饲料中不同脂肪源对鲤鱼生长性能、脂质代谢和抗氧化能力的影响
2012-03-14毛述宏林仕梅高启平
潘 瑜 毛述宏 关 勇 林 鑫 林仕梅,2* 高启平 罗 莉,2
(1.西南大学动物科技学院,重庆400716;2.西南大学淡水鱼类资源与生殖发育教育部重点实验室,重庆400716;3.通威股份水产研究所,成都 610041)
我国水产养殖业高效、持续发展需要高能低氮的饲料策略,而饲料中的脂肪是鱼类主要的能量来源。选择恰当的脂肪源和脂肪水平,能节约蛋白质,降低饲料成本,减少环境污染[1]。鱼油作为水产饲料的优质脂肪源一直备受青睐,但目前因其资源、价格以及含有二口恶英和多氯联苯类不安全物质等问题,迫使饲料企业去寻找鱼油替代品[2]。已有的研究表明,在满足鱼体必需脂肪酸需求的前提下,其他油脂替代鱼油不仅不会对鱼体生长产生负面影响[3],而且适宜的替代还会有更好的促生长效果[4],但是不同脂肪源会对鱼类脂质代谢和抗氧化能力产生不同的影响[5-7]。鲤鱼(Cyprinus carpio)是我国主要的经济鱼类,Schwarz等[8]和Steffens等[9]相继报道了不同单一脂肪源对鲤鱼生长和体组成的影响,但均未涉及脂质代谢和抗氧化能力方面的研究。结合本课题组近年来有关脂质代谢调控和机制方面的研究,本试验以鲤鱼为研究对象,通过测定其生长性能、体组成、脂质代谢和抗氧化能力等指标综合评价鱼油、豆油、菜籽油、亚麻籽油和猪油这5种脂肪源的营养效价,为油脂的科学使用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验饲料
首先以秘鲁红鱼粉(粗蛋白质含量64.5%)、豆粕(粗蛋白质含量43.0%,预压浸提)、菜籽粕(粗蛋白质含量37.0%,预压浸提)和棉籽粕(粗蛋白质含量43.0%,预压浸提)作为蛋白质源配制基础饲料,然后在基础饲料中分别添加1.5%的鱼油、豆油、菜籽油、亚麻籽油和猪油,制成5种等能等氮(粗蛋白质含量35%,总能15MJ/kg)的试验饲料,其组成及营养水平见表1。各饲料原料均粉碎过40目筛并混合均匀,饲料调质温度为80℃,制成直径为1.5mm的硬颗粒饲料,60℃烘干后保存于-15℃冰柜中备用。
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
试验鱼选用当年培育的鲤鱼苗,取自重庆璧山县鱼种场。试验鱼驯食适应环境10d后,选取体质健壮、规格整齐、平均初重为(5.83±0.01)g的鲤鱼750尾,随机分成5组,每组3个重复,每个重复50尾鱼。试验鱼饲养在室内淡水循环玻璃水族箱(有效体积为300L)中,养殖水源为曝气自来水,养殖全程水温为(26.8±2.2)℃,pH 为7.2±0.3,溶 解 氧 为 >6.2mg/L,氨 氮 <0.50mg/L,亚硝酸盐氮<0.06mg/L。日投喂率为体重的4%~6%,每天08:30、12:30和17:30各投喂1次,每天早上清除箱内粪便,并换水1/4。饲养时间为8周。
1.3 样品制备与分析
饲养试验结束,禁食24h后称重,每箱取5尾鱼作为全鱼样品;每箱另取5尾鱼采用捣毁脊髓法处死,分离出肝胰脏,并立即放入液氮罐中速冻,然后转入-80℃低温冰箱保存。肝胰脏用生理盐水以1∶9的质量体积比冰浴匀浆,匀浆液在3 000×g 4℃条件下离心10min,取上清液作为酶活性分析样品,-20℃保存备用。
饲料原料及鱼体样品均在105℃烘干至恒重,然后进行营养成分测定。粗蛋白质含量采用凯氏定氮法测定,粗脂肪含量采用索氏抽提法测定,粗灰分含量采用高温(550℃)灰化法测定。
血清脂蛋白酯酶(LPL)、苹果酸脱氢酶(MDH)、超氧化物歧化酶(SOD)活性和总抗氧化能力(T-AOC)采用南京建成生物工程研究所生产的试剂盒进行测定。SOD的活性单位定义:每毫克组织蛋白质在1mL反应液中SOD抑制率达50%时所反应的SOD量为1个酶活性单位;TAOC单位定义:在37℃时,每分钟每毫克组织蛋白质使反应体系的吸光度(OD)值增加0.01时为1个T-AOC单位;MDH的活性单位定义:每毫克组织蛋白质在本反应系统中1min内催化1μmol的底物转变成产物为1个酶活性单位;LPL的活性单位定义:每毫克组织蛋白质每小时在反应系统中产生1μmol的游离脂肪酸(FFA)时为1个酶活性单位。组织中蛋白质含量采用考马斯亮蓝法测定。
1.4 计算公式
1.5 数据处理与分析
数据均以平均值±标准误表示,采用SPSS 11.0对所得数据进行单因素方差分析(one-way ANOVA),若差异达到显著水平,则采用Duncan氏法进行多重比较,显著性水平为P<0.05。
2 结果与分析
2.1 饲料中不同脂肪源对鲤鱼生长性能的影响
由表2可知,SGR、PER均以鱼油组最高,猪油组最低,其中SGR鱼油组显著高于其他各组,猪油组显著低于除豆油组外的其他各组(P<0.05);PER猪油组显著低于其他各组(P<0.05),鱼油组与豆油组、菜籽油组、亚麻籽油组间无显著差异(P>0.05)。FCR以猪油组最高,鱼油组最低,且鱼油组显著高于其他各组(P<0.05),猪油组显著低于其他各组(P<0.05)。SGR、PER和FCR在豆油组、菜籽油组、亚麻籽油组间无显著差异(P>0.05)。
表2 不同脂肪源对鲤鱼生长性能的影响Table 2 Effects of different lipid sources on growth performance of common carp
2.2 饲料中不同脂肪源对鲤鱼体组成的影响
由表3可知,全鱼粗蛋白质含量鱼油组显著高于其他各组(P<0.05),而其他各组间无显著差异(P>0.05);全鱼粗脂肪含量以鱼油组最低,猪油组最高,其中鱼油组显著高于除亚麻籽油组外的其他各组(P<0.05),猪油组显著低于鱼油组和亚麻籽油组(P<0.05),豆油组、菜籽油组、亚麻籽油组间无显著差异(P>0.05);全鱼干物质和粗灰分含量组间无显著差异(P>0.05)。
表3 不同脂肪源对鲤鱼体组成的影响Table 3 Effects of different lipid sources on body composition of common carp %
2.3 饲料中不同脂肪源对鲤鱼肝胰脏脂质代谢和抗氧化指标的影响
由表4可知,LPL活性以鱼油组最高,其次是豆油组、菜籽油组、亚麻籽油组,以猪油组最低,除菜籽油组与亚麻籽油组间差异不显著(P>0.05)外,其他组间差异均显著(P<0.05)。MDH活性以亚麻籽油组最高,显著高于其他各组(P<0.05);以猪油组最低,显著低于其他各组(P<0.05)。SOD活性猪油组显著低于其他各组(P<0.05),而其他各组间差异不显著(P>0.05)。TAOC表现为鱼油组>豆油组>菜籽油组>亚麻籽油组>猪油组,除菜籽油组与豆油组、亚麻籽油组差异显著不显著(P>0.05)外,其余组间差异显著(P<0.05)。
表4 不同脂肪源对鲤鱼肝胰脏脂质代谢和抗氧化指标的影响Table 4 Effects of different lipid sources on indices of lipid metabolism and antioxidant in hepatopancreas of common carp
3 讨 论
3.1 不同脂肪源对鲤鱼生长性能的影响
本试验结果显示,鱼油、豆油、菜籽油、亚麻籽油和猪油作为单一脂肪源,对鲤鱼的生长性能可产生不同的影响,以鱼油促生长效果最好,而猪油不利于鱼体的生长。类似的研究结果在草鱼[10]、罗非鱼[5]和异育 银鲫[11]上已有 报道。然 而,Steffens等[9]却发现在高鱼粉(26%)饲料中添加鱼油、玉米油、葵花籽油、菜籽油作为单一脂肪源对鲤鱼的生长没有影响,与本试验结果存在差异,这可能是饲料配方差异所致。与Steffens等[9]的试验相比,本试验基础饲料中鱼粉的用量仅为9%,可能是高鱼粉饲料中含有足够的高不饱和脂肪酸(HUFA)可以满足鱼体正常生长的需求。
脂肪源的差异实质上就是脂肪酸组成及比例(n-3/n-6)的差异,脂肪酸组成及比例可对鱼体生长产生不同的影响[12]。鱼油富含具有重要生理功能的HUFA[13],这可能是本试验中鱼油组鲤鱼生长效果较好的原因。本试验中菜籽油组和亚麻籽油组鲤鱼也表现出较好的促生长效果,可能是由于菜籽油中丰富的油酸能优先被鱼类β氧化供能[14],加之,鲤鱼能将亚麻籽油中的亚麻酸转化为二十二碳六烯酸(DHA)和二十碳五烯酸(EPA)[15]。已有研究发现,黄鳝[16]和罗非鱼[5]利用豆油的能力与鱼油接近,优于菜籽油和猪油。这与本试验的研究结果不一致,可能是鱼种不同,或者是豆油中含有大量的亚油酸致使饲料中n-3/n-6过低所致。Giovanni等[17]在丁鱥的研究中也有类似的发现,即饲料中n-3/n-6越低,丁鱥生长效果越差。本试验中猪油组鲤鱼生长效果最差,可能与其含有大量饱和脂肪酸有关。已有研究表明,饲料中饱和脂肪酸C16∶0和C18∶0含量高会降低动物对饲料脂肪和干物质的消化率[18-19],从而影响生长。
3.2 不同脂肪源对鲤鱼体组成的影响
已有研究表明,饲料组成对鱼体组成有重要影响[20]。本试验发现,鱼油组全鱼粗脂肪含量最低,粗蛋白质含量最高;而猪油组全鱼粗脂肪含量最高,粗蛋白质含量最低。类似的结果在草鱼[10]上已有报道。鱼油富含n-3HUFA,会抑制脂肪合成,继而降 低脂肪 沉积量[21],此 外,n-3HUFA 还能促进蛋白质在肌肉中的沉积[22],这可能是鱼油组全鱼粗脂肪含量最低、粗蛋白质含量最高的原因。猪油影响脂肪和蛋白质沉积量的机理还未见报道,这可能与不同脂肪酸调控脂质代谢酶活性密切相关。
3.3 不同脂肪源对鲤鱼肝胰脏脂质代谢的影响
鱼类组织中脂质的积累和脂质合成与外源性脂质进入密切相关。动物体内MDH、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G-6-PD)活性的高低直接关系到烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)的生成[23-24],而体内 NADPH的含量会直接影响脂类物质的合成[25]。Shikata等[26]研究发现,n-3HUFA和硬脂酸(SA)比亚油酸更能抑制鲤鱼肝胰脏MDH活性。随后,周继术等[6]的研究指出,鱼油组鲤鱼肝胰脏MDH活性显著低于豆油组。本试验中鱼油或猪油较豆油和亚麻籽油能够显著降低鲤鱼肝胰脏MDH活性,说明富含HUFA的鱼油和富含SA的猪油抑制了鲤鱼肝胰脏脂肪酸的合成。
LPL催化水解脂蛋白,并释放出游离脂肪酸以供机体贮存或氧化,因而在机体脂质代谢调控上起关键作用[27]。目前,有关不同脂肪源对鱼类肝胰脏LPL活性影响的研究在异育银鲫[7]、虹鳟[28]、舌齿鲈[29]等鱼类上已有报道,研究结果也因养殖品种不同而有所差异。本研究发现,鱼油组肝胰脏LPL活性最大,而猪油组则最小。王煜恒等[7]的研究也证实不同脂肪源对异育银鲫肝胰脏LPL活性产生不同的影响。这可能是由于随着脂肪酸不饱和度的增加,脂肪酸促进LPL的基因mRNA表达的作用加强,进而诱导肝胰脏LPL合成增加所致[30]。鱼类肝脏是脂质代谢和贮存的重要场所。已有研究证实,LPL活性的升高会增加鱼类患脂肪肝的风险[30-31]。但王煜恒等[7]却发现LPL活性最高的鱼油组其肝脂含量最低。肝胰脏LPL活性的升高将导致肝胰脏游离脂肪酸含量的增加,而增加的游离脂肪酸是用于氧化供能还是用于贮存呢?这是值得我们进一步深入研究的问题。
3.4 不同脂肪源对鲤鱼肝胰脏抗氧化能力的影响
脂质过氧化会破坏细胞膜的正常结构和功能[32]。一般认为,组织中多不饱和脂肪酸(PUFA)的含量及其不饱和程度直接决定了可能发生的脂质过氧化程度[33]。T-AOC是机体内抗氧化能力的总体体现,是酶促[SOD、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽硫转移酶(GST)等]和非酶促(维生素、氨基酸和金属蛋白等)2方面因子抗氧化能力的总和。SOD对机体的氧化与抗氧化平衡起着至关重要的作用,它能清除超氧阴离子(O-2),保护细胞免受损伤。本试验中,猪油组SOD活性和T-AOC显著低于其他各组,表明猪油作为鲤鱼饲料单一脂肪源会损害鲤鱼肝胰脏健康。鱼油组SOD活性与植物油组(豆油组、菜籽油组、亚麻籽油组)间没有显著性差异,但T-AOC显著高于其他各组,这与吉红等[31,34]发现 HUFA能提高草鱼和鲤鱼肝胰脏T-AOC的研究结果类似。然而,Huang等[5]发现罗非鱼肝胰脏脂质过氧化物丙二醛(MDA)的含量以HUFA组最高,其次是鱼油组、豆油组,以猪油组最低。Peng等[35]也发现豆油替代鱼油能降低黑鲷肝胰脏丙二醛含量。目前,有关脂肪源对组织抗氧化能力影响的研究结果存在矛盾,可能是由于鱼种不同或饲料脂肪含量不同所致。
4 结 论
①饲料中脂肪源不同会影响鲤鱼的生长性能、脂肪代谢和抗氧化能力。
② 作为鲤鱼单一的脂肪源,鱼油的促生长效果要优于豆油、菜籽油和亚麻籽油;而猪油不适宜作为鲤鱼单一的脂肪源,会损害肝胰脏健康,进而阻碍鱼体生长。
[1] 谭肖英,刘永坚,田丽霞,等.鱼类对饲料脂肪源利用的研究进展[J].饲料广角,2007(5):38-41.
[2] STICKNEY R R.Lipid requirement of some warm water species[J].Aquaculture,1989,79:145-156.
[3] FRANCIS D S,TURCHINI G M,JONES P L,et al.Effects of dietary oil source on growth and fillet fatty acid composition of murray cod,Maccullochella peelii peelii[J].Aquaculture,2006,253:547-556.
[4] 陈家林,韩冬,朱晓鸣,等.不同脂肪源对异育银鲫的生长、体组成和肌肉脂肪酸的影响[J].水生生物学报,2011,35(6):988-997.
[5] HUANG C H,HUANG M C,HOU P C.Effect of dietary lipids on fatty acid composition and lipid peroxidation in sarcoplasmic reticulum of hybrid tilapia,Oreochromis niloticus×O.aureus[J].Comparative Biochemistry and Physiology,1998,120:331-336.
[6] 周继术,吉红,王建华,等.鱼油对鲤生长及脂质代谢的影响[J].中国海洋大学学报,2008,38(2):275-280.
[7] 王煜恒,王爱民,刘文斌,等.不同脂肪源对异育银鲫体脂沉积、内源酶活性和脂肪酸组成的影响[J].动物营养学报,2011,23:604-614.
[8] SCHWARZ F J,KIRCHGESSNER M,STEINHART H,et al.Influence of different fats with varying additions ofα-tocopheryl acetate on growth and body composition of carp(Cyprinus carpio)[J].Aquaculture,1988,69:57-67.
[9] STEFFENS W,WIRTH M,RENNERT B.Effect of adding various oils to the diet on growth,feed conversion and chemical composition of carp(Cyprinus carpio)[J].Archives of Animal Nutrition,1994,47(4):381-389.
[10] 刘玮,徐萍,任本根,等.不同脂肪源饲料对草鱼稚鱼生长的影响[J].水产学报,1995,19(4):362-365.
[11] 王煜恒,王爱民,刘文斌,等.不同脂肪源对异育银鲫鱼种生长、消化率及体成分的影响[J].水产学报,2010,34(9):1439-1446.
[12] SARGENT J,BELL G,MCEVOY L,et al.Recent developments in the essential fatty acid nutrition of fish[J].Aquaculture,1999,177:191-199.
[13] JI H,LI J,LIU P.Regulation of growth performance and lipid metabolism by dietary n-3highly unsaturated fatty acids in juvenile grass carp,Ctenopharyngodon idellus[J].Comparative Biochemistry and Physiology,2011,159:49-56.
[14] HENDERSON R J.Fatty acid metabolism in freshwater fish with particular reference to polyunsaturated fatty acids[J].Archives of Animal Nutrition,1996,49:5-22.
[15] TAKEUCHI T.Essential fatty acid requirements in carp[J].Archives of Animal Nutrition,1996,49:23-32.
[16] 周秋白,朱长生,吴华东,等.饲料中不同脂肪源对黄鳝生长和组织中脂肪酸含量的影响[J].水生生物学报,2011,35(2):246-255.
[17] GIOVANNI M T,VITTORIO M M,TIZIANA M,et al.Effects of dietary lipid source on fillet chemical composition,flavour volatile compounds and sensory characteristics in the freshwater fish tench(Tinca tinca L.)[J].Food Chemistry,2007,102:1144-1155.
[18] MENOYO D,LOPEZ-BOTE C J,BAUTISTA J M,et al.Growth,digestibility and fatty acid utilization in large Atlantic salmon(Salmo salar)fed varying levels of n-3and saturated fatty acid[J].Aquaculture,2003,225:295-307.
[19] NG W K,SIGHOLT T,BELL J G.The influence of environmental temperature on the apparent nutrient and fatty acid digestibility in Atlantic salmon(Salmosalar L.)fed finishing diets containing different blends of fish oil,rapeseed oil and palm oil[J].Aquaculture Research,2004,35:1228-1237.
[20] HANSEN A C,ROSENLUND G,KARLSENØ,et al.Total replacement of fish meal with plant proteins in diets for Atlantic cod (Gadus morhua L.).Ⅰ.Effects on growth and protein retention[J].Aquaculture,2007,272:599-611.
[21] RIBEIRO P A P,LOGATO P V R,PAULA D A D G,et al.Effect of different oils in the diet on lipogenesis and the lipid profile of Nile tilapias[J].Revista Brasileira de Zootecnia,2008,37:1331-1337.
[22] BELL J G,MCEVOY J,TOCHER D R,et al.Replacement of fish oil with rapeseed oil in diets of Atlantic salmon(Salmo salar)affects tissue lipid compositions and hepatocyte fatty acid metabolism[J].The Journal of Nutrition,2001,131:1535-1543.
[23] SCOTT R A,COMNELIUS S G,MERSMANN H J.Effects of age on lipogenesis and lipolysis in lean and obese swine[J].Journal of Animal Science,1981,52:505-511.
[24] LEE Y B,KAUFFMAN R G.Cellularity and lipogenic enzyme changes activities of procine intramuscular adipose tissue[J].Journal of Animal Science,1974,38:538-544.
[25] MERSMAN H J,POND W G,YEN J T.Use of carbohydrate and fat as energy source by obese and lean swine[J].Journal of Animal Science,1984,58:894-902.
[26] SHIKATA T,SHIMENO S.Metabolic response to dietary stearic acid,linoleic acid,and highly unsaturated fatty acid in carp[J].Fisheries,1994,60(6):735-739.
[27] AUWERX J,LEROY P,SCHOONJANS K.Liporotein lipase:recent contributions from molecular biology[J].Critical Reviews in Clinical Laboratory Sciences,1992,29:243-268.
[28] ARANTZAMENDI L.Effect of dietary lipids on production,composition and lipolytic activity in commercial fish[D].Ph.D.Thesis.Gran Canaria:Uni-versity of Las Palmas de Gran Canaria,2002.
[29] RICHARD N,MOURENTE G,KAUSHIK S,et al.Replacement of a large portion of fish oil by vegetable oils does not affect lipogenesis,lipid transport and tissue lipid uptake in European seabass(Dicentrarchus labrax L.)[J].Aquaculture,2006,261:1077-1087.
[30] 梁旭方,李月琴,李贵生,等.真鲷脂蛋白脂肪酶基因顺式元件PPRE及在肝脏活体调控作用[J].热带海洋学报,2004,23(4):49-55.
[31] 吉红,曹艳姿,刘品,等.饲料中HUFA影响草鱼脂质代谢的研究[J].水生生物 学报,2009,33(5):881-889.
[32] KANAZAWAK K.Hepatotoxicity caused by dietary secondary products originating from lipid peroxidation[M]//FRIEDMAN M.Nutritional and toxicology consequences of food processing.New York:Plenium Press,1991:237-253.
[33] PORTER N A,CALDWELL S E,MILLS K A.Mechanisms of free radical oxidation of unsaturated lipids[J].Lipids,1995,30:277-290.
[34] 吉红,周继术,曹福余,等.DHA对鲤鱼抗氧化能力影响的初步研究[J].上海海洋大学学报,2009,18(2):142-149.
[35] PENG S M,CHEN L Q,QIN J G.et al.Effect of replacement of dietary fish oil by soybean oil on growth performance and liver biochemical composition in juvenile black sea bream,Acanthopagrus schlegeli[J].Aquaculture,2008,276:154-161.