日粮添加活性炭对罗非鱼生长性能、抗氧化及环境重金属耐受性的影响

2019-07-12王书凤高晓平刘红星

中国饲料 2019年12期

王书凤，高晓平，刘红星

（1.安阳幼儿师范高等专科学校，河南安阳 456150；2.河南农业大学食品科学技术学院，河南郑州 450002；3.安阳县理工中等专业学校，河南安阳 455133）

罗非鱼被认为是最重要的淡水鱼之一，因为它们能忍受各种环境因素和应激条件。鱼类能生活在不同的水生生态系统中，包括金属污染的生态系统，其新陈代谢机制有助于它们适应排毒和抗氧化保护（Wang，2012）。重金属污染必然影响鱼类健康，进而影响人类健康，对重金属进行解毒可以改善鱼类健康状况，减少其带来的负面影响。其中一种方法是使用饲料添加剂可以改善鱼的健康，抵抗重金属的毒性，或可以吸附重金属，促进机体对重金属的排放。木炭是碳的一种结晶形式，通常是由木材、竹子、纤维素、椰子壳或各种工业废料加热后产生的碳质残留物，含有大约70%～90%的纯碳，以及多种矿物质，如钙、钾、铁、钠、铜、锌、锰、镁等（Brouwer等，1996）。活性炭具有吸附气体特别是氮、氨的能力，能活化肠道功能，清除动物胃肠道中的毒物和杂质，已被应用到许多陆生动物饲料中（Kutlu等，2001）。同时活性炭作为一种吸附剂或脱毒剂已广泛应用于兽医行业和医学，其吸附能力主要取决于其剂量以及消化道中毒素的含量，但目前关于活性炭对水产生物的研究报道较少，因此，本试验以罗非鱼为试验动物，通过模拟重金属环境，研究活性炭对罗非鱼生长性能、抗氧化和对环境重金属耐受性的影响。

1 材料与方法

1.1 试验设计试验选择均重为（14.5±0.55）g的罗非鱼600条，随机分为10组，每组4个重复，每个重复15条鱼。试验采用5×2多因素方差设计，共设含0、2、4、8和16 g/kg活性炭的5种日粮，环境分为重金属（铅、镉、铜和锌）条件和非重金属条件，试验各组日粮组成及营养水平见表1，试验共进行8周。整个试验过程按照罗非鱼的常规饲养方法进行饲养管理。

1.2 生长性能试验期间每两周统计一次饲料用量，试验结束后，按照重复对各组动物进行称重。计算试验期间罗非鱼的增重、日生长速度、相对生长速度和料比。每天统计罗非鱼的死淘率，试验结束后计算存活率。

表1 试验日粮组成及营养水平

1.3 水质测定每周从每个鱼缸中采集水样监控不同水质参数，包括水温，溶解氧、游离氨、硬度、碱度和pH。

1.4 生化指标和体成分随机选择8条鱼/重复尾静脉采血，3000 g离心15 min收集血浆。血浆用于分析葡萄糖、总蛋白、总脂肪、尿酸、谷丙转氨酶（ALT）、谷草转氨酶（AST）和肌酸酐含量，以及抗氧化指标超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性以及丙二醛（MDA）含量。所有指标均采用商品试剂盒测定。采血后屠宰罗非鱼，屠体用常规养分分析法测定粗蛋白质、粗脂肪、水分和灰分含量。

1.5 重金属含量分析水样和屠体成分中的铅、镉、锌和铜含量用石墨原子吸收光度法进行分析。

1.6 统计分析采用SAS软件多因素方差分析实验数据，组间差异用Ducan’s法进行多重比较，同时分析日粮活性炭添加水平和重金属环境条件对各指标影响的交互效应，试验结果用“平均数±标准差”表示，P＜0.05判定为差异显著。

2 结果与分析

2.1 日粮活性炭水平对罗非鱼生长水环境理化指标的影响由表2可知，日粮活性炭显著影响水中游离氨含量，其中16 g/kg活性炭组水中游离氨水平最低（P＜0.05）。日粮活性炭水平对水的其他理化指标无显著影响（P＞0.05）。

表2 日粮活性炭水平对罗非鱼生长水环境理化指标的影响

2.2 日粮活性炭水平和环境重金属对罗非鱼生长环境重金属含量的影响由表3可知，日粮活性炭对环境重金属含量无显著影响（P＞0.05），但环境重金属诱导显著影响环境重金属水平（P＜ 0.05）。

表3 日粮活性炭水平对罗非鱼生长水环境重金属含量的影响

2.3 日粮活性炭水平对罗非鱼生长性能的影响由表4可知，随着日粮活性炭添加水平的升高，罗非鱼生长和采食量显著升高（P＜0.05），但超过8 g/kg时表现为降低。各组对罗非鱼的存活率无显著影响（P＞0.05）。

表4 日粮活性炭水平对罗非鱼生长性能的影响

2.4 日粮活性炭水平和环境重金属对罗非鱼生化指标的影响由表5可知，在环境重金属条件前，16 g/kg活性炭组显著提高了血浆葡萄糖水平（P＜0.05），显著降低了总蛋白和总脂肪含量（P＜0.05）。日粮添加活性炭显著降低了血浆ALT和AST酶活性（P＜0.05），但对尿素和肌酸酐含量无显著影响（P＞0.05）。环境重金属条件下，对照组提高了血浆ALT和AST酶活力以及尿素和肌酸酐含量（P＜0.05），显著降低了蛋白和脂肪含量（P＜0.05）。

表5 日粮活性炭水平和环境重金属对罗非鱼生化指标的影响

2.5 日粮活性炭水平和环境重金属对罗非鱼抗氧化指标的影响由表6可知，在环境重金属条件前，日粮添加活性炭对血浆MDA含量、SOD和CAT活力无显著影响（P＞0.05），但16 g/kg活性炭组显著提高了血浆GSH-Px活力（P＜0.05）。罗非鱼暴露在重金属环境条件下，对照组显著提高了血浆SOD、CAT和GSH-Px活力，同时显著降低了MDA含量（P＜0.05）。

表6 日粮活性炭水平和环境重金属对罗非鱼抗氧化指标的影响

2.6 日粮活性炭水平和环境重金属对罗非鱼体成分的影响由表7可知，罗非鱼在暴露于重金属环境前，各组对其体成分无显著影响（P＞0.05），除了活性炭组显著提高了粗蛋白质外（P＜0.05）。暴露在重金属条件后，对照组显著提高了机体灰分含量，同时显著降低了蛋白质和脂肪含量（P ＜ 0.05）。

2.7 日粮活性炭水平和环境重金属对罗非鱼机体重金属沉积量的影响由表8可知，罗非鱼暴露于环境重金属前，各组对机体铅、镉、铜和锌含量无显著影响（P＞0.05）；暴露后，对照组显著提高了各元素在机体的沉积量（P＜0.05），且随着日粮活性炭添加水平的升高，机体重金属含量显著降低（P＜0.05）。

表7 日粮活性炭水平和环境重金属对罗非鱼体成分的影响

表8 日粮活性炭水平和环境重金属对罗非鱼机体重金属沉积的影响

3 讨论

3.1 活性炭对水质和罗非鱼生长性能的影响本试验结果发现，日粮添加活性炭可以降低水中游离氨含量，但活性炭的吸附效应取决于其添加剂量及需要吸附物质的含量（Banner等，2000），这与Thu等（2009）的研究结果一致，其发现日粮添加竹炭可以降低水中氨氮的含量。本研究结果表明，饲粮添加活性炭可作为一种潜在的饲料添加剂提高鱼的生长性能。虽然本文没有研究活性炭在罗非鱼体内的消化作用机制，但作者推断其对罗非鱼营养物质的消化和吸收具有促进作用。罗非鱼其生长速度和采食量的增加可能是由于活性炭具有吸附肠道内有害气体和杂质的能力，从而改善饲料消化和代谢（Kutlu等，2001）。

3.2 活性炭对罗非鱼血浆生化指标和抗氧化性能的影响血液化学指标可作为一种重要的生理毒理学指标，广泛应用于鱼类营养状况、健康状况和适应外界环境能力的评价（Gingerich等，2010）。试验结果发现，环境重金属条件下，对照组提高了血浆ALT和AST酶活力以及尿素和肌酸酐含量，显著降低了蛋白和脂肪含量，这与Yoo等（2005）的研究结果一致，这些结果表明，日粮添加高水平活性炭可以改善鱼的整体健康状况，促进蛋白质的分泌和脂质代谢。ALT、AST、尿酸和肌酸酐的浓度通常是用来评判临床上器官损伤的指标，如肝脏、肌肉、鳃，而且尿酸、肌酐是筛选肾功能和肾结构完整性的指标（Chen等，2004）。罗非鱼暴露在重金属环境下，对照组显著提高了血浆SOD、CAT和GSH-Px活力，显著降低了MDA含量。SOD、CAT和GSH-Px是机体重要的抗氧化酶，其酶活的改变对重金属诱导产生的脂质过氧化应激具有防御作用（Farombi等，2007）。

3.3 活性炭对罗非鱼体成分和重金属沉积的影响暴露在重金属条件后，对照组显著提高了机体灰分含量，显著降低了蛋白和脂肪含量。暴露后，对照组显著提高了各元素在机体的沉积量，且随着日粮活性炭添加水平的升高，机体重金属含量显著降低，这与Thu等（2009）的结果一致。在重金属条件下，鱼体内总灰分含量升高，粗蛋白质和总脂类含量降低，在这种情况下，总蛋白和总脂含量的降低可能是由于它们作为了为能量源来应付重金属的毒理环境。