降低饲料中蛋白质水平对鲤生长性能及肌肉营养成分的影响

2016-12-05 12:21孙金辉范泽程镇燕乔秀亭白东清张宝龙翟胜利
中国饲料 2016年19期
关键词:脂肪酸氨基酸蛋白质

孙金辉,范泽△,程镇燕,乔秀亭*,白东清,张宝龙,翟胜利

(1.天津农学院水产学院天津市水产生态及养殖重点实验室,天津西青300384;2.天津现代晨辉科技集团有限公司,天津宝坻301800)

降低饲料中蛋白质水平对鲤生长性能及肌肉营养成分的影响

孙金辉1,范泽1△,程镇燕1,乔秀亭1*,白东清1,张宝龙2,翟胜利2

(1.天津农学院水产学院天津市水产生态及养殖重点实验室,天津西青300384;2.天津现代晨辉科技集团有限公司,天津宝坻301800)

选用初始体质量为(10±1.15)g的鲤(Cyprinus carpio)幼鱼450尾,随机分为5组,分别投喂蛋白质水平为32%、31.5%、31%、30.5%、30%的等能(11.8 MJ/kg)饲料,分别记为D0、D1、D2、D3和D4,为研究降低蛋白质水平对其生长性能及肌肉营养成分的影响。养殖期为8周。结果表明:(1)从生长性能看,各试验组的增重率较对照组D0分别降低了48.55%、56.17%、49.52%及69.80%(P<0.05),各试验组蛋白质效率显著高于除D1组外的其余各试验组,其中D2、D3、D4组较对照组分别降低了5.33%、13.33%及21.33%(P<0.05);D2、D3、D4组饵料系数均显著高于对照组D0,且分别提高了29.90%、23.36%及32.71%(P<0.05)。(2)鲤肌肉水分、粗蛋白质含量受饲料蛋白质水平降低的影响不显著(P>0.05),但D2组粗脂肪与灰分含量与对照组D0相比显著升高(P<0.05)。(3)呈味氨基酸、必需氨基酸和总氨基酸含量随饲料蛋白质水平降低整体均呈降低趋势,均以对照组D0为最高,且其必需氨基酸占总氨基酸的比例亦为最高。从呈味氨基酸占总氨基酸的比例来看,D2组占比最高,较对照组提高了21.85%。(4)鲤肌肉中饱和脂肪酸含量及不饱和脂肪酸的含量呈先上升后下降的变化趋势,均以饲料D2组为最高。由此可见,饲料蛋白质水平为31%~32%时可维持鲤正常生长,并改善肌肉品质,提高肌肉营养价值及风味。

鲤;生长性能;氨基酸;脂肪酸;肌肉营养成分

鲤具有生长速度快、适应性强、食性杂、耐碱、耐缺氧、病害少、肉质鲜嫩爽口、价格便宜等特点,是我国主导淡水养殖品种之一。但由于目前优质的动植物蛋白质资源,特别是鱼粉的价格持续走高,且产量难以满足日益增长的水产养殖量的需求,致使鲤养殖成本升高,利润空间缩小,不利于鲤养殖行业的持续健康发展。

郭立等(2013)发现,在鲤配合饵料中以蛋白质29%和糊精4.5%的搭配为最佳,能够有效提升鲤消化酶活力,提高增重率,降低养殖水体中总氮和总磷的积累,减少水环境污染。伍代勇等(2011)报道,鲤饲料中蛋白质水平为30%~32%,脂肪水平为9%时,可有效实现脂肪对蛋白质的节约效应。而随着消费者对优质动物性食品需求不断增长,在提升鲤本身生长性能、消化能力及免疫力的同时,如何有效改善鲤肉质,提升鲤风味也必将成为降低鲤饲料中蛋白质水平研究中关注的热点。

目前大多鲤养成初期(体重小于500 g)的商品饲料的蛋白质含量为32%。本试验以较小规格鲤(体重10 g左右)为对象,通过设置不同水平的鱼粉、棉籽粕及菜籽粕配制了蛋白质水平依次降低的5组试验饲料,研究了降低饲料蛋白质水平对鲤生长、体成分及肉质的影响,为评估饲料蛋白质水平和鱼肉品质之间的关系,优化鲤配合饲料营养配比提供实践及理论依据,同时也为低氮饲料的研究与开发奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1试验饲料本试验选择鱼粉、豆粕、花生粕、棉籽粕及菜籽粕等5种淡水鱼类主要蛋白质源作为蛋白质源,通过设置不同水平的鱼粉、棉籽粕及菜籽粕配制D0(对照组,因鲤此生长阶段所需蛋白质为32%)、D1、D2、D3和D4五组不同蛋白质水平的试验饲料,饲料粗蛋白质水平分别为31.5%、31%、30.5%和30%。通过调节配方中次粉添加水平确保各组饲料等能。

所有干性原料经过粉碎后,通过60目筛,按照添加量从小到大的顺序逐级搅拌混匀,加入适量水,再用小型电动绞肉机(模孔直径2.00 mm)制成饲料颗粒,自然风干装入保鲜袋中备用。试验饲料组成及营养水平见表1。

表1 试验饲料组成及营养水平(风干基础)

1.2试验鱼与饲养管理初始体重为(10±1.15)g的试验用鲤为天津市西青区苗种培育基地培育的同一批鱼种。饲养试验在天津农学院水产学院循环水养殖实验室中进行。试验前,试验鱼用蛋白质含量为32%的饲料饱食投喂。经15 d的驯养后,使之逐渐适应饲料和养殖环境。

挑选出体格健壮、规格一致鲤幼鱼随机分配于15个蓝色塑料水族箱中,每箱35尾鱼,养殖周期为8周。每日投喂两次(9∶00和16∶00),日投饵量为鱼体重的3%。第四周对所有养殖箱试验鱼中期称重,按中期重量重新计算投喂量。投喂时如有死鱼记录数量并称重。

水源为充分曝气后除氯的自来水,每天换水一次,换水量为水族箱容积的1/4。试验期间水温在23~25℃,溶解氧为5.0 mg/L左右,pH 7.0~ 8.0,自然光照。

1.3样品采集与分析

1.3.1样品采集试验前在驯化鱼中随机抽取10尾鱼,作为评估初始鱼体的营养成分的样品。8周养殖试验结束时,试验鱼饥饿24 h后使用100 μg/kg的MS-222麻醉,分别对各组试验鱼称重,计算增重率。每个重复取12尾鱼,冰盘上解剖取其背肌,其中6尾用于测定肌肉常规成分,6尾用于肌肉氨基酸和脂肪酸的测定,样品混合并于-80℃保存。

1.3.2饲料及肌肉常规营养成分的测定饲料及肌肉中的水分采用常压恒温烘干法测定(GB 6435-1986);粗蛋白质采用凯氏定氮法测定(GB/ T 6432-1994);粗脂肪采用索氏抽提法测定(GB/T 6433-1994);灰分采用550℃灼烧法测定(GB/T 6438-2007)。

1.3.3肌肉氨基酸组成的测定分别取研磨粉碎的烘干鱼肉试样于水解管中,在水解管中加入1 mol/L盐酸10 mL,放入干燥箱中,将温度调至110℃,待温度达到110℃时开始计时,水解22 h。22 h后取出,冷却。将水解液全部转移到50 mL容量瓶内,用去离子水多次冲洗水解管,并用其定容。吸取滤液1 mL于5 mL氮吹管中,进行氮吹。残留物用1~2 mL水溶解,再氮吹,反复进行两次,最后用2 mL pH 2.2的缓冲液溶解,用过滤膜进行过滤,置于样品瓶中,最后使用日立L-8900氨基酸自动分析仪进行分析。

1.3.4肌肉脂肪酸组成的测定分别称取研磨碎的烘干样品于10 mL比色管中,加入1 mL苯,1 mL石油醚,放入50℃左右的恒温水浴锅中,静置30 min。将比色管取出,加入1 mL KOH甲醇溶液,静置10 min,用超纯水定容摇匀,再加入1 mL内标物,静置5 min,使有机相上升至瓶颈处,静置分层后,取上层有机相溶液进行气相色谱—质谱分析。取1 mL标品放在样品瓶中,作为上机用的脂肪酸标准,取1 mL试样放在其他样品瓶中,用安捷伦7890A气相色谱仪测定试样测定液的脂肪酸含量。

1.4生长指标测定生长试验开始和结束时,测定试验鱼体重和体长,计算各生长指标,计算公式如下:

增重率/%=(平均终末体重-平均初始体重)/平均初始体重×100;

成活率/%=收获尾数/放养尾数×100;

饵料系数=总投饵量/(终末总体重-初始总体重);

特定生长率/(%/d)=100×(ln终末均重-ln初始均重)/养殖周期;

蛋白质效率/%=(总末重-总初重)/(总投饲量×饲料蛋白质质含量)。

1.5数据处理与统计分析所有数据均用Excel 2010及SPSS16.0进行分析处理,进行单因子方差分析(one-way ANOVA),组间若存在显著差异,再进行Duncan's法多重比较,差异显著水平为P<0.05。试验结果用“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1降低饲料中蛋白质水平对鲤生长性能的影响由表2可知,饲料蛋白质水平的降低对鲤增重率、特定生长率、蛋白质效率及饵料系数均产生显著影响(P<0.05);增重率、特定生长率及蛋白质效率均伴随着饲料蛋白质水平的降低而降低,各试验组较对照组D0分别降低了48.55%、56.17%、49.52%及69.80%(P<0.05),各试验组蛋白质效率显著高于除饲料D1组外的其余各试验组,其中D2、D3、D4组分别较对照组降低了5.33%、13.33%及21.33%(P<0.05)。饵料系数伴随着饲料蛋白质水平的降低整体呈升高趋势,其中D2、D3、D4组饵料系数均显著高于对照组D0,且分别提高了29.90%、23.36%及32.71%(P<0.05)。各饲料组之间,存活率均不存在显著差异(P>0.05)。

表2 降低饲料中蛋白质水平对鲤生长性能的影响

2.2降低饲料中蛋白质水平对鲤肌肉常规成分的影响由表3可知,饲料蛋白质水平的降低对鲤肌肉水分及粗蛋白质含量的影响不显著(P>0.05)。然而鲤肌肉中粗脂肪及灰分含量受饲料蛋白质水平降低的影响显著(P<0.05),粗脂肪及粗灰分含量均先升高后降低,其中投喂D2组饲料的鲤肌肉粗脂肪及灰分含量均显著高于其他饲料组(P<0.05)。

表3 降低饲料中蛋白质水平对鲤肌肉组成的影响%

2.3降低饲料中蛋白质水平对鲤肌肉氨基酸组成的影响由表4可知,在检测到的17种氨基酸中,7种属于必需氨基酸,其中色氨酸因被酸解破坏,未作检测;其余为非必需氨基酸,非必需氨基酸中的天门冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、甘氨酸(Gly)及丙氨酸(Ala)属于呈味氨基酸,其中谷氨酸含量最高,而酪氨酸仅在投喂D0组饲料的鲤肌肉中检测到。呈味氨基酸、必需氨基酸和总氨基酸含量随饲料蛋白质水平降低整体均呈降低趋势,均以对照组D0为最高,且必需氨基酸占总氨基酸的比例亦为最高。从呈味氨基酸占总氨基酸的比例来看,饲料D2组占比最高,较对照组提高了21.85%。

表4 降低饲料蛋白质水平对鲤肌肉氨基酸组成的影响%

2.4降低饲料中蛋白质水平对鲤肌肉脂肪酸组成的影响由表5可知,共检测到9种饱脂肪酸,其中C8∶0仅在投喂D2组饲料的鲤肌肉中检测到,C22∶0仅在投喂D0组饲料的鲤肌肉中检测到;鲤肌肉中饱和脂肪酸含量伴随着饲料蛋白质水平的降低呈先上升后下降的变化趋势,均以饲料D2组为最高。在检测到的6种不饱和脂肪酸酸中,2种属于单不饱和氨基酸,其余为多不饱和脂肪酸。鲤肌肉中不饱和脂肪酸含量随饲料蛋白质水平呈先上升后下降趋势,除C20∶3n-3外,均以饲料D2组为最高,而C20∶3n-3含量则以饲料D1组为最高,且饲料D3和D4组并未检测到C20∶3n-3。在多不饱和脂肪酸中,当饲料蛋白质水平低于31.5%时,n-3系多不饱和脂肪酸含量逐渐呈现出低于n-6系多不饱和脂肪酸含量的趋势。

表5 降低饲料中蛋白质水平对鲤肌肉脂肪酸组成的影响%

3 讨论

3.1降低饲料中蛋白质水平对鲤生长性能的影响本研究发现,随着饲料中蛋白质水平的降低,鲤生长性能呈现出逐渐减弱的趋势,表现为各试验组的增重率及特定生长率均显著低于对照组,蛋白质转化率除D1组(饲料蛋白质水平为31.5%)外均显著低于对照组,饵料系数除D1组外均显著高于对照组。鹿璇等(2014)选用平均体重为(14±1.17)g的一龄鱼种,研究降低饲料中动植物蛋白质水平对其生长、肉质及免疫力影响,发现试验鲤增重率、特定生长率及蛋白质转化率均随蛋白质水平的降低整体呈下降趋势,但各组间差异并不显著,且饵料系数先上升后下降,蛋白质水平为31%组显著高于其他各饲料组,而其他各组间并无显著差异。上述结果与本试验结果不完全相符,这可能与试验鱼规格、养殖季节等因素有关。从上述两个试验中可以发现鱼类在不同生长阶段的蛋白质需要量存在一个适宜范围,在适宜范围内升高或降低饲料中蛋白质水平并不会显著影响鱼体对饲料蛋白质的利用。

节约养殖鱼类饵料蛋白质的一个重要途径就是利用糖类与脂肪对蛋白质的节约作用(Wang,2013),而在本试验中采用的是同时减少饲料中动植物蛋白质用量以实现降低饲料中蛋白质水平。从过往的研究可以发现这两种途径从养殖效果及鱼体本身的利用情况来看存在一定差异。在先前的研究中发现利用玉米淀粉替代鱼粉降低蛋白质水平会显著降低试验鲤的增重率、特定生长率及饲料利用率,这与本试验所得结果一致,但蛋白质效率随着饲料蛋白质水平的降低呈升高趋势,这说明尽管饲料蛋白质水平逐渐降低,但玉米淀粉添加水平的升高能够促进鱼体在有限的饲料利用率条件下增强对饲料中蛋白质的吸收利用,这也证实了糖类对蛋白质的节约作用(孙金辉等,2016)。除了糖类,脂肪蛋白质的节约作用也能够提升鱼体对于饲料中蛋白质的吸收与利用。袁伍代勇等(2011)和张树明等(2010)研究表明,当饲料蛋白质水平较低时,脂肪的增加可以明显改善生长性能和蛋白质节约效应。上述研究与本试验所得的结论存在一定差异,究其根本在于饲料中的能量水平存在不同。同样作为饲料中非蛋白质能量源,鱼类对于脂肪的利用能力强于糖(何吉祥等,2009),因此脂肪对于蛋白质的节约效应要强于糖类。而在本试验中选择次粉来调节饲料的能值,虽然其属于植物蛋白质源,但由于含有较多的非淀粉多糖而阻碍了“无胃”鲤对其的消化吸收与利用,进而阻碍其生长,因此今后可在选择何种能量源来调节饲料能值方面进行深入研究。

3.2降低饲料中蛋白质水平对鲤肌肉常规营养成分的影响在影响肌肉品质的所有理化性状中,起到决定性作用的四种因素为粗蛋白质、粗脂肪、水分及粗灰分。本试验发现,当饲料蛋白质水平降低为31.5%时,肌肉粗脂肪和粗灰分显著增加,此外,肌肉水分含量随饲料蛋白质水平降低呈先降低后升高的变化趋势,肌肉粗蛋白质含量先升高后降低,但各饲料组间并无显著差异。一般认为,品质差的鱼肉表现为蛋白质与脂肪的含量较少,水分含量高,而品质好的鱼肉则与上述情况相反(刘丽等,2008;岳永生等,1996)。因此上述结果表明,在适宜范围内,饲料蛋白质水平的降低可以提高鲤肌肉中体蛋白质和脂肪的含量,增加鲤肌肉中可食用部分而提升其食用价值,从而改善鲤肉质,但蛋白质水平过低则会降低其肌肉品质。与本研究结果类似,在对蒙古鲌(Culter mongolicus)(方桂萍,2014)、黄颡鱼(Pseudobagrus fulvidraco)(Kim等,2005)及金鲳鱼(Trachinotus ovatus)(Wang等,2013)的研究中也得到了上述结果。张宝龙等(2015)报道,利用玉米淀粉替代鱼粉降低蛋白质水平,当蛋白质水平降为28%时能够显著提高鲤肌肉中粗蛋白质含量,当蛋白质水平降为26%时能够显著增加鲤肌肉中粗脂肪的含量,上述结果证实适当降低饲料蛋白质水平可以在一定程度上改善鲤肌肉品质,但具体影响机制有待于今后深入研究。

3.3降低饲料中蛋白质水平对鲤肌肉氨基酸组成的影响肌肉肉质优良的重要标志在于肌肉粗蛋白质中必需氨基酸含量高且组成符合机体的蛋白质模式,而肌肉风味优良的关键在于非必需氨基酸中呈味氨基酸的构成,即呈鲜味的天门冬氨酸和谷氨酸与呈甘味的甘氨酸和丙氨酸间的比例适宜与否。因此,肌肉中必需氨基酸和风味氨基酸的含量与组成能够决定鱼肉肉质和风味(Bucgtov等,2009)。王蕾蕾(2007)指出,黑鲷幼鱼(Sparus macrocephalus)饲料中蛋白质水平的升高能够提高必需氨基酸、呈味氨基酸含量,从而改善黑鲷肉质,提高其营养价值和风味。鹿璇等(2014)发现降低饲料中动植物蛋白质水平后,鲤肌肉中必需氨基酸/总氨基酸及呈味氨基酸/总氨基酸的比值差异不明显,但比值大致呈下降趋势。本试验结果与上述基本相符,本试验发现,随饲料蛋白质水平降低,试验鲤肌肉中总氨基酸、必需氨基酸和呈味氨基酸含量均逐渐降低,各饲料组必需氨基酸占总氨基酸的比例呈明显降低的趋势,各饲料组呈味氨基酸含量占总氨基酸的比例随饲料中蛋白质水平的升高则略有上升。从单个氨基酸角度来看,必需氨基酸中除缬氨酸、苏氨酸及赖氨酸外含量均有明显降低;非必需氨基酸中,呈鲜味的谷氨酸含量有明显降低,而酪氨酸仅在对照组中被检测到。上述研究表明,饲料中蛋白质的“质与量”会影响到机体的氨基酸平衡,尤其是必需氨基酸的平衡,本试验通过减少饲料中动植物蛋白质用量实现降低饲料蛋白质水平,在一定程度上影响了饲料中氨基酸的平衡。尽管在饲料中添加次粉能调节能量及植物蛋白质平衡,但相关研究表明,鱼类消化植物蛋白质源氨基酸的能力相对较弱(Gomez等,2004),从而影响鱼类肌肉中部分氨基酸的沉积,同时这也可能是造成鱼体蛋白质利用效率逐渐降低的原因。因此,如何实现减少饲料蛋白质用量的同时,维持饲料中氨基酸的平衡需要今后进一步深入探索。

3.4降低饲料中蛋白质水平对鲤肌肉脂肪酸组成的影响肌肉粗脂肪中脂肪酸是决定是肉食香味的重要前提物质,也是机体不可缺少的营养物质,尤其是有益的必需脂肪酸和多不饱和脂肪酸(刘洋涛等,2012;刘旭,2007)。迄今为止,国内有关饲料蛋白质水平对鱼类肌肉中脂肪酸含量影响的研究相对较少。在仅有的一些研究中发现,肌肉中脂肪酸含量随饲料蛋白质水平变化存在一定变化,但并不能确定是否是由饲料蛋白质水平这一单一因素控制。方桂萍(2014)报道,蒙古鲌肌肉中仅有部分脂肪酸受到饲料蛋白质水平的显著影响,但几种脂肪酸含量的变化趋势并不一致。与上述发现不同,本试验发现,试验鲤肌肉中饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸、n-3与n-6系多不饱和脂肪酸总量随饲料蛋白质水平降低均呈先升高后降低的变化趋势,各饲料组n-3/n-6的比值亦为先升高后降低。从单个脂肪酸角度来看,在必需脂肪酸中,n-6系列的亚油酸及n-3系列的α-亚麻酸含量均为先升高后降低。这说明饲料蛋白质水平的适宜降低,能够在一定程度上促进鱼体对饲料脂肪酸吸收利用。主要原因可能是试验鱼、饲料脂肪酸种类与含量等的不同。肌肉脂肪酸的组成与含量如何受到饲料蛋白质水平的影响仍需在代谢机制及分子水平上进行深入研究。

4 结论

在本试验条件下,当饲料蛋白质水平为31%~ 32%时,鲤生长性能及肌肉中常规营养成分并未受到显著影响,肌肉中氨基酸及脂肪酸含量及组成相对合理。因此降低饲料动植物蛋白质水平的同时维持鲤正常生长,并改善肌肉品质,提高肌肉营养价值及风味存在一定可行性。

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A total of 450 common carp with average body weight of(10±1.15)g were randomly divided into 5 treatments with 3 replicates of 50 each,to investigate the effects of reducing dietary protein level on growth performance and muscle nutrient composition of common carp by feeding diets with five protein levels(32%,31.5%,31%,30.5%,30%).After a 8-week feeding trial,the results showed as follows:(1)Compared with fish in the control group,weight gain ratio(WGR)of fish in the treatment groups was respectively increased by 48.55%,56.17%,49.52%and 69.80%,and protein efficient ratio(PER)was respectively increased by 5.33%,13.33%and 21.33%(except D1 group),and feed conversion rate(FCR)was respectively decreased by 29.90%,23.36%and 32.71%(except D1 group)(P<0.05).(2)There was no significant difference in muscle moisture content and crude protein content among all treatments(P>0.05),but crude lipid content and ash content of D2 group were significantly higher than those of D0 group(P<0.05).(3)With dietary protein level reducing,contents of delicious amino acid,essential amino acids and total amino acids of common carp muscle decreased,and those of D0 group were the highest among all treatments.Essential amino acids to total amino acids ratio of D0 group was the highest,and delicious amino acids to total amino acids ratio of D2 group was highest.(4)Saturated fatty acid content and unsaturated fatty acids content rosed at first and decreased latter with protein levels reducing.And those of D2 group were the highest among all treatments.Combined the results of this study and the practice of common carp production,the results of present study indicated that 31%~32.0%dietary protein level could meet the requirements for normal growth,improve the quality,nutritional value and flavor of muscle

common carp;growth performance;amino acids;fatty acid;muscle nutrient composition

S963

A

1004-3314(2016)19-0033-06

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20161909

天津市科技支撑计划项目(13ZCZDNC00900);天津市应用基础与前沿技术研究计划(14JCQNJC15100)

△表示与第一作者同等贡献

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