不同食物组分对大红海参生长和脂肪酸组成的影响

于 宇，李 冰，郭广鑫，任贻超

( 青岛农业大学 海洋科学与工程学院，山东 青岛 266237 )

海参是珍贵的海洋食品，具有较高的营养价值与药用价值[1]。仿刺参(Apostichopusjaponicus)是我国目前唯一大规模养殖、单品种产值最高的海参品种，2018年产量达到1.74×105t。但是，单一化的养殖品种不利于产品多样化和种业可持续发展。开发优良品种、增加养殖品种多样性，对于推动海参养殖产业健康发展具有重要意义。

大红海参(Parastichopuscalifornicus)，又名加利福尼亚海参、阿拉斯加海参，分布于东太平洋从潮间带至250 m深的海域，是美国和加拿大重要的渔业品种[2]。对可食用海参的市场需求巨大，大红海参因其体型巨大、营养丰富，作为一个新的养殖品种受到越来越多的关注。美国、加拿大等国家已经开始了对大红海参繁育和养殖技术的研究[3-5]，部分研究报道了大红海参幼体对饵料的偏好[3]，养殖密度、食物配给量及温度对生长的影响[4]，以及与其他种类的复合养殖条件[5]。但是，目前相关的研究资料仍较为缺乏，且稚参对饵料及营养的需求尚未可知。筛选适宜的大红海参饵料，是开展大红海参人工养殖的前提。

脂肪和脂肪酸是细胞和组织中必不可少的能量代谢原料和物质基础，尤其是多不饱和脂肪酸，在动植物的生理和生殖过程中发挥关键作用[6-7]。研究表明，二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)含量高的食物能增加大红海参的繁殖率和幼体的成活率[8]。动物体内的脂肪酸组分会随着食物的变化而改变，因此脂肪酸组成研究被广泛用于指示食物来源和营养级分析[9-10]。另外，体壁脂肪酸含量及组成是评价海产品营养品质的重要指标。

笔者选取了我国仿刺参常用的主要饵料成分，比较不同藻类食物对大红海参的生长和脂肪酸组成的影响，进而筛选大红海参的优质饵料，为大红海参人工养殖提供科学指导。

1 材料与方法

1.1 室内养殖

试验用的大红海参来自加拿大温哥华岛海域，经航空冷链运输至青岛，在实验室循环水养殖设备中适应14 d，暂养期间不投饵料。试验开始时，选取体质量相近的大红海参，随机分成9组，每组20头海参，按照饲养条件分成不同饵料投饲组，分别为海带(Laminariajaponica)粉组、鼠尾藻(Sargassumthunbergii)粉组、仿刺参复合饲料组，在60 cm×50 cm×40 cm 120 L的水族缸中用海水饲养。其中，海带粉组由60%海带粉+40%海泥组成，鼠尾藻粉组由60%鼠尾藻粉+40%海泥组成，仿刺参复合饲料组复合饲料主要成分为鼠尾藻粉(30%)、海带粉(20%)、鱼粉(8%)、复合维生素(2%)和海泥(40%)。藻粉和海泥经70 ℃烘干，研磨后过80目筛，加工造粒使用。每日17：00投饲，投饲量约为海参体质量的5%。试验期间，养殖缸中持续充气，每日换水。水温(17±0.5) ℃，pH 8.0, 盐度30～32，溶解氧水平>6.0 mg/L，光照周期14L∶10D。养殖50 d后取样测定体质量(湿质量)。大红海参样品冷冻干燥后磨成粉状，测定体壁脂肪酸含量。

1.2 饵料组分和脂肪酸分析

饵料的粗蛋白含量采用凯氏定氮法测定，粗脂肪含量采用索式提取法(石油醚为提取剂)测定，粗灰分采用马福炉550 ℃灼烧法测定(表1)。分析脂肪酸的样品用2%硫酸—甲醇甲脂化后，用三氯甲烷和甲醇混合液[V(三氯甲烷)∶V(甲醇)=2∶1]萃取。用气相色谱仪(Shimadzu GC-2010 plus)进行分析：FID检测器，RTX-WAX色谱柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；初始柱温为60 ℃，保持1 min，以10 ℃/min升至190 ℃，以2 ℃/min升至236 ℃，保持2 min。

表1 3种饵料的营养水平(风干基础) %Tab.1 Nutrient level of three diets (air-dry basis)

1.3 数据分析

大红海参的特定生长率(RSG, %/d)按下式计算：

式中,m1和m2分别为大红海参的初始和最终体质量(g)，t为饲养天数(d)。

每个投饲组中，以3个平行组的特定生长速率计算组间标准偏差。用软件SPSS 22.0进行数据间的差异性分析，3组数据时采用单因素方差分析(Turkey检验)，只有2组数据时采用独立样本的t检验，置信水平取95%。用SPSS 22.0对饵料和大红海参体壁的脂肪酸组分进行主成分分析，以特征值大于1抽取因子，用Promax法进行因子载荷矩阵的旋转。采用Excel 2013软件绘图。

2 结 果

2.1 特定生长率

3个投饲组大红海参的特定生长率见表2。试验期间不同投饲组大红海参特定生长率差异显著(P<0.05)，其中，海带粉组的特定生长率最高，鼠尾藻组最低。

表2 各投饲组的大红海参的体质量和特定生长率Tab.2 Body weight and specific growth rate of sea cucumber P. californicus fed different diets

2.2 脂肪酸组成

饵料和大红海参体壁中脂肪酸组成见表3。海带粉、鼠尾藻粉和仿刺参复合饲料中分别含有16、16、19种脂肪酸。饵料脂肪酸中占比最高的是饱和脂肪酸(45.15%～52.30%)，单不饱和脂肪酸次之(20.12%～34.96%)，而多不饱和脂肪酸占比最低(7.71%～13.34%)。多不饱和脂肪酸在海带中比例最高(13.34%)，复合饲料次之(9.15%)，而在鼠尾藻中最低(7.71%)。

表3 饵料和大红海参体壁脂肪酸比例组成 %Tab.3 Proportion composition of principal fatty acids in diets and body wall of sea cucumber

各投饲组的大红海参体壁均含有22种脂肪酸，海带粉组、鼠尾藻粉组和仿刺参复合饲料组大红海参体壁多不饱和脂肪酸的比例分别达 37.54%、29.06%和34.27%，单不饱和脂肪酸的比例分别达21.92%、15.88%和17.50%。投喂50 d后，不同饵料组的大红海参体壁脂肪酸比例差异显著(P<0.05)。总体上，总不饱和脂肪酸占比在海带组中最高，仿刺参复合饲料组次之，鼠尾藻组最低。大红海参体壁单不饱和脂肪酸和部分多不饱和脂肪酸，尤其是n-6不饱和脂肪酸，占比同样在海带组中最高。仿刺参复合饲料组海参体壁包括二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸在内的n-3系列的多不饱和脂肪酸占比显著高于海带组和鼠尾藻组。

2.3 主成分分析及相关性分析

大红海参和饵料中脂肪酸组分的主成分分析结果显示，主要分为主成分1(72.8%)和主成分2(23.7%)(图1)。大红海参脂肪酸组分与主成分1显著相关，而饵料脂肪酸成分与主成分2显著相关(图1a)。一些主要的脂肪酸成分的载荷图显示，二十碳五烯酸、二十碳三烯酸、硬脂酸、十八碳烯酸和棕榈油酸与主成分1显著正相关(图1b)，这些成分可作为大红海参的特征脂肪酸成分。而油酸与主成分2显著正相关，可作为藻类的特征脂肪酸组分。相关性分析发现，大红海参体壁亚油酸、十八碳三烯酸、花生四烯酸和n-6不饱和脂肪酸比例与饵料中亚油酸的比例呈显著正相关(图2a)，大红海参体壁二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸和n-3不饱和脂肪酸的比例与饲料中α亚麻酸的比例呈显著正相关(图2b)。

图1 大红海参体壁和饵料脂肪酸(a)和主要的脂肪酸成分(b)主成分分析载荷图Fig.1 Principle component loading plots for body wall of ssea cucumber and diets (a) and major fatty acids with larger scores (b)

图2 大红海参体壁和饵料中脂肪酸成分相关性Fig.2 Relationship between fatty acid contents in body wall of the sea cucumber P. californicus and dietsa.n-6不饱和脂肪酸； b.n-3系列脂肪酸.a.n-6 unsaturated fatty acids; b.n-3 unsaturated fatty acids.

3 讨 论

3.1 不饱和脂肪酸体内合成

脂肪酸是生物体生长和代谢必不可少的营养成分。食物中的脂肪酸成分能够影响捕食者体内的脂肪酸组成[9,11]。前期对仿刺参的研究表明，含有不同脂肪酸水平的大型藻类和陆源性食物会改变仿刺参体内的脂肪酸组成[12-13]。同时，生物体内脂肪酸组成也可以反映或追溯食物来源。Wen等[14]利用脂肪酸组成和碳稳定同位素技术研究了仿刺参对不同藻类和底泥中营养的吸收情况发现，除鼠尾藻外，仿刺参对石莼(Ulvalactuca)和海黍子(S.muticum)也有较好的吸收效果。但是，关于食物源对大红海参体壁脂肪酸影响的研究较少，限制了大红海参人工养殖技术的发展和饵料的开发。

本试验中，主成分分析结果显示，大红海参体壁脂肪酸组成与藻类的脂肪酸组成有显著差异。多不饱和脂肪酸是大红海参体壁含量最高的成分，而在藻类中非常低。值得注意的是，饵料内基本不含花生四烯酸、二十二碳六烯酸和二十碳五烯酸，但是这些成分是海参体壁的主要脂肪酸成分。说明大红海参可能具备转化生成多不饱和脂肪酸的能力。以往研究表明，n-3和n-6多不饱和脂肪酸是动物体内的必需脂肪酸，大型食肉鱼类和哺乳动物等只能通过食物获得。但是初级生产者藻类，桡足类、海绵、海胆、腔肠动物等无脊椎动物，能够由短链的不饱和脂肪酸油酸、亚油酸和α亚麻酸通过碳链加长和去饱和度反应，生成长链的n-3和n-6多不饱和脂肪酸[9,11,15]。本试验中，大红海参体壁一系列n-6不饱和脂肪酸包括亚油酸、十八碳三烯酸、花生四烯酸和n-6不饱和脂肪酸总和，与饲料中亚油酸的比例呈显著正相关。同样，大红海参体壁二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸和n-3不饱和脂肪酸的比例与饲料中α亚麻酸的比例呈显著正相关。在大红海参体内可能基于亚油酸和α亚麻酸分别合成了系列n-6和n-3不饱和脂肪酸。通过去饱和度和链加长反应，亚油酸可以先转化为十八碳三烯酸，再转化为花生四烯酸，α亚麻酸可被转化为二十碳五烯酸，然后转化为二十二碳六烯酸。Wen等[12-13,16]对仿刺参的研究表明，仿刺参同样具备合成长链的多不饱和脂肪酸的能力。

3.2 食物对海参体壁脂肪酸组成的影响

在本试验中，不同的饵料喂养的大红海参体壁脂肪酸组成呈现显著性差异。投饲海带的大红海参体壁多不饱和脂肪酸尤其是n-6多不饱和脂肪酸比例最高，而投饲鼠尾藻的海参体壁多不饱和脂肪酸比例最低。这可能与海带本身的总多不饱和脂肪酸占比要高于鼠尾藻有关，同时也与海带含有较高含量的亚油酸有关，通过前述链加长与去饱和度反应体内合成了较高含量的n-6多不饱和脂肪酸。多不饱和脂肪酸是高等真核生物的必需脂肪酸，在动物的许多生理功能中发挥着重要的作用[6]。海参体壁含有较多的不饱和脂肪酸，可能指示其更好的健康状况及其产品具有更高的营养价值。另外，海带粉组大红海参特定生长率高于鼠尾藻粉组，由此推测海带粉能为大红海参提供更全面的营养。这可能与不同海参品种的自然栖息地环境有关，大红海参自然栖息地位于太平洋东岸，从加利福尼亚到阿拉斯加均有分布，此海域中海带分布广泛[17]，而鼠尾藻仅生长于我国的辽东半岛至雷州半岛，与仿刺参自然分布区域重合[18]。有研究显示，鼠尾藻粉是仿刺参的优质食物来源，鼠尾藻粉组仿刺参的特定生长率和饵料转化率均要高于海带粉组，因此鼠尾藻粉已被广泛应用于仿刺参工厂化育苗和养殖中[19-20]。本试验结果表明，海带粉比鼠尾藻粉更适合大红海参养殖，海带粉能够提高大红海参的特定生长率和体壁多不饱和脂肪酸含量。

值得注意的是，对于n-3不饱和脂肪酸，如二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸在仿刺参复合饲料组的大红海参中占比最高，海带粉组次之，鼠尾藻粉组最低，这可能与复合饲料中α亚麻酸的占比稍高有关。另外，仿刺参复合饲料组海参体壁的n-3不饱和脂肪酸/n-6不饱和脂肪酸，要高于海带粉组。较高的α亚麻酸占比与n-3不饱和脂肪酸/n-6不饱和脂肪酸，可能与复合饲料中添加的鱼粉等多种营养成分有关。研究表明，具有更高n-3不饱和脂肪酸/n-6不饱和脂肪酸的饮食对健康更有益，能有效降低如心血管疾病、癌症和炎症等慢性疾病的患病风险[21]。由此可见，仿刺参复合饲料喂养下的大红海参体壁n-3不饱和脂肪酸占比和n-3不饱和脂肪酸/n-6不饱和脂肪酸更高，更具有营养价值与经济价值。复合饲料对于大红海参来说营养更全面均衡。本试验表明，研制以海带粉为主要原料的复合饲料，提高饲料中n-3不饱和脂肪酸占比和n-3不饱和脂肪酸/n-6不饱和脂肪酸，将有助于提升大红海参的饲养效果。

4 结 论

本试验比较了海带粉、鼠尾藻粉和仿刺参复合饲料对大红海参生长和体壁脂肪酸组成的影响。结果显示，海带粉对于大红海参养殖效果优于鼠尾藻粉，复合饲料投饲的大红海参体壁的n-3不饱和脂肪酸占比和n-3不饱和脂肪酸/n-6不饱和脂肪酸最高。大红海参具有通过短链不饱和脂肪酸(亚油酸和α亚麻酸)转化合成长链多不饱和脂肪酸的能力，饲料中亚油酸和α亚麻酸比例的高低决定了大红海参体壁n-6和n-3多不饱和脂肪酸比例的高低。因此，建议开发以海带粉为基础原料的大红海参复合饲料，同时补充含有n-3多不饱和脂肪酸的饲料成分。