植物蛋白替代魚粉對克氏原螯蝦生長和繁殖的影響

姚俊鵬 譚青松, 朱艷紅 徐迎燕 朱文歡

(1. 華中農業大學水產學院，農業部淡水生物繁育重點實驗室，武漢 430070; 2. 武漢漁業技術推廣和指導中心，武漢430012; 3. 池塘健康養殖湖北省工程實驗室，武漢 430070)

植物蛋白源替代魚粉是緩解飼料用魚粉資源緊缺的重要手段之一。其中豆粕和菜粕因價格低廉、蛋白含量高、富含維生素和礦物鹽而作為常用植物性蛋白源被廣泛應用于蝦類飼料中[1—3]。不過與魚粉相比, 植物性蛋白源中氨基酸不均衡、賴氨酸和蛋氨酸等必需氨基酸缺乏及抗營養因子(蛋白酶抑制劑、葡萄糖苷、皂甙等)的存在使得其對于魚粉的替代率不高[4—6]。另外, Hua等[7]研究發現植物蛋白源替代魚粉會降低克氏原螯蝦(Procambarus clarkii)飼料的誘食性和適口性。在植物性蛋白為基礎的飼料中添加一些限制性氨基酸(蛋氨酸、賴氨酸等), 有利于飼料中的氨基酸平衡, 提高飼料中的植物蛋白水平促進水產動物的生長發育。Biswas等[8]發現, 在飼料中補充賴氨酸可以促進斑節對蝦(Penaeus monodon)的生長及飼料利用率。

克氏原螯蝦俗稱小龍蝦, 其肉質鮮美、營養豐富、市場需求大, 在全國各地廣泛養殖, 是一種重要的經濟養殖對象[9,10]。在最近的十幾年中, 隨著養殖規模的不斷擴大, 克氏原螯蝦苗種的需求量也在日益增大[7]。小龍蝦的繁殖性能、苗種的產量及質量是限制小龍蝦產業化發展的關鍵因素。在生產實踐中, 飼料中的蛋白質水平、氨基酸的種類以及蛋白源的比例對親本的產卵量、受精率及胚后發育至關重要[11]。不過, Xu等[12]研究發現, 當飼料中魚粉在15%、20%和24%時, 魚粉和豆粕的比例對克氏原螯蝦的性腺指數、產卵量及孵化率沒有顯著影響。克氏原螯蝦的繁殖及生長性能對較高的植物蛋白水平以及補充限制性氨基酸的反應尚不清楚。本研究旨在初步探究豆粕和菜粕替代魚粉以及在飼料中添加限制性氨基酸(蛋氨酸和賴氨酸)對克氏原螯蝦繁殖及生長性能的影響。

1 材料與方法

1.1 實驗用的克氏原螯蝦及其養殖條件

實驗用的克氏原螯蝦購于湖北省仙桃市排湖漁場。實驗前馴養2周以適應新的養殖環境。在馴養期間, 每天投喂2次, 投喂時間分別為09:00和18:00。將9種實驗飼料按同等比例混合后進行馴化投喂。

在馴養后, 分別選擇15尾發育良好、規格一致(初始體重: 25—30 g)的實驗蝦按照雌雄比例2∶1隨機分配到27個68 cm×53 cm×37 cm的玻璃鋼水族箱中。在每個箱中放置15根直徑5 cm、長15 cm的PVC管作為克氏原螯蝦的棲息地, 以防止互食行為的發生。在試驗過程中, 每個水族箱的水深為25 cm,以虹吸的方式進行水流交換, 使水中的溶解氧大于5.0 mg/L, pH為7.0—7.6, 總氨氮小于0.5 mg/L。

實驗期間, 克氏原螯蝦每天投喂2次, 投喂時間分別是09:00和18:00, 投喂2h后用虹吸的方法收集未吃完的飼料并在60℃的烘箱中烘干, 記錄每個缸中小龍蝦的攝食量并校正投喂量。在蛻皮過程中,蛻皮中的小龍蝦分別飼養30 cm×18 cm×20 cm塑料缸中(水深: 10 cm), 防止捕食的發生。繁殖試驗為期10周, 水溫為22.8—26.4℃, 光照為自然光照。

1.2 實驗飼料

實驗飼料以魚粉(武漢高龍飼料工業有限公司)為動物性蛋白源, 以1∶1混合的豆粕和菜籽粕(中糧祥瑞糧油工業(荊門)有限公司)為植物蛋白源; 以豆油(南海油脂工業(赤灣)有限公司)為脂質來源;以玉米淀粉(河南省大程面粉實業(集團)有限公司)和微晶纖維素(山東聊城阿華制藥股份有限公司)為糖源; 以羧甲基纖維素為黏合劑。并根據Reigh等[13]對克氏原螯蝦營養需求的描述設計出的9組不同的飼料, 每組飼料含有30%的粗蛋白和7%的脂肪。V0、V34、V50、V65、V73和V81組飼料中含有6種不同水平的植物蛋白源; 在V50、V65和V81飼料的基礎上中分別添加晶體賴氨酸和蛋氨酸后得到VA48、VA63和VA78飼料。基礎飼料的組成及主要營養成分見表1, 飼料的氨基酸成分見表2。結晶氨基酸混合物在60℃下用羧甲基纖維素預涂以防止浸出損失, 然后與其他成分混合。將所有飼料原料粉碎后通過60目篩, 徹底混合后用實驗室飼料制粒機制成直徑為2.5 mm的顆粒飼料。飼料顆粒在60℃下烘干, 并在-20℃下儲存。

1.3 樣品采集

經過10周的養殖實驗, 所有的克氏原螯蝦在樣品采集前停食24h, 隨機從每個缸中選取4尾雌性的克氏原螯蝦個體, 分別測量體重。通過破壞中樞神經系統殺死個體并在冰上解剖出性腺, 單獨稱重,然后計算產卵數。另外再從每個缸中隨機選取三尾雌性個體放于-20℃條件下保存, 用于后續的全身常規體成分分析。

1.4 樣品及數據分析

采用標準方法(AOAC, 1995)測定飼料和實驗克氏原螯蝦全蝦的水分、粗蛋白、粗脂肪和灰份。另外, 將飼料樣品送至華中農業大學動物科技學院采用柱前衍生高效液相色譜法(HPLC)測定其中的氨基酸含量。

體重增長率(WGR)、性腺指數(GSI)和成活率(SR)計算如下:WGR(%/d)=100×(W2-W1)/W1,GSI(%)=100×WG/W2,SR(%)=100×Nt/N0; 其中W1和W2分別是克氏原螯蝦在實驗開始前和實驗結束時的體質量(g),WG是雌性克氏原螯蝦在實驗結束時性腺的質量(g),N0和Nt分別是實驗開始前和實驗結束時克氏原螯蝦的數量。

實驗數據表示為平均值±標準差, 并通過Kolmogorov-Smirnov檢驗以及Bartlett檢驗對數據進行正態性和方差齊性檢驗。用SPSS 19.0軟件對實驗數據進行單因素方差分析(One-way ANOVA), 以測定實驗因子對測定指標的影響。當實驗因子影響顯著時, 用Duncan’s多重比較來比較組間平均值的差異, 當P＜0.05時, 表示有顯著性差異。

2 結果

2.1 植物蛋白源替代魚粉對克氏原螯蝦生長狀況的影響

如表3所示, 在沒有氨基酸添加的組中, 克氏原螯蝦的增重率隨著植物蛋白替代量的增加而減少,V81組的增重率最低(P＜0.05)。在同一魚粉替代水平下, 添加晶體氨基酸實驗組中克氏原螯蝦的生長狀況和對照組相比沒有顯著差異(P＞0.05)。

2.2 植物蛋白源替代魚粉對克氏原螯蝦繁殖狀況的影響

如圖1所示, 當飼料中的植物蛋白的替代水平增加時, 克氏原螯蝦的繁殖力顯著下降(P＜0.05)。其中V34組的產卵量最高, 平均每個個體的產卵量為624個; V81組的產卵量最低, 平均每個個體的產卵量為119個。另外, 添加晶體氨基酸的組別(VA48、VA63和VA78)和對照組相比, 克氏原螯蝦的繁殖力沒有顯著降低(P＞0.05)。此外, 雌性克氏原螯蝦GSI隨飼料處理的變化情況和絕對繁殖力的變化情況相似。

2.3 植物蛋白源替代魚粉對克氏原螯蝦體組成的影響

如表4所示, 植物蛋白源替代魚粉對性成熟克氏原螯蝦全蝦水分、灰分、粗脂肪以及粗蛋白的含量沒有顯著影響(P＞0.05)。

3 討論

在本實驗中, 盡管克氏原螯蝦在實驗期間生長比較緩慢, 但是飼料的處理對其生長狀況還是產生一定的影響。在非氨基酸添加組中V34組的增重率顯著高于其他組別, 而在V81組的增重率最低, 這和Reigh等[14]的報道類似。這說明在克氏原螯蝦的飼料中加入適量的植物蛋白有利于其生長。這可能是因為克氏原螯蝦是廣食性的動物, 能夠接受并消化吸收植物性蛋白。蛋氨酸和賴氨酸是以植物性蛋白為蛋白源的飼料中最為主要的兩種限制性氨基酸[15]。本研究還表明, 在含有高水平植物蛋白的飼料中添加合成氨基酸有利于克氏原螯蝦的生長,體現在飼料中含有高水平的植物蛋白(＞49.5%)而不添加氨基酸會抑制克氏原螯蝦的生長, 而在飼料中添加晶體賴氨酸和蛋氨酸(VA48、VA63 和 VA78)則會減弱這種抑制作用。本研究中這種補充賴氨酸和蛋氨酸對生長產生有益影響的結果與斑節對蝦(P. monodon)[8]和日本對蝦(M. japonicus)[16]中的報道類似。

表1 飼料的組成和營養成分(g/kg, 飼喂狀態)Tab. 1 Formulations and nutritional composition of experimental diets (g/kg as fed basis)

本研究中克氏原螯蝦的體重增長率較低, 這可能是因為其處于生殖發育階段, 攝食吸收的營養除了少部分維持正常生命活動以外, 絕大部分為性腺發育提供能量和物質基礎[17]。另外, 隨著飼料中植物蛋白水平的提高, 雌性小龍蝦的性腺指數和繁殖力均顯著下降, 這和Sink等[18]在斑點叉尾鮰(Ictalurus punctatus)中報道類似。然而, Xu等[12]發現, 當魚粉水平為15%、20%或24%時, 飼料中魚粉和豆粕比例對克氏原螯蝦的性腺指數、產卵量及孵化率沒有顯著影響。這表明, 由于飼料中有少量魚粉的存在, 克氏原螯蝦能夠耐受飼料中的植物蛋白。但在植物蛋白較高的飼料中添加賴氨酸和蛋氨酸可改善其生長性能以及繁殖狀況, 這可能是因為植物蛋白含量較高的飼料中存在必需氨基酸的缺乏, 從而限制其生長和性腺發育。我們在克氏原螯蝦幼蝦的植物性蛋白源替代魚粉的研究中也發現了類似的結果[19]。此外, 在哺乳動物中也有類似的結果, 妊娠期間用高賴氨酸飼料喂養的母豬的平均產仔體重大于喂養低賴氨酸飼料的母豬的平均產仔體重[20]。

綜上所述, 結合克氏原螯蝦的生長及繁殖狀況,飼料中植物蛋白的最佳添加量是33.8%。在飼料中添加高水平的植物蛋白抑制克氏原螯蝦的生長并且降低其繁殖能力, 而在飼料中補充賴氨酸和蛋氨酸可以很好地改善這一狀況。

表2 飼料氨基酸成分(g/kg 干物質)Tab. 2 Analyzed amino acid composition of experimental diets (g/kg dry matter)

表3 植物性蛋白源替代魚粉對克氏原螯蝦成蝦生長性能的影響Tab. 3 Effects of fish meal replacement by vegetable source on growth performance of adult Procambarus clarkii*

圖1 植物蛋白源替代魚粉對克氏原螯蝦繁殖能力的影響Fig. 1 Effects of fish meal replacement by plant-protein source on the reproduction performance of Procambarus clarkii

表4 植物性蛋白源替代魚粉對克氏原螯蝦體組成的影響Tab. 4 Effects of fish meal replacement with vegetable protein source on body composition (g/kg) of Procambarus clarkii