不同食物組分對大紅海參生長和脂肪酸組成的影響

于 宇，李 冰，郭廣鑫，任貽超

( 青島農(nóng)業(yè)大學 海洋科學與工程學院，山東 青島 266237 )

海參是珍貴的海洋食品，具有較高的營養(yǎng)價值與藥用價值[1]。仿刺參(Apostichopusjaponicus)是我國目前唯一大規(guī)模養(yǎng)殖、單品種產(chǎn)值最高的海參品種，2018年產(chǎn)量達到1.74×105t。但是，單一化的養(yǎng)殖品種不利于產(chǎn)品多樣化和種業(yè)可持續(xù)發(fā)展。開發(fā)優(yōu)良品種、增加養(yǎng)殖品種多樣性，對于推動海參養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展具有重要意義。

大紅海參(Parastichopuscalifornicus)，又名加利福尼亞海參、阿拉斯加海參，分布于東太平洋從潮間帶至250 m深的海域，是美國和加拿大重要的漁業(yè)品種[2]。對可食用海參的市場需求巨大，大紅海參因其體型巨大、營養(yǎng)豐富，作為一個新的養(yǎng)殖品種受到越來越多的關注。美國、加拿大等國家已經(jīng)開始了對大紅海參繁育和養(yǎng)殖技術的研究[3-5]，部分研究報道了大紅海參幼體對餌料的偏好[3]，養(yǎng)殖密度、食物配給量及溫度對生長的影響[4]，以及與其他種類的復合養(yǎng)殖條件[5]。但是，目前相關的研究資料仍較為缺乏，且稚參對餌料及營養(yǎng)的需求尚未可知。篩選適宜的大紅海參餌料，是開展大紅海參人工養(yǎng)殖的前提。

脂肪和脂肪酸是細胞和組織中必不可少的能量代謝原料和物質基礎，尤其是多不飽和脂肪酸，在動植物的生理和生殖過程中發(fā)揮關鍵作用[6-7]。研究表明，二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)含量高的食物能增加大紅海參的繁殖率和幼體的成活率[8]。動物體內(nèi)的脂肪酸組分會隨著食物的變化而改變，因此脂肪酸組成研究被廣泛用于指示食物來源和營養(yǎng)級分析[9-10]。另外，體壁脂肪酸含量及組成是評價海產(chǎn)品營養(yǎng)品質的重要指標。

筆者選取了我國仿刺參常用的主要餌料成分，比較不同藻類食物對大紅海參的生長和脂肪酸組成的影響，進而篩選大紅海參的優(yōu)質餌料，為大紅海參人工養(yǎng)殖提供科學指導。

1 材料與方法

1.1 室內(nèi)養(yǎng)殖

試驗用的大紅海參來自加拿大溫哥華島海域，經(jīng)航空冷鏈運輸至青島，在實驗室循環(huán)水養(yǎng)殖設備中適應14 d，暫養(yǎng)期間不投餌料。試驗開始時，選取體質量相近的大紅海參，隨機分成9組，每組20頭海參，按照飼養(yǎng)條件分成不同餌料投飼組，分別為海帶(Laminariajaponica)粉組、鼠尾藻(Sargassumthunbergii)粉組、仿刺參復合飼料組，在60 cm×50 cm×40 cm 120 L的水族缸中用海水飼養(yǎng)。其中，海帶粉組由60%海帶粉+40%海泥組成，鼠尾藻粉組由60%鼠尾藻粉+40%海泥組成，仿刺參復合飼料組復合飼料主要成分為鼠尾藻粉(30%)、海帶粉(20%)、魚粉(8%)、復合維生素(2%)和海泥(40%)。藻粉和海泥經(jīng)70 ℃烘干，研磨后過80目篩，加工造粒使用。每日17：00投飼，投飼量約為海參體質量的5%。試驗期間，養(yǎng)殖缸中持續(xù)充氣，每日換水。水溫(17±0.5) ℃，pH 8.0, 鹽度30～32，溶解氧水平>6.0 mg/L，光照周期14L∶10D。養(yǎng)殖50 d后取樣測定體質量(濕質量)。大紅海參樣品冷凍干燥后磨成粉狀，測定體壁脂肪酸含量。

1.2 餌料組分和脂肪酸分析

餌料的粗蛋白含量采用凱氏定氮法測定，粗脂肪含量采用索式提取法(石油醚為提取劑)測定，粗灰分采用馬福爐550 ℃灼燒法測定(表1)。分析脂肪酸的樣品用2%硫酸—甲醇甲脂化后，用三氯甲烷和甲醇混合液[V(三氯甲烷)∶V(甲醇)=2∶1]萃取。用氣相色譜儀(Shimadzu GC-2010 plus)進行分析：FID檢測器，RTX-WAX色譜柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；初始柱溫為60 ℃，保持1 min，以10 ℃/min升至190 ℃，以2 ℃/min升至236 ℃，保持2 min。

表1 3種餌料的營養(yǎng)水平(風干基礎) %Tab.1 Nutrient level of three diets (air-dry basis)

1.3 數(shù)據(jù)分析

大紅海參的特定生長率(RSG, %/d)按下式計算：

式中,m1和m2分別為大紅海參的初始和最終體質量(g)，t為飼養(yǎng)天數(shù)(d)。

每個投飼組中，以3個平行組的特定生長速率計算組間標準偏差。用軟件SPSS 22.0進行數(shù)據(jù)間的差異性分析，3組數(shù)據(jù)時采用單因素方差分析(Turkey檢驗)，只有2組數(shù)據(jù)時采用獨立樣本的t檢驗，置信水平取95%。用SPSS 22.0對餌料和大紅海參體壁的脂肪酸組分進行主成分分析，以特征值大于1抽取因子，用Promax法進行因子載荷矩陣的旋轉。采用Excel 2013軟件繪圖。

2 結 果

2.1 特定生長率

3個投飼組大紅海參的特定生長率見表2。試驗期間不同投飼組大紅海參特定生長率差異顯著(P<0.05)，其中，海帶粉組的特定生長率最高，鼠尾藻組最低。

表2 各投飼組的大紅海參的體質量和特定生長率Tab.2 Body weight and specific growth rate of sea cucumber P. californicus fed different diets

2.2 脂肪酸組成

餌料和大紅海參體壁中脂肪酸組成見表3。海帶粉、鼠尾藻粉和仿刺參復合飼料中分別含有16、16、19種脂肪酸。餌料脂肪酸中占比最高的是飽和脂肪酸(45.15%～52.30%)，單不飽和脂肪酸次之(20.12%～34.96%)，而多不飽和脂肪酸占比最低(7.71%～13.34%)。多不飽和脂肪酸在海帶中比例最高(13.34%)，復合飼料次之(9.15%)，而在鼠尾藻中最低(7.71%)。

表3 餌料和大紅海參體壁脂肪酸比例組成 %Tab.3 Proportion composition of principal fatty acids in diets and body wall of sea cucumber

各投飼組的大紅海參體壁均含有22種脂肪酸，海帶粉組、鼠尾藻粉組和仿刺參復合飼料組大紅海參體壁多不飽和脂肪酸的比例分別達 37.54%、29.06%和34.27%，單不飽和脂肪酸的比例分別達21.92%、15.88%和17.50%。投喂50 d后，不同餌料組的大紅海參體壁脂肪酸比例差異顯著(P<0.05)。總體上，總不飽和脂肪酸占比在海帶組中最高，仿刺參復合飼料組次之，鼠尾藻組最低。大紅海參體壁單不飽和脂肪酸和部分多不飽和脂肪酸，尤其是n-6不飽和脂肪酸，占比同樣在海帶組中最高。仿刺參復合飼料組海參體壁包括二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸在內(nèi)的n-3系列的多不飽和脂肪酸占比顯著高于海帶組和鼠尾藻組。

2.3 主成分分析及相關性分析

大紅海參和餌料中脂肪酸組分的主成分分析結果顯示，主要分為主成分1(72.8%)和主成分2(23.7%)(圖1)。大紅海參脂肪酸組分與主成分1顯著相關，而餌料脂肪酸成分與主成分2顯著相關(圖1a)。一些主要的脂肪酸成分的載荷圖顯示，二十碳五烯酸、二十碳三烯酸、硬脂酸、十八碳烯酸和棕櫚油酸與主成分1顯著正相關(圖1b)，這些成分可作為大紅海參的特征脂肪酸成分。而油酸與主成分2顯著正相關，可作為藻類的特征脂肪酸組分。相關性分析發(fā)現(xiàn)，大紅海參體壁亞油酸、十八碳三烯酸、花生四烯酸和n-6不飽和脂肪酸比例與餌料中亞油酸的比例呈顯著正相關(圖2a)，大紅海參體壁二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸和n-3不飽和脂肪酸的比例與飼料中α亞麻酸的比例呈顯著正相關(圖2b)。

圖1 大紅海參體壁和餌料脂肪酸(a)和主要的脂肪酸成分(b)主成分分析載荷圖Fig.1 Principle component loading plots for body wall of ssea cucumber and diets (a) and major fatty acids with larger scores (b)

圖2 大紅海參體壁和餌料中脂肪酸成分相關性Fig.2 Relationship between fatty acid contents in body wall of the sea cucumber P. californicus and dietsa.n-6不飽和脂肪酸； b.n-3系列脂肪酸.a.n-6 unsaturated fatty acids; b.n-3 unsaturated fatty acids.

3 討 論

3.1 不飽和脂肪酸體內(nèi)合成

脂肪酸是生物體生長和代謝必不可少的營養(yǎng)成分。食物中的脂肪酸成分能夠影響捕食者體內(nèi)的脂肪酸組成[9,11]。前期對仿刺參的研究表明，含有不同脂肪酸水平的大型藻類和陸源性食物會改變仿刺參體內(nèi)的脂肪酸組成[12-13]。同時，生物體內(nèi)脂肪酸組成也可以反映或追溯食物來源。Wen等[14]利用脂肪酸組成和碳穩(wěn)定同位素技術研究了仿刺參對不同藻類和底泥中營養(yǎng)的吸收情況發(fā)現(xiàn)，除鼠尾藻外，仿刺參對石莼(Ulvalactuca)和海黍子(S.muticum)也有較好的吸收效果。但是，關于食物源對大紅海參體壁脂肪酸影響的研究較少，限制了大紅海參人工養(yǎng)殖技術的發(fā)展和餌料的開發(fā)。

本試驗中，主成分分析結果顯示，大紅海參體壁脂肪酸組成與藻類的脂肪酸組成有顯著差異。多不飽和脂肪酸是大紅海參體壁含量最高的成分，而在藻類中非常低。值得注意的是，餌料內(nèi)基本不含花生四烯酸、二十二碳六烯酸和二十碳五烯酸，但是這些成分是海參體壁的主要脂肪酸成分。說明大紅海參可能具備轉化生成多不飽和脂肪酸的能力。以往研究表明，n-3和n-6多不飽和脂肪酸是動物體內(nèi)的必需脂肪酸，大型食肉魚類和哺乳動物等只能通過食物獲得。但是初級生產(chǎn)者藻類，橈足類、海綿、海膽、腔腸動物等無脊椎動物，能夠由短鏈的不飽和脂肪酸油酸、亞油酸和α亞麻酸通過碳鏈加長和去飽和度反應，生成長鏈的n-3和n-6多不飽和脂肪酸[9,11,15]。本試驗中，大紅海參體壁一系列n-6不飽和脂肪酸包括亞油酸、十八碳三烯酸、花生四烯酸和n-6不飽和脂肪酸總和，與飼料中亞油酸的比例呈顯著正相關。同樣，大紅海參體壁二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸和n-3不飽和脂肪酸的比例與飼料中α亞麻酸的比例呈顯著正相關。在大紅海參體內(nèi)可能基于亞油酸和α亞麻酸分別合成了系列n-6和n-3不飽和脂肪酸。通過去飽和度和鏈加長反應，亞油酸可以先轉化為十八碳三烯酸，再轉化為花生四烯酸，α亞麻酸可被轉化為二十碳五烯酸，然后轉化為二十二碳六烯酸。Wen等[12-13,16]對仿刺參的研究表明，仿刺參同樣具備合成長鏈的多不飽和脂肪酸的能力。

3.2 食物對海參體壁脂肪酸組成的影響

在本試驗中，不同的餌料喂養(yǎng)的大紅海參體壁脂肪酸組成呈現(xiàn)顯著性差異。投飼海帶的大紅海參體壁多不飽和脂肪酸尤其是n-6多不飽和脂肪酸比例最高，而投飼鼠尾藻的海參體壁多不飽和脂肪酸比例最低。這可能與海帶本身的總多不飽和脂肪酸占比要高于鼠尾藻有關，同時也與海帶含有較高含量的亞油酸有關，通過前述鏈加長與去飽和度反應體內(nèi)合成了較高含量的n-6多不飽和脂肪酸。多不飽和脂肪酸是高等真核生物的必需脂肪酸，在動物的許多生理功能中發(fā)揮著重要的作用[6]。海參體壁含有較多的不飽和脂肪酸，可能指示其更好的健康狀況及其產(chǎn)品具有更高的營養(yǎng)價值。另外，海帶粉組大紅海參特定生長率高于鼠尾藻粉組，由此推測海帶粉能為大紅海參提供更全面的營養(yǎng)。這可能與不同海參品種的自然棲息地環(huán)境有關，大紅海參自然棲息地位于太平洋東岸，從加利福尼亞到阿拉斯加均有分布，此海域中海帶分布廣泛[17]，而鼠尾藻僅生長于我國的遼東半島至雷州半島，與仿刺參自然分布區(qū)域重合[18]。有研究顯示，鼠尾藻粉是仿刺參的優(yōu)質食物來源，鼠尾藻粉組仿刺參的特定生長率和餌料轉化率均要高于海帶粉組，因此鼠尾藻粉已被廣泛應用于仿刺參工廠化育苗和養(yǎng)殖中[19-20]。本試驗結果表明，海帶粉比鼠尾藻粉更適合大紅海參養(yǎng)殖，海帶粉能夠提高大紅海參的特定生長率和體壁多不飽和脂肪酸含量。

值得注意的是，對于n-3不飽和脂肪酸，如二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸在仿刺參復合飼料組的大紅海參中占比最高，海帶粉組次之，鼠尾藻粉組最低，這可能與復合飼料中α亞麻酸的占比稍高有關。另外，仿刺參復合飼料組海參體壁的n-3不飽和脂肪酸/n-6不飽和脂肪酸，要高于海帶粉組。較高的α亞麻酸占比與n-3不飽和脂肪酸/n-6不飽和脂肪酸，可能與復合飼料中添加的魚粉等多種營養(yǎng)成分有關。研究表明，具有更高n-3不飽和脂肪酸/n-6不飽和脂肪酸的飲食對健康更有益，能有效降低如心血管疾病、癌癥和炎癥等慢性疾病的患病風險[21]。由此可見，仿刺參復合飼料喂養(yǎng)下的大紅海參體壁n-3不飽和脂肪酸占比和n-3不飽和脂肪酸/n-6不飽和脂肪酸更高，更具有營養(yǎng)價值與經(jīng)濟價值。復合飼料對于大紅海參來說營養(yǎng)更全面均衡。本試驗表明，研制以海帶粉為主要原料的復合飼料，提高飼料中n-3不飽和脂肪酸占比和n-3不飽和脂肪酸/n-6不飽和脂肪酸，將有助于提升大紅海參的飼養(yǎng)效果。

4 結 論

本試驗比較了海帶粉、鼠尾藻粉和仿刺參復合飼料對大紅海參生長和體壁脂肪酸組成的影響。結果顯示，海帶粉對于大紅海參養(yǎng)殖效果優(yōu)于鼠尾藻粉，復合飼料投飼的大紅海參體壁的n-3不飽和脂肪酸占比和n-3不飽和脂肪酸/n-6不飽和脂肪酸最高。大紅海參具有通過短鏈不飽和脂肪酸(亞油酸和α亞麻酸)轉化合成長鏈多不飽和脂肪酸的能力，飼料中亞油酸和α亞麻酸比例的高低決定了大紅海參體壁n-6和n-3多不飽和脂肪酸比例的高低。因此，建議開發(fā)以海帶粉為基礎原料的大紅海參復合飼料，同時補充含有n-3多不飽和脂肪酸的飼料成分。