底泥再悬浮对东湖水体初级生产力的影响
EFFECTS OF RE-SUSPENDED SEDIMENT ON THE PRIMARY PRODUCTION IN THE DONGHU LAKE
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摘要: 为研究底泥再悬浮对东湖初级生产力的影响, 通过模拟东湖通道施工导致的底泥再悬浮过程, 用原位黑白瓶法测量了水体初级生产力, 同步测定受试水体的光强、营养盐以及藻类叶绿素荧光活性, 结果表明, 随着再悬浮底泥含量的增加, 水体出现明显的光衰减现象, 光强显著降低(P0.05); 总氮总磷浓度升高; 藻类最大光化学效率(Fv/Fm)上升; 水体呼吸作用显著增强(P0.05), 总初级生产力与净初级生产力先增大后减小。与不含再悬浮底泥的对照组相比, 水体再悬浮底泥含量50100 g/L处理组具有较高的初级生产力; 相对其他处理组, 再悬浮底泥含量200 g/L处理组的初级生产力显著降低(P0.05), 且其净初级生产力为负值。研究结果表明, 在一定范围内的底泥再悬浮通过增加水体营养盐含量的方式提高水体初级生产力, 较大含量的再悬浮底泥则通过影响水体光强降低初级生产力, 该结果确认了东湖通道施工引起的底泥再悬浮对水域生态系统的影响, 值得引起关注和重视。Abstract: To examine the effect of suspended sediment on the primary production in the Donghu Lake, field investigation was carried out with the modified black and white bottles. The light intensity, nutrient concentrations and chlorophyll fluorescence were measured. The results showed that with the increased content of resuspended sediments, light intensity decreased significantly (P0.05), TP concentration and the maximum photochemical efficiency (Fv/Fm) increased significantly (P0.05), the respiration was significantly enhanced (P0.05), the gross primary productivity and net primary productivity increased at first and then decreased. Suspended sediment at 50100 g/L significantly increased primary productivity via the enrichment of the nutrient but dramatically repressed the gross primary productivity at 200 g/L even with a negative net primary productivity through significantly decreasing the light intensity in the water column (P0.05). We revealed the impacts of Donghu Channel project on the freshwater ecosystem of the Donghu Lake, which need further attention.
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Keywords:
- Donghu Lake /
- Re-suspended sediment /
- Primary productivity
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大口黑鲈(Micropterus salmoides)俗称加州鲈, 隶属鲈形目(Perciformes)、太阳鱼科(Centrarchidae)、黑鲈属(Micropterus), 是中国从北美引进的一种暖水肉食性淡水鱼类。加州鲈生长速度快、肉质鲜美、肌间刺少, 深受消费者们的欢迎。加州鲈已经成为我国重要的淡水养殖鱼类。2021年, 我国加州鲈的养殖产量高达70.21万吨, 仅次于四大家鱼、鲫和罗非鱼的产量[1]。加州鲈对蛋白质的需要量在40%以上, 对脂肪的需要量也超过10%, 且其配合饲料中需要添加高比例的鱼粉(40%—50%)[2]。由于鱼粉价格昂贵, 且资源的获得不具有可持续性。近年来, 许多研究尝试用其他动植物蛋白源如鸡肉粉、血粉、豆粕、羽毛粉等替代加州鲈配合饲料中的部分鱼粉, 以降低养殖成本[2－4]。
黑水虻(Hermitia illucens)是双翅目水虻科昆虫, 繁殖速度快, 抗逆性强, 幼虫以畜禽粪便、餐厨垃圾、木质纤维素等为食物, 转化为高质量的昆虫蛋白[5]。黑水虻幼虫的蛋白质、脂肪含量很高, 分别占干物质的17.5%—63%和12.8%—49%, 其蛋白富含精氨酸、亮氨酸、赖氨酸、缬氨酸等必需氨基酸, 必需氨基酸组成与鱼粉相似; 其脂肪富含棕榈酸(C16﹕0)和月桂酸(C12﹕0)等饱和脂肪酸及油酸(C18﹕1n-9)和亚油酸(C18﹕2n-6)等单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸[5—7], 可被高效利用产能促进养殖动物生长。此外, 黑水虻幼虫还富含钾、钙、镁等矿物质及几丁质、抗菌肽等生物活性物质[6, 8]。因此, 黑水虻幼虫是一种优质的昆虫蛋白源。已经在很多鱼类中开展了黑水虻虫粉部分替代鱼粉的研究, 如虹鳟(Oncorhynchus mykiss)[9, 10]、大西洋鲑(Salmo salar)[11]、欧洲鲈(Dicentrarchus labrax)[12]、乌鳢(Channa argus)[13]、建鲤(Cyprinus carpio var. Jian)[14]、加州鲈[15－18]等。但是, 已经报道的在加州鲈中开展的用黑水虻虫粉替代鱼粉的研究中, 基础饲料中鱼粉的含量很高, 一般都超过40%[15－18]。本研究拟在鱼粉含量较低(30%)的基础饲料中, 用黑水虻幼虫粉替代不同比例的鱼粉(16.67%、33.33%和50%), 研究对加州鲈幼鱼的生长性能、全鱼和组织的营养成分、机体健康、肌肉和肝脏的氨基酸、脂肪酸组成的影响, 为研制营养组成科学合理且成本低的加州鲈配合饲料提供资料。
1. 材料与方法
1.1 实验饲料
根据加州鲈的营养需求, 配制 4 种等氮、等脂的实验饲料(45%蛋白, 15%脂肪), 其中, 基础饲料含30%鱼粉(FM30), 其他3组实验饲料分别用黑水虻幼虫粉替代16.67%鱼粉(FM25)、33.33%鱼粉(FM20)、50%鱼粉(FM15), 4种实验饲料的原料组成及实测的营养成分见表 1, 实验饲料的氨基酸组成见表 2。黑水虻幼虫购于广州飞禧特生物科技有限公司, 海藻多糖由青岛海兴源生物科技有限公司提供, 其他原料由湖州海皇生物科技有限公司提供。鱼粉、豆粕、烘干的黑水虻幼虫等饲料原料粉碎后, 过60目筛, 充分混合均匀后, 用SLX-80型双螺杆挤压机制成2.0 mm颗粒饲料, 60℃烘干后室温冷却, 用封口袋密封包装, 置于–20℃冰箱保存备用。
表 1 实验原料的组成和营养成分(风干基础, %)Table 1. Ingredients and proximate composition of the experimental diets (air-dry basis, %)项目Item 组别Group FM30 FM25 FM20 FM15 原料Ingredient 鱼粉Fish meala 30.00 25.00 20.00 15.00 豆粕Soybean meal 12.00 12.00 12.00 12.00 大豆浓缩蛋白
Soy protein concentrate23.00 23.00 23.00 23.00 黑水虻幼虫粉BSFLMb 0.00 10.00 20.00 30.00 鱼油Fish oil 1.10 1.10 1.10 1.10 大豆油Soybean oil 7.30 4.90 2.40 0.00 高筋面Strong flour 10.00 10.00 10.00 10.00 大豆卵磷脂Soybean lecithin 2.00 2.00 2.00 2.00 海藻多糖Seaweed polysaccharidec 0.10 0.10 0.10 0.10 其他Othersd 14.50 11.90 9.40 6.80 合计Sum 100.00 100.00 100.00 100.00 营养成分Nutritional level 水分Moisture 5.00 4.40 6.35 9.05 粗蛋白Crude protein 44.84 45.03 45.08 45.29 粗脂肪Crude lipid 14.98 15.65 15.25 15.85 粗灰分Crude ash 10.33 10.94 11.80 11.55 注：黑水虻幼虫粉：粗蛋白36.09%，粗脂肪36.78%，粗灰分13.58%，水分3.40%；海藻多糖是由青岛海兴源生物科技有限公司提供的饲料添加剂藻维它913；其他包括磷酸二氢钙、氯化胆碱、多维、多矿、微晶纤维素等Note: Black soldier fly (Hermitia illucens) larvae meal: 36.09% crude protein, 36.78% crude lipid, 13.58% crude ash and 3.40% moisture; The feed additive of seaweed polysaccharide is provided by Haixingyuan Biotechnology Co. Ltd as Zaoweita 913; Others contain calcium dihydrogen phosphate, choline chloride, multidimensional, multimineral and microcrystalline cellulose etc 表 2 实验饲料的氨基酸组成(%总氨基酸)Table 2. Amino acid composition of the experimental diets (% total amino acids)氨基酸
Amino acid组别Group FM30 FM25 FM20 FM15 天冬氨酸ASP 4.16 4.19 4.09 4.01 谷氨酸GLU 7.08 7.19 7.00 6.93 丝氨酸SER 1.83 1.87 1.83 1.81 组氨酸HIS 1.02 1.03 1.00 0.94 甘氨酸GLY 2.15 2.18 2.14 2.01 苏氨酸THR 1.67 1.68 1.65 1.58 精氨酸ARG 2.64 2.73 2.70 2.53 丙氨酸ALA 2.35 2.47 2.55 2.32 酪氨酸TYR 1.13 1.22 1.29 1.31 缬氨酸VAL 1.83 1.92 1.95 1.96 蛋氨酸MET 0.61 0.60 0.58 0.48 苯丙氨酸PHE 2.05 2.05 2.00 1.94 异氨酸ILE 1.97 2.01 1.98 1.95 亮氨酸LEU 3.15 3.17 3.11 3.01 赖氨酸LYS 2.77 2.68 2.63 2.46 氨基酸总和 36.40 36.98 36.50 35.25 1.2 实验鱼及养殖实验
养殖实验在室内循环水养殖系统中进行, 养殖缸体积为300 L。放鱼前3天, 使用0.01%高锰酸钾溶液将养殖系统浸泡过夜进行消毒处理。实验鱼加州鲈幼鱼购于广东省佛山市三水白金水产种苗有限公司, 用水车运回后, 用4组实验饲料等比混合后的饲料在鱼塘网箱中驯化2周, 挑选体表健康、活力强的幼鱼(初始体质量约为17.05 g) 360尾, 随机分成4组, 置于室内循环水养殖系统的养殖缸中饲养, 每组3个重复缸, 每缸放鱼30尾鱼, 养殖8周。养殖期间, 每天饱食投喂2次(9:00和16:00), 每隔1—2d进行换水, 换水比例为30%—40%, 保持水温在25—27℃, pH在6.8—7.8, 溶解氧>6.0 mg/L。
1.3 样品采集
在养殖实验结束后, 实验鱼饥饿24h后进行采样。用100 mg/L间氨基苯甲酸乙酯甲磺酸盐(MS-222)将实验鱼进行麻醉, 准确测量每尾鱼的体质量和体长以计算生长指标。随后, 从每缸中随机取2尾鱼作为全鱼样品, 保存在–20℃冰箱中用于营养成分分析。另外, 从每缸中随机取6尾鱼, 使用一次性注射器从尾静脉处采血, 之后置于冰盘上, 无菌取内脏团, 分离肝脏、肠道组织, 并对内脏团、肝脏进行称重; 取肝脏、前肠、背肌样本用液氮速冻后置于–80℃冰箱保存, 用于酶活测定及营养成分分析; 另取1 cm长的前肠样本保存于4%多聚甲醛中, 用于组织切片分析。抽取的血液样品在4℃放置2h后, 3000 r/min离心10min, 吸取上层血清于2 mL离心管中, 置于–80℃中保存备用。
1.4 生长性能测定
测定增重率、特定生长率、饲料系数、蛋白质效率、肝体比、脏体比、肥满度、存活率等生长指标, 计算公式如下:
增重率(Weight gain rate, WGR, %)=[(Wt–W0)/W0]×100
特定生长率(Specific growth rate, SGR, %/d)=[(lnWt−lnW0)/t]×100
饲料系数(Feed conversion ratio, FCR)=Wf /(Wt×Nt+Ws−W0×N0)
蛋白质效率(Protein efficiency ratio, PER)=(Wt×Nt+Ws−W0×N0)/(Wf×P)
肝体比(Hepatosomatic index, HSI)=Wh/W×100
脏体比(Viscerosomatic index, VSI)=Wv/W×100
肥满度(Condition factor, CF, g/cm3)=W/L3×100
成活率(Survival rate, SR, %)=Nt/N0×100
式中, Wt为终末鱼平均体质量(g), W0为初始鱼平均体质量(g), t为实验天数(d), Nt为终末鱼尾数, N0为初始鱼尾数, Ws为累计死鱼的体质量(g), Wf为摄入饲料量(g), P为饲料的蛋白质含量(%), Wh为鱼肝脏重(g), Wv为鱼内脏重(g), W为鱼体质量(g), L为鱼体长(cm)。
1.5 饲料、全鱼、组织样本的营养成分测定
水分含量测定采用烘箱105℃烘干至恒重的方法(GB/T6435- 2014), 粗蛋白含量测定采用凯氏定氮法(GB/T 6432-1994), 粗脂肪含量测定采用乙醚索氏抽提法(GB/T 6433-2006), 灰分含量测定采用马弗炉550℃灼烧至恒重的方法(GB/T 6438-2007)。
1.6 氨基酸组成和脂肪酸组成的测定
氨基酸测定参照赵红霞等[19]的方法, 肝脏和肌肉干物质样本经6 mol/L盐酸在110℃水解24h后, 采用安捷伦科技公司LC1260高效液相色谱仪(测试柱: 安捷伦ZORBAX c18, 150 mm × 5 μm)进行测定。脂肪酸测定参照Li等[20]的方法, 采用日本岛津公司GC-17A气相色谱仪, 通过脂肪酸标品(Sigma-Aldrich, 美国)鉴定脂肪酸, 采用面积归一法计算每种脂肪酸所占的百分比含量。
1.7 血清生化指标的测定
总胆固醇(Cholesterol, CHOL)、甘油三酯(Triglyceride, TG)、低密度脂蛋白(Low density lipoprotein cholesterin, LDL-C)、高密度脂蛋白(High density lipoprotein cholesterin, HDL-C)、血糖(Glucose, GLU)、谷草转氨酶(Aspartate aminotransferase, AST)、谷丙转氨酶(Alanine aminotransferase, ALT)、碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase, ALP)、总蛋白(Total protein, TP)含量的测定交由广东省广州市海珠区新海医院采用日立7600全自动生化分析仪检测。
1.8 肠、肝的酶活力的测定
脂肪酶(Lipase; A054-2-1)、α-淀粉酶(Amylase; C016-1-1)和胰蛋白酶(Trypsin; A080-2-2)采用南京建成生物工程研究所试剂盒进行测定, 将肠道用0.86%的生理盐水清洗、剪碎, 按照组织﹕生理盐水=1﹕9(W/V), 冰浴匀浆后离心(4℃, 5000 r/min, 20min), 取上清液作为酶粗提液, 暂存于–20℃冰箱备用, 后续测定按照试剂盒说明书进行操作。超氧化物歧化酶(SOD; A001-1-2)、丙二醛(MDA; A003-1-2)含量、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px; A005-1-2)、过氧化氢酶(CAT; A007-2-1)、溶菌酶(LYS; A050-1-1)、碱性磷酸酶(AKP; A059-2-2)和酸性磷酸酶(ACP; A060-2-1)也采用南京建成生物工程研究所试剂盒进行测定, 所有实验操作严格遵循说明书进行。
1.9 肠道组织学切片
用4%多聚甲醛固定的前肠样本, 通过酒精梯度脱水和石蜡包埋后切片, 切片厚度为 4 μm。将蜡片依次用苏木素-伊红 (HE) 染色, 中性树胶封片, 用光学显微镜观察肠道切片并且拍照。
1.10 数据统计与分析
数据用平均值±标准误(mean±SE)表示, 使用 SPSS 20.0 软件(IBM, armonk, USA)进行组间单因素方差分析(One-way ANOVA), 并进行 Duncan 氏多重比较分析, 显著性差异设为 P<0.05。
2. 结果
2.1 黑水虻幼虫粉替代鱼粉对加州鲈幼鱼生长性能的影响
如表 3所示，各组鱼的成活率在97.67%—100%, 无显著性差异(P>0.05)。各组鱼在终末体质量、增重率、特定生长率上也未呈现显著性差异(P>0.05)。在蛋白质效率上, FM20组显著高于其他组(P<0.05)。在饲料系数上, FM20组显著低于FM15和FM25组(P<0.05), 与对照组FM30没有显著性差异(P>0.05)。在肝体比和脏体比上, FM20和FM15组显著高于对照组(P<0.05)。上述结果显示, 在含30%鱼粉的基础饲料中, 用黑水虻幼虫粉替代0、16.67%、33.33%和50%鱼粉, 对加州鲈幼鱼的生长性能没有显著影响, 其中, FM20组(替代33.33%鱼粉)的生长性能较佳, 甚至优于对照组。
表 3 养殖8周后加州鲈幼鱼的生长性能Table 3. The growth performance of juvenile Micropterus salmoides fed the experimental diets for 8 weeks指标Item 组别Group FM30 FM25 FM20 FM15 初始体质量IBW (g) 17.05±0.01 17.06±0.00 17.05±0.01 17.04±0.01 终末体质量FBW (g) 95.73±1.73 98.54±3.89 98.46±1.18 92.64±2.92 增重率WGR (%) 461.51±10.11 477.77±22.80 477.51±7.03 443.62±17.09 特定生长率SGR (%/d) 3.08±0.03 3.13±0.07 3.13±0.02 2.98±0.04 蛋白质效率PER 1.73±0.03b 1.59±0.06c 1.84±0.03a 1.58±0.02c 饲料系数FCR 1.31±0.04ab 1.39±0.03a 1.22±0.02b 1.38±0.03a 肝体比HSI 0.85±0.03c 0.96±0.04bc 1.08±0.04b 1.24±0.05a 脏体比VSI 4.93±0.14c 5.12±0.10bc 5.42±0.10b 6.07±0.09a 肥满度CF (g/cm3) 1.88±0.03 1.96±0.02 1.99±0.04 1.99±0.06 成活率SR (%) 100.00±0.00 100.00±0.00 100.00±0.00 97.67±0.06 注: 同行数据没有相同上标字母标注者, 表示组间差异显著(P<0.05)。下同Note: Values in the same row without the same superscripts are significantly different (P<0.05). The same applies below 2.2 黑水虻幼虫粉替代鱼粉对加州鲈全鱼、肌肉、肝脏的营养成分的影响
随着配合饲料中黑水虻幼虫粉替代鱼粉的比例升高, 全鱼、肝脏的粗脂肪含量呈现降低的趋势, FM15组鱼全鱼、肝脏的粗脂肪含量显著低于对照组(P<0.05); 全鱼的粗蛋白含量呈现先降低后升高再降低的趋势, 以FM20组全鱼的粗蛋白含量最高, 显著高于对照组(P<0.05); 肌肉的粗脂肪含量呈现先升高后降低的趋势, 以FM20组肌肉的粗脂肪含量最高, 显著高于对照组(P<0.05); 肌肉的粗蛋白含量在组间没有显著性差异(P>0.05; 表 4)。与养殖实验启动时的初始鱼相比, 养殖8周后, FM20组鱼肝脏和肌肉的粗脂肪含量明显增加, 以肝脏粗脂肪含量的增加幅度最为显著(表 4)。
表 4 养殖8周后加州鲈幼鱼的全鱼、肌肉、肝脏的营养成分(%干物质)Table 4. The nutritional composition of the whole body, muscle and liver in juvenile Micropterus salmoides fed the experimental diets for 8 weeks (% dry matter)指标Item 组别Group FM30 FM25 FM20 FM15 初始鱼Initial fish 全鱼Whole body 水分Moisture 68.58±0.08b 68.30±0.29b 69.83±0.22a 70.06±0.52a 70.29±0.33 粗蛋白Protein 56.04±0.59b 55.49±0.39b 59.96±0.33a 58.60±0.81a 60.39±0.46 粗脂肪Lipid 20.57±0.70a 20.30±0.63a 18.85±0.52ab 17.80±0.84b 18.61±0.08 粗灰分Ash 13.97±0.21bc 13.85±0.09c 14.43±0.09ab 14.63±0.21a 14.90±0.28 肌肉Muscle 水分Moisture 76.61±0.09 76.85±0.36 77.50±0.35 76.94±0.32 77.74 粗蛋白Protein 87.75±0.19 86.53±0.37 86.70±0.66 88.13±0.17 88.30 粗脂肪Lipid 1.57±0.19b 2.23±0.11a 2.25±0.13a 1.28±0.09b 1.30 肝脏Liver 水分Moisture 71.17±0.17a 70.15±0.27ab 70.15±0.55ab 69.62±0.29b 69.81 粗脂肪Lipid 9.24±0.34a 8.43±0.22ab 8.47±0.44ab 7.40±0.39b 3.26 2.3 黑水虻幼虫粉替代鱼粉对加州鲈血清生化指标的影响
如表 5所示, 随着黑水虻幼虫粉替代鱼粉的比例升高, 血清谷丙转氨酶和谷草转氨酶活性、血糖含量呈现先降低后升高再降低的趋势; 与之相反, 血清碱性磷酸酶活性及总胆固醇、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白含量呈现先升高后降低再升高的趋势。添加黑水虻幼虫粉的3组鱼的血清甘油三酯的含量均显著低于对照组(P<0.05)。血清LDL-C/HDL-C比率不受黑水虻幼虫粉替代鱼粉比例的影响(P>0.05)。与对照组相比, FM20组鱼在血清总胆固醇、谷丙转氨酶、谷草转氨酶、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白含量上没有呈现显著性差异(P>0.05), 但是, 显著降低了血清碱性磷酸酶活性和甘油三酯含量(P<0.05), 增加了血清血糖含量(P<0.05)。
表 5 养殖8周后加州鲈幼鱼的血清生化指标Table 5. The serum biochemical index of juvenile Micropterus salmoides fed the experimental diets for 8 weeks指标Item 组别Group FM30 FM25 FM20 FM15 总胆固醇TC(mmol/L) 7.18±0.26bc 7.92±0.22ab 6.44±0.11c 8.24±0.19a 谷丙转氨酶ALT(U/L) 20.06±1.04a 10.44±0.44c 21.25±0.63a 14.25±1.38b 碱性磷酸酶ALP(U/L) 122.75±2.81b 139.00±1.73a 110.50±0.50d 149.50±1.02a 谷草转氨酶AST(U/L) 96.50±2.10a 77.00±1.06b 93.88±1.20a 71.00±0.68b 血糖GLU(mmol/L) 8.43±0.50b 7.86±0.40b 10.60±0.10a 9.36±0.48ab 甘油三脂TG(mmol/L) 2.88±0.18a 2.49±0.22b 2.58±0.45b 2.49±0.03b 高密度脂蛋白HDL-C (mmol/L) 4.02±0.17b 4.47±0.11a 3.80±0.01b 4.59±0.03a 低密度脂蛋白LDL-C (mmol/L) 1.28±0.02bc 1.36±0.04ab 1.11±0.06c 1.53±0.05a LDL-C/HDL-C 0.31±0.03 0.30±0.02 0.29±0.03 0.33±0.01 2.4 黑水虻幼虫粉替代鱼粉对加州鲈肝脏酶活的影响
如表 6所示, 配合饲料中用黑水虻幼虫粉部分替代鱼粉, 提高了加州鲈幼鱼肝脏丙二醛含量, 降低了肝脏溶菌酶活性, 如FM20组与对照组相比, 显著增加了丙二醛含量, 降低了溶菌酶活性(P<0.05)。随着黑水虻幼虫粉替代鱼粉的比例升高, 肝脏超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性呈现先降低后升高趋势, 在FM15组达到最大值, 其与对照组相比差异不显著(P>0.05); 肝脏碱性磷酸酶、酸性磷酸酶活性呈现先升高后降低的趋势, 在FM25组达到最大值, 其与对照组相比差异不显著(P>0.05)。肝脏谷胱甘肽过氧化物酶活性在组间无显著性差异(P>0.05)。
表 6 养殖8周后加州鲈幼鱼的肝脏酶活Table 6. The liver enzyme activity of juvenile Micropterus salmoides fed the experimental diets for 8 weeks指标Item 组别Group FM30 FM25 FM20 FM15 超氧化物歧化酶(U/mg prot) 1186.36±37.25a 976.76±56.53b 1117.76±73.32ab 1133.32±27.16ab 丙二醛含量(nmol/mg prot) 1.79±0.10b 2.10±0.05a 2.08±0.10a 1.89±0.09ab 谷胱甘肽过氧化物酶(U/mg prot) 25.58±1.86 30.00±2.06 23.00±2.07 27.50±0.35 过氧化氢酶(U/mg prot) 19.84±1.30 17.25±0.49 18.30±1.13 21.06±1.90 溶菌酶(U/mg prot) 453.91±41.89a 384.31±26.56ab 303.79±25.33b 327.51±17.01b 碱性磷酸酶(金氏单位/g prot) 158.26±5.60ab 185.84±12.66a 126.70±4.11b 133.72±15.39b 酸性磷酸酶(金氏单位/g prot) 208.64±3.43ab 224.16±18.33a 178.49±11.66b 171.22±11.74b 2.5 黑水虻幼虫粉替代鱼粉对加州鲈前肠酶活的影响
如表 7所示, 在前肠组织中, 各组鱼的谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化氢酶、溶菌酶活性未表现出显著性差异(P>0.05)。与对照组相比, FM20组鱼的前肠丙二醛含量显著升高(P<0.05), 碱性磷酸酶、酸性磷酸酶和α-淀粉酶的活性显著降低(P<0.05)。胰蛋白酶活性随黑水虻幼虫粉替代鱼粉比例的增加呈升高的趋势, 且FM15组鱼的胰蛋白酶活性显著高于对照组(P<0.05), FM20组鱼的脂肪酶活性显著高于FM25组(P<0.05)。
表 7 养殖8周后加州鲈幼鱼的肠道酶活Table 7. The intestinal enzyme activity of juvenile Micropterus salmoides fed the experimental diets for 8 weeks指标Item 组别Group FM30 FM25 FM20 FM15 超氧化物歧化酶(U/mg prot) 241.77±3.83ab 252.87±5.34a 225.67±8.33b 243.89±4.51ab 丙二醛含量(nmol/mg prot) 1.63±0.13c 2.33±0.20ab 2.42±0.08a 1.74±0.12bc 谷胱甘肽过氧化物酶(U/mg prot) 9.41±0.43 11.45±1.05 11.99±1.55 9.37±0.65 过氧化氢酶(U/mg prot) 1.51±0.18 1.94±0.25 1.64±0.12 1.45±0.07 溶菌酶(U/mg prot) 22.82±0.59 23.57±1.37 27.21±1.54 23.59±1.39 碱性磷酸酶(金氏单位/g prot) 608.00±14.61a 576.48±28.21ab 512.44±29.21b 407.34±24.56c 酸性磷酸酶(金氏单位/g prot) 199.77±6.67a 215.82±5.90a 173.02±4.30b 180.50±5.66b 胰蛋白酶(U/mg prot) 604.42±47.36b 693.38±13.11ab 703.36±20.23ab 769.64±59.42a 脂肪酶(U/g prot) 0.76±0.07ab 0.59±0.05b 0.81±0.04a 0.62±0.03ab α-淀粉酶(U/mg prot) 0.69±0.02a 0.71±0.03a 0.59±0.02b 0.75±0.01a 2.6 黑水虻幼虫粉替代鱼粉对加州鲈肠道组织形态的影响
在配合饲料中用黑水虻幼虫粉部分替代鱼粉, 加州鲈幼鱼前肠的上皮组织出现肠绒毛破损、肠皱褶粘连等现象, 以FM25和FM20组较为明显(图 1)。对前肠组织结构形态学指标进行统计, FM25和FM20组鱼的肠壁厚度和肌层厚度显著低于对照组(P<0.05), FM25、FM20和FM15三组鱼的杯状细胞数量显著低于对照组(P<0.05); 同时, FM20和FM15组鱼的肠皱褶高度显著高于对照组(P<0.05; 表 7)。随着黑水虻幼虫粉替代鱼粉的比例升高, 肠皱褶数量呈现升高的趋势, 但在各组间没有显著性差异(P>0.05; 表 8)。
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图 1 养殖8周后加州鲈幼鱼的前肠组织形态箭头所指为杯状细胞; a. M30组 40×; b. FM25组 40×; c. FM20组 40×; d. FM15组 40×; e. FM30组 200×; f. FM25组 200×; g. FM20组 200×; h. FM15组 200×Figure 1. Intestinal histology of the foregut in juvenile Micropterus salmoides fed the experimental diets for 8 weeksArrows point to goblet cells; a. FM30 group 40×; b. FM25 group 40×; c. FM20 group 40×; d. FM15 group 40×; e. FM30 group 200×; f. FM25 group 200×; g. FM20 group 200×; h. FM15 group 200×表 8 养殖8周后加州鲈幼鱼的前肠组织形态学指标Table 8. The intestinal morphological index of the foregut in juvenile Micropterus salmoides fed the experimental diets for 8 weeks指标Item 组别Group FM30 FM25 FM20 FM15 肠壁厚度Wall thickness (μm) 208.36±5.64a 178.82±5.67b 184.40±4.32b 208.44±6.66a 肌层厚度Musle layer thickness (μm) 140.41±4.41a 117.93±3.64b 119.07±3.32b 136.25±5.20a 肠皱褶高度Intestinal folds height (μm) 374.92±12.98c 399.85±13.45bc 424.58±15.01b 542.00±18.24a 肠皱褶数量Intestinal folds number (ind.) 37.25±2.78 39.50±2.40 41.25±1.49 42.25±0.75 杯状细胞数量Goblet cell number (ind.) 41.53±2.36a 17.13±1.30c 25.33±1.90b 25.60±1.89b 2.7 黑水虻幼虫粉替代鱼粉对加州鲈肝脏和肌肉的氨基酸组成的影响
如表 9所示, 仅FM15组鱼的丙氨酸含量显著低于对照组(P<0.05), 其他氨基酸含量和总氨基酸含量与对照组相比差异不显著(P>0.05)。如表 10所示, 仅FM20组鱼的总氨基酸含量显著低于对照组(P<0.05), 其他氨基酸含量在组间差异不显著(P>0.05)。
表 9 养殖8周后加州鲈幼鱼的肝脏氨基酸组成(%总氨基酸)Table 9. Amino acid composition in liver of juvenile Micropterus salmoides fed the experimental diets for 8 weeks (% total amino acids)氨基酸
Amino acid组别Group FM30 FM25 FM20 FM15 天氨酸ASP 6.74±0.36 6.85±0.66 6.50±0.10 6.39±0.42 谷氨酸GLU 13.35±0.16 13.26±0.19 13.06±0.32 13.62±0.27 丝氨酸SER 2.61±0.09 2.61±0.31 2.50±0.04 2.45±0.20 组氨酸HIS 1.20±0.07 1.22±0.18 1.16±0.05 1.10±0.07 甘氨酸GLY 2.99±0.18 2.99±0.37 2.81±0.05 2.71±0.15 苏氨酸THR 2.78±0.23 2.71±0.34 2.58±0.04 2.51±0.19 精氨酸ARG 3.18±0.14 3.17±0.40 3.03±0.08 2.91±0.23 丙氨酸ALA 3.38±0.07a 3.27±0.34ab 3.31±0.09ab 2.97±0.20b 酪氨酸TYR 1.83±0.05 1.82±0.23 1.73±0.06 1.70±0.14 缬氨酸VAL 2.89±0.09 2.87±0.29 2.70±0.12 2.68±0.19 蛋氨酸MET 1.33±0.07 1.33±0.17 1.26±0.05 1.22±0.11 苯丙氨酸PHE 2.72±0.11 2.68±0.23 2.50±0.15 2.53±0.16 异氨酸ILE 2.40±0.08 2.38±0.23 2.21±0.11 2.21±0.14 亮氨酸LEU 4.35±0.15 4.30±0.43 4.07±0.15 4.04±0.29 赖氨酸LYS 3.07±0.17 3.03±0.27 3.10±0.34 2.81±0.09 氨基酸总和 46.78±1.85 46.50±4.94 44.40±0.62 43.18±2.89 表 10 养殖8周后加州鲈幼鱼的肌肉氨基酸组成(%总氨基酸)Table 10. Amino acid composition in muscle of juvenile Micropterus salmoides fed the experimental diets for 8 weeks (% total amino acids)氨基酸
Amino acid组别 Group FM30 FM25 FM20 FM15 天冬氨酸ASP 9.20±0.10 9.05±0.12 8.94±0.23 9.16±0.06 谷氨酸GLU 13.35±0.16 13.26±0.19 13.06±0.32 13.62±0.27 丝氨酸SER 3.55±0.00 3.52±0.03 3.46±0.11 3.54±0.04 组氨酸HIS 2.24±0.02 2.19±0.03 2.07±0.04 2.16±0.04 甘氨酸GLY 4.26±0.08 4.40±0.13 4.18±0.14 4.30±0.11 苏氨酸THR 4.07±0.08 4.02±0.07 3.93±0.05 4.07±0.01 精氨酸ARG 5.18±0.09 5.13±0.02 4.99±0.11 5.36±0.22 丙氨酸ALA 5.39±0.12 5.26±0.05 5.13±0.11 5.23±0.08 酪氨酸TYR 2.94±0.02 2.89±0.01 2.85±0.09 2.91±0.02 缬氨酸VAL 3.94±0.04 3.83±0.04 3.77±0.13 3.87±0.03 蛋氨酸MET 2.69±0.04 2.65±0.02 2.62±0.05 2.69±0.01 苯丙氨酸PHE 3.93±0.38 3.90±0.36 4.09±0.12 3.66±0.42 异氨酸ILE 4.52±0.53 4.41±0.60 4.07±0.06 4.77±0.51 亮氨酸LEU 7.20±0.09 7.05±0.08 7.01±0.14 7.19±0.04 赖氨酸LYS 8.21±0.12 8.19±0.14 8.07±0.26 8.11±0.16 氨基酸总和 80.66±0.54a 79.76±0.73ab 78.26±1.89b 80.64±0.87a 2.8 黑水虻幼虫粉替代鱼粉对加州鲈肝脏和肌肉的脂肪酸组成的影响
如表 11所示, 用黑水虻幼虫粉替代鱼粉, 降低了肝脏饱和脂肪酸C14﹕0 和C16﹕0的含量, 相反增加了C18﹕0含量; 同时, 显著降低了单不饱和脂肪酸C16﹕1n-7和C18﹕1n-9的含量(P<0.05); 提高多不饱和脂肪酸C18﹕2n-6、C20﹕3n-3、C20﹕5n-3 (Eicosapentaenoic, EPA)、C22﹕5n-3 和C22﹕6n-3 (Docosahexaenoic, DHA)的含量。值得注意的是, 3组黑水虻幼虫粉添加组肝脏的DHA、EPA和C22﹕5n-3含量显著高于对照组(P<0.05), 以FM20组鱼的DHA、EPA和C22﹕5n-3的含量最高; 同时, FM25和FM20组鱼的肝脏C20﹕4n-6 (Arachidonic, ARA)含量也显著高于对照组(P<0.05)。但是, 3组黑水虻幼虫粉添加组肝脏的C18﹕3n-3含量却显著低于对照组(P<0.05)。
表 11 养殖8周后加州鲈幼鱼的肝脏脂肪酸组成(%总脂肪酸)Table 11. Fatty acid composition in liver of juvenile Micropterus salmoides fed the experimental diets for 8 weeks (% total fatty acids)脂肪酸
Fatty acid组别Group FM30 FM25 FM20 FM15 C14﹕0 3.19±0.13a 2.10±0.04b 1.32±0.11c 1.16±0.11c C16﹕0 17.55±0.37a 17.11±0.33a 15.80±0.32b 14.71±0.44c C18﹕0 6.82±0.15b 6.54±0.28b 8.72±0.32a 8.13±0.70a C20﹕0 0.20±0.02b 0.26±0.01a 0.28±0.01a 0.26±0.02a C16﹕1n-7 2.74±0.18a 2.17±0.11b 1.16±0.13c 1.29±0.14c C18﹕1n-9 19.85±1.01a 13.95±0.49b 10.35±0.73c 10.92±0.80c C20﹕1n-9 0.11±0.00ab 0.13±0.01a 0.11±0.01b 0.10±0.01b C18﹕2n-6 15.02±0.48c 18.60±1.11b 16.77±1.55bc 22.66±1.63a C20﹕2n-6 1.17±0.08b 1.44±0.06a 1.18±0.13b 1.36±0.12ab C20﹕3n-6 0.18±0.02a 0.10±0.01c 0.10±0.02bc 0.13±0.01b C20﹕4n-6 0.10±0.01b 0.15±0.03a 0.15±0.02a 0.08±0.01b C18﹕3n-3 1.18±0.09a 1.02±0.10b 0.66±0.02c 0.58±0.05c C20﹕3n-3 1.38±0.17c 1.69±0.09bc 2.08±0.19a 1.85±0.21ab C20﹕4n-3 0.08±0.01 0.09±0.03 0.08±0.00 0.09±0.01 C20﹕5n-3 0.20±0.01c 0.25±0.01b 0.30±0.02a 0.28±0.03ab C22﹕5n-3 0.68±0.03c 1.39±0.10a 1.11±0.06b 1.30±0.03a C22﹕6n-3 12.48±1.40c 16.45±0.80b 20.35±1.71a 18.20±1.51ab SFA 28.44±1.33 28.44±0.58 29.62±0.13 29.61±1.33 MUFA 23.84±1.06a 16.78±0.58b 12.27±0.80c 12.83±0.92c PUFA 17.36±1.49c 22.34±0.73b 26.19±1.77a 23.67±1.45ab LC-PUFA 16.21±1.48c 21.42±0.79b 25.53±1.79a 23.13±1.50ab 如表 12所示, FM15组鱼肌肉的C14﹕0、C16﹕0和FM20组鱼肌肉的C18﹕0含量显著低于对照组(P<0.05)。用黑水虻幼虫粉替代鱼粉, 降低了肌肉单不饱和脂肪酸C18﹕1n-9含量; 多不饱和脂肪酸C18﹕2n-6含量随黑水虻幼虫粉添加水平的增加呈升高趋势, 且3组黑水虻幼虫粉添加组肌肉的C18﹕2n-6含量均显著高于对照组(P<0.05), 但是, ARA含量却显著低于对照组(P<0.05)。随着黑水虻幼虫粉添加水平的升高, 肌肉C18﹕3n-3含量呈现降低趋势, 而EPA、DHA的含量呈现先降低后升高的趋势, 但FM15组鱼的肌肉EPA、DHA的含量依然显著低于对照组(P<0.05)。
表 12 养殖8周后加州鲈幼鱼的肌肉脂肪酸组成(%总脂肪酸)Table 12. Fatty acid composition in muscle of juvenile Micropterus salmoides fed the experimental diets for 8 weeks (% total fatty acids)脂肪酸
Fatty acid组别Group FM30 FM25 FM20 FM15 C14﹕0 1.56±0.15a 1.31±0.21ab 1.55±0.09a 1.12±0.06b C16﹕0 18.08±0.13b 18.91±0.23a 17.76±0.13b 17.12±0.16c C18﹕0 6.46±0.46a 6.44±0.29a 5.31±0.11b 5.90±0.24a C20﹕0 0.17±0.01b 0.17±0.01b 0.15±0.01c 0.20±0.01a C16﹕1n-7 1.37±0.21ab 1.18±0.18b 1.50±0.11a 1.28±0.11ab C18﹕1n-9 16.13±0.68a 12.66±1.05c 14.58±0.72b 13.40±0.28ab C20﹕1n-9 0.13±0.01a 0.10±0.01b 0.10±0.01b 0.10±0.01b C18﹕2n-6 13.85±0.71d 16.88±0.78c 23.78±0.34b 26.42±0.36a C20﹕2n-6 1.67±0.08a 1.68±0.24a 1.16±0.37b 1.29±0.10ab C20﹕3n-6 0.12±0.01 0.14±0.01 0.15±0.01 0.18±0.01 C20﹕4n-6 0.09±0.01a 0.07±0.01b 0.04±0.01c 0.07±0.01b C18﹕3n-3 0.91±0.02a 0.62±0.02b 0.54±0.01c 0.49±0.02d C20﹕3n-3 1.09±0.08b 1.24±0.24a 1.05±0.37b 1.10±0.10b C20﹕4n-3 0.10±0.00a 0.07±0.01b 0.05±0.01c 0.07±0.01b C20﹕5n-3 0.18±0.02a 0.16±0.02ab 0.11±0.01c 0.13±0.02bc C22﹕5n-3 1.05±0.02b 1.52±0.02a 1.42±0.01a 1.41±0.02a C22﹕6n-3 13.30±0.63a 12.32±0.93ab 11.38±0.92b 11.56±0.55b SFA 26.59±0.81a 26.82±0.66a 25.07±0.25b 24.70±0.78b MUFA 21.04±1.60a 18.82±1.32ab 18.86±1.35ab 17.84±1.60b PUFA 16.83±2.11 16.12±2.35 17.68±1.18 18.65±1.73 LC-PUFA 16.97±1.93 17.58±2.19 15.35±1.53 16.28±1.37 3. 讨论
本研究结果表明, 在含30%鱼粉的基础饲料中, 用黑水虻幼虫粉替代0、16.67%、33.33%、50%鱼粉, 对加州鲈幼鱼的生长性能和饲料利用效率无显著影响, 可使加州鲈幼鱼配合饲料中鱼粉的添加量最低可到15% (FM15); 当用黑水虻幼虫粉替代33.33%鱼粉, 即配合饲料中添加20%鱼粉(FM20)时, 加州鲈幼鱼的生长性能较高, 饲料系数最低, 甚至优于FM30对照组。在之前报道的对加州鲈幼鱼开展黑水虻幼虫粉替代鱼粉的研究中, 用黑水虻幼虫粉可替代5%—30%鱼粉, 使得加州鲈幼鱼配合饲料中鱼粉的添加量可降低到51.34%[15]或者31.5%[17] , 均显著高于本研究得出的最低15%鱼粉添加量。有研究显示, 使用脱脂黑水虻幼虫粉, 可替代75%鱼粉, 使得配合饲料中鱼粉的添加量可降低到10%, 而不影响加州鲈幼鱼的生长性能[18]。黑水虻幼虫的蛋白含量偏低, 脂肪含量偏高, 使用脱脂黑水虻可提高幼虫的蛋白含量, 因此可以提高配合饲料中鱼粉的替代比例[18]。在本研究中, 在黑水虻幼虫粉以适宜水平替代鱼粉的条件下, FM20组(配合饲料中添加20%鱼粉)加州鲈幼鱼(初始体重约为17.05 g)的特定生长率为3.13%/d, 与之前研究中生长性能最优的黑水虻幼虫粉替代组(配合饲料中添加51.34%鱼粉)加州鲈幼鱼(初始体重约为15.90 g)的特定生长率(3.26%/d)[15]持平, 但低于彭凯等[17]研究中生长性能最优组(配合饲料中添加34.87%鱼粉)加州鲈幼鱼(初始体重约为4.90 g)的特定生长率(4.06%/d)。前二者研究中加州鲈初始鱼体重比较接近(15.90—17.05 g), 远大于后者研究中初始鱼体重(4.90 g)。体重越小的鱼生长速度越快, 这也可能是后者的生长性能较高的原因之一。但是, 也有研究显示, 用黑水虻幼虫粉或预蛹黑水虻虫粉混合豆粕替代含20%鱼粉基础饲料中的66.67%鱼粉, 会导致加州鲈幼鱼的生长性能显著降低[16]。上述这些研究结果表明, 在加州鲈幼鱼的配合饲料中, 用黑水虻幼虫粉替代部分鱼粉(替代鱼粉的比例不超过50%), 不会影响加州鲈的生长性能甚至具有促进生长的作用, 这可能与黑水虻幼虫粉具有与鱼粉相似的氨基酸组成及富含几丁质、月桂酸、抗菌肽等生物活性物质有关[21, 22]。几丁质能够刺激鱼类产生非特异性免疫, 并通过促进肠道乳酸菌等益生菌的增殖而抑制致病菌感染, 对革兰氏阴性菌具有抗菌作用; 月桂酸具有抗炎作用, 能够有效抵抗革兰氏阳性菌; 抗菌肽对多种菌具有抗菌作用, 有希望作为抗生素的替代品应用于水产养殖中[22]。在虹鳟[9]、大西洋鲑[11]、欧洲鲈[12]、乌鳢[13]、建鲤[14]、黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)[23]和斑马鱼(Danio rerio)[24]等鱼类中开展的黑水虻幼虫粉部分替代鱼粉的研究, 也得到类似的不影响鱼类生长的结论。但是, 黑水虻幼虫粉替代鱼粉的比例必须要控制在适宜范围之内, 过高会对鱼类的生长起负面影响。因为黑水虻外骨骼中的几丁质很难被鱼类消化, 且黑水虻富含饱和脂肪酸和n-6系列脂肪酸, n-6/n-3脂肪酸比例高, 机体脂肪酸组成不平衡, 不符合大多数鱼类对饲料脂肪酸的营养需求[21]。
碱性磷酸酶广泛分布于脊椎动物的各种组织中, 以肝脏、肾脏、骨骼和小肠中含量最为丰富。碱性磷酸酶可以使革兰氏阴性菌的膜蛋白脂多糖去磷酸化, 降低脂多糖与受体的结合能力, 从而降低脂多糖对动物机体的毒副作用[25]。碱性磷酸酶活性的降低与肠道炎症增加、生物失调、细菌易位及之后的全身炎症相关[26]。酸性磷酸酶是巨噬细胞溶酶体的标志性酶, 参与磷酸基团的转移和代谢, 可水解表面带有磷酸酯的异物以破坏异物[27]。溶菌酶可以水解革兰氏阳性菌的细胞壁多糖。碱性磷酸酶、酸性磷酸酶和溶菌酶在动物的非特异性免疫中发挥重要作用。丙二醛是动物机体脂质过氧化的产物。在本研究中, 虽然FM20组鱼呈现较佳的生长性能, 但其前肠和肝脏的丙二醛含量显著高于对照组, 前肠碱性磷酸酶、酸性磷酸酶活性和肝脏的溶菌酶活性均显著低于对照组, 血清碱性磷酸酶活性也显著低于对照组, 前肠上皮出现肠绒毛破损、肠皱褶粘连等结构受损情况, 肠道上皮的肠壁厚度、肌层厚度和杯状细胞数量都显著低于对照组, 显示FM20组加州鲈肝脏的非特异性免疫与抗氧化性能不及对照组, 其肠组织出现一定程度的损伤。彭凯等[28]也报道用黑水虻幼虫粉替代7.5%—30%鱼粉, 对加州鲈幼鱼的肠道造成损伤, 且黑水虻幼虫粉替代比例越高, 肠道损伤越明显。用黑水虻幼虫粉或者预蛹黑水虻虫粉混合豆粕替代66.67%鱼粉, 加州鲈幼鱼肠绒毛的完整程度不及鱼粉组和鱼粉与豆粕混合组[16]。但是, 也有研究显示, 在大西洋鲑中用黑水虻幼虫粉或者脱脂黑水虻幼虫粉替代100%鱼粉, 不影响大西洋鲑的肠道健康[11, 29]。用脱脂黑水虻幼虫粉替代16%—64%鱼粉, 对花鲈(Lateolabrax japonicus)的肠、肝组织形态都没有负面影响[30]。饲料中过量的几丁质对一些鱼类是有害的[16]。不同鱼类对几丁质的耐受程度不同, 可能与不同鱼类的胃腺和胰腺分泌几丁质酶的含量和活力有关[31]。本研究结果显示, 当用黑水虻幼虫粉替代33.3%鱼粉(FM20组)时, 加州鲈幼鱼生长良好, 能够耐受其造成的一定程度的肠、肝损伤, 可能源于黑水虻中的几丁质、月桂酸和抗菌肽等生物活性物质对加州鲈的有益作用大于负面作用。
本研究结果还显示, 用黑水虻幼虫粉替代鱼粉, 具有降低加州鲈全鱼和肝脏脂肪的作用, 同时降低了血清甘油三酯的含量。肝脏是动物机体脂肪合成与分解代谢的中枢组织, 推测饲料中的黑水虻通过抑制肝脏合成甘油三酯, 从而造成全鱼和肝脏的脂肪含量及血清甘油三酯含量的降低, 表明其具有降脂作用。在黑水虻最适替代水平的FM20组, 全鱼和肝脏的粗脂肪含量低于对照组, 而肌肉的粗脂肪含量显著高于对照组, 表明用适宜水平的黑水虻幼虫粉替代鱼粉, 可促进肝脏等组织中的脂肪向肌肉组织转移, 有利于提高肌肉品质。类似的提高肌肉脂肪的结果也在虹鳟中有过报道[9]。这可能与几丁质具有结合肠道胆汁酸和游离脂肪酸的能力、促进脂肪转运有关[22]。与此结果相一致的是, FM20组加州鲈幼鱼的前肠脂肪酶活力最高, 显著高于FM25组, 胰蛋白酶活性也比对照组高, α-性淀粉酶却低于对照组, 这些可能导致FM20组加州鲈对饲料脂肪、蛋白质营养物质的消化吸收能力增强, 对饲料淀粉的消化能力降低, 继而促进鱼体生长及全鱼粗蛋白含量的增加。
由于黑水虻幼虫具有与鱼粉相似的氨基酸组成[6, 21], 因此, 本研究显示用黑水虻幼虫粉替代0、16.67%、33.33%和50%鱼粉, 4组实验饲料的氨基酸组成相差不大, 对加州鲈幼鱼肝脏和肌肉的氨基酸组成也影响不大[21]。但是, 由于黑水虻富含中链饱和脂肪酸月桂酸、单不饱和脂肪酸C18﹕1n-9和多不饱和脂肪酸亚油酸, 缺少EPA、DHA、ARA等高度不饱和脂肪酸(Highly unsaturated fatty acid, HUFA), 亚麻酸(C18﹕3n-3)含量低, 因此n-6/n-3脂肪酸组成不平衡[5]。本研究结果显示, 在加州鲈的肝脏和肌肉中, 饱和脂肪酸主要以C16﹕0为主, 单不饱和脂肪酸主要以C18﹕1n-9为主, 多不饱和脂肪酸主要以亚油酸和DHA为主。在肝脏中, 随着黑水虻替代鱼粉比例的增加, C14﹕0和C16﹕0含量降低, C18﹕0含量升高, 而肌肉中C18﹕0含量则降低, 表明黑水虻富含的月桂酸主要在肝脏中被用于分解供能和合成C18﹕0, 而C18﹕0则有一部分被用于继续合成其他更长链的脂肪酸。随着黑水虻替代鱼粉比例的增加, 加州鲈肝脏C18﹕1n-9逐渐降低, 表明C18﹕1n-9主要被用于分解供能。肝脏和肌肉的亚油酸含量基本呈上升趋势, 与配合饲料中亚油酸含量随黑水虻替代比例上升而逐渐增加相一致。值得注意的是, 黑水虻缺乏DHA等高度不饱和脂肪酸, 亚麻酸含量也低。但是, 随着黑水虻替代鱼粉比例的增加, 加州鲈肝脏和肌肉的亚麻酸含量逐渐降低, 但却显著提高了肝脏的DHA含量, 在黑水虻幼虫粉最适替代水平组(FM20组), 肝脏的DHA含量达到最大值。上述结果表明, 加州鲈具有内源的将18C亚麻酸合成DHA的能力, 在饲料中含有适宜的亚麻酸水平(饲料中鱼油和鱼粉含有一定量的亚麻酸)时, 合成DHA等高度不饱和脂肪酸的能力增强[20]。此外, 加州鲈肝脏的DHA含量远大于ARA含量, 因此, 加州鲈偏向合成n-3系列高度不饱和脂肪酸。但是, FM20和FM15组加州鲈肌肉的DHA含量却显著低于对照组。DHA等高度不饱和脂肪酸构成动物细胞膜的主要磷脂成分, 其在鱼类个体发生、生长、存活、色素沉着、对应激和疾病的抵抗及在脑、视觉、神经系统的发育和功能中发挥重要的作用[32]。鱼类一般倾向在体内保留DHA, 尤其是在脑、眼等神经组织中保留DHA, 所以, 鱼类这些组织中的DHA含量一般较高且保持稳定[33]。当鱼类从饲料中摄取的DHA加上内源合成的DHA的总量依然不足时, 鱼类可能倾向从肌肉等组织转运DHA到脑、眼等组织, 会造成肌肉DHA含量下降, 肌肉品质降低。之前的研究也发现, 当投喂抽提了脂肪的鱼粉和非鱼油的配合饲料12周后, 加州鲈幼鱼肌肉和肝脏的DHA含量均显著低于鱼油组或未抽提脂肪的鱼粉投喂组; 其肌肉的DHA含量低于肝脏的DHA含量, 也低于初始鱼的肌肉的DHA含量, 表明加州鲈在投喂不含有HUFA的配合饲料时, 肌肉和肝脏的DHA含量显著降低, 而肌肉的DHA含量低于肝脏的DHA含量, 揭示肌肉保留DHA的能力较低[34], 与本研究结果相一致。这也提示, 需要在加州鲈配合饲料中提供足量的DHA和适宜水平的亚麻酸, 以满足加州鲈对DHA的需求, 增强肌肉品质。黑水虻幼虫粉替代部分鱼粉导致肌肉中DHA等高度不饱和脂肪酸含量降低的现象也曾在虹鳟[9]中报道过。
4. 结论
综上所述, 在含30%鱼粉的基础饲料中, 用黑水虻幼虫粉替代16.67%、33.33%和50%鱼粉, 对加州鲈幼鱼的生长性能无显著影响, 降低全鱼和肝脏的脂肪含量及血清甘油三酯含量, 对肠、肝组织结构有一定损伤, 对肌肉和肝脏的氨基酸组成影响较小, 但是显著增加肝脏的DHA含量反而降低肌肉的DHA含量, 表明加州鲈具有内源合成高度不饱和脂肪酸的能力。当配合饲料中用黑水虻幼虫粉替代33.3%鱼粉时, 加州鲈幼鱼的生长性能较佳, 肌肉脂肪含量和全鱼粗蛋白含量最高, 肝脏合成DHA的能力最强。
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