低鱼粉饲料中添加丁酸钠对黄颡鱼生长性能、饲料利用和肠道组织结构的影响

2021-01-25张含乐解绶启钱雪桥

中国饲料 2021年1期

张含乐，解绶启，贠彪，钱雪桥*

（1.广东海大集团股份有限公司畜牧水产研究中心，广东广州511400；2.中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室，湖北武汉430072）

近年来，由于鱼粉价格的不断攀升造成饲料成本高企，植物蛋白部分替代鱼粉有益于降低饲料成本，现已成为水产饲料的研究热点（尹娜等，2011）。玉米蛋白因蛋白质含量高，不含抗营养因子，已被作为良好的蛋白源应用于水产饲料（华雪铭等，2011）。然而，当玉米蛋白粉替代超过一定水平时，易导致适口性和营养物质消化率降低，对肠道健康产生负面作用（贾倩，2020；Bai等，2019；Obinson 等，2001）。

丁酸钠有效成分为丁酸，是肠道微生物发酵形成的短链脂肪酸，能够为肠上皮细胞提供能量，促进肠道细胞增殖修复，抑制肠道炎症反应，在维持肠稳态中发挥着重要作用（Hamer等，2008）。在草鱼（Ctenopharyngodon idellus）（唐建洲等，2020；Zhou 等，2019）、大菱鲆（Scophthalmus maximus L.）（Liu 等，2019；魏朝青等，2017）、鲫鱼（Carassius auratus）（Sun 等，2013）、尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）（Jesus等，2019）等鱼类上的研究表明，饲料中添加丁酸钠能促进肠道组织结构完整性，提升营养利用和生长性能，而丁酸钠在黄颡鱼（Pelteobagrus fulvidraco）的应用鲜见报道。本试验拟通过在玉米蛋白粉替代鱼粉的饲料中添加丁酸钠，研究其对黄颡鱼生长性能、饲料利用和肠道组织形态的影响，为黄颡鱼低鱼粉配合饲料的研制提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物与试验设计试验饲料组成及营养水平见表1。以鱼粉、猪肉粉、鸡肉粉和豆粕等为蛋白源，面粉为糖源，豆油为脂肪源，配制鱼粉含量为30%的对照组饲料，并以玉米蛋白粉替代30%鱼粉制成低鱼粉饲料，然后在低鱼粉饲料中分别添加0.1%、0.2%、0.4%和0.8%的丁酸钠，共6 组试验饲料（D1、D2、D3、D4、D5、D6 组）。所有原料由珠海海龙生物科技有限公司提供，经超微粉碎机粉碎后过80目筛，然后按照表1配方称取各种饲料原料，采取逐级扩大法混合均匀，再加入豆油揉搓混合均匀，最后将以上原料充分调质后用双螺杆膨化机制成粒径为3 mm的膨化浮性饲料并烘干保存。

表1 试验饲料组成及营养水平%干重

1.2 试验管理养殖试验在广东海大集团试验基地进行，试验用黄颡鱼苗购于佛山当地养殖户。将试验鱼先暂养2周，期间饲喂基础饲料。正式养殖试验前，将试验鱼饥饿24 h，选择2400尾健康无病、规格均一、平均体重为（100±0.15）g的黄颡鱼随机分到24个浮式网箱（2 m×2 m×2 m），每个网箱100条鱼。每种试验料喂4个网箱，每天饱食投喂两次（06:00和18:00）。每天记录每个网箱的投喂量、死鱼数量和重量。养殖试验周期为8周，期间水温为21～30℃，溶氧水平大于7 mg/L。分鱼当天随机取5条鱼保存于-20℃，用于分析初始鱼体组成。

1.3 样品采集养殖试验结束后，所有鱼饥饿24 h，然后称量总重，并记录每个网箱中鱼的尾数。每个网箱取3尾鱼保存于-20℃，用于分析鱼体组成。每个网箱另取3尾鱼，丁香酚麻醉后分别测定体重和体长，然后解剖取出内脏团和肝脏并称重。取出肠道用0.86%生理盐水冲洗内容物，分别剪取0.5 cm前肠中间部分放入波恩氏液保存，用于组织切片制作观察肠道结构。

1.4 测定指标与方法

1.4.1 生长指标测定

增重率/%=（末体重-初体重）/初体重×100；

饲料系数=摄食总重/（末体重-初体重）；

摄食率/%=摄食总重/[（末体重+初体重）/2]/养殖天数×100；

成活率/%=试验结束时鱼尾数/试验开始时鱼尾数×100；

脏体比/%=试验鱼内脏重/试验鱼体重×100；

肝体比/%=试验鱼肝脏重/试验鱼体重×100；

肥满度/%=（试验鱼体重/试验鱼体长3）×100；

蛋白沉积率/%=（终末鱼重×终末鱼体蛋白含量-初始鱼重量×初始鱼体蛋白含量）/（摄食总量×饲料蛋白含量）×100；

脂肪沉积率/%=（终末鱼重×终末鱼体脂肪含量-初始鱼重量×初始鱼体脂肪含量）/（摄食总量×饲料脂肪含量）×100。

1.4.2 常规成分测定本研究中常规成分包括饲料和鱼体的水分、蛋白质、脂肪。常规营养组成指标的测定依据AOAC（1995）方法进行，采用将样品在105℃烘干至恒重的方法测定饲料和全鱼水分含量；饲料和全鱼粗蛋白质含量采用凯氏定氮方法进行测定（2300-Auto-analyzer，FOSS，Hillero/d，Denmark）；饲料和全鱼粗脂肪含量采用索式抽提法（36680-analyzer，BUCHI，Flawil，Switzerland）测定。

1.4.3 肠道组织结构观察将固定液中的肠道组织取出，乙醇梯度脱水后用石蜡包埋，组织切片机切片，厚度为 7 μm，苏木素和伊红染色（HE染色），中性树胶封片。光镜下观察，并拍照。之后使用Image-Pro Plus 6软件对肠道切片照片进行皱襞高度和肌层厚度的测定。

1.5 数据统计与分析试验结果采用SPSS 18.0软件进行统计分析，先进行单因素方差分析（ANOVA），当组间差异显著时用Tukey检验进行多重比较。当P＜0.05时，认为差异显著，数据以“平均值±标准误”表示。

2 结果

2.1 摄食和生长性能由表2可知，采用玉米蛋白粉替代30%的鱼粉后，黄颡鱼的末体重、增重率和摄食率分别显著下降16.1%、35.4%和12.1%（P＜0.05），在低鱼粉饲料中添加0.2%的丁酸钠后黄颡鱼的末体重和增重率相对负对照D2组显著提高了 7.8%和 22.2%（P＜0.05）；0.4%和0.8%添加组与0.2%添加组相比无显著差异（P＞0.05）；添加不同水平丁酸钠对摄食并无促进作用（P＞0.05）；不同饲料处理对成活率无显著影响（P＞0.05）。

表2 不同饲料对黄颡鱼生长性能和摄食的影响

2.2 形体指标和鱼体营养组成由表3可知，采用玉米蛋白粉替代30%鱼粉后，鱼体粗蛋白质含量显著下降6.1%（P＜0.05），低鱼粉饲料中添加丁酸钠对鱼体粗蛋白质含量无显著影响（P＞0.05）。不同组之间的肝体比、脏体比、肥满度和粗脂肪没有显著性差异（P＞0.05）。

表3 不同饲料对黄颡鱼形体指标和鱼体组成的影响%

2.3 饲料利用由表4可知，采用玉米蛋白粉替代30%的鱼粉后黄颡鱼的饲料系数显著增加了21.7%，蛋白质沉积率和脂肪沉积率显著下降了27.1%和26.9%（P＜0.05）；在低鱼粉饲料中添加0.2%丁酸钠（D4组）后，黄颡鱼蛋白质沉积率相对负对照组（D2组）显著提升了19.5%（P＜0.05），脂肪沉积率提升21.1%，饲料系数下降11.6%，但差异不显著；低鱼粉饲料中继续增加丁酸钠添加量到0.4%和0.8%与0.2%相比没有显著性差异（P＞0.05）。

表4 不同饲料对黄颡鱼营养利用的影响

2.4 肠道组织结构由表5可知，采用玉米蛋白粉替代30%的鱼粉后，黄颡鱼肠道皱襞高度和肠道肌层厚度显著下降23.9%和21.6%（P＜0.05）；在低鱼粉饲料中添加0.2%的丁酸钠后黄颡鱼肠道肌层厚度和皱襞高度显著提高18.7%和13.4%（P＜0.05），其中肌层厚度达到和对照组无显著差异水平（P ＞ 0.05）。

表5 不同饲料对黄颡鱼肠道组织结构的影响μm

3 讨论

3.1 饲料中玉米蛋白粉替代鱼粉后添加丁酸钠对黄颡鱼生长及饲料利用的影响本试验中，玉米蛋白粉替代30%鱼粉显著降低了黄颡鱼增重率、饲料系数和摄食率，蛋白质沉积率和脂肪沉积率也显著下降，这表明较高水平玉米蛋白粉替代会抑制摄食和降低营养物质利用，从而降低黄颡鱼的生长性能。相关研究表明，玉米蛋白粉替代30%鱼粉后，异育银鲫（Carassius auratus gibelio）饲料系数显著升高，蛋白质效率显著降低（华雪铭等，2012）；添加25%的玉米蛋白粉则显著降低了卵形鲳鲹（Trachinotusovatus）的增重率、饲料系数、摄食率、蛋白质效率、蛋白质沉积率、脂肪沉积率（胡海滨等，2019）；在大菱鲆上的研究也表明，玉米蛋白粉替代34%鱼粉会导致饲料系数显著升高（贾倩，2020）。玉米蛋白粉替代饲料中鱼粉导致黄颡鱼摄食率降低，可能与鱼粉中未知生长因子缺乏，以及适口性不佳有关。另一方面，玉米蛋白粉中的非淀粉多糖遇水易形成胶态溶液，难以被消化酶降解，降低对营养物质的消化分解（卢峥等，1997），同时，玉米蛋白粉必需氨基酸缺乏，导致蛋白质合成代谢IGF-I基因表达下调，蛋白质沉积减少（Luo等，2013），这可能是本研究中黄颡鱼蛋白质和脂肪沉积率下降的主要原因。但也有研究报道，玉米蛋白粉替代35%鱼粉不会对异育银鲫（陈然等，2019）、军曹鱼（Rachycentron canadum）（骆艺文，2012）、尖吻鲈（Lates calcarifer）（Nandakumar 等，2017）和大黄鱼（Larimichthys crocea）（何娇娇等，2018）的摄食率、蛋白沉积率产生显著影响。这可能与不同养殖品种对玉米蛋白粉的利用能力以及基础饲料中鱼粉的含量不同有关。

本试验中玉米蛋白粉替代鱼粉后添加0.2%～0.8%丁酸钠可显著改善其生长性能、提高饲料利用率。丁酸钠作为一种短链脂肪酸盐，对草鱼、大菱鲆、鲫鱼、尼罗罗非鱼等鱼类有促生长作用已有报道（唐建洲等，2020；Jesus 等，2019；Liu 等，2019；Zhou 等，2019；魏朝青等，2017；Sun 等，2013）。丁酸钠对于摄食低鱼粉饲料鱼类生长性能的提升作用也在大菱鲆（Liu等，2019）上有报道，其适宜添加量为0.2%。有研究表明，丁酸可促进蛋白质消化和矿物质吸收，从而提高饲料转化率（Reda等，2016）；丁酸可为肠上皮细胞的再生和修复提供能量来源（Becattini等，2016）；抑制MLCK信号途径上调紧密连接蛋白基因表达，维持鱼类肠道细胞间结构完整性（田莉，2017）；促进肠道上皮细胞的增殖和分化，改善肠道吸收功能，增加必需氨基酸利用效率（Robles等，2013），这可能是本试验中0.2%～0.8%丁酸钠添加组黄颡鱼生长性能提升的主要原因。

3.2 饲料中玉米蛋白粉替代鱼粉后添加丁酸钠对黄颡鱼体成分的影响本试验玉米蛋白粉替代鱼粉后黄颡鱼鱼体粗蛋白质含量显著降低，丁酸钠添加后粗蛋白质含量升高。有研究表明，高植物蛋白质饲料替代50%鱼粉添加0.15%～0.6%丁酸钠未影响大菱鲆幼鱼粗蛋白质和粗脂肪含量（魏朝青等，2017）；0.15%丁酸钠添加在豆粕替代40%鱼粉饲料中，黄姑鱼粗蛋白质无显著差异（Wu等，2020）；然而，在尼罗罗非鱼饲料添加丁酸钠可显著提高全鱼粗蛋白质含量（Ahmed等，2015）；随着饲料中植物蛋白含量的上升，鱼体干物质含量下降（Harlioglu，2011），上述报道与本试验的研究结果相似。丁酸钠使黄颡鱼鱼体蛋白含量增加，可能与促进上皮细胞的增殖和分化，改善了肠道吸收功能有关（Canani等，2012），也可能是丁酸钠可显著提高肠道小肽转运载体PepT1的表达水平，促进小肽消化吸收（吴凡，2016；Liu等，2014），具体机制有待进一步研究。

3.3 饲料中玉米蛋白粉替代鱼粉后添加丁酸钠对黄颡鱼肠道组织形态的影响本试验玉米替代鱼粉后黄颡鱼肠道肌层厚度和皱襞高度显著降低，这与贾倩（2020）在大菱鲆上的研究结果一致。其可能原因是玉米蛋白粉中的玉米醇溶蛋白存在大量疏水性氨基酸，结构较为稳定，降低了肠道对醇溶蛋白的吸收，其过程易导致肠道黏膜损伤（魏炳栋等，2017）；同时玉米蛋白粉中的某些致敏原能与小肠壁上皮细胞表面的特异性受体结合，诱导肠黏膜发生炎症（华雪铭等，2012），这可能是导致本试验中黄颡鱼肠道组织结构损伤的主要原因。本试验还发现，饲料中添加0.2%～0.8%丁酸钠后肠道肌层厚度和皱襞高度显著升高，肠道组织形态有明显的改善。研究表明，丁酸钠所含丁酸可为肠道细胞补充能量，促进肠上皮细胞增殖发育（Canani等，2012），诱导肠道细胞 mRNA 和蛋白质的合成，有利于肠绒毛增殖（华雪铭等，2012），显著提高肠黏膜紧密连接蛋白Occludin和ZO-1的mRNA水平，有助于黏膜的损伤修复（Ma等，2012）；诱导肠上皮细胞表面黏液层的黏蛋白MUC2基因表达，黏蛋白合成增加，对黏膜层具有保护作用（Bai等，2010）。 Wu 等（2020）在黄姑鱼上的研究表明，饲料中添加0.15%丁酸钠能有效改善低鱼粉组黄姑鱼肠道的肌层厚度和皱襞高度，与本试验的研究结果一致。