李 弋 張 穩(wěn) 金 敏 霍雅文 邱 紅 侯迎梅 周歧存
(寧波大學(xué)海洋學(xué)院,魚類營養(yǎng)研究室,寧波 315211)
維生素E又名生育酚,其與水生動物機體的代謝、抗氧化功能、免疫功能、抗病力和繁殖性能有著密切的聯(lián)系。維生素E作為一種生物抗氧化劑,可預(yù)防飼料和機體組織中多種不飽和脂肪酸的氧化,并可促進蝦蟹類成活和生長。水產(chǎn)動物對維生素E需求的研究目前主要集中在魚類上,在甲殼類上的研究較少見報道。近年來,維生素E對水生動物免疫功能的影響已逐漸成為研究熱點。動物免疫反應(yīng)啟動主要在細(xì)胞膜上發(fā)生,免疫系統(tǒng)為協(xié)助清除病原體而產(chǎn)生的不穩(wěn)定自由基會破壞吞噬細(xì)胞,而維生素E可保護體細(xì)胞免遭自由基破壞,并使細(xì)胞膜維持正常功能[1]。飼料中補充維生素E能顯著增強中國對蝦血清中酚氧化酶(phenoloxidase,PO)的活性,并且隨著維生素E水平的升高,PO活性增強。一定量的維生素E能促進酚氧化酶原(prophenoloxidase,proPO)的合成,增強中國對蝦血清對副溶血弧菌和溶藻弧菌的吞噬活力[2]。Shiau 等[3]研究表明,飼料中維生素E水平為85~89 mg/kg時,斑節(jié)對蝦生長最快、非特異性免疫力最強;維生素E水平為179 mg/kg時,組織中維生素E積累量最大。胡俊茹等[4]認(rèn)為維生素E和硒對凡納濱對蝦抗氧化系統(tǒng)具有隨時間變化的動態(tài)調(diào)節(jié)作用,維生素E和硒之間存在交互作用;當(dāng)在基礎(chǔ)飼料中維生素E和硒添加量分別在400、0.4 mg/kg時,凡納濱對蝦機體抗氧化能力整體達到平衡,能有效抵制氧自由基的損傷。維生素E除了促進生長、提高免疫力外,還可以促進繁殖和發(fā)育。吳桂玲等[5]研究表明,飼料中的維生素E與凡納濱對蝦的受精率、孵化率、幼體成活率以及仔蝦的應(yīng)激反應(yīng)能力密切相關(guān)。在凡納濱對蝦親體飼料中適量添加維生素E,能顯著提高凡納濱對蝦的受精率、孵化率、幼體成活率及仔蝦的應(yīng)激反應(yīng)能力。羅文等[6]認(rèn)為飼料中維生素E水平為192 mg/kg時可明顯提高紅螯螯蝦的繁殖性能,維生素E主要是通過提高紅螯螯蝦受精卵的質(zhì)量來進一步提高胚胎發(fā)育的成活率和孵化率。林仕梅等[7]采用L9正交設(shè)計法,配制9種不同維生素C、維生素E、肌醇、膽堿水平的配合飼料喂養(yǎng)中華絨螯蟹,結(jié)果表明中華絨螯蟹配合飼料中維生素E適宜量為45 mg/kg。艾春香等[8]認(rèn)為維生素E作為免疫刺激劑能有效地增強中華絨螯蟹的非特異性免疫能力,增強中華絨螯蟹免疫功能的維生素E適宜添加量為200~400 mg/kg。
三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)廣泛分布于我國沿海,具有生長快、產(chǎn)量高、肉質(zhì)好、環(huán)境適應(yīng)能力強等優(yōu)點,頗受廣大消費者和養(yǎng)殖戶的青睞,是我國重要的海產(chǎn)經(jīng)濟蟹類,在海洋捕撈和海水養(yǎng)殖業(yè)中占有極其重要的地位。長期以來,三疣梭子蟹養(yǎng)殖過程中多采用低值小雜魚和貝類直接投喂,投喂生物餌料不僅造成三疣梭子蟹營養(yǎng)不平衡,而且還會破壞海洋漁業(yè)資源、污染水域環(huán)境、誘發(fā)三疣梭子蟹養(yǎng)殖病害發(fā)生等。因此,研制營養(yǎng)全面、優(yōu)質(zhì)高效的人工全價配合飼料已成為三疣梭子蟹產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的迫切需要。目前有關(guān)蟹類的研究主要集中在能量蛋白質(zhì)比、蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維營養(yǎng)等主要營養(yǎng)素的營養(yǎng)需求方面[9-12],而有關(guān)維生素E營養(yǎng)的研究尚未見報道。本文以三疣梭子蟹幼蟹為研究對象,采用單體框養(yǎng)的方式,探討飼料中維生素E水平對幼蟹生長性能以及血清中免疫相關(guān)指標(biāo)和抗氧化相關(guān)指標(biāo)的影響,為三疣梭子蟹高效配合飼料的研制開發(fā)提供理論依據(jù)。
本試驗以秘魯紅魚粉、豆粕、小麥蛋白粉和磷蝦粉為蛋白質(zhì)源,魚油、大豆油和大豆卵磷脂為脂肪源,并補充礦物質(zhì)和維生素預(yù)混料等以滿足幼蟹的營養(yǎng)需求,配制基礎(chǔ)飼料,在基礎(chǔ)飼料基礎(chǔ)上分別添加 0、10、20、40、80 和 160 mg/kg 的維生素E(帝斯曼公司生產(chǎn)的維生素E乙酸酯,純度為50%),制成6種等氮等能的試驗飼料,通過高效液相色譜檢測飼料中維生素E水平分別為8.9、19.6、27.0、39.7、77.6 和 156.9 mg/kg?;A(chǔ)飼料組成及營養(yǎng)水平見表1。所有原料粉碎后過80目篩,分別稱重、混勻后添加油脂和水,以雙螺桿擠條機擠壓并經(jīng)飼料顆粒機制成2種規(guī)格的顆粒飼料(分別為直徑3 mm、長度5 mm,直徑5 mm,長度7 mm),飼料90℃熟化30 min,陰涼處風(fēng)干,用封口袋封裝后于-20℃下保存待用。
養(yǎng)殖試驗在寧波象山縣東陳鄉(xiāng)鑫億梭子蟹水產(chǎn)公司進行,試驗用三疣梭子蟹幼蟹購自寧波兢業(yè)育苗廠,幼蟹置于水泥池中暫養(yǎng)。本試驗采用單體筐養(yǎng)的方式,塑料筐規(guī)格為80 cm×40 cm×40 cm,養(yǎng)殖筐中間設(shè)置一隔板,隔板兩邊各放一裝有沙子的沙盒,作為幼蟹的棲息場所,沙盒規(guī)格為25 cm×15 cm×10 cm。試驗挑選360只初始體重為(5.94±0.17)g的幼蟹,隨機分配于180只養(yǎng)殖筐中(2只/筐),試驗筐隨機分組,每種試驗飼料投喂60只幼蟹,每20只幼蟹作為1個重復(fù)。試驗開始前統(tǒng)一用未添加維生素E的試驗飼料馴化1周,試驗開始后每種飼料每天投喂2次(07:00、17:00),每天投喂量控制在幼蟹體重的6%~8%,每天早晨撈取殘餌和蛻殼,記錄死亡數(shù)、投餌量和蛻殼次數(shù)。所有養(yǎng)殖筐置于1個水泥池中(70 m×80 m×0.6 m),池底鋪設(shè)充氧管不間斷充氧,試驗期間水溫26~30℃,溶解氧濃度6.5 ~7.0 mg/L、氨氮濃度≤0.5 mg/L、pH 7.8~8.2、鹽度26‰ ~28‰,2 ~3 d換水1 次,每次換水量約為30%,試驗期為8周。
試驗結(jié)束時,清點每組存活的三疣梭子蟹的數(shù)量,計算成活率。停食24 h后取樣,每組蟹子分別稱重,并在每組中隨機取4只蟹從第3步足抽取血液,分別放入1.5 mL離心管中,4℃靜置過夜,3 000 r/min離心8 min,取上清,用于血清指標(biāo)的測定。每組另隨機取4只蟹進行常規(guī)營養(yǎng)成分分析。
表1 基礎(chǔ)飼料組成及營養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet(DM basis) %
1.3.1 生長指標(biāo)
增重率(WGR,%)=100×(終末體重-初始體重)/初始體重;
特定生長率(SGR,%/d)=100×(ln終末體重-ln初始體重)/試驗天數(shù);
飼料系數(shù)(FCR)=飼料攝入量(干重)/幼蟹體增重(濕重);
蛻殼率(MR,%)=100×2×蛻殼次數(shù)/(開始時蟹個數(shù)+結(jié)束時蟹個數(shù))[13];
成活率(SR,%)=100×開始時蟹個體數(shù)/結(jié)束時蟹個體數(shù);
1.3.2 常規(guī)營養(yǎng)成分分析
用于常規(guī)營養(yǎng)成分分析的飼料和幼蟹樣品置于105℃烘箱中至恒重,測定方法參照AOAC(1995)。水分含量由烘干前后樣品的質(zhì)量變化量計算而得;粗蛋白質(zhì)含量采用凱氏定氮儀(FOSS,Tecator,Hoganas,Sweden)測定樣品的總氮量后,通過總氮量乘以6.25而得;粗脂肪含量采用索氏抽提儀(Soxtec System HT6,Tecator,Sweden)測定;粗灰分含量采用高溫灼燒法測定,將樣品置于馬福爐中550℃下灼燒8 h至恒重。所有指標(biāo)均重復(fù)測定2次,若同一樣品測定結(jié)果相對偏差大于2%,則增加重復(fù)數(shù),采用相對偏差2%以內(nèi)的2個測定值的平均值作為測定結(jié)果。
1.3.3 血清生化指標(biāo)
血清中總蛋白(total protein,TP)、甘油三酯(triglyceride,TG)、葡萄糖(glucose,GLU)含量均在全自動生化分析儀(OLYMPUSAU 600,日本)上測定。
1.3.4 血清非特異性免疫指標(biāo)
血清溶菌酶(lysozyme,LSZ)活性測定采用Hultmark等[14]的方法并加以改進:以溶壁微球菌凍干粉為底物,用0.1 mol/L的磷酸鉀鹽緩沖液(pH=6.4)配制成一定濃度的底物懸液(在570 nm處的吸光度值為0.3),在此法規(guī)定條件下,溶菌LSZ活性(U/mL)=(A0-A)/A(A0為反應(yīng)之前菌懸液的吸光度,A為反應(yīng)之后菌懸液的吸光度)。堿性磷酸酶活性(alkaline phosphatase,AKP)活性采用南京建成工程生物研究所試劑盒進行測定。
1.3.5 血清抗氧化指標(biāo)
血清超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量采用南京建成工程生物研究所試劑盒進行測定。
采用SPSS 16.0對所有數(shù)據(jù)進行單因素方差(one-way ANOVA)分析,若組間差異顯著(P<0.05),則進行Tukey多重比較。分析結(jié)果均用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示。
由表2可見,當(dāng)飼料中維生素 E水平從8.9 mg/kg提高到39.7 mg/kg時,幼蟹的 WGR 和SGR顯著提高,即39.7 mg/kg組的WGR和SGR顯著高于8.9 mg/kg組(P<0.05);當(dāng)飼料中維生素E水平超過39.7 mg/kg時,WGR和SGR不再增高,反而出現(xiàn)降低的趨勢。以SGR為評價指標(biāo),得折線回歸方程 y=0.017 6x+3.424 8(R2=0.857 6,x <39.0)和 y=0.004 4x+4.283 7(R2=0.890 8,x>39.0),由此得出三疣梭子蟹幼蟹的維生素E最適需求量為39.0 mg/kg(飼料干重,圖1)。FCR由于組內(nèi)差異較大,導(dǎo)致各組間差異不顯著(P>0.05),但是19.6和27.0 mg/kg組要低于其他各組。飼料中維生素E水平對幼蟹的MR和SR均沒有顯著影響(P >0.05)。
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圖1 飼料中維生素E水平與三疣梭子蟹幼蟹SGR的關(guān)系Fig.1 Relationship between the dietary vitamin E level and SGR of juvenile swimming crab
由表3可見,飼料中維生素E水平對幼蟹全蟹水分、粗灰分和粗蛋白質(zhì)含量的影響不顯著(P>0.05),而對粗脂肪含量有顯著影響(P<0.05)。當(dāng)飼料中維生素 E水平從 8.9 mg/kg增加到39.7 mg/kg時,幼蟹全蟹粗脂肪含量逐漸降低,維生素E水平再增加到77.6 mg/kg時,幼蟹粗脂肪含量逐漸升高。
由表4可見,飼料中維生素E水平對幼蟹血清中TP、TG和 GLU含量均沒有顯著影響(P>0.05)。
由表5可見,當(dāng)飼料中維生素 E水平從8.9 mg/kg增加到39.7 mg/kg時,血清中 LSZ 活性逐漸升高,39.7 mg/kg 組顯著高于8.9、19.6 和27.0 mg/kg組(P<0.05);當(dāng)飼料中維生素E水平繼續(xù)增加到77.6 mg/kg時,血清中LSZ活性不再升高,反而有降低的趨勢。飼料中維生素E水平從8.9 mg/kg增加到39.7 mg/kg時,血清中 AKP活性逐漸升高,39.7 mg/kg組顯著高于 8.9和19.6 mg/kg組(P <0.05);當(dāng)飼料中維生素 E 水平繼續(xù)增加到77.6 mg/kg時,血清中AKP活性不再升高,反而有降低的趨勢。
由表5可見,飼料中維生素E水平對幼蟹血清中SOD活性沒有顯著影響(P>0.05)。血清中MDA含量隨著飼料中維生素E水平的增加逐漸降低,當(dāng)飼料中維生素 E水平增加到156.9 mg/kg時,血清中MDA含量最低,顯著低于8.9 mg/kg組(P <0.05)。
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維生素E作為一種抗氧化劑,可預(yù)防飼料和機體組織中多不飽和脂肪酸的氧化,從而促進水生動物的成活和生長。Kanazawa[15]研究發(fā)現(xiàn),飼料中添加維生素E能提高日本對蝦幼體的SR。He等[16-17]研究表明,飼料中添加適量的維生素E可提高凡納濱對蝦的WGR和SR。陳四清等[18]認(rèn)為在飼料中添加適量的維生素E有助于提高中國對蝦對蛋白質(zhì)的消化吸收,從而促進其生長。本試驗結(jié)果表明,當(dāng)飼料維生素E水平在8.9~39.7 mg/kg時隨著飼料中維生素E水平的增加,三疣梭子蟹幼蟹的WGR、SGR顯著上升,這一結(jié)果表明飼料中適宜水平的維生素E可以促進三疣梭子蟹幼蟹的生長;但并非飼料中維生素E水平越高越好,當(dāng)維生素E水平超過39.7 mg/kg時,幼蟹的WGR、SGR不再顯著上升。因此,本試驗中,飼料中維生素 E水平為39.7 mg/kg時,三疣梭子蟹幼蟹的生長最好。這與林仕梅等[7]對中華絨螯蟹的研究結(jié)果一致,林仕梅等[7]以 SGR和FCR為指標(biāo),中華絨螯蟹對維生素E的適宜需求量為45 mg/kg。甲殼類動物對維生素的需求量受飼料中營養(yǎng)成分(如飼料脂肪與維生素E水平等)、養(yǎng)殖動物的生長階段、生理狀態(tài)以及養(yǎng)殖環(huán)境密切相關(guān)[19]。但是,周立斌等[20]研究表明,美國紅魚最佳生長性能的飼料維生素E添加量為102.8 mg/kg。陳騁等[21]以黃顙魚幼魚為研究對象,飼料中維生素E的添加量對幼魚的特定生長率和飼料效率沒有顯著性影響,而添加量為175 mg/kg時,幼魚攝食率顯著降低。這可能與試驗物種、飼養(yǎng)模式、維生素E添加形式和水質(zhì)的不同有關(guān)。艾春香等[22]發(fā)現(xiàn),飼料中添加維生素E 500 mg/kg相較于添加維生素E 300 mg/kg時,仔蟹的SR、WGR和蛻皮頻率顯著降低,這與本試驗結(jié)果相符。
很多礦物質(zhì)和維生素是與脂類代謝相關(guān)酶的輔基和輔酶,參與體內(nèi)的轉(zhuǎn)甲基反應(yīng),因而對于脂肪代謝非常重要。維生素E、硒協(xié)同作用與脂類代謝關(guān)系極為密切,能防止并清除脂類代謝過程中產(chǎn)生的過氧化物[23]。因此,當(dāng)飼料中維生素E不足時,動物體內(nèi)的脂肪就不能作為能源有效地被利用,而是累積在體內(nèi),此時蛋白質(zhì)就被消耗提供能量。周震等[24]研究了鯉魚維生素E的缺乏癥,結(jié)果表明,不添加維生素E組約有68%的鯉魚發(fā)病,且病魚肌肉水分的含量非常高,蛋白質(zhì)含量有降低的趨勢,肌肉纖維萎縮,鯉表現(xiàn)營養(yǎng)性肌病和白肌病等,而添加維生素E組則沒有此現(xiàn)象發(fā)生。本試驗結(jié)果表明,飼料中維生素E水平對三疣梭子蟹幼蟹全蟹粗脂肪含量有顯著影響,在一定范圍內(nèi),蟹體粗脂肪含量隨著飼料中維生素E水平的增加而降低,說明維生素E可以促進幼蟹體內(nèi)脂肪代謝,使脂肪積累量減少;但是隨著飼料中維生素E水平進一步增加,蟹體粗脂肪含量升高,說明飼料中維生素E水平過量,抑制了體內(nèi)脂肪代謝過程,從而使脂肪積累量增加。但是,本試驗沒有發(fā)現(xiàn)全蟹粗蛋白質(zhì)含量降低的現(xiàn)象,這也許是由于本試驗中未添加維生素E組(飼料中維生素E水平為8.9 mg/kg)飼料足以使體內(nèi)的脂肪分解產(chǎn)生生長所需的能量,不需要再消耗體內(nèi)的蛋白質(zhì)提供能源。
動物血液指標(biāo)被廣泛地用來評價其健康狀況、營養(yǎng)狀況及對環(huán)境的適應(yīng)狀況,是重要的生理、病理和毒理學(xué)指標(biāo)[25-26]。血清TP含量反映魚體的營養(yǎng)與代謝狀況,也間接反映了機體的免疫水平的高低。不同程度的脂肪肝與肝內(nèi)TG積聚的量有關(guān)。徐文[27]研究顯示,高TG增加脂肪肝的患病率,而單純的高膽固醇(CHOL)對脂肪肝的產(chǎn)生沒有多大影響,脂肪肝與TG、CHOL等含量之間的關(guān)系還有待進一步的研究。血糖是反映動物糖代謝和全身組織細(xì)胞功能狀態(tài)以及內(nèi)分泌機能的一個重要指標(biāo)。本試驗的結(jié)果表明,飼料中維生素E水平對三疣梭子蟹幼蟹血清中TP、TG和GLU含量均沒有顯著影響。
LSZ是吞噬細(xì)胞殺菌的物質(zhì)基礎(chǔ),在甲殼類動物的免疫防御中起重要作用。它能夠水解革蘭氏陽性細(xì)菌的細(xì)胞壁,破壞入侵體內(nèi)的異物,從而擔(dān)負(fù)起機體防御的功能[28]。艾春香等[29]研究表明,維生素E添加量對中華絨螯蟹各組織、器官中PO活性、抗菌力和LSZ活性有顯著或極顯著的影響,在適宜范圍內(nèi),隨著維生素E添加量的增加,PO活性、抗菌力和LSZ活性顯著增強,從而增強中華絨螯蟹的非特異性免疫力。周立斌[20]等研究表明,美國紅魚血清LSZ和血清總補體活性隨著維生素E的添加量的增加而顯著升高。本試驗研究顯示,飼料中適宜水平的維生素E,可以顯著提高血清中LSZ活性,但當(dāng)維生素E水平增加到一定程度后,血清中LSZ活性降低。這與以上的研究結(jié)果相一致。
AKP可催化所有的磷酸單酯及磷酸基團的轉(zhuǎn)移反應(yīng),它直接參與磷的代謝,亦與 DNA、RNA、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等代謝有關(guān),它對鈣質(zhì)的吸取、磷酸鈣沉積、骨骼形成、甲殼素分泌及形成都有重要的作用;蝦蟹類等甲殼動物在生長過程中都要經(jīng)歷蛻殼過程,該酶對蝦蟹類的生存、生長有特別重要的意義[30]。艾春香等[31]研究表明,中華絨螯蟹血清AKP活性隨著維生素E含量的增加而顯著升高。本試驗研究顯示,飼料中維生素E水平在一定范圍內(nèi)增加,血清中AKP活性會逐漸升高,但當(dāng)維生素E水平超過一定的量后血清中AKP活性又開始降低??梢姡暳现羞m宜水平的維生素E可以顯著提高三疣梭子蟹的非特異性免疫力,但當(dāng)維生素E水平進一步增加后三疣梭子蟹的非特異性免疫力反而下降。
維生素E之所以具有抗氧化作用是由于它容易被氧化,可以代替其他物質(zhì)首先被氧化,因而可以起到保護其他物質(zhì)不被氧化的作用。維生素E本身具有產(chǎn)生酚氧化基的結(jié)構(gòu),產(chǎn)生的酚氧基能夠猝滅并能同單線態(tài)氧反應(yīng),保護不飽和脂肪酸免受單線態(tài)氧損傷,還可以被超氧陰離子自由基和羥自由基氧化,使不飽和脂肪酸免受自由基攻擊,從而抑制脂肪酸的自動氧化[32]。SOD是生物體內(nèi)一種重要抗氧化防御酶,其基本功能是清除由代謝產(chǎn)生的活性氧,控制自由基引起質(zhì)膜過氧化[33]。當(dāng)蝦蟹類機體受到輕度逆境脅迫時,SOD活性被誘導(dǎo),而受重度逆境脅迫時,其活性則被抑制。SOD活性可以作為蝦蟹類免疫反應(yīng)的一個重要指標(biāo)[34-35]。MDA是膜脂過氧化的最終分解產(chǎn)物,其含量可以反映機體遭受過氧化損害的程度。本試驗結(jié)果顯示,隨著飼料中維生素E水平的增加,三疣梭子蟹幼蟹血清中SOD活性未發(fā)生顯著變化,血清中MDA含量隨著飼料中維生素E水平的增加而逐漸降低。艾春香等[31]研究表明,飼料中維生素E添加量對中華絨螯蟹組織SOD活性有顯著影響,這與本試驗的試驗結(jié)果并不相符。這可能與試驗動物的生長階段不同有關(guān),由于幼蟹SOD活性顯著低于成蟹[36],造成了幼蟹SOD活性變化并不明顯。王立改[37]研究表明,維生素E添加量為100 mg/kg飼料組幼蟹肝胰腺MDA含量顯著低于維生素E添加量為0、300 mg/kg飼料組,這與本試驗結(jié)果相符。這表明在飼料中添加維生素E有助于提高三疣梭子蟹的抗氧化能力。
綜上,本研究結(jié)果表明飼料維生素E水平影響三疣梭子蟹的生長性能、血清非特異性免疫及抗氧化指標(biāo),基于SGR的折線模型擬合后獲得三疣梭子蟹幼蟹對維生素E的適宜需求量為39.0 mg/kg(飼料干重)。
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