■潘訓(xùn)彬 冼健安 寇紅巖 王安利 苗玉濤
(華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,廣東省水產(chǎn)健康安全養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,生態(tài)與環(huán)境科學(xué)廣東普通高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東廣州510631)
隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展,配合飼料被廣泛應(yīng)用,但由于飼料或水產(chǎn)動(dòng)物自身等因素的影響,投喂的飼料往往不能被迅速攝食和吸收利用。為了提高水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)配合飼料的利用效率,不僅需要研究各種水產(chǎn)動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)需求配制適合的飼料,還需在飼料中添加能促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物攝食的誘食劑,改善水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)飼料嗜好性,通過(guò)刺激水產(chǎn)動(dòng)物的視覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)等感覺(jué)器官,提高水產(chǎn)動(dòng)物的食欲并促進(jìn)其攝食進(jìn)程(王安利等,2002),從而提高飼料利用率,促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng),對(duì)更科學(xué)、更合理地進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖,提高養(yǎng)殖效益,減少水環(huán)境污染具有重要的實(shí)際意義。美國(guó)、日本等國(guó)家早都已經(jīng)重視并開(kāi)展了魚類等水產(chǎn)動(dòng)物促攝食物質(zhì)的研究,中國(guó)于1999年由中國(guó)農(nóng)科院飼料所主持的“飼料誘食劑的研究”通過(guò)農(nóng)業(yè)部組織的專家鑒定。近15年來(lái),作為世界第一養(yǎng)殖大國(guó),中國(guó)水產(chǎn)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)家極為關(guān)注和努力研究開(kāi)發(fā)誘食劑在配合飼料中的應(yīng)用,對(duì)魚、蝦、龜、鱉等水產(chǎn)動(dòng)物開(kāi)展了一系列有關(guān)研究,堅(jiān)持選擇有效、經(jīng)濟(jì)、安全、方便的誘食劑原則,篩選出風(fēng)味氨基酸、甜菜堿、DMPT、大蒜素等一系列具有強(qiáng)烈誘食功能的物質(zhì),并正進(jìn)行進(jìn)一步深入的探討其最適添加量和誘食機(jī)制。
水產(chǎn)動(dòng)物誘食劑是以水產(chǎn)動(dòng)物的攝食生理為理論基礎(chǔ),利用食物本身性狀的信息特征,通過(guò)化學(xué)信息和視覺(jué)線索直接刺激水產(chǎn)動(dòng)物的味覺(jué)、嗅覺(jué)和視覺(jué)等感覺(jué)器官,從而促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)飼料的選擇攝食。
視覺(jué)是水產(chǎn)動(dòng)物覓食方式之一,其功能是尋找和發(fā)現(xiàn)餌料,辯認(rèn)和選擇餌料,攝食時(shí)調(diào)整方向和姿態(tài)(李大勇等,1995)。不同水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)不同顏色、不同形狀、不同大小、不同位置或不同活動(dòng)狀況等的食物產(chǎn)生刺激的反應(yīng)強(qiáng)弱不同。
視覺(jué)器官是魚類與攝食相關(guān)的發(fā)育最早的感覺(jué)器官,它在仔、稚、幼魚期的攝食中起著重要作用(樓允東,1981;王瑞霞,1988;王小平,1999)。鯽魚等底棲魚類對(duì)紅色、白色的飼料敏感,還有些魚類對(duì)熒光物質(zhì)敏感,差不多所有魚類均喜歡活動(dòng)的食物(李自金,2001)。不同動(dòng)物對(duì)視覺(jué)線索和化學(xué)線索刺激的反應(yīng)強(qiáng)弱程度不同,有的種類更偏向于視覺(jué)性攝食,如棱皮龜稚龜(Dermochelys coriacea L)在人造橡膠水母作為視覺(jué)線索和多種水母的混合勻漿液作為化學(xué)線索的刺激下,都表現(xiàn)出趨向性,但是當(dāng)接受兩者同時(shí)刺激時(shí),更優(yōu)先趨向于視覺(jué)線索物質(zhì)(Maricela等,2003)。
對(duì)于視覺(jué)性誘食劑,目前研究開(kāi)發(fā)的極少。可能是基于大多水產(chǎn)動(dòng)物為近視動(dòng)物,加上某些種類在養(yǎng)殖環(huán)境下受到水體等的阻礙,在陰暗環(huán)境或者是夜晚活動(dòng)時(shí)光線不強(qiáng),使其可視距離偏短,導(dǎo)致視覺(jué)誘食效果不強(qiáng)。推測(cè)對(duì)于較清水體、白天活動(dòng)、水面攝食或較小面積養(yǎng)殖的種類,視覺(jué)性誘食劑才能起到預(yù)期的作用。
水產(chǎn)動(dòng)物生活在水環(huán)境中,在水環(huán)境中化學(xué)信息的傳遞顯得特別重要,在隔光和流水條件下,化學(xué)溶出物的信息特點(diǎn)和水流刺激對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的趨向行為更為重要,味覺(jué)性誘食劑就是根據(jù)此特點(diǎn)對(duì)味覺(jué)化學(xué)感受器刺激使得水產(chǎn)動(dòng)物趨向食物源并完成吞咽動(dòng)作。
水產(chǎn)動(dòng)物的味覺(jué)化學(xué)感受器極其靈敏,水體中較小濃度的化學(xué)物質(zhì)即可被感受到。研究表明,濃度低至10-6M的L-脯氨酸或10-5M的甜菜堿就可以引起金槍魚(Thunnus orientalis)的味覺(jué)反應(yīng)(Kohbara等,2006)。味覺(jué)由一組細(xì)胞聚合而成的味蕾組成,目前在水產(chǎn)動(dòng)物中味蕾的研究主要對(duì)象是魚類。國(guó)外對(duì)魚類味蕾的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能的研究主要集中于硬骨魚類,已分別對(duì)非洲鯰魚、肺魚、鱈魚等口腔、咽、鰓、皮膚等部位的味蕾分布,顯微和超微結(jié)構(gòu)、形態(tài)類型進(jìn)行了研究,指出了魚類味蕾的多類型及多態(tài)分布(Lombarte等,1997;Reutter等,2000;Harvey等,2002;Fishelson等,2004)。國(guó)內(nèi)也早已對(duì)鱖魚、鯉魚和鲇魚、草魚等的味蕾分布、結(jié)構(gòu)和形態(tài)等方面做了研究(楊秀平等,1996;黎會(huì)平等,1997;潘鴻春,1997;楊桂枝等,1998),后續(xù)也有關(guān)于黃顙魚口須味蕾分布(張根華等,2006)、中華鱘吻須部味蕾的早期發(fā)育(柴毅等,2007)、野生與養(yǎng)殖黃鰭鯛味蕾的組織結(jié)構(gòu)(王永翠等,2012)、達(dá)氏鱘感覺(jué)器官的早期發(fā)育(史玲玲,2013)等研究的報(bào)道。
關(guān)于味覺(jué)誘食劑的研究,目前已取得很大成效,由于其普遍起作用且誘食效果明顯,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于實(shí)際養(yǎng)殖。但由于不同水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)不同物質(zhì)的味覺(jué)反應(yīng)存在差異,對(duì)味覺(jué)誘食物質(zhì)進(jìn)行篩選還是必需的。
嗅覺(jué)能接受距離性化學(xué)信號(hào)的刺激,接受刺激的靈敏度高且范圍廣,能準(zhǔn)確嗅到水中甚至水體外有氣味的食物。嗅覺(jué)起關(guān)鍵作用的誘食劑是添加具有某特定氣味的物質(zhì)以誘集水產(chǎn)動(dòng)物攝食。
水產(chǎn)動(dòng)物的嗅覺(jué)器官比較復(fù)雜,如魚類是由鼻孔、鼻腔和位于鼻腔內(nèi)的嗅囊構(gòu)成(邢迎春等,2007),外界水流經(jīng)由前鼻孔進(jìn)入嗅囊,使溶于水中的化學(xué)物質(zhì)刺激嗅板上皮內(nèi)的感覺(jué)細(xì)胞使其作出反應(yīng),其水動(dòng)力機(jī)制有纖毛擺動(dòng)機(jī)制、泵機(jī)制和游動(dòng)機(jī)制三種(劉東等,2005)。水產(chǎn)動(dòng)物的嗅覺(jué)反應(yīng)極其靈敏,水體中濃度低至10-8.8M的半胱氨酸刺激即可引起河鯰(Ictalurus punctatus)嗅電圖產(chǎn)生變化(Caprio,1978),濃度為10-7M丙氨酸就能開(kāi)始引起大西洋大比目魚(Hippoglossus hippoglossus)的嗅覺(jué)反應(yīng)(Yacoob等,2007)。
在陰暗條件下覓食的水產(chǎn)動(dòng)物如鰻鱺、鱔、鲇魚等其嗅覺(jué)發(fā)達(dá),白天清水中攝食的水產(chǎn)動(dòng)物視覺(jué)較發(fā)達(dá),視、嗅覺(jué)二者互補(bǔ)(李自金,2001),所以添加嗅覺(jué)性誘食劑一般均可以起作用,而對(duì)于某些特定種類如龜鱉等進(jìn)行水體外投食時(shí),可嘗試嗅覺(jué)結(jié)合視覺(jué)的添加物進(jìn)行投喂。
綜上所述,主要于白天進(jìn)行攝食活動(dòng)的水產(chǎn)動(dòng)物類,其視覺(jué)是重要的感覺(jué)器官,而對(duì)于陰暗環(huán)境或是傍晚和夜間活動(dòng)攝食的水產(chǎn)動(dòng)物,由于其視覺(jué)功能較弱,可以優(yōu)先考慮味覺(jué)或嗅覺(jué)性誘食劑,目前對(duì)于水產(chǎn)動(dòng)物誘食劑研究較多的還是有關(guān)嗅覺(jué)和味覺(jué)方面的,兩者都是依靠化學(xué)信號(hào)對(duì)感受器官進(jìn)行刺激,但兩者分工不同,味覺(jué)是接觸性的,而嗅覺(jué)則主要負(fù)責(zé)接受距離性的化學(xué)信號(hào)。但有些水產(chǎn)動(dòng)物有特化了的視覺(jué),還有些魚類其觸覺(jué)、電生理、側(cè)線等在攝食過(guò)程中都起重要作用(李自金,2001)。總之,對(duì)于水產(chǎn)動(dòng)物誘食劑的研究,應(yīng)該根據(jù)養(yǎng)殖對(duì)象的攝食習(xí)性、養(yǎng)殖環(huán)境和投喂時(shí)間等實(shí)際條件來(lái)選擇最佳誘食效果的方式。
L-氨基酸已被公認(rèn)為是引誘魚類、甲殼類等水產(chǎn)動(dòng)物最有效的化合物之一。其中甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸、谷氨酸、蛋氨酸和天冬氨酸等具有一定特殊的味道,能改善飼料的風(fēng)味,稱為風(fēng)味氨基酸。目前對(duì)于氨基酸類誘食劑的研究主要集中在風(fēng)味氨基酸上。
多種L-氨基酸中對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的嗅覺(jué)和味覺(jué)都具有極強(qiáng)的刺激作用,且很低濃度時(shí)就可以同時(shí)刺激嗅覺(jué)和味覺(jué)器官使其產(chǎn)生反應(yīng)。濃度為10-7M的丙氨酸、10-6M的精氨酸、10-4M的蛋氨酸和谷氨酸的刺激就能使大比目魚嗅覺(jué)產(chǎn)生反應(yīng),而濃度為10-5M的脯氨酸則能開(kāi)始引起其味覺(jué)反應(yīng)(Yacoob等,2007)。不同氨基酸對(duì)于不同水產(chǎn)動(dòng)物誘食活性存在差異,在濃度同為0.05 mol/l時(shí),丙氨酸對(duì)泥鰍誘食效果強(qiáng)于DMPT、甘氨酸,但丙氨酸對(duì)金魚的攝食卻有抑制作用(馬江耀,2008),對(duì)南美白對(duì)蝦誘食效果也不明顯(張紅梅等,2005),而對(duì)中華鱉則有明顯的誘食作用(潘訓(xùn)彬等,2008),對(duì)真鯛的誘食效果也極其明顯(胡水鑫等,2011)。
水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的成本主要在于飼料,氨基酸類誘食劑即能改善低魚粉配合飼料的風(fēng)味,又可調(diào)節(jié)低魚粉飼料的氨基酸平衡,還能解決魚粉緊缺問(wèn)題,大大降低養(yǎng)殖成本。此類實(shí)驗(yàn)研究工作可為水產(chǎn)動(dòng)物高效低蛋白少魚粉配合飼料的研發(fā)提供科學(xué)依據(jù),目前,這方面的研究工作已取得可喜的成果,并已開(kāi)始應(yīng)用于魚、蝦、鱉等各類水產(chǎn)動(dòng)物的養(yǎng)殖實(shí)踐且反映良好。由于特定水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)特定的風(fēng)味有所偏好,對(duì)于風(fēng)味氨基酸作為誘食劑的篩選研究目前仍然是必需的。
甜菜堿是典型的生物堿類誘食劑,它是利用離子工藝由甜菜糖蜜提取的甘氨酸甲基內(nèi)酯,為白色結(jié)晶體,具有甜味和水產(chǎn)動(dòng)物敏感的鮮味及適合水產(chǎn)動(dòng)物嗅覺(jué)感受器的化學(xué)結(jié)構(gòu),是理想的誘食劑。
甜菜堿對(duì)多種魚蝦類有誘食效果和促生長(zhǎng)作用(劉煥亮,2000),在自然水域中甜菜堿對(duì)龜、鰻、鱔、蟹、蛙、娃娃魚等水產(chǎn)動(dòng)物誘食效果更加突出(熊譜成,2000)。甜菜堿是動(dòng)物味覺(jué)強(qiáng)烈的刺激物之一,飼料中添加很低濃度的甜菜堿即可以引起魚類的味覺(jué)反應(yīng),在濃度為10-5M時(shí)就能引起金槍魚的味覺(jué)反應(yīng),在濃度為10-2M時(shí)與同濃度的L-脯氨酸有同樣的刺激效果(Kohbara等,2006)。植物性蛋白基礎(chǔ)飼料中添加1.5%的甜菜堿能夠明顯促進(jìn)虹鱒魚的攝食量并明顯提高體重增加量(Tirul等,2008);但在某些特定條件下,如在極端鹽度下,甜菜堿對(duì)南美白對(duì)蝦(Litopenaeus vannamei)的攝食、存活率和生長(zhǎng)則沒(méi)有明顯的促進(jìn)作用(Saoud等,2005)。甜菜堿對(duì)不同水產(chǎn)動(dòng)物起誘導(dǎo)作用的濃度不同,在濃度為0.1%時(shí)對(duì)尼羅羅非魚誘導(dǎo)效果不明顯(閻希柱等,1998);同濃度時(shí)對(duì)鯽魚則有明顯誘導(dǎo)作用,但當(dāng)濃度增至0.3%~0.7%時(shí)卻沒(méi)有明顯的反應(yīng)(李志紅等,2001)。甜菜堿亦可與風(fēng)味氨基酸等其它物質(zhì)聯(lián)合作用,達(dá)到對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的誘食效果。研究表明,在飼料中添加0.4%甜菜堿與0.3%丙氨酸及0.3%甘氨酸對(duì)暗紋東方鲀魚種有極顯著的誘食作用(秦巍侖等,2013)。
甜菜堿是水產(chǎn)動(dòng)物的理想誘食劑之一,在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中應(yīng)用前景廣闊,應(yīng)該加強(qiáng)研究力度,探討其對(duì)不同水產(chǎn)動(dòng)物的作用效果與其適宜添加量并將其推廣應(yīng)用。
DMPT即二甲基-β-丙酸噻亭(dimethyl-β-propiothetin),是廣泛存在于海洋生物中的活性物質(zhì),是典型的含硫有機(jī)物類誘食劑,并能對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)代謝起促進(jìn)作用。
通過(guò)研究幾種魚對(duì)一系列含硫化合物的攝食反應(yīng),表明DMPT為誘食效果最強(qiáng)的含硫化合物(中島謙二,1992)。DMPT具有海洋氣味,在藻類和較高等的植物中形成,推測(cè)魚類在其味覺(jué)和嗅覺(jué)器官內(nèi)可能具有特殊的DMPT感受器(汪海峰等,2003)。商業(yè)飼料中添加DMPT物質(zhì)能夠改善魚蝦及甲殼類動(dòng)物的餌料效率(劉玉林等,2006)。飼料中0.05%左右的DMPT含量對(duì)提高動(dòng)物的攝食有比較明顯的效果(劉興旺等,2007),0.04%DMPT對(duì)施氏鱘消化酶活性有促進(jìn)作用(暢雅萍等,2010)。對(duì)于某些種類的水產(chǎn)動(dòng)物其效果甚至強(qiáng)于同濃度的風(fēng)味氨基酸,如在濃度為0.05 mol/l時(shí),DMPT對(duì)淡水石斑魚有顯著誘食效果,強(qiáng)于甘氨酸、L-丙氨酸(馬江耀,2008)。在湘云鯽的研究中甚至還有低濃度(0.05%)的DMPT誘食效果高于較高濃度(0.2%)的甜菜堿、?;撬岷蚅-丙氨酸的報(bào)道(馬江耀,2008)。
DMPT作為誘食劑具有高效、安全、綠色、方便等優(yōu)點(diǎn),對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的攝食、生長(zhǎng)、抗逆性及消化酶活性等都有不同程度的促進(jìn)作用,還是動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)代謝所需甲基的來(lái)源,能改善養(yǎng)殖水產(chǎn)品的肉質(zhì)風(fēng)味。其使用效果已經(jīng)得到了比較廣泛的肯定。但是其合成方法及在飼料中的最適添加量仍需進(jìn)行進(jìn)一步的研究。
其它種類作為水產(chǎn)誘食劑的研究,包括各類動(dòng)植物及其提取物、有機(jī)化合物等,已有很多物質(zhì)都具有誘食效果的報(bào)道。
研究證實(shí),陳皮、大蒜、松針、山萘、丁香、八角、肉桂等中草藥(吉紅等,2008;季延濱等,2013),西瓜、蘋果、柿子、獼猴桃等水果,海帶、海藻、螺旋藻等藻類,蚯蚓、牛肝、蠶蛹肝、魷魚內(nèi)臟和魚干等動(dòng)物及其提取物,能通過(guò)視覺(jué)和嗅覺(jué)來(lái)刺激水產(chǎn)動(dòng)物達(dá)到誘食效果。應(yīng)用較多的還有大蒜素,它具有強(qiáng)烈的蒜香味,對(duì)多數(shù)的水產(chǎn)動(dòng)物嗅覺(jué)有刺激作用,并能改善飼料適口性,促進(jìn)食欲、促進(jìn)生長(zhǎng)、改善肉的風(fēng)味等,且在水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)無(wú)積存、無(wú)耐藥性,沒(méi)有致畸、致癌、致突變等副作用,還能有效地防止飼料的霉變,已在配合飼料中廣泛應(yīng)用;但同時(shí),大蒜素也具有不穩(wěn)定、易分解、有強(qiáng)烈的蒜臭味等缺點(diǎn),需要進(jìn)一步的改進(jìn)其使用方式(張國(guó)輝等,2004;周燕俠,2000;許國(guó)煥等,2000)。另外,也有報(bào)道核苷酸、脂肪、?;撬?、磷脂、氧化三甲胺、溴化羧甲基二甲基硫、合成香料、檸檬酸、熒光色素等均具有一定的促攝食作用。另外?;撬釋?duì)金魚有明顯誘食效果(馬江耀,2008),酵母水解物可明顯加快中華鱉成鱉對(duì)餌料的采食速度并促進(jìn)采食量(陳昌福等,2007),蚯蚓粉、BGB破壁酵母粉對(duì)中華絨螯蟹均具較好的誘食效果(趙朝陽(yáng)等,2009)。
對(duì)多種不同物質(zhì)進(jìn)行誘食活性的研究,有助于尋找新的有效誘食劑種類。另外,在加強(qiáng)誘食劑種類廣度探究的同時(shí)也應(yīng)進(jìn)行深度的研究,包括具體作用成分、作用機(jī)制、最適添加量及提取制作工藝等。
誘食物質(zhì)濃度不同,誘食效果不同,大多呈先上升后下降的趨勢(shì),濃度過(guò)低和過(guò)高都會(huì)降低甚至喪失誘食作用。水產(chǎn)動(dòng)物種間、種內(nèi)對(duì)接受誘食物質(zhì)的刺激具有差異性;生長(zhǎng)階段不同,誘食作用也可能不同。同時(shí)水質(zhì)理化條件對(duì)誘食效果也具有一定的影響,一般水溫越高,誘食劑用量也越大;在一定的水溫下,水的硬度越大,誘食劑的用量也就越大,所以在實(shí)際養(yǎng)殖條件下所用誘食劑的濃度應(yīng)比試驗(yàn)時(shí)使用的濃度略高(王春江等,2006)。應(yīng)針對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物不同種類、不同生長(zhǎng)階段以及實(shí)地養(yǎng)殖條件等各種實(shí)際因素進(jìn)行綜合考慮,加強(qiáng)適宜誘食劑種類和添加量研究的同時(shí)還需加強(qiáng)對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物攝食生理及攝食感受器生化機(jī)制的研究,力求從本質(zhì)上揭示產(chǎn)生差異的原因。
目前研究誘食劑有向復(fù)合型誘食劑發(fā)展的趨勢(shì),旨在通過(guò)不同方式、不同誘食物質(zhì)結(jié)合對(duì)養(yǎng)殖動(dòng)物進(jìn)行聯(lián)合刺激,進(jìn)一步提高誘食效果并降低誘食劑成本。
誘食劑雖為非營(yíng)養(yǎng)性添加劑,但在水產(chǎn)飼料中適量添加能提高飼料的適口性,有助于水產(chǎn)動(dòng)物在應(yīng)激狀態(tài)或患病情況下仍能維持高攝食量,保證水產(chǎn)動(dòng)物有足量的營(yíng)養(yǎng)攝入,從而提高機(jī)體抵抗力,減少患病幾率或減輕某些病害,為健康養(yǎng)殖提供保障。此外,面對(duì)如今魚粉短缺的情況,誘食劑的開(kāi)發(fā)利用能夠改善低魚粉或無(wú)魚粉飼料的風(fēng)味,緩解動(dòng)物性蛋白源緊缺問(wèn)題,為新型飼料資源的開(kāi)發(fā)利用提供新思路。