高水平维生素E对幼建鲤生长性能和消化吸收功能的影响

伍 曦 罗 辉 冯 琳,2,3 刘 扬,2,3 姜 俊,2,3 周小秋,2,3*

(1.四川农业大学动物营养研究所,雅安 625014；2.鱼类营养与安全生产四川省重点高校实验室,雅安 625014；3.动物抗病营养教育部重点实验室,雅安 625014)

维生素E是鱼类所必需的营养物质,缺乏维生素E会导致鱼类出现生长缓慢、死亡率增加、血液红细胞受损等缺乏症[1-3]。已有的研究发现维生素E能促进普通鲤鱼(Cyprinus carpio L.)[2]、条石鲷(Oplegnathus fasciatus)[3]的生长,且有研究表明高于NRC推荐量的维生素E水平能显著提高 斑 点叉 尾 鮰 (Ictaluruspunctatus Rafinesque)[4]、尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)[5]的生长性能。鱼类生长与其消化吸收营养物质的能力有关[6],而消化器官的生长发育状况影响鱼类对营养物质的消化吸收[7]。此外,鱼类肠道胰蛋白酶、糜蛋白酶、脂肪酶等消化酶及碱性磷酸酶、Na+,K+-ATP酶等刷状缘酶涉及对营养物质的消化吸收[8-9],但目前仅见1篇关于维生素E能够增加斑点叉尾鮰胃肠道蛋白酶以及脂肪酶活力的报道[4],而高水平维生素E对鲤鱼等无胃鱼类消化酶活力的影响以及对鱼类消化器官生长发育和肠道刷状缘酶活力的影响尚未见报道,因此开展相关研究很有必要。本试验拟研究高水平维生素E对幼建鲤(Cyprinus carpio var.Jian)生长性能的影响,并通过考察消化器官生长发育及消化吸收酶活力来研究高水平维生素E对幼建鲤消化吸收功能的影响。

1 材料与方法

1.1 试验设计与试验饲料

选用平均体重为(9.46±0.03)g的同一批次健康幼建鲤1 200尾,随机分为8组,每组3个重复,每重复50尾鱼,分别饲喂维生素E(DL-α-生育酚醋酸酯,纯度为50%)添加水平为0(未添加对照 组)、100(NRC 推荐 量组)、750、1 000、1 250、1 500、1 750和 2 000 mg/kg的试验饲料,试验期60 d。试验饲料以鱼粉、大米蛋白粉为蛋白质源,其组成及营养水平见表1。饲料加工参考Lim等[5]的方法,并略作调整,原料经粉碎后过60目筛,混匀后加水经制料机制成条状饲料,自然风干后经碎料机制成粒径为1.5 mm左右的颗粒料,-20℃保存备用。

表1 试验饲料组成及营养水平(风干基础)Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets(air-dry basis) %

1.2 饲养管理

鱼苗购回驯化30 d后开始正式试验,将鱼苗饲养于循环流水过滤水族箱(90 cm×55 cm×30 cm)中,曝气自来水为水源。试验期平均水温为(21.0±1.0)℃,pH 7.0左右,溶氧保持在5 mg/L以上。试验期间根据幼建鲤摄食量、生长速度和水温条件而调整投喂量,保证每次饲喂30 min后有剩料,迅速收集剩料用以计算摄食量。

1.3 指标测定

1.3.1 生长性能

试验开始和结束时对试验鱼称重,计算增重。试验期间记录每天的摄食量,收集剩料并烘干称重,试验结束后计算摄食量和饲料系数。试验前随机选取与试验鱼体重一致的16尾鱼用于鱼体蛋白质、脂肪和灰分含量测定。试验结束时,每重复随机选取5尾鱼,经冷冻干燥后分别用凯氏定氮法、索氏抽提法和高温灼烧法测定鱼体蛋白质、脂肪和灰分含量,并计算蛋白质、脂肪和灰分的沉积率。计算公式为:

式中,B为试验结束时鱼体中蛋白质(脂肪或灰分)总量(g)；A为试验开始时鱼体中蛋白质(脂肪或灰分)总量(g)；I为试验期蛋白质(脂肪或灰分)摄入总量(g)。

1.3.2 肝胰脏和肠道重量及蛋白质含量

试验最后1次投喂后12 h,每组选取体重接近的25尾鱼,分离出肝胰脏与肠道,迅速称重后经液氮速冻,-70℃保存备用。每组随机选5尾鱼的肝胰脏和肠道,用考马斯亮蓝法测定其蛋白质含量。

1.3.3 肠道皱襞高度

试验最后1次投喂后12 h,从组1、2、5选取体重接近的4尾鱼,分离前、中和后肠,分别固定于10%福尔马林溶液中,按常规组织切片程序进行脱水 、石蜡 +包埋 、切片 (厚度 5 ～6 μm)和苏木精-伊红(HE)染色。用目视测微尺测定每段肠样5个完整皱襞的高度,取其平均值作为该样品皱襞高度的测定结果。

1.3.4 肠道消化酶和刷状缘酶活力

每组从-70℃保存的样品中随机选5尾鱼的肠道,于冰上解冻后迅速称重,其后加入4℃生理盐水,并在冰浴中用剪刀剪碎,再经超声波细胞破碎仪制成组织匀浆,用于测定消化酶(胰蛋白酶、糜蛋白酶、脂肪酶)活力；每组随机另选5尾鱼的肠道用相同方法制备组织匀浆以测定刷状缘酶(碱性磷酸酶、Na+,K+-ATP酶)活力。胰蛋白酶和糜蛋白酶活力的测定分别采用N-苯甲酸精氨酸-对硝基苯胺 (BNPNA)法[11]和 Hummel法[12],脂肪酶活力的测定采用滴定法[11],碱性磷酸酶活力根据碱性磷酸酶在碱性溶液中的颜色反应测定,Na+,K+-ATP酶活力采用南京建成生物工程研究所生产的试剂盒测定。

1.4 数据分析

试验结果采用平均值 ±标准差表示,用统计软件SPSS 11.0对数据进行方差分析,结合Duncan氏法进行多重比较,检验各组之间差异显著性,P＜0.05为差异显著。

2 结 果

2.1 生长性能

维生素E对幼建鲤生长性能的影响见表2。末重、增重、摄食量、蛋白质沉积率、脂肪沉积率和灰分沉积率先随维生素E含量增加而显著增加(P＜0.05),在组 5(饲料中维生素 E含量1 257 mg/kg)达到最大值,其后随维生素E含量继续增加有所下降。饲料系数与增重有相反的变化趋势。以增重为标识,根据二次曲线法确定幼建鲤饲料中维生素E最适水平为1 106 mg/kg(Y=-2.170 6×10-6X2+0.004 8X+7.378 4,R2=0.911,P ＜0.01)。

2.2 消化器官生长发育

维生素E对幼建鲤消化器官生长发育的影响见表3。肝胰脏和肠道重量随维生素E含量增加而显著增加(P＜0.05),在组5达到最大值,其后随维生素E含量继续增加有所下降；肝胰脏和肠道蛋白质含量也有近似的变化趋势,且均在组5达到最大值。

2.3 肠道皱襞高度

维生素E对幼建鲤肠道皱襞高度的影响见表4。组5前、中和后肠皱襞高度显著高于组1(饲料维生素E含量7 mg/kg)(P＜0.05),且前和后肠皱襞高度显著高于组2(饲料维生素 E含量107 mg/kg)(P＜0.05)；组2前和后肠皱襞高度显著高于组1(P ＜0.05)。

表2 维生素E对幼建鲤生长性能的影响Table 2 Effects of dietary vitamin E on growth performance of juvenile Jian carp

表3 维生素E对幼建鲤肝胰脏重量、肝胰脏蛋白质含量、肠道重量和肠道蛋白质含量的影响Table 3 Effects of dietary vitamin E on hepatopancreas weight,heptopancreas protein content,intestine weight and intestine protein content of juvenile Jian carp

表4 维生素E对幼建鲤前、中和后肠皱襞高度的影响Table 4 Effects of dietary vitamin E on folds height in foregut,midgut and hindgut of juvenile Jian carp μm

2.4 肠道消化酶和刷状缘酶活力

由表5可见,维生素E对幼建鲤肠道消化酶(胰蛋白酶、糜蛋白酶和脂肪酶)活力有显著影响(P＜0.05)。肠道胰蛋白酶活力随维生素E含量增加而显著增加(P＜0.05),在组5达到最大值,其后随维生素E含量继续增加有所下降；肠道糜蛋白酶和脂肪酶活力也有近似的变化趋势,且均在组5达到最大值。

表5 维生素E对幼建鲤肠道消化酶活力的影响Table 5 Effects of dietary vitamin E on the digestive enzyme activities in intestinal tract of juvenile Jian carp U/g

由表6可见,维生素E对幼建鲤肠道刷状缘酶(碱性磷酸酶、Na+,K+-ATP酶)活力有显著影响(P＜0.05)。碱性磷酸酶、Na+,K+-ATP酶活力均随维生素E含量增加而显著增加(P＜0.05),在组5达到最大值,其后随维生素E含量继续增加有所下降。

表6 维生素E对幼建鲤肠道刷状缘酶活力的影响Table 6 Effects of dietary vitamin E on the brush border enzyme activities in intestinal tract of juvenile Jian carp U/g

3 讨 论

3.1 高水平维生素E对幼建鲤生长性能的影响

维生素E是水生动物必需的营养素,饲料中适宜水平的维生素E可提高条石鲷[3]、斑点叉尾鮰[4]等的生长性能。本研究发现,当维生素E含量达到1 257 mg/kg时幼建鲤增重最大,且比NRC推荐量组(饲料维生素E含量107 mg/kg)提高32.62%。这说明适宜高水平维生素E能促进鱼类的生长。然而,本试验的增重整体偏低,其原因可能与水温有关。本试验平均水温在21℃左右,建鲤适宜生长水温在26℃左右,水温过低会降低鱼的增重。本实验室研究幼建鲤对泛酸[13]、硫胺素[14]的需求时水温高于本试验3～4℃,相应地其相近初始体重的幼建鲤在饲养相近时间后增重高于本试验。摄食量及饲料系数会影响鱼类生长。本研究结果发现,维生素 E含量为1 257 mg/kg组与NRC推荐量组相比,摄食量提高13.75%。在斑点叉尾鮰上的研究也发现维生素E对摄食量有提高的作用[4]。此外,当饲料维生素E含量达到1 257 mg/kg时,饲料系数最小。而前人的研究也表明,维生素E能够显著降低南亚野鲮(Labeo rohita)的饲料系数[15],提高印度鲮(Cirrhinus mrigala)的饲料效率[16]。进一步分析表明,增重与摄食量和饲料系数之间均呈极显著正相关关系 (r=0.995 0,P ＜0.01；r=0.993 0,P ＜0.01),说明高水平维生素E可通过提高摄食量和降低饲料系数来促进幼建鲤生长。鱼类的增重主要是由体蛋白质、体脂肪和体灰分沉积引起[17]。本研究表明,饲料维生素E含量达到1 257 mg/kg时,与NRC推荐量组相比,鱼体蛋白质、脂肪和灰分沉积率分别提高39.68%、15.30%和46.35%,说明适宜高水平维生素E能增加机体蛋白质、脂肪和灰分的沉积。

普通鲤鱼缺乏维生素E会引起生长受阻、骨骼肌变性坏死等缺乏症[2,18]。目前,普通鲤鱼等鱼类确定的维生素E需要量大多指不出现缺乏症的最低需要量[1-2],也有少量采用最佳生长时的用量[3],但其设计水平是以最低需要量为基础适当放宽的结果。有研究表明,高于最低需要量数倍的维生素E对鱼类具有促进生长及提高免疫的作用[5],因此以不出现缺乏症为标准确定的需要量并不能满足最佳生长的需要。因此,本研究以幼建鲤最佳生长为判断依据确定了维生素E的适宜水平为1 106 mg/kg,高于最低需要量10倍左右。该结果与Lim等[5]在尼罗罗非鱼上的研究结果一致。然而,当维生素 E含量超过1 257 mg/kg以后,幼建鲤摄食量、增重开始下降,说明过高水平维生素E对鱼类生长不利。这与Takeuchi等[19]在草鱼上的发现一致。维生素E过量引起生长性能下降的原因可能与维生素E过量造成其他脂溶性维生素(如维生素 D和维生素K)的缺乏有关[20]。

3.2 高水平维生素E对幼建鲤消化器官生长发育的影响

鱼类胰腺与肠道的生长发育状况会影响消化吸收酶的分泌量与活力[6]。目前未见维生素E影响鱼类消化器官生长发育的研究报道。本研究表明,维生素E含量为1 257 mg/kg组与NRC推荐量组相比,肝胰脏重量和蛋白质含量分别提高24.95%和25.15%。这说明适宜高水平维生素E可以促进鱼类肝胰脏的生长发育。肠道在鱼类对营养物质的消化吸收上起着重要的作用,肠道的生长发育状况与其消化吸收功能密切相关[21]。肠道重量和蛋白质含量通常可以用来反映肠道的生长发育状况。本研究发现,当维生素E含量达到1 257 mg/kg时,幼建鲤的肠道重量和蛋白质含量达到最大,且比NRC推荐量组分别提高20.41%和28.24%。可见,适宜高水平维生素E可以促进鱼类消化器官的生长发育。

3.3 高水平维生素E对幼建鲤消化吸收能力的影响

消化酶在鱼类对营养物质的消化中发挥着重要作用[9]。鱼类消化酶主要由胰腺分泌后进入肠道发挥消化作用,因此肠道消化酶活力可以反映鱼类的消化能力[8]。维生素 E含量为1 257 mg/kg组与NRC推荐量组相比,肠道胰蛋白酶、糜蛋白酶和脂肪酶活力分别提高38.96%、32.61%和9.57%。这说明适宜高水平维生素E可以提高鱼类消化能力。何敏等[4]在斑点叉尾鮰上的研究也发现维生素E能够增加斑点叉尾鮰胃肠道蛋白酶以及脂肪酶活力,本试验结果与其一致。

肠道是鱼类吸收营养物质的主要场所[9],肠道皱襞高度可反映鱼类肠道吸收面积,因此其可作为水生动物肠道吸收能力的重要标识[22]。目前未见维生素E影响鱼类肠道皱襞高度的研究报道,但研究发现泛酸[13]和硫胺素[14]能显著增加建鲤的肠道皱襞高度。本研究发现,维生素E含量为1 257 mg/kg组与NRC推荐量组相比,幼建鲤前、中和后肠皱襞高度分别提高10.85%、7.48%和6.24%。这说明适宜高水平维生素E可以通过提高肠道皱襞高度来提高鱼类肠道的吸收能力。

鱼类肠道刷状缘酶如碱性磷酸酶、Na+,K+-ATP酶等参与了营养物质的吸收[9]。碱性磷酸酶与脂类、矿物质等营养物质的吸收有关,其活力被认为是鱼类对营养物质吸收强度的标识[23]；而Na+,K+-ATP酶活力可反映小肠黏膜对氨基酸的吸收能力[24]。目前未见维生素E影响鱼类肠道刷状缘酶活力的研究,但Wen等[13]和 Huang等[14]的研究分别发现泛酸和硫胺素能显著增加建鲤的碱性磷酸酶及Na+,K+-ATP酶活力。本试验发现,维生素E含量为1 257 mg/kg组与NRC推荐量组相比,肠道碱性磷酸酶、Na+,K+-ATP酶活力分别提高26.06%和35.48%,说明适宜高水平维生素E增强了鱼类肠道的吸收能力。

4 结 论

①适宜高水平维生素E能促进幼建鲤生长,其促生长作用与提高摄食量和降低饲料系数有关。

②适宜高水平维生素E提高了幼建鲤消化吸收能力,消化能力的提高与其促进消化器官生长发育,提高蛋白酶、脂肪酶活力有关；吸收能力的提高与肠道皱襞高度和刷状缘酶(碱性磷酸酶、Na+,K+-ATP酶)活力的增加有关。

③以增重为标识,根据二次曲线法确定幼建鲤饲料中维生素E最适水平为1 106 mg/kg。

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