饲料中赖氨酸和蛋氨酸水平对鲤鱼生长性能及全鱼、肌肉、内脏团氨基酸含量的影响

2021-04-13张卫东赵德福张远方

动物营养学报 2021年3期

张玲刘凯张卫东* 赵德福张远方

(1.河南省水产科学研究院鱼类营养所，郑州450044；2.许昌职业技术学院园林与食品工程学院，许昌461000)

鲤鱼作为我国淡水鱼主养品种，近年来其商品价格持续低迷，为降低养殖成本，实用配方中往往通过调整蛋白质原料的结构，用以降低动物蛋白质源的比例，提高廉价植物蛋白质原料组成，这样势必会影响饲料中氨基酸的平衡。所有植物蛋白质都存在某种或某几种限制性氨基酸，其中赖氨酸(Lys)和蛋氨酸(Met)常成为鱼类生长的第一、第二限制性氨基酸[1-2]，因此当饲料中植物蛋白质源的添加水平逐渐升高时，饲料氨基酸的不平衡性表现得越来越明显，对生长的抑制作用也越来越显著，进而影响到蛋白质在水产动物体内的转化效率[3]。

目前试验或生产中实用配方多采用添加外源性氨基酸来补充缺失的氨基酸种类，已有很多学者对鱼类氨基酸利用进行了研究，其中主要集中在氨基酸不同添加形式的对比[4-7]、氨基酸添加水平[8-10]以及氨基酸平衡模式[11-13]研究，评价指标以生长性能为主，没有将饲料中外源性氨基酸的添加、对鱼类不同部位氨基酸沉积量的影响进行比较分析。因此，本试验采用3×5双因素试验设计，研究饲料中Lys与Met水平对鲤鱼生长性能的影响，以鲤鱼不同部位氨基酸含量为切入点，比较Lys和Met添加水平对内源性氨基酸沉积部位、沉积量及沉积效果的影响，综合判断鱼体不同部位在氨基酸利用方面所起的作用，以期为氨基酸有效、合理利用提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 试验设计

本试验采用3×5双因素试验设计，试验设计见表1。以饲料中Lys和Met的添加水平为影响因素，其中Lys以赖氨酸盐酸盐(Lys·HCl)计，添加水平分别为0、0.60%、0.90%，折算成Lys添加水平分别为0、0.47%、0.70%，Met添加水平分别为0、0.15%、0.30%、0.45%、0.60%，共配制15种试验饲料。Lys·HCl≥99.0%，其中Lys含量≥78.0%，购自某商贸有限公司；Met为晶体DL-Met，含量≥99.0%，购自某投资有限公司生产。

表1 试验设计

1.2 试验饲料

鲤鱼基础饲料配方参考鲤鱼营养需求[14]，参考的营养需求中Lys需求量为2.2%，Met需求量为0.7%，同时结合生产中的实用配方配制而成。以鱼粉、鸡肉粉、豆粕、菜饼籽和玉米干酒糟及其可溶物(DDGS)为主要蛋白质源，以豆油为主要脂肪源。试验饲料是在基础饲料中添加不同水平的Lys·HCl和Met，添加水平见表1。饲料原料经粉碎机粉碎，微量元素采用逐级放大的方法混匀，之后采用上海申德SDPM型颗粒机制粒，蒸汽发生器通蒸汽于调质器中，起到给粉料添加水分和熟化作用，饲料粒径为2.5 mm，自然风干后装袋，于-20 ℃冰箱保存备用。试验饲料组成及营养水平见表2，试验饲料氨基酸组成见表3。

1.3 试验鱼与饲养管理

试验鱼为鲤鱼，购自河南黄河鲤鱼良种场。所购鱼种统一用聚维酮碘消毒。用基础饲料驯化约15 d，待鱼主动摄食后，挑选体格健壮、大小均匀、初始体重为(211.5±10.3) g的鲤鱼2 640尾，随机分为15个组，每组4个重复，每个重复44尾鱼。日投喂3次(08:00、12:00、16:00)，日投饵量为鱼体重的2%～3%，养殖周期为8周。

采用室内循环水系统，养殖用桶容积为2 800 L。水源为地下水，经室外水泥池曝气后循环使用，日补水量为10%。水质净化采用砂滤罐去除水中颗粒物，蛋白质分离器去除水中有机代谢物。养殖期间持续充氧，试验期间水温为(25±3) ℃，溶氧含量>5 mg/L，氨氮含量≤0.1 mg/L。

1.4 样品采集与分析

养殖试验结束后，禁食24 h，分别对各个养殖桶中的鱼计数、称重，用于计算增重率、特定生长率、蛋白质效率和饲料系数。每个养殖桶随机取4尾鱼，其中2尾鱼用于全鱼营养成分的测定，另取2尾鱼于冰盘上解剖，迅速分离出内脏团(鳔除外)，并取背鳍以下、侧线以上的白肌(去皮)。全鱼、内脏团和白肌样品于-20 ℃冰箱保存，用于营养成分的测定。

试验饲料、全鱼、肌肉及内脏团在(105±2) ℃烘箱中烘至恒重得到水分含量；粗蛋白质含量采用凯氏定氮法测定；氨基酸含量采用日立835-50型全自动氨基酸分析仪测定。

表2 试验饲料组成及营养水平(风干基础)

表3 试验饲料氨基酸组成(风干基础)

1.5 计算公式

增重率(WGR, %)=100×(终末体重-
初始体重)/初始体重；
饲料系数(FCR)=摄食饲料干重/

(终末体重-初始体重)；
特定生长率(SGR, %/d)=100×

(ln终末体重-ln初始体重)/饲养天数；
蛋白质效率(PER, %)=100×(终末体重-初始
体重)/(摄食饲料重×饲料粗蛋白质含量)。

1.6 数据统计与分析

采用SPSS 17.0对数据进行双因素方差分析，用Duncan氏法分析组间差异显著性，结果用平均值±标准差表示，P<0.05为差异显著水平。

2 结果

2.1 饲料中赖氨酸与蛋氨酸水平对鲤鱼生长性能的影响

如表4所示，饲料Lys与Met水平对鲤鱼生长性能无显著交互作用(P>0.05)。饲料Lys水平对鲤鱼WGR、FCR和SGR均产生显著影响(P<0.05)，其中WGR和SGR方面，添加Lys均较未添加Lys有显著提高(P<0.05)，随着饲料Lys水平的进一步提升(0.47%、0.70%)，WGR和SGR呈上升趋势，但差异不显著(P>0.05)。FCR变化趋势与WGR、SGR相反。

饲料Met水平对鲤鱼生长性能各项指标均产生显著影响(P<0.05)，添加Met后WGR、PER和SGR均较未添加有显著提高(P<0.05)，最高值都出现在0.45% Met水平。WGR和SGR方面，Met水平之间差异不显著(P>0.05)，PER方面以0.45% Met水平最高，并与0和0.60% Met水平间有显著差异(P<0.05)。饲料Met水平对FCR的影响与其他生长性能指标相反，即添加Met之后FCR显著降低(P<0.05)，并在0.45% Met水平时FCR最低。

表4 饲料中赖氨酸与蛋氨酸水平对鲤鱼生长性能的影响

续表4项目Items增重率WGR/%饲料系数FCR蛋白质效率PER/%特定生长率SGR/(%/d)0.1560.32±0.54b1.35±0.08a2.39±0.02bc0.84±0.06b0.3060.24±0.54b1.35±0.08a2.37±0.02bc0.84±0.06b0.4561.02±0.54b1.34±0.08a2.41±0.02c0.85±0.06b0.6060.61±0.54b1.35±0.08a2.35±0.02b0.85±0.06b双因素方差分析Two-way ANOVA赖氨酸水平 Lys level****ns**蛋氨酸水平 Met level******交互 Interactionnsnsnsns

2.2 饲料中赖氨酸与蛋氨酸水平对鲤鱼肌肉氨基酸含量的影响

如表5所示，对肌肉中氨基酸含量进行双因素方差分析可以看出，饲料Lys和Met水平对鲤鱼肌肉中除亮氨酸和天冬氨酸外的其他氨基酸含量均有显著交互作用(P<0.05)。饲料Lys水平对肌肉中的16种氨基酸含量都有显著影响(P<0.05)，饲料Met水平对其中7种氨基酸含量有显著影响(P<0.05)。

从饲料Lys水平对肌肉中氨基酸含量的影响可以看出，9种必需氨基酸中有8种氨基酸含量，7种非必需氨基酸中有4种氨基酸含量的最低值都出现在0 Lys水平，并且与0.47%和0.70% Lys水平有显著差异(P<0.05)，剩余的4种氨基酸即精氨酸、半胱氨酸、甘氨酸和丙氨酸含量最低值出现在0.70% Lys水平；肌肉中的11种氨基酸即赖氨酸、精氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、组氨酸、苯丙氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸含量的最高值都出现在0.47% Lys水平，并与最低值均有显著差异(P<0.05)，肌肉中其余的4种氨基酸即蛋氨酸、苏氨酸、缬氨酸和丝氨酸含量的最高值出现在0.70% Lys水平，并且肌肉中苏氨酸、缬氨酸和丝氨酸含量均与其他2个添加水平有显著差异(P<0.05)。

从饲料Met水平对肌肉中氨基酸含量的影响可以看出，肌肉中的氨基酸含量最低值多出现在0.60% Met水平，而最高值多出现在0.30% Met水平，其中肌肉中的半胱氨酸、赖氨酸、精氨酸和组氨酸含量随着饲料Met水平的增加而显著下降(P<0.05)。

2.3 饲料中赖氨酸与蛋氨酸水平对鲤鱼内脏团氨基酸含量的影响

如表6所示，双因素方差分析结果显示，饲料Lys与Met水平对鲤鱼内脏团16种氨基酸含量均无显著交互作用(P>0.05)。饲料Lys水平对内脏团的7种氨基酸含量有显著影响(P<0.05)，饲料Met水平对10种氨基酸含量有显著影响(P<0.05)。

从饲料中Lys水平对内脏中氨基酸含量的影响可以看出，内脏团中氨基酸含量的最低值集中出现在0.70% Lys水平，而氨基酸含量最高值多出现在0 Lys水平。内脏团中除赖氨酸、精氨酸和丙氨酸外氨基酸的含量，基本都呈现出随饲料中Lys水平增加而下降的趋势，其中蛋氨酸、异亮氨酸、组氨酸、天冬氨酸和谷氨酸含量显著下降(P<0.05)。但内脏团中的赖氨酸、精氨酸和丙氨酸含量与其他氨基酸含量不同，呈现出随饲料中Lys水平的增加而增加的趋势，其中内脏团中赖氨酸与精氨酸含量显著增加(P<0.05)。

表5 饲料中赖氨酸与蛋氨酸水平对鲤鱼肌肉氨基酸含量的影响(湿重基础)

表6 饲料中赖氨酸与蛋氨酸水平对鲤鱼内脏团氨基酸含量的影响(湿重基础)

从饲料中Met水平对内脏团中氨基酸含量的影响可以看出，内脏团中的16种氨基酸有14种氨基酸的含量最低值都出现在0.30% Met水平，有13种氨基酸含量最高值都出现在0.15% Met水平，并且这14种氨基酸中的9种氨基酸(异亮氨酸、缬氨酸、组氨酸、苯丙氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、丝氨酸、脯氨酸、谷氨酸)含量显著低于0.15% Met水平(P<0.05)。跟大多数氨基酸不同的是赖氨酸、精氨酸和脯氨酸，其中赖氨酸和精氨酸含量的最低值同时出现在0 Met水平，而这2种氨基酸含量的最高值则出现在0.30% Met水平。脯氨酸含量最低值与大多数氨基酸一样出现在0.30% Met水平处，但最高值出现在0 Met水平。

2.4 饲料中赖氨酸与蛋氨酸水平对鲤鱼全鱼氨基酸含量的影响

如表7所示，对全鱼氨基酸含量进行双因素方差分析可以看出，饲料中Lys与Met水平对全鱼16种氨基酸中的5种氨基酸含量有显著交互作用(P<0.05)。饲料Lys水平对11种氨基含量有显著影响(P<0.05)，饲料Met水平对9种氨基酸含量有显著影响(P<0.05)。

从饲料中Lys水平对全鱼中氨基酸含量的影响可以看出，全鱼中除脯氨酸、谷氨酸含量最低值出现在0.47% Lys水平、甘氨酸含量最低值出现在0.70% Lys水平外，其余13种氨基酸含量的最低值都出现在0 Lys水平。全鱼中氨基酸含量的最高值除组氨酸和甘氨酸外都出现在了0.70% Lys水平。全鱼氨基酸含量整体呈现出随饲料Lys水平增加而增加的趋势。

从饲料中Met水平对全鱼氨基酸含量的影响可以看出，除组氨酸、半胱氨酸、脯氨酸和谷氨酸外，其余14种氨基酸含量的最低值都出现在0.45% Met水平，全鱼中氨基酸含量的最高值则分布得比较分散。

3 讨论

3.1 饲料中赖氨酸和蛋氨酸水平对鲤鱼生长性能的影响

随着水生动物饲料中植物蛋白质源替代比例的增加，在饲料中适量添加氨基酸是必不可少的，尤其是Lys和Met，经常被用作参考性氨基酸，这不仅是因为它们在蛋白质沉积中的重要作用，还与这2种氨基酸与其他氨基酸的互作，以及其他关键的生理作用密切相关[15-16]。本研究结果表明，饲料中Lys与Met水平对鲤鱼生长不存在交互作用，这在大菱鲆[17]、斑点叉尾[18]上也有相似报道。添加Lys和Met后均较未添加有显著的促生长效果，说明鲤鱼能利用晶体氨基酸，但是其似乎对这2种氨基酸在饲料中的添加水平变化不敏感，即饲料中Lys水平达0.47%、Met水平达0.15%时，若进一步增加添加水平，鲤鱼的生长速度未有大的改变，达到相对稳定的状态，类似现象也出现在麦氏托头石首鱼(Totoabamacdonaldi)[19]、团头鲂[20]、石斑鱼[21]、尼罗罗非鱼[22]、卵形鲳鲹[23]。但也有一些学者研究发现，过量添加外源性晶体氨基酸对鱼类生长有显著的负作用，如斜带石斑鱼[24]、异育银鲫[25]、鱤鱼[26]。

3.2 饲料中赖氨酸和蛋氨酸水平对鲤鱼肌肉氨基酸含量的影响

本研究表明，鲤鱼肌肉中大部分氨基酸含量的最低值出现在0 Lys水平，峰值出现在0.47% Lys水平。不添加Lys严重影响了各种氨基酸在肌肉中的沉积，使得肌肉中大部分必需和非必需氨基酸含量的最低值都出现在0 Lys水平。Lys的添加使得肌肉中氨基酸含量呈先上升后下降趋势，但肌肉中苏氨酸、缬氨酸、丝氨酸和脯氨酸含量变化趋势与其他种类氨基酸不同，表现出随饲料Lys水平的升高而持续显著升高的状态，而精氨酸、半胱氨酸、甘氨酸和丙氨酸含量表现出显著降低。进一步查阅鱼类不同组织氨基酸含量方面的研究发现，鱼皮中的精氨酸、甘氨酸和丙氨酸含量都显著高于鱼肉[27-29]，因此对比本试验全鱼中精氨酸、半胱氨酸、甘氨酸和丙氨酸含量随饲料Lys水平变化趋势看，全鱼中除甘氨酸外，其他3种氨基酸含量的变化趋势与肌肉中正好相反，这说明Lys的添加在满足鱼类肌肉组织最大合成需要后如进一步提高添加水平，会使某些氨基酸减少在肌肉组织中的沉积，转而用于除肌肉组织之外的其他部位的利用，从而表现出饲料中Lys高水平添加使得肌肉中某些氨基酸含量显著降低，而全鱼中却显著升高的现象。

表7 饲料中赖氨酸与蛋氨酸水平对鲤鱼全鱼氨基酸含量的影响(湿重基础)

从本试验鲤鱼肌肉受饲料Met水平的影响可以看出，肌肉中各种氨基酸含量随饲料中Met水平的提高，呈先上升之后大幅下降的趋势，大部分必需与非必需氨基酸含量最高值出现在饲料Met水平为0.30%、最低出现在Met水平为0.60%，即适宜的Met添加水平有效促进了其他氨基酸在肌肉组织中的沉积，而高水平Met则起到显著的负效果。这是因为高水平Met打破了氨基酸平衡，严重影响了其他氨基酸在肌肉组织中的合成利用[30-31]。

3.3 饲料中赖氨酸和蛋氨酸水平对鲤鱼内脏团氨基酸含量的影响

本试验中鲤鱼内脏团氨基酸含量受Lys、Met水平影响的规律与肌肉和全鱼正好相反，即全鱼中氨基酸含量最高的Lys添加水平(0.70%)却是内脏团中大部分氨基酸含量最低值处。同样在肌肉和全鱼中氨基酸含量最高的Met添加水平(0.30%)也是内脏团中大部分氨基酸含量最低值处。而内脏团中大多数氨基酸含量最高值却出现在肌肉和全鱼最低的0 Lys水平处。出现这一现象的原因说明，内脏团在鱼体中更多是作为营养素的储备库，在氨基酸相对不平衡时(Lys 0、Met 0.15%)，内脏团将各种暂时无法利用的氨基酸储备起来，当外源性氨基酸添加水平(Lys 0.70%、Met 0.30%)达到氨基酸平衡模式后，内脏团中储备的氨基酸得到最大化利用，致使此时内脏团中各种氨基酸含量达最低值。

3.4 饲料中赖氨酸和蛋氨酸水平对鲤鱼全鱼氨基酸含量的影响

本试验中饲料Lys水平的提高，使得鲤鱼全鱼中大部分氨基酸含量呈持续升高状态。跟肌肉组织中氨基酸含量变化趋势相同的是：饲料中不添加Lys时，全鱼中绝大多数氨基酸含量达组中最低。有所不同的是饲料Lys水平达0.47%时，肌肉组织中大部分氨基酸含量达峰值，而全鱼的峰值出现在Lys添加水平进一步提升的0.70%水平。分析这一现象的原因是，饲料中Lys严重缺乏时(0)，不仅影响内源性氨基酸在肌肉中的沉积，还影响到鱼体其他部位(如鱼皮)。同时饲料中Lys水平还影响内源性氨基酸在不同部位的沉积比率，这表现为Lys添加水平(0.47%)适宜时，肌肉组织中大部分氨基酸含量达峰值，而进一步提升Lys添加水平(0.70%)后，内源性氨基酸除满足肌肉组织沉积外，更多流向其他组织，从而表现出全鱼在饲料Lys水平为0.70%时，大部分氨基酸含量达组中最高。

在本试验中，饲料Met水平对全鱼氨基酸含量的影响可以看出，各种氨基酸含量最高值分布得较分散，但相对集中在Met添加水平为0.30%处，最低值却分布得很集中，大部分出现在0.45% Met水平，有意思的是这个水平(0.45%)恰好是鲤鱼生长最好时的Met添加水平。这说明Met添加水平在满足鱼体生长最佳时(0.45%)略高于组织氨基酸沉积最多时(0.30%)，出现此类现象的还有团头鲂幼鱼[20]。究其原因可能是某种外源性氨基酸添加水平在达到补齐氨基酸水桶效应的短板之后，使得内源性氨基酸在组织中最大化沉积，进一步提高添加水平则用于除生长之外的其他用途，例如合成免疫球蛋白、血红蛋白等[32-34]，而用于免疫、代谢调节的脂类和糖类物质则转而作为能量储备起来，并且脂类和糖类作为能量物质的储备效率要高于蛋白质。因为如果氨基酸作为能量储备，其中的氨基部分以氨或尿素的形式排出体外，剩余的部分才会进一步氧化作为能量消耗掉或作为脂肪沉积下来[35]，因此鱼体脂肪含量可能会在生长性能最佳时高于氨基酸含量最高时，由于本次试验没有测定鲤鱼体组织脂肪含量，因此无法用数据加以佐证，以期在今后试验中加以完善。

3.5 饲料中赖氨酸和蛋氨酸水平对鲤鱼不同部位氨基酸含量的比较分析

综合比较本试验饲料Lys和Met水平对鲤鱼不同部位氨基酸含量的影响。两者互作对氨基酸含量的影响存在很大的组织差异性，这从受互作影响的氨基酸数量上就能看出：肌肉中有14种、全鱼有5种、内脏团没有，这一现象进一步说明肌肉是氨基酸利用、合成的主要部位，而内脏更多是氨基酸的周转、储运部位，起到营养仓库的作用。从饲料Lys、Met水平对不同部位氨基酸含量影响的显著性来看，肌肉、全鱼、内脏团中受饲料Lys水平显著影响的氨基酸数量为肌肉(16种)>全鱼(11种)>内脏团(7种)，受饲粮Met水平显著影响的氨基酸数量为肌肉(7种)<全鱼(9种)<内脏团(10种)，从以上2种排序可以看出，饲料中Lys有效促使了大部分内源性氨基酸沉积于鱼体中蛋白质含量较高的部位(肌肉、皮肤)，而饲料中Met却表现出与之相反的趋势，这说明Lys更多用于参与机体的组织合成，而Met更多用于营养素的储备，从另一个侧面也说明Lys为本试验饲料配方的第一限制性氨基酸。结合生长性能指标也印证了这一说法，因为本试验中随着饲料Lys水平的提高生长性能一直处于提升状态，而饲料中Met水平对生长性能的影响表现出先升高后下降的趋势。