饲料中添加蚕沙对草鱼生长性能、肝肠组织形态和肌肉品质的影响

2024-04-29周东来钟文豪李仕培田丽霞吴雪阳邢东旭邝哲师

饲料工业 2024年8期

■ 周东来符兵钟文豪，3 李仕培田丽霞吴雪阳邢东旭邝哲师*

（1.广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所，广东省农产品加工重点实验室，广东广州 510610；2.广州市诚一水产科技有限公司，广东广州 511488；3.广东海洋大学食品科技学院，广东湛江 524088）

草鱼（Ctenopharyngodon idella）是我国广泛养殖的淡水品种之一，营养物质丰富，可以为人体提供易于消化吸收的动物蛋白和必需脂肪酸[1]。2022年全国草鱼产量达590.48万吨，较上年同比增长2.60%，约占淡水养殖总产量的17.9%[2]。目前也存在一些亟需解决的产业问题。一方面，养殖产量的增加导致饲料需求的增加，进而使全球饲料原料资源变得紧缺且价格飞涨。在如此的挑战之下，寻找新的饲料原料替代品已经成为当前的研究热点。另一方面，高度集约化的养殖模式会导致生长性能、肝肠健康以及鱼肉品质的降低[3-5]，亟需寻找具备多重功效的饲料产品来改善现状。

蚕沙又名原蚕沙、马鸣肝，是养蚕过程中家蚕取食桑叶后的排泄物以及残留桑叶等的统称。作为养蚕的副产物，蚕沙含有丰富的粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、黄酮、维生素、无机盐等营养素，具有高蛋白、易收集、低成本、相对饲料价值高等特点，是一种理论上的新型非粮饲料原料，并且传统桑基鱼塘模式中蚕沙被广泛用于鱼类养殖，因此，蚕沙在饲料化利用上有较大的潜力[6-7]。目前蚕沙主要用于土壤改良[8-10]，在绵羊[11]、黑山羊[12]、仔鹅[13]和新西兰兔[14]等畜禽上的应用也有相关报道。在水产动物中，添加5%和10%的蚕沙会显著提升异育银鲫（Carassiusauratus gibelio）的生长性能[15]。吴仓仓等[16]研究发现，饲料中添加低于10%的发酵蚕沙不会对草鱼的生长造成负面影响，并能提高血清中补体C3和溶菌酶活性，提高其机体的非特异性免疫水平。而目前关于蚕沙对草鱼组织形态及肌肉品质的影响尚未见报道。因此，试验旨在探讨饲料中添加蚕沙对草鱼生长性能、肝肠组织形态和肌肉品质的影响，以期为蚕沙的饲料化利用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

根据草鱼营养需求，以豆粕和菜粕为主要蛋白源，以豆油为主要脂肪源，以小麦为主要糖源，配置草鱼基础饲料。由于蚕沙与全脂米糠营养比较接近，因此，用10%的蚕沙替代基础饲料中的全脂米糠，并用小麦、豆油和膨润土进行调平，配置成2 种等氮等脂饲料，试验饲料组成及营养水平见表1。蚕沙购于山西省蚕业科学研究院，蚕沙干爽无腐败，其营养成分及活性成分如下：粗蛋白14.1%，粗脂肪4.6%，粗纤维12.6%，灰分12.4%，多糖11.1%，多酚0.34%。

表1 试验饲料组成及营养水平（%）

1.2 试验设计及饲养管理

在池塘暂养1 周后，选取初始体重为（932.34±36.90） g 的草鱼300 尾，随机分为2 组，每组3 个重复，每个重复50 尾。养殖试验在广州市诚一水产科技有限公司中试区池塘网箱中进行，网箱规格为2.0 m×2.0 m×2.0 m。采用表观饱食投喂方式，每天投喂2 次（08：30 和17：00），每天记录饲料投喂量、试验鱼死亡情况及水质情况，试验期93 d。养殖期间，采用自然光照，24 h供氧，水体中亚硝酸盐＜0.01 mg/L，溶氧量＞6.0 mg/L，氨氮＜0.05 mg/L，温度26～31 ℃。

1.3 样品采集及指标测定

养殖试验结束后，禁食24 h，统计每个网箱中试验鱼的数量和总重量，计算终末均重、增重率、特定生长率和成活率。根据采食量，计算饲料系数。每个重复随机取6 尾草鱼测定体长与体重，计算肥满度，分离内脏团和肝脏并称重，计算脏体比和肝体比。每个重复随机取3 尾鱼的中肠、肝脏和背肌，用4%多聚甲醛溶液固定，用于肠道、肝脏和肌肉组织结构分析。每个重复取3 尾鱼的背肌，用于常规营养成分、脂肪酸、肌苷酸和氨基酸含量测定。另取3 尾鱼的背肌，用于肌肉质构特性的测定。

1.3.1 生长性能与形态学指标计算

增重率（WGR，%）=[终末体重（g）-初始体重（g）]/初始体重（g）×100

特定生长率（SGR，%/d）=[ln终末体重（g）-ln初始体重（g）]×100/试验天数

成活率（SR，%）=成活尾数/总尾数×100

饲料系数（FCR）=摄食量（g）/[(终末体重（g）-初始体重（g）]

肥满度（CF，%）=体重（g）/体长3（cm）×100

脏体比（VSI，%）=内脏团重（g）/体重（g）×100

肝体比（HSI，%）=肝重（g）/体重（g）×100

1.3.2 肌肉营养成分测定

草鱼背肌常规营养成分测定参照食品安全国家标准中的蛋白质（GB 5009.5—2016）、水分（GB 5009.3—2016）、灰分（GB 5009.4—2016）、脂肪（GB 5009.6—2016）和氨基酸（GB 5009.124—2016）标准进行。

1.3.3 肠道、肝脏和肌肉组织切片观察

肠道、肝脏和肌肉组织在4%多聚甲醛溶液中固定24 h后，进行脱水、透明、包埋，制片后染色。利用全景切片数字扫描仪（PANNORAMIC-1000, 3DHISTECH）对切片进行扫描拍照，用Caseviewer2.2（3DHISTECH）软件截取切片组织照片，并进行组织参数分析。

1.3.4 肌肉质构特性测定

参照实验室前期建立的方法[17]，进行肌肉质构特性的测定。

1.4 数据处理与分析

统计学检验采用SPSS 26.0 软件进行独立样本的t检验，P＜0.05 表示差异显著，P＜0.01 表示差异极显著，试验结果用“平均值±标准差（mean±SD）”表示。

2 结果

2.1 饲料中添加蚕沙对草鱼生长性能的影响

由表2 可知，饲料中添加10%的蚕沙会显著提高草鱼的饲料系数（P＜0.05），但对草鱼的终末体重、增重率、特定生长率、成活率、肝体比、脏体比和肥满度均无显著影响（P＞0.05）。

表2 饲料中添加蚕沙对草鱼生长性能的影响

2.2 饲料中添加蚕沙对草鱼肠道和肝脏组织结构的影响

2.2.1 饲料中添加蚕沙对草鱼肠道组织形态的影响

由图1 可知，对照组草鱼肠道黏膜组织清晰，结构完整，排列有序，无混乱、脱落现象。添加10%蚕沙后，草鱼肠道褶皱增多，肠绒毛数量增多，肠道黏膜组织清晰，结构完整。进一步统计分析发现，添加10%蚕沙后，草鱼肠绒毛高度显著增加(P＜0.05)，但肠绒毛宽度和肌层厚度没有显著差异（P＞0.05），具体见表3。

图1 草鱼肠道组织切片（H.E.染色）

表3 饲料中添加蚕沙对草鱼肠道绒毛高度、绒毛宽度和肌层厚度的影响（µm）

2.2.2 饲料中添加蚕沙对肝脏组织形态的影响

由图2 可知，肝脏组织切片H.E.染色结果显示，对照组和试验组草鱼肝脏细胞形态正常，细胞排列整齐，结构完整，细胞间界线明显、轮廓清晰，细胞核结构清晰，无细胞空泡化和细胞核偏移现象。

图2 草鱼肝脏组织切片（H.E.染色）

2.3 饲料中添加蚕沙对草鱼肌肉品质的影响

2.3.1 添加蚕沙对肌肉常规营养成分的影响

由表4 可知，饲料中添加10%的蚕沙会极显著提高草鱼肌肉蛋白质含量（P＜0.01），显著降低水分含量（P＜0.05），对肌肉脂肪和灰分含量无显著影响（P＞0.05）。

表4 饲料中添加蚕沙对肌肉常规营养成分的影响（%）

2.3.2 饲料中添加蚕沙对肌肉氨基酸含量的影响

由表5 可知，饲料中添加10%的蚕沙会显著增加草鱼肌肉中蛋氨酸、组氨酸、精氨酸、半必需氨基酸含量（P＜0.05）；极显著增加天冬氨酸、谷氨酸、鲜味氨基酸、苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、脯氨酸、必需氨基酸、非必需氨基酸、总氨基酸和必需氨基酸/非必需氨基酸含量（P＜0.01）；对甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、甜味氨基酸、必需氨基酸/总氨基酸和肌苷酸含量无显著影响（P＞0.05）。

表5 饲料中添加蚕沙对肌肉氨基酸含量的影响（%）

2.3.3 饲料中添加蚕沙对肌肉组织形态的影响

由图3 可知，对照组草鱼肌纤维间隙较大，排列松散，而饲料中添加10%蚕沙后，草鱼肌纤维间隙变小，排列紧密，而且肌纤维直径变小，肌纤维密度变大。进一步统计分析发现，在饲料中添加10%蚕沙后，能极显著减小草鱼的肌纤维直径（P＜0.01），显著增加肌纤维密度（P＜0.05），具体见表6。

图3 草鱼肌肉组织切片（H.E.染色）

表6 饲料中添加蚕沙对草鱼肌纤维密度和直径的影响

2.3.4 饲料中添加蚕沙对肌肉质构特性的影响

由表7 可知，添加10%的蚕沙能显著提高草鱼肌肉的硬度（P＜0.05），极显著提高草鱼肌肉的内聚性、胶着性和咀嚼性（P＜0.01），而对弹性、回复性和剪切力无显著影响（P＞0.05）。

表7 饲料中添加蚕沙对背肌质构特性的影响

3 讨论

3.1 蚕沙对草鱼生长性能的影响

桑叶富含多糖、黄酮、生物碱等多种活性物质，具有降血糖、抗病毒、抗氧化等多种功能[18]。目前，桑叶粉及其提取物（多糖、黄酮）在草鱼、鳜鱼（Siniperca chuatsi）和凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）上已有报道[19-22]，而蚕沙作为饲料原料在水产动物上的应用研究较少。周祖波等[15]发现，饲料中添加5%和10%的蚕沙会显著增加异育银鲫的增重率和特定生长率，显著降低其饵料系数。梁玲云等[23]的研究结果表明，饲料中添加20%的蚕沙会显著降低草鱼的增重率。近期的研究发现[16]，发酵蚕沙添加量高于15%会显著降低草鱼的增重率，提高其饲料系数[16]。本试验中，添加10%的蚕沙会显著提高饲料系数，对增重率、和特定生长率均无显著影响，这与上述研究结果存在差异。而最终得到的蚕沙最适添加水平的不同可能归因于蚕沙在配制饲料前的处理方式不同，以及不同地域、不同龄期蚕沙中营养物质的差异。研究证实[24]，适量的粗纤维能够促进消化酶的分泌和肠道的蠕动，但粗纤维水平过高则会缩短肠道排空时间，导致食物的消化吸收不充分。而果胶的摄入可能会改变鱼体肠道渗透压，增加肠道内水分含量，降低对食物的消化[25]。在蚕沙添加量相同的情况下，本研究中草鱼的增重表现要弱于先前发酵蚕沙在草鱼上的研究[16]，这可能是本试验蚕沙中的单宁和植酸等抗营养因子含量较高造成的。

3.2 蚕沙对草鱼肝肠组织形态的影响

鱼类肠道黏膜不仅是消化吸收营养物质的重要场所，同时还是机体重要的防御屏障[26]。肠道结构是否完整对动物消化能力有重要的影响，其中微绒毛结构能有效增大肠道表面的吸收面积，且其中含有多种消化酶，能提高动物对饲料营养物质的消化利用[27]。研究表明[28]，桑叶多糖能修复环磷酰胺（CTX）致免疫抑制小鼠肠道黏膜屏障的损伤。火麻仁多糖能显著降低空肠隐窝深度，增加空肠绒毛长度和绒腺比[29]。本试验中，蚕沙组肠道褶皱增多，绒毛高度增加。这可能归因于桑叶多糖通过上调肠道紧密连接蛋白的表达，从而达到保护肠道屏障结构的效果，并同时增加了空肠绒毛长度和绒腺比。

肝脏作为蛋白质、脂质和碳水化合物代谢与储存的主要场所，在维持代谢稳态中起着重要作用[30]。其中也含有淋巴细胞、巨噬细胞等能够产生补体以及免疫球蛋白的免疫物质。当出现肝细胞空泡化、细胞核偏移及细胞溶解等现象，表明肝脏基本功能受损，进而会导致机体代谢紊乱并损害健康[31]。本试验中，蚕沙组和对照组的肝脏细胞形态均正常，细胞排列整齐，结构完整，细胞间界线明显、轮廓清晰，细胞核结构清晰，无细胞空泡化和细胞核偏移现象。说明添加10%的蚕沙对草鱼肠道和肝脏的组织结构均无明显损伤。这可能是本试验中蚕沙的添加量还未达到破坏组织结构的阈值。

3.3 蚕沙对草鱼肌肉品质的影响

肌肉的常规营养成分是评价鱼肉品质的重要标准，水分含量与鱼肉的机械强度呈负相关，脂肪含量与肉的嫩度、风味和多汁性密切相关[32]。在本研究中，蚕沙组草鱼肌肉的水分和脂肪含量均低于对照组，这与蚕沙在新西兰兔上的研究结果类似[14]。研究认为，肌肉中脂肪含量的降低会增加肌束之间的相互摩擦，降低肌肉嫩度，提高肌肉硬度[33-34]。而吴仓仓等[16]发现，草鱼中的粗脂肪含量在饲喂蚕沙后虽无显著变化，但蚕沙组脂肪含量均高于对照组，这可能归因于发酵后的蚕沙中芽孢杆菌相对丰度的显著降低。研究表明，芽孢杆菌能增强脂肪酸水解酶（如PPARα、ATGL、LPL）的活性并上调了其mRNA 的表达水平[35]，其丰度的降低说明发酵蚕沙可能会降低机体的脂质代谢能力，从而导致组织内脂肪的积蓄。

肌肉的风味与风味氨基酸的含量密切相关，而氨基酸的味道取决于其侧链R 基团的疏水性。当氨基酸侧链R 基团的疏水性或酸度较低时，表现出鲜味；而当疏水性较高时，则表现出苦味[36]。在本研究中，蚕沙组草鱼肌肉中谷氨酸和天冬氨酸等鲜味氨基酸的含量均显著高于对照组，这可能是蚕沙中的某些活性成分改变了氨基酸侧链R 基团的结构，提高了草鱼肌肉的风味。必需氨基酸是一类人体自身不能合成的氨基酸，必须从食物中摄取，其含量的高低代表着食物的营养价值[37]。本试验中，蚕沙组肌肉中必需氨基酸的含量显著高于对照组，说明饲料中添加蚕沙能显著提高草鱼肌肉的营养价值。

在部分消费者眼中，口感（质构特性）比营养价值更具有吸引力[38]。质构特性主要包括硬度、弹性、回复性、胶着性、咀嚼性和内聚性[39]。一般来说，鱼肉的肉质变硬、弹性增强，品尝的口感会更好[40]。有研究表明，肌肉硬度的增加与粗脂肪含量的降低密切相关，与肌纤维密度的增加呈正相关，与肌纤维直径呈负相关[41]。类似地，本试验发现，蚕沙组背肌的肌纤维直径显著降低，肌纤维密度和肌肉硬度显著增加，这可能和蚕沙中的活性物质调控多种与肌肉发育相关蛋白的相互作用有关。咀嚼性由硬度、胶着性和弹性共同决定[42]。本研究表明，蚕沙组肌肉的咀嚼性极显著高于对照组，而背肌的胶着性和硬度也有相同的变化趋势。综上所述，饲料中添加10%的蚕沙能明显提高草鱼的肌肉品质。