氮中冷凍保存,用于檢測肝臟igf-I,lpl基因 mRNA 表達水平。取四肢肌肉樣品,分成兩份,一份儲存于 4 ℃ 冰箱,用于檢測肌肉質(zhì)構(gòu)指標(biāo),另一份儲存于 -20 ℃ 冰柜,用于基本營養(yǎng)成分檢測。
根據(jù)以下公式,計算增重率、特定生長率、飼料系數(shù)和肝體比。
增重率 (WG)=(末重-初重) ×100%/初重
特定生長率(SGR)=[ln(末重)-ln(初重)]×100%/飼養(yǎng)時間(d)
飼料系數(shù) (FCR)=飼料攝入量/ (末總重-初總重)
肝體比 (HSI)=(肝臟重/個體重)×100%
將肌肉樣品,切成 1.0 cm×1.0 cm×0.5 cm 規(guī)格,采用 TVT-300XP 型質(zhì)構(gòu)儀 (波通瑞華科學(xué)儀器北京有限公司) 進行質(zhì)地剖面分析法 (texture profile analysis,TPA) 測定,探頭為P-cy50s 圓柱型探頭,采用兩次檢測法,測試前速度為2 mm/s;測試后速度為2 mm/s;測試速度為1 mm/s;測定間隔時間為5 s;壓縮比為60%;觸發(fā)力為98 mN;數(shù)據(jù)獲得速率為200.00 pps。每只鱉取兩塊肌肉樣品,檢測肌肉的硬度、粘聚性、彈性、回復(fù)性、膠著性和咀嚼性等指標(biāo)。
飼料和肌肉樣品的水分含量采用105 ℃恒溫干燥失重法測定;粗脂肪采用索氏抽提法測定;粗蛋白采用凱氏定氮法測定;灰分采用馬福爐灰化法測定。
按照TRIZOL試劑盒 (Invitrogen) 的說明書提取肝臟總RNA。將RNA樣品用RNase-free DNase I (Takara) 在 37 ℃下消化 30 min 以除去殘余的DNA。用瓊脂糖凝膠電泳和紫外分光光度法檢測總RNA的完整性和質(zhì)量。用Revert AidTM First-Stran試劑盒 (Fermentas) 將RNA反轉(zhuǎn)錄成第一鏈 cDNA。定量PCR反應(yīng)根據(jù)天根生化公司的SYBR Green Real Master Mix進行(ABI 7500 熒光定量PCR儀)。根據(jù)NCBI Genebank基因序列及管家基因β-actin序列,通過Primer Premier 6.0軟件設(shè)計引物序列,見表2。所有的反應(yīng)采用20 μL體系。反應(yīng)的熱循環(huán)條件如下:95 ℃ 5 min,1循環(huán);95 ℃變性10 s,60 ℃退火30 s,72 ℃延伸20 s,共計 40 個循環(huán)。數(shù)據(jù)以第一組為參照,使用2-△△Ct方法計算目的基因表達量[10]。
表2 定量PCR的特異性引物以及擴增片段長度
采用Spss 18統(tǒng)計軟件中雙因素方差分析(Two-Way ANOVA)和Duncan’s氏多重比較法對試驗結(jié)果的差異顯著性進行分析處理,試驗結(jié)果均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,P< 0.05時表示差異顯著。
不同飼料蛋白質(zhì)和脂肪水平對中華鱉的存活率無影響,各組的中華鱉存活率均為 100%。由表3可知,飼料蛋白質(zhì)水平顯著影響中華鱉的增重率、特定生長率、飼料系數(shù)和肝體比。45% 和 50% 組的增重率和特定生長率無顯著差異,但顯著高于 40% 組,45% 組的飼料系數(shù)顯著低于40%組,肝體比則呈相反趨勢,隨著蛋白質(zhì)水平升高而上升,50% 組顯著高于 40% 組。脂肪水平對增重率、特定生長率和飼料系數(shù)均無顯著影響,但 9% 組的肝體比顯著高于 6% 組。結(jié)果顯示,飼料中蛋白質(zhì)和脂肪水平對中華鱉的生長性能及肝體比均無顯著的交互作用。
表3 飼料蛋白質(zhì)和脂肪水平對中華鱉生長性能和飼料利用的影響
注:同一列數(shù)據(jù)有不同上標(biāo)字母表示有顯著差異 (P<0.05) 。下表同。
由表4可知,飼料不同蛋白質(zhì)水平對中華鱉肌肉水分、粗脂肪和粗灰分含量無顯著影響,但顯著影響肌肉粗蛋白含量,45% 和50%組顯著高于40% 組,但45% 和50% 組之間并無顯著差異。飼料脂肪水平對肌肉水分、粗蛋白和粗灰分含量無顯著影響,9% 脂肪組的粗脂肪含量顯著高于6% 組。結(jié)果顯示,飼料中蛋白質(zhì)和脂肪水平對中華鱉肌肉的營養(yǎng)成分均無顯著的交互作用。
由表5可知,飼料不同蛋白水平和脂肪水平均顯著影響中華鱉肌肉硬度、黏性和咀嚼性,蛋白質(zhì)水平50%組肌肉的硬度和黏性顯著高于40%和45%組,咀嚼性顯著高于40%組。脂肪水平9%組的硬度,黏性和咀嚼性顯著低于6%組。飼料蛋白質(zhì)及脂肪水平均對回復(fù)性、彈性和凝聚性無顯著影響。結(jié)果顯示,飼料中蛋白質(zhì)和脂肪水平對中華鱉肌肉的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)均無顯著的交互作用。
表4 飼料蛋白質(zhì)和脂肪水平對中華鱉肌肉成分的影響
表5 飼料不同蛋白質(zhì)和脂肪水平對中華鱉肌肉質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的影響
如表6所見,飼料蛋白水平能顯著提高中華鱉肝臟中igf-I基因 mRNA 表達水平,40%、45% 和 50% 組之間均存在顯著差異。但對lpl基因相對表達量無顯著影響。脂肪水平顯著影響肝臟中igf-I和lpl基因mRNA 表達水平,9% 組顯著高于 6% 組。結(jié)果顯示,飼料中蛋白質(zhì)和脂肪水平對中華鱉肝臟igf-I基因 mRNA 表達水平有顯著的交互作用,對lpl基因mRNA 表達水平無交互作用。
表6 飼料不同蛋白質(zhì)和脂肪水平對中華鱉肝臟igf-I和lpl基因表達的影響
本研究中,各個養(yǎng)殖箱中華鱉的存活率均為 100%,說明中華鱉可以較好的適應(yīng)養(yǎng)殖環(huán)境及不同蛋白質(zhì)及脂肪水平的飼料。中華鱉的增重率在 31.56%~41.90% 之間,這主要與爬行動物生長緩慢有關(guān),本試驗選取的初始體重300 g左右的中華鱉,其生長速度要低于稚鱉[11]。當(dāng)飼料蛋白質(zhì)水平由 40% 升高到 45% 時,鱉的增重率和特定生長率均顯著上升,當(dāng)繼續(xù)上升到 50% 時,生長性能卻并未繼續(xù)升高。Nuangsaeng等[1]對初始體重為 5.1 g 的稚鱉的研究也有類似結(jié)果。本試驗中 45% 組的飼料系數(shù)顯著低于 40% 組,但 50% 組并未下降,反而比 45% 組略有上升,在團頭魴 (Megalobramaamblycephala)[12]和赤眼鱒(Squaliobarbuscurriculus)[13]中也有相同結(jié)果。說明當(dāng)飼料蛋白質(zhì)水平達到養(yǎng)殖動物的適宜需求量后再繼續(xù)提高,會增加機體的代謝負(fù)擔(dān),生長指標(biāo)反而進入平臺期或下降期。
由于中華鱉飼料中主要使用白魚粉等優(yōu)質(zhì)的動物蛋白源,過高的蛋白質(zhì)水平會提高飼料成本。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)水平過高時,部分蛋白質(zhì)還可能被當(dāng)作能量消耗。本試驗中,肝體比隨著蛋白質(zhì)水平升高而上升,說明過多的蛋白質(zhì)可能分解供能,以能量形式儲存于肝臟,并沒有用于鱉的生長。結(jié)果表明 45% 的蛋白質(zhì)水平可滿足中華鱉的生理需求,這和以往的研究結(jié)果[1-2]相差不大,也和大鱗鲃 (Barbuscapito,43.09%~44.15%)[14]、南方鲇 (Silurusmeridionalis,45%)[15]等偏肉食性魚類的需求量結(jié)果基本一致。
脂肪作為重要的能量物質(zhì),為鱉的生長發(fā)育提供能量,并協(xié)助脂溶性維生素的吸收和體內(nèi)運輸。本研究中,6% 和 9% 組并未出現(xiàn)顯著差異,說明飼料中 6% 的脂肪即可滿足鱉的生長,當(dāng)脂肪水平繼續(xù)上升到 9% 時,飼料中能量也相應(yīng)升高,過高的能量可能影響了中華鱉的攝食,因此其生長性能并未持續(xù)上升。6%的結(jié)果要低于Huang等[3]對中華鱉稚鱉的研究結(jié)果 8.8%,生長階段的不同應(yīng)該是主要原因。稚鱉由于生長速度快于成鱉,其生長代謝旺盛,對于營養(yǎng)素的需求也要高于成鱉。Huang等[3]的研究中還發(fā)現(xiàn),飼料中過多的脂類并未被中華鱉用于生長,而是被用于合成不飽和脂肪酸等以維持其自身的正常生長發(fā)育。本試驗中隨著脂肪水平的升高,肝體比顯著上升,這種現(xiàn)象在團頭魴[12]和黑線鱈 (Melanogrammusaeglefinus)[16]中也有發(fā)現(xiàn)。由于肝臟是脂肪代謝的主要場所,攝入超出機體代謝范圍的脂肪容易沉積在肝臟,可能會對肝臟造成不良影響[17]。
在本研究中,飼料蛋白質(zhì)和脂肪水平對中華鱉的水分和粗灰分含量均無顯著影響,各組的含量均比較穩(wěn)定。當(dāng)飼料蛋白質(zhì)水平≥45% 時,中華鱉肌肉的粗蛋白含量要高于 40% 組。說明當(dāng)機體通過飼料攝入的蛋白質(zhì)增加時,在腸道內(nèi)分解為氨基酸的量也增加,因而通過血液進入肌肉組織中的氨基酸含量增多,蛋白質(zhì)合成增強,因此肌肉蛋白質(zhì)含量顯著升高。結(jié)果表明 45% 的飼料蛋白質(zhì)水平能提高中華鱉的肌肉蛋白質(zhì)含量,提高其營養(yǎng)價值。
肌肉脂肪含量隨著飼料脂肪水平的上升而升高,對細鱗鮭 (Brachymystaxlenok)[18]和斑點叉尾鮰 (IctalurusPunctatus)[19]的研究結(jié)果也有相似結(jié)果。說明肌肉營養(yǎng)成分主要受飼料中相應(yīng)營養(yǎng)物質(zhì)水平的影響。宋理平等[20]比較了仿生和溫室養(yǎng)殖中華鱉的營養(yǎng)成分,發(fā)現(xiàn)仿生中華鱉的肌肉脂肪含量要低于溫室鱉。由于溫室鱉養(yǎng)殖在室內(nèi),養(yǎng)殖密度較大,受養(yǎng)殖環(huán)境限制鱉的活動也較少,更容易造成脂肪沉積,因此溫室養(yǎng)殖條件下更應(yīng)注意中華鱉飼料中的脂肪水平,避免添加量過高。
質(zhì)地剖面分析是利用質(zhì)構(gòu)儀模擬人的咀嚼運動對樣品進行兩次壓縮,記錄時間和力的關(guān)系,通過測試曲線分析出與質(zhì)構(gòu)特性相關(guān)的一系列參數(shù),包括硬度、回復(fù)性、黏性、咀嚼性、彈性、凝聚性[21]。硬度反映了樣品的內(nèi)部結(jié)合力,是非常重要的質(zhì)構(gòu)指標(biāo),硬度低的肉品其肉質(zhì)較松散,不容易得到消費者的認(rèn)可[22]。本研究中,蛋白質(zhì)和脂肪水平的變化均顯著影響了肌肉硬度。隨著飼料蛋白質(zhì)水平的升高,肌肉硬度呈上升趨勢,并在 50% 時出現(xiàn)顯著差異,說明蛋白質(zhì)水平的升高可能增加了肌肉間的結(jié)合力,使肌肉硬度上升。柳明等[23]研究了不同飼料營養(yǎng)水平對長吻鮠 (Leioeasislongirostris) 肉質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)高蛋白飼料養(yǎng)殖的魚類的肌肉硬度更高,推測可能是由于肌纖維密度更高。
Haard[24]認(rèn)為人工養(yǎng)殖魚類的肉質(zhì)不如野生魚類結(jié)實,主要是由于人工養(yǎng)殖魚類體內(nèi)容易積累更多的脂肪。本研究中,肌肉脂肪含量高的組其肌肉硬度下降,這與對斑點叉尾鮰[25]的研究一致,這可能是由于高脂肪含量使得肌間脂肪含量升高,肌肉肥膩而質(zhì)地松軟,導(dǎo)致肌肉的機械強度降低。但Faergemand等[26]對虹鱒 (Oncorhynchusmykiss) 的研究表明,魚肉脂肪含量增加并未影響肉質(zhì)硬度,這可能與養(yǎng)殖品種的差異有關(guān)。研究中彈性、回復(fù)性、凝聚性等參數(shù)雖未受到飼料營養(yǎng)水平的影響,但是黏性是硬度與凝聚性的乘積,咀嚼性是硬度、凝聚性和彈性的乘積,都屬于質(zhì)構(gòu)指標(biāo)中的綜合參數(shù),因此與硬度的變化趨勢一致。肉品的質(zhì)構(gòu)特性主要受肌纖維的組織學(xué)特性的影響,而飼料營養(yǎng)水平可以影響肌纖維的密度和直徑等從而改善肌肉品質(zhì)[27],這也提示我們從微觀結(jié)構(gòu)上觀察肌纖維將有助于更完善的評價肉質(zhì)。
胰島素樣生長因子 (igf-I) 也稱生長介素,是生長激素軸的組成部分,在動物的生長、代謝、繁殖等過程中發(fā)揮重要作用。營養(yǎng)物質(zhì)可以通過調(diào)節(jié)igf-I的表達來影響動物的生長,因此飼料營養(yǎng)水平可以影響igf-I的表達與合成[28]。Brameld等[29]認(rèn)為,蛋白質(zhì)主要以氨基酸形式調(diào)控igf-I基因的表達。本研究中隨著蛋白質(zhì)水平的升高,肝臟igf-I基因表達顯著升高,脂肪水平對中華鱉的影響也呈現(xiàn)相同的趨勢。說明蛋白質(zhì)和脂肪作為重要的營養(yǎng)素,顯著影響了肝臟igf-I基因表達,這和柳陽對大西洋鮭 (Salmosalar) 的研究結(jié)果一致[30]。但生長性能上僅有45%蛋白組顯著高于40%組,兩個脂肪水平之間未產(chǎn)生顯著差異,這可能是由于中華鱉是生長速度較慢的爬行動物,在較短的試驗周期內(nèi)并未出現(xiàn)生長上的差異,也可能是過多的蛋白質(zhì)和脂肪主要用于中華鱉體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的沉積。
脂蛋白酯酶 (lpl) 作為脂質(zhì)代謝的關(guān)鍵酶,可以促進甘油三酯分解,并釋放游離脂肪酸貯存在肝臟[31]。 對瓦氏黃顙魚 (Pelteobagrusvachelli)[32]和吉富羅非魚 (Oreochromisniloticus)[33]的研究表明,攝食高脂飼料組的魚類肝臟lpl基因表達水平顯著升高。本研究中9%脂肪組的中華鱉肝臟lpl基因mRNA表達水平顯著高于6%組,這與前人的研究結(jié)果一致,說明增加飼料脂肪含量可以誘導(dǎo)中華鱉肝臟分泌lpl,促進脂肪酸的消化吸收。中華鱉的肝體比和肌肉脂肪含量也呈現(xiàn)相同的變化趨勢,說明lpl通過調(diào)控其在脂肪組織與其他組織器官表達水平的變化,決定了機體脂肪的蓄積狀況。
根據(jù)本試驗中華鱉生長、肌肉營養(yǎng)成分、肌肉質(zhì)構(gòu)指標(biāo)和肝臟相關(guān)基因表達的研究結(jié)果,建議中華鱉飼料適宜的蛋白質(zhì)和脂肪水平分別為45%和6%,溫室養(yǎng)殖條件下應(yīng)注意脂肪的添加量,避免脂肪過多沉積,對肝臟造成不良影響。
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