饲料中的玉米蛋白质粉对军曹鱼幼鱼蛋白质生长的贡献率
来源： 作者：公司记者小艾 发布时间：2014-07-03 13:59 点击数：94
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摘要：本试验旨在研究饲料中的玉米蛋白质对军曹鱼幼鱼蛋白质生长的贡献率,并估算军曹鱼幼鱼的碳、氮元素周转时间。试验配制2种等氮等能的饲料,对照饲料以鱼粉为蛋白质源,试验饲料在对照饲料的基础上以玉米蛋白质(玉米蛋白粉形式)替代10%鱼粉蛋白质,分别投喂初始体质量为(21.34±1.54) g的军曹鱼幼鱼24 d后采样,进行碳、氮稳定同位素值测定和数学模型分析。对照组和试验组各设3个重复,每个重复40尾鱼。结果表明:试验组幼鱼的摄食量与对照组无显著差异(P>0.05),而其增重率、饲料转化率、蛋白质效率和特定生长率则均显著小于对照组(P<0.05)。试验组幼鱼全鱼碳、氮元素周转半时(以T50表示)(5.72和9.88 d)与对照组(6.03和9.55 d)均无显著差异(P>0.05);而其肌肉碳、氮元素T50(7.79和10.01 d)与对照组(6.99和9.37 d)均有显著差异(P<0.05)。玉米蛋白质在军曹鱼幼鱼全鱼和肌肉蛋白质生长中的贡献率分别为7.64%和9.62%,存在显著差异(P<0.05)。结果提示,玉米蛋白质对军曹鱼幼鱼蛋白质生长的实际贡献率小于其在饲料蛋白质中所占比例,替代10%鱼粉蛋白质后降低了军曹鱼幼鱼的生长性能和碳、氮元素周转速度,如以其替代军曹鱼幼鱼饲料中的鱼粉(不补充必需氨基酸),替代比例应小于10%。
军曹鱼(Rachycentron canadum)，隶属鲈形目，军曹鱼科，军曹鱼属，俗称海鲡，是一种肉食性暖水鱼类，能够适应高密度人工养殖，具有生长速度快、抗病力强、产量高等特点，现已成为我国海水鱼类深水网箱养殖的重要品种[1]。鱼粉具有蛋白质含量高、水产动物必需氨基酸全面、易被消化吸收等优点，一直是水产饲料首选蛋白质源。但是，近年来国际市场上鱼粉价格不断攀升，导致水产饲料价格持续上涨。植物蛋白质来源广、价格低，通过对植物蛋白质的合理开发和利用，可以使其成为鱼粉的良好替代品。国内外学者对不同植物蛋白质源取代饲料中鱼粉对鱼类的影响已有较多研究[2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20]，本实验室也已报道了豆粕粉、啤酒酵母和玉米蛋白粉3种蛋白质源替代饲料中部分鱼粉对军曹鱼幼鱼生长性能、全鱼和肌肉组成的影响[3]。但目前大多数的鱼粉替代蛋白质源研究的都是比较各种替代蛋白质以不同比例替代鱼粉蛋白质之后，试验鱼的生长效果、体成分、体指标、生理指标和能量收支模式，从而确定替代蛋白质的替代效果和最佳替代比例，这些研究没有对替代蛋白质的代谢周转速度进行研究，也没有准确定量饲料中的替代蛋白质对试验鱼蛋白质生长的实际贡献率，试验结果在基础理论的支持方面仍不够充分。因此，本试验将通过天然稳定同位素分析和模型计算，确定饲料中的玉米蛋白质对军曹鱼幼鱼生长的实际贡献率，并估算出幼鱼碳、氮元素周转时间，综合分析玉米蛋白质替代饲料中的鱼粉蛋白质后对军曹鱼幼鱼生长的影响，为鱼粉替代蛋白质源的研究提供基础理论支持。
1 材料与方法
设计2种等氮等能饲料，原料均购自滨州金太阳生物科技有限公司，对照饲料(全鱼粉饲料)以鱼粉为蛋白质源，试验饲料(玉米蛋白粉替代饲料)在对照饲料基础上以玉米蛋白质(玉米蛋白粉形式)替代10%鱼粉蛋白质，饲料组成及营养水平见表1。饲料原料粉碎后过筛(孔径0.25 mm)，加工成直径3.0 mm的颗粒，风干后冷藏备用。
玉米蛋白质利用情况分析
用双源单稳定同位素混合模型[5]来估算不同蛋白质源对幼鱼蛋白质生长的贡献率(方程1)：
F1=(δ15Nfish-Δδ15N-δ15N2)/(δ15N1-δ15N2)，F2=1-F1。 (1)
式中：F1和F2分别是饲料中玉米蛋白质和鱼粉蛋白质对幼鱼蛋白质生长的贡献率；δ15Nfish是试验鱼与饲料达到氮稳定同位素平衡时，鱼体或肌肉的δ15N；Δδ15N是鱼体或肌肉由于代谢作用造成的氮同位素富集因子；δ15N1是玉米蛋白质的δ15N，δ15N2则是鱼粉蛋白质的δ15N。式中的δ15N1和δ15N2可以直接测定，δ15Nfish和Δδ15N可以通过试验数据的回归分析确定。为保证计算精度，该模型一般要求试验鱼的体质量在养殖试验结束时增长3倍以上。
饲料变化后动物体天然稳定同位素组成变化是组织生长和组织代谢共同作用的结果，为预测本试验所观察到的鱼体天然同位素变化规律，确定全鱼或肌肉的δ15Nfish，采用了Hesslein指数模型[6](方程2)：
Rsample=Rn+(R0-Rn)e-(k+m)t。 (2)
式中：Rsample为新饲料饲养t天时鱼体组织的稳定同位素值；R0为鱼体组织与初始饲料达到平衡时的δ13C或δ15N；Rn为鱼体组织与新饲料达到稳定同位素平衡时的δ13C或δ15N(其中δ15N即方程1中的δ15Nfish)；m为鱼体的代谢周转常数；k为鱼体的生长率常数。
在本试验中，Hesslein指数模型中的R0取试验开始前军曹鱼幼鱼的δ13C和δ15N；Rn和m可以将试验鱼的δ13C和δ15N随养殖时间而变化的实测数据代入方程2，通过SPSS 17.0中的迭代非线性回归计算出来。
生长率常数k为生长情况的估算值，可通过指数生长方程[6](方程3)获得：
W=W0ekt。 (3)
式中：W为鱼体最终湿重；W0为鱼体起始湿重；t为饲养天数；k为生长率常数。
Hesslein指数模型中的参数k和m，能分别反映鱼体的生长和代谢周转对鱼体同位素比率变化的影响。因此，在计算出k和m之后，还能估算出摄食新饲料之后，鱼体碳、氮元素周转半时(以T50表示)，从而评估碳、氮元素在试验鱼体内的代谢周转速度[6]：
T50=ln(1-0.5)/-(m+k)。 (4)
在计算出方程2中的各参数之后，就可以通过比例换算法计算出方程1所需的同位素富集因子Δδ15N。由于试验鱼在摄食新饲料之后，其δ15N下降(R0>Rn)，而δ13C上升(R0n)，这表明在氮同位素变化过程中m和k的作用方向相反，而在碳同位素变化过程中m和k的作用方向相同，碳、氮同位素富集因子Δδ15N和Δδ13C的计算公式分别为：
玉米蛋白质替代10%鱼粉蛋白质对军曹鱼幼鱼生长性能的影响
Pereira等[19]发现，玉米蛋白粉最多可以替代杂食偏肉食性的金头鲷幼鱼饲料中60%的鱼粉而不影响幼鱼生长；Heidi等[20]的研究结果表明，玉米蛋白粉可以替代饲料中50%的鱼粉而不会影响杂交条纹鲈(Morone chrysops♀×Morone saxatilis♂)的特定生长率和饲料转化率；Kotaro[21]的研究结果表明，玉米蛋白粉能够替代日本比目鱼(Paralichthys olivaceus)饲料中40%的鱼粉；Regost等[22]的研究结果表明，玉米蛋白粉能够替代大比目鱼(Psetta maxima)饲料中1/3的鱼粉。但也有研究者发现玉米蛋白粉在水产饲料中的用量不宜过高，比如刘兴旺等[23]研究发现，当饲料中玉米蛋白粉含量超过25%时，大菱鲆(Scophthalmus maximus)的特定生长率显著低于对照组；陈然等[24]也发现，玉米蛋白粉在异育银鲫(Carassais auratus gibebio)饲料中的适宜用量仅为4%～8%。
本实验室前期的研究结果表明，豆粕粉、啤酒酵母、玉米蛋白粉3种蛋白质源均可替代军曹鱼幼鱼[(33.85±2.89) g]饲料中10%的鱼粉而不会对其生长、饲料利用、体成分和体指标产生显著影响[3]。但在本研究中，玉米蛋白质替代10%的鱼粉蛋白质就已对(21.34±1.54) g的军曹鱼幼鱼的生长和饲料利用产生了显著的不良影响。2次养殖试验是在相似的养殖条件下进行，所用饲料组成基本相同，所用幼鱼也是同一批培育的种苗，2次试验得到不同结果的主要原因可能是采用的军曹鱼种苗规格不同，这可以通过比较其他研究者对不同规格军曹鱼幼鱼鱼粉替代蛋白的研究结果得到佐证[7, 8, 9, 10]。军曹鱼在幼鱼阶段的生长发育非常迅速，对于饲料营养的需求可能会随其生长而产生显著的差异；在育苗生产中，饲料的实际应用效果也表明，替代蛋白质含量较高的饲料可以满足较大规格幼鱼生长的需要，但却无法很好地满足较小规格幼鱼快速生长的需要。
3.3 玉米蛋白质对军曹鱼幼鱼蛋白质生长的实际贡献率
本研究的结果表明，投喂玉米蛋白质替代10%鱼粉蛋白质饲料之后，玉米蛋白质对军曹鱼幼鱼全鱼蛋白质生长的实际贡献率只有(7.64±0.49)%，这表明有一部分玉米蛋白质未被用于蛋白质的生长，其主要原因可能是因为与鱼粉相比，玉米蛋白质的氨基酸组成不够平衡，赖氨酸(Lys)、色氨酸(Trp)严重不足[25]。Robaina等[14]研究表明，投喂用玉米蛋白质替代不同比例鱼粉蛋白质的饲料后，金头鲷的可溶性氮排泄量随着替代量的增加而增加，当替代量为40%时，可溶性氮排泄量显著高于鱼粉组。Dias等[26]研究发现，欧洲狼鲈(Dicentrarchus labrax)摄食全玉米蛋白质饲料时，其氮保留量显著低于摄食全鱼粉蛋白质饲料时。王军等[27]研究也发现，用8%玉米蛋白粉替代饲料中等量鱼粉后，异育银鲫的氮保留率显著降低。根据本试验的结果，试验组和对照组军曹鱼幼鱼的摄食量差异不显著，推断试验组军曹鱼幼鱼生长指标下降是由于玉米蛋白质的利用效率较低；如果这些未利用的玉米蛋白质被幼鱼排出体外，就会导致其可溶性氮排泄量的增加和氮保留率的降低，为上述研究的结果提供了理论佐证。此外，需要特别注意的一点是，在本试验中玉米蛋白质对军曹鱼幼鱼全鱼和肌肉蛋白质生长的贡献率差异显著，对全鱼蛋白质生长的贡献率小于其在饲料蛋白质中的含量，而对肌肉蛋白质生长的贡献率与其在饲料蛋白质中的含量相近，体现了食物中的营养元素在生物体内的差异分配[5]，这在应用稳定同位素技术开展生物生理生态学研究时是必须要考虑的。
采用稳定同位素技术研究不同饲料(或饲料蛋白质源)对生物生长的贡献率或者饲料蛋白质利用情况是目前国外饲料营养学研究的一个新方向，Gamboa-Delgado等[28]采用稳定同位素技术研究了活饵和人工饲料对塞内加尔鳎(Solea senegalensis)生长的贡献率，以及饲料中的大豆蛋白质和鱼粉蛋白质对凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)生长的贡献率[29]。Beltrán等[30]也采用碳、氮稳定同位素作为示踪物质研究了虹鳟(Oncorhynchus mykiss)和乌颊鱼(Sparus aurata)的饲料蛋白质利用情况。上述研究证明了稳定同位素技术是动物饲料营养学研究中一项应用前景广阔的新技术。
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