楊雨虹 劉行彪 黃 可 付 熊 吳晗冰

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150030)

植物性飼料中的磷主要是以植酸及其鹽的形式存在，難以被魚(yú)類所利用。植酸可通過(guò)螯合作用降低動(dòng)物對(duì)礦物元素和蛋白質(zhì)的利用率，從而降低飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值［1］。大量未被利用的植酸磷隨糞便排出體外，對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境造成了極大的污染。大量研究證實(shí)，植酸酶能降解植酸，從而降低其抗?fàn)I養(yǎng)作用，提高植酸磷利用率［2－4］。斑點(diǎn)叉尾鮰(Ictalurus punctatus)是歐美主要淡水養(yǎng)殖品種之一，近年來(lái)斑點(diǎn)叉尾鮰的養(yǎng)殖在我國(guó)發(fā)展迅猛，已成為當(dāng)前一個(gè)重要的淡水養(yǎng)殖品種［5］。然而，斑點(diǎn)叉尾鮰屬雜食性魚(yú)類，其配合飼料植物原料中的植酸磷無(wú)法被有效利用，大部分只能隨糞便排入水中，致使養(yǎng)殖水體中的磷負(fù)荷加重，從而導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。另外，植酸酶作為魚(yú)類飼料添加劑所開(kāi)展的營(yíng)養(yǎng)研究已成為熱點(diǎn)，但國(guó)內(nèi)有關(guān)植酸酶在斑點(diǎn)叉尾鮰飼料中應(yīng)用的研究較少。本試驗(yàn)通過(guò)研究植酸酶對(duì)斑點(diǎn)叉尾鮰生長(zhǎng)性能、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率及氮、磷排泄的影響，進(jìn)而確定植酸酶的適宜添加量，以期為斑點(diǎn)叉尾鮰的健康養(yǎng)殖提供新的試驗(yàn)依據(jù)和科學(xué)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

植酸酶選用德國(guó)巴斯夫(BASF，Germany)顆粒狀微生物植酸酶，活性單位為5 000 U/g，購(gòu)自哈爾濱龍寶飼料公司。植酸酶的活性采用霍啟光［6］的方法測(cè)定，實(shí)測(cè)活性為 5 160 U/g。

表1 基礎(chǔ)飼料組成及營(yíng)養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet(air-dry basis) %

1.2 試驗(yàn)飼料

以豆粕、玉米蛋白粉、棉籽粕、菜籽粕、次粉、魚(yú)油等為原料，以三氧化二鉻(Cr2O3)作為指示劑配制基礎(chǔ)飼料，其中維生素和礦物質(zhì)預(yù)混料的添加量參照NRC(1993)［7］魚(yú)類營(yíng)養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)。在基礎(chǔ)飼料 中 分 別 添 加 300、500、1 000、1 500 和2 000 U/kg的植酸酶，配制成5組試驗(yàn)飼料。植酸酶采用表面噴涂法添加，添加方法參考Jackson等［8］的方法，具體操作如下:準(zhǔn)確稱取所需質(zhì)量的植酸酶，將其溶于檸檬酸鹽緩沖液中，按配合飼料質(zhì)量(kg)與檸檬酸鹽緩沖液體積(L)比為20∶1將植酸酶緩沖溶液均勻地噴涂到基礎(chǔ)飼料表面。在制作基礎(chǔ)飼料時(shí)，2.0%的魚(yú)油與其他原料混合均勻后擠壓成粒，而在制作試驗(yàn)飼料時(shí)，1.5%的魚(yú)油與其他原料混合均勻后擠壓成粒，然后用0.5%的魚(yú)油包裹飼料，以防止植酸酶在水中溶失。飼料噴涂處理后，放入37℃干燥箱中烘干，取出后室溫下放置24 h，封口袋包裝后放入－18℃冰箱冷凍保存?zhèn)溆?。基礎(chǔ)飼料組成及營(yíng)養(yǎng)水平見(jiàn)表1。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)、飼養(yǎng)管理及樣品采集

1.3.1 生長(zhǎng)試驗(yàn)

斑點(diǎn)叉尾鮰購(gòu)自四川省綿陽(yáng)市金城水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)，正式試驗(yàn)前，用基礎(chǔ)飼料對(duì)斑點(diǎn)叉尾鮰馴養(yǎng)2周，使其逐漸適應(yīng)試驗(yàn)飼料。試驗(yàn)采用單因素完全隨機(jī)分組設(shè)計(jì)，挑選出體格健壯、體重均勻［(1.74±0.02)g］的試驗(yàn)魚(yú) 540 尾，隨機(jī)分到 6個(gè)組中，每組3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)放養(yǎng)30尾魚(yú)。D0組為對(duì)照組，飼喂基礎(chǔ)飼料;D1、D2、D3、D4和D5組為試驗(yàn)組，分別飼喂在基礎(chǔ)飼料中添加300、500、1 000、1 500、2 000 U/kg 植酸酶的試驗(yàn)飼料。

采用室內(nèi)循環(huán)流水養(yǎng)殖，每個(gè)試驗(yàn)缸容積280 L，水流量控制在 2.5 L/min，水溫控制在(24 ±1)℃，溶氧 ＞8.0 mg/L，pH 為7.5 ～8.0，氨氮＜0.10 mg/L。試驗(yàn)期間每天投喂2次，根據(jù)攝食情況作相應(yīng)調(diào)整，以達(dá)到表觀飽食，確保無(wú)飼料存留，試驗(yàn)持續(xù)90 d。

糞便的收集參考Lee［9］的方法。每天分別在10:00和18:00用糞便收集裝置將糞便迅速移到干燥濾紙上，在4℃冰箱中靜置1 h，濾干水分后放入對(duì)應(yīng)密封袋中，于－18℃冰箱冷凍保存以備分析。

1.3.2 氮、磷排泄試驗(yàn)

氮、磷排泄試驗(yàn)方法參照李二超等［10］的方法。生長(zhǎng)試驗(yàn)結(jié)束后，以組為單位，在各組中挑選體格健壯、體重均勻［(16.70 ±0.85)g］的魚(yú) 75 尾進(jìn)行試驗(yàn)。氮、磷排泄試驗(yàn)中組的設(shè)計(jì)與生長(zhǎng)試驗(yàn)相對(duì)應(yīng)，每組3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)放養(yǎng)25尾魚(yú)。

采用靜水養(yǎng)殖方法進(jìn)行試驗(yàn)，每個(gè)試驗(yàn)缸容積280 L，加水150 L，水溫控制在(24±1)℃，溶氧 ＞6.0 mg/L，pH 為7.5 ～8.0。試驗(yàn)期間投喂方法同生長(zhǎng)試驗(yàn)，確保無(wú)飼料存留，不清理糞便，試驗(yàn)持續(xù)72 h。

試驗(yàn)在開(kāi)始前和結(jié)束后，每重復(fù)采集水樣500 mL，經(jīng)抽提過(guò)濾后，在4℃下保存，并于24 h內(nèi)進(jìn)行總磷和氨氮含量的測(cè)定。

1.4 樣品分析方法

飼料和糞便中粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、水分、灰分以及鈣、總磷含量均采用AOAC(1995)［11］分析方法進(jìn)行分析。微量元素的分析采用原子吸收分析法，飼料中植酸磷含量的測(cè)定采用王永真等［12］的方法。養(yǎng)殖水體中總磷含量的測(cè)定采用鉬銻抗分光光度法，氨氮含量的測(cè)定采用奈氏試劑法。各試驗(yàn)指標(biāo)的計(jì)算公式如下:

1.5 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)結(jié)果采用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。采用SAS 9.12統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，先對(duì)數(shù)據(jù)作單因素方差分析(One-way ANOVA)，處理間若有顯著差異，再作Duncan氏多重比較，P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 植酸酶對(duì)斑點(diǎn)叉尾鮰生長(zhǎng)性能的影響

由表2可知，與對(duì)照組相比，添加植酸酶的各試驗(yàn)組的增重率(D1組除外)、特定生長(zhǎng)率和蛋白質(zhì)效率(D1組除外)均顯著提高(P＜0.05)，飼料系數(shù)則顯著下降(P＜0.05);成活率各組間沒(méi)有顯著差異(P＞0.05)。在0～1 500 U/kg添加范圍內(nèi)，隨著植酸酶添加量的增加，生長(zhǎng)性能不斷提高;當(dāng)添加量達(dá)到2 000 U/kg時(shí)，與添加量為1 500 U/kg時(shí)相比生長(zhǎng)性能有所降低，但增重率、特定生長(zhǎng)率、蛋白質(zhì)效率和飼料系數(shù)均差異不顯著(P＞0.05)。在所有組中，D4組的增重率、特定生長(zhǎng)率和蛋白質(zhì)效率最高，分別較對(duì)照組提高了 33.02% 、19.03% 和 18.27%;而 D4組的飼料系數(shù)則最低，較對(duì)照組降低了14.96%。

2.2 植酸酶對(duì)斑點(diǎn)叉尾鮰營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的影響

由表3可知，飼料中添加植酸酶可提高斑點(diǎn)叉尾鮰對(duì)干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、鈣、磷及微量元素(銅、錳、鋅和鐵)的表觀消化率。

飼料中添加植酸酶可提高斑點(diǎn)叉尾鮰對(duì)干物質(zhì)和鈣的表觀消化率，其中D1組與對(duì)照組相比差異不顯著(P＞0.05)，而當(dāng)植酸酶的添加量大于500 U/kg時(shí)，二者的表觀消化率均顯著高于對(duì)照組(P＜0.05)。在所有組中，D5組的干物質(zhì)和鈣表觀消化率最高，二者分別較對(duì)照組提高了8.33%和9.39%，但 D3、D4和 D5組間干物質(zhì)和鈣表觀消化率差異不顯著(P＞0.05)。

飼料中添加植酸酶可提高斑點(diǎn)叉尾鮰對(duì)粗蛋白質(zhì)和粗脂肪的表觀消化率，其中D1和D2組與對(duì)照組差異不顯著(P ＞0.05)，D3、D4和 D5組與對(duì)照組差異顯著(P＜0.05)。在所有組中，D4組的粗蛋白質(zhì)表觀消化率最高，較對(duì)照組提高了5.39%;D5組的粗脂肪表觀消化率最高，較對(duì)照組提高了5.73%。

表2 植酸酶對(duì)斑點(diǎn)叉尾鮰生長(zhǎng)性能的影響Table 2 Effects of phytase on growth performance of channel catfish(Ictalurus punctatus)

隨著植酸酶添加量的增加，磷的表觀消化率呈上升趨勢(shì)，且各試驗(yàn)組的磷表觀消化率均顯著高于對(duì)照組(P＜0.05)，但植酸酶的添加量在1 000～2 000 U/kg時(shí)，各組間磷的表觀消化率差異不顯著(P＞0.05)。在所有組中，D5組的磷表觀消化率最高，較對(duì)照組提高了46.30%。

飼料中添加植酸酶可提高斑點(diǎn)叉尾鮰對(duì)銅、錳、鋅和鐵的表觀消化率，其中銅和鐵的表觀消化率以D4組最高，分別較對(duì)照組提高了15.47%(P ＜0.05)和19.49%(P ＜0.05);錳和鋅的表觀消化率以D5組最高，分別較對(duì)照組提高了9.56%(P ＜0.05)和 29.63%(P ＜0.05)。

表3 植酸酶對(duì)斑點(diǎn)叉尾鮰營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的影響Table 3 Effects of phytase on apparent digestibility of nutrients in channel catfish(Ictalurus punctatus) %

2.3 植酸酶對(duì)斑點(diǎn)叉尾鮰氮、磷排泄的影響

由表4可知，斑點(diǎn)叉尾鮰的總磷排泄量以對(duì)照組最高，達(dá)0.254 mg/(kg·h)，而添加植酸酶的各試驗(yàn)組的總磷排泄量均顯著低于對(duì)照組(P＜0.05)，其中D4組最低，較對(duì)照組降低了39.76%。單位增重糞磷排泄量與總磷排泄量的變化趨勢(shì)較為相似，以對(duì)照組最高，達(dá)3.91 g/kg，添加植酸酶的各試驗(yàn)組的單位增重糞磷排泄量均顯著低于對(duì)照組(P＜0.05)，其中D4組最低，較對(duì)照組降低了76.21%。隨著飼料中植酸酶添加量的增加，氨氮排泄量有所下降，且D3和D4組氨氮排泄量顯著低于對(duì)照組(P＜0.05)，分別較對(duì)照組降低了20.46%和 22.47% 。

表4 植酸酶對(duì)斑點(diǎn)叉尾鮰氮、磷排泄的影響Table 4 Effects of phytase on excretion of nitrogen and phosphorus in channel catfish(Ictalurus punctatus)

3 討論

3.1 植酸酶對(duì)斑點(diǎn)叉尾鮰生長(zhǎng)性能及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的影響

磷作為一種必需礦物元素，在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中發(fā)揮著重要作用［8］，而常用植物性飼料中60% ～70%的磷以植酸及植酸鹽的形式存在，很難為魚(yú)體所利用。研究表明，飼料中添加植酸酶對(duì)提高植酸磷及其他養(yǎng)分的利用率，促進(jìn)魚(yú)類生長(zhǎng)具有良好的效果［2－4］。其原因在于，植酸酶分解植酸的同時(shí)，將原來(lái)螯合的蛋白質(zhì)及礦物元素釋放出來(lái);此外，植酸的減少降低了其對(duì)消化酶的抑制［1］。

本試驗(yàn)研究表明，植酸酶可有效改善斑點(diǎn)叉尾鮰的生長(zhǎng)性能，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，降低飼料系數(shù)。對(duì)生長(zhǎng)性能的研究發(fā)現(xiàn)，添加1 500 U/kg植酸酶組的魚(yú)體增重率、特定生長(zhǎng)率和蛋白質(zhì)效率最高，分別較對(duì)照組提高了33.02%、19.03%和18.27%，飼料系數(shù)最低，較對(duì)照組降低了14.96%，這與 Jackson等［8］對(duì)斑點(diǎn)叉尾鮰、Papatryphon 等［13］對(duì)條紋鱸、鄭濤等［14］對(duì)奧尼羅非魚(yú)及高春生等［15］對(duì)草魚(yú)的研究結(jié)果相一致;對(duì)干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪及礦物元素表觀消化率的研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，植酸酶添加量在1 000～2 000 U/kg時(shí)，干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪及礦物元素的表觀消化率有顯著提高，其中磷的表觀消化率提高了 40.64% ～43.30%，這與 Papatryphon等［13］對(duì)條紋鱸，Vielma 等［16］、Jouni等［17］、Forster等［18］對(duì)虹鱒，白東清等［19］對(duì)鯉魚(yú)的研究結(jié)果相一致，均證實(shí)了植酸酶對(duì)提高飼料中磷、蛋白質(zhì)及脂肪的利用率有顯著效果。本試驗(yàn)中，基礎(chǔ)飼料中可利用磷含量為0.48%，低于斑點(diǎn)叉尾鮰對(duì)磷的需求量，而隨著植酸酶添加量的增加，磷的表觀消化率逐漸升高，可利用磷含量由0.48%增加到0.72%，滿足了其對(duì)磷的需求。然而，對(duì)于粗蛋白質(zhì)表觀消化率的研究，有些學(xué)者報(bào)道了不同的研究結(jié)果，如Vegard等［20］在大西洋鮭飼料中分別采用噴涂和預(yù)處理添加2 900 U/kg植酸酶，結(jié)果表明，植酸酶組與對(duì)照組相比，粗蛋白質(zhì)的表觀消化率沒(méi)有顯著差異，并且這個(gè)研究結(jié)果與Sajjadi等［21］對(duì)大西洋鮭、Cheng 等［22］對(duì)虹鱒、姚瑞清［23］對(duì)羅非魚(yú)的研究結(jié)果相一致。飼料中添加植酸酶對(duì)蛋白質(zhì)表觀消化率的影響存在差異，這可能與蛋白質(zhì)飼料的質(zhì)量、飼料結(jié)構(gòu)組成及魚(yú)體消化道的pH不同有關(guān)。根據(jù)Kies等［24］報(bào)道，植酸在pH為2的條件下可以顯著地降低飼料蛋白質(zhì)的溶解性，而在pH 4～5的范圍內(nèi)沒(méi)有影響，不同飼料蛋白質(zhì)的溶解性變化也相當(dāng)大，這些因素應(yīng)該是導(dǎo)致植酸酶對(duì)粗蛋白質(zhì)表觀消化率研究結(jié)果出現(xiàn)差異的原因。通過(guò)對(duì)生長(zhǎng)性能、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率及飼料成本效益綜合分析，可以確定斑點(diǎn)叉尾鮰飼料中植酸酶的最適添加量為1 500 U/kg。

3.2 植酸酶對(duì)斑點(diǎn)叉尾鮰氮、磷排泄的影響

在水產(chǎn)動(dòng)物養(yǎng)殖生產(chǎn)中，氮、磷不僅是養(yǎng)殖水體中限制初級(jí)生產(chǎn)力的2種營(yíng)養(yǎng)元素，也是評(píng)價(jià)水產(chǎn)養(yǎng)殖自身污染的重要指標(biāo)。植酸及植酸鹽被公認(rèn)為是植物性飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子［1］，由于魚(yú)體消化道內(nèi)缺乏水解植酸的植酸酶，限制了其對(duì)磷的消化吸收，同時(shí)，植酸還能與蛋白質(zhì)及礦物元素螯合，從而降低了魚(yú)體對(duì)蛋白質(zhì)及礦物元素的吸收。大量未被利用的氮、磷隨糞便及尿液排出體外，改變了水體環(huán)境中某些物理、化學(xué)及生物學(xué)指標(biāo)，致使浮游生物數(shù)量和微生物含量增加，水體自凈能力降低，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化或水質(zhì)惡化［25］。

研究表明，魚(yú)類飼料中添加植酸酶可以提高磷的利用率，降低磷的排泄量。Rodehutscord等［26］用植酸酶處理的大豆粉飼喂虹鱒，可使磷排泄量降低65% ～88%;Schafer等［27］在鯉魚(yú)飼料中分別添加500和1 000 U/kg的植酸酶，結(jié)果磷的排泄量分別減少了28%和25%;曾虹等［28］在鯉魚(yú)飼料中添加1 000 U/kg的中性植酸酶，結(jié)果飼料磷的利用率提高了41.3%，單位增重糞磷排泄量降低了32%;Jackson等［8］在斑點(diǎn)叉尾鮰飼料中用噴涂法添加植酸酶，結(jié)果磷排泄量較對(duì)照組降低了33%。本研究中，分析總磷和單位增重糞磷排泄量的變化可知，兩者表現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)，即添加植酸酶的各試驗(yàn)組較對(duì)照組均有顯著降低，其中添加1 500 U/kg植酸酶的試驗(yàn)組最低，分別較對(duì)照組降低了39.76%和76.21%;分析氨氮排泄量的變化可知，與對(duì)照組相比，各試驗(yàn)組均表現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，并且添加1 000～1 500 U/kg植酸酶的試驗(yàn)組有顯著降低，與上述研究結(jié)果相一致。這說(shuō)明，在飼料中添加一定量植酸酶可有效降低斑點(diǎn)叉尾鮰氮、磷排泄，減少養(yǎng)殖水環(huán)境中氮、磷的污染。通過(guò)分析水體中總磷、氨氮及單位增重糞磷排泄量的變化，可以確定斑點(diǎn)叉尾鮰飼料中植酸酶的最適添加量為1 500 U/kg。

4 結(jié)論

綜上所述，在斑點(diǎn)叉尾鮰飼料中添加植酸酶對(duì)改善其生長(zhǎng)性能，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，降低其向養(yǎng)殖水環(huán)境中的氮、磷排泄，消除氮、磷污染具有重大意義。綜合分析各項(xiàng)指標(biāo)，可以確定斑點(diǎn)叉尾鮰飼料中植酸酶的最適添加量為1 500 U/kg。

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