林 鑫 李法見 林仕梅* 彭祥和 朱旺明
(1.西南大學動物科技學院,重慶 400716;2.西南大學淡水魚類資源與生殖發(fā)育教育部重點實驗室,重慶 400716;3.廣州市信豚水產(chǎn)技術(shù)有限公司,廣州 510642)
研究表明,不飽和脂肪酸在機體內(nèi)有著重要的生物學作用和營養(yǎng)生理調(diào)控功能,魚油(fish oil,F(xiàn)O)與亞麻籽油(linseed oil,LO)是2種常見的飼料油脂,均富含n-3不飽和脂肪酸,但其碳鏈長度有所不同。魚油中 C20∶5n-3(eicosapentaenoic acid,EPA)和 C22∶6n-3(docosahexaenoic acid,DHA)含量豐富。而亞麻籽油缺乏這2種脂肪酸,富含 α-亞麻酸(α-linolenic acid,ALA;C18∶3n-3)[1]。
不同碳鏈長度n-3脂肪酸會對魚類產(chǎn)生不同的影響。已有研究表明,n-3脂肪酸對羅非魚的最大生長是必需的[2]。目前,飼料中亞麻籽油可以完全替代魚油而不影響?zhàn)B殖魚類的生長[3-4],但也有研究發(fā)現(xiàn)亞麻籽油完全替代魚油會對魚類的生長產(chǎn)生不利的影響[5]。同魚油相比,亞麻籽油會降低鮭鱒魚肌肉脂肪含量[6],破壞腸道組織形態(tài)[7],但不會明顯改變肝臟組織形態(tài)和韌性[8]。飼料脂肪的代謝主要依靠相關(guān)的酶來進行。n-3高不飽和脂肪酸(HUFA),如 EPA、DHA,均會抑制脂肪酸合成酶和葡萄糖-6-磷酸脫氫酶的活性[9],與含魚油飼料相比,亞麻籽油能顯著增加Δ6去飽和酶的活性,活化脂肪酸鏈延長通路,促進盲腸上皮細胞、肝細胞中C18∶2n-6和 C18∶3n-3生成C18∶3n-6和 C18∶4n-3[10]。眾所周知,機體消化和吸收的脂肪及機體脂肪儲備的動用都需經(jīng)血液運輸?shù)狡渌M織,血清中脂肪存在的主要形式是膽固醇、甘油三酯(TG)、磷脂和自由脂肪酸等。因此,血脂水平可以反映機體脂肪代謝狀況。目前有關(guān)飼料中添加亞麻籽油對魚體餐后血液指標的影響未見報道。
為此,本試驗以羅非魚為試驗對象,在實用飼料配方的基礎上分別添加低水平(5%)、高水平(10%)的魚油和亞麻籽油作為唯一脂肪源,比較不同碳鏈n-3脂肪酸及脂肪水平對羅非魚生長、肝功能以及餐后血液指標的影響,以期從脂質(zhì)代謝角度評價亞麻籽油對羅非魚的作用效果。
以魚粉、豆粕、棉籽粕和菜籽粕作為蛋白質(zhì)源,配制基礎飼料,在此基礎上分別添加5%魚油(低水平魚油)、10%魚油(高水平魚油)、5%亞麻籽油(低水平亞麻籽油)和10%亞麻籽油(高水平亞麻籽油),配制成4種試驗飼料。各飼料原料粉碎過40目篩,混合均勻,制成粒徑為2.0 mm的硬顆粒飼料,風干后放入4℃冰箱中保存?zhèn)溆?。試驗飼料組成及營養(yǎng)水平見表1。
表1 試驗飼料組成及營養(yǎng)水平Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets
試驗魚購自重慶北碚區(qū)魚種場,訓食適應環(huán)境10 d后,取體質(zhì)健壯、規(guī)格整齊的羅非魚[初始體重(43.70±1.06)g]360 尾,隨機分成 4 組,每組設3個重復,每個重復30尾魚。養(yǎng)殖試驗在室內(nèi)淡水循環(huán)玻璃水族缸(有效容積為300 L)中進行。日投餌量為魚體重的4%~6%,每天08:30、12:30和16:30各投喂1次。養(yǎng)殖水源為曝氣自來水。試驗期間水溫為(27.8±2.5)℃,pH 為 7.3±0.4,溶解氧濃度>6.3 mg/L,氨氮濃度<0.48 mg/L,亞硝酸鹽氮濃度<0.06 mg/L。養(yǎng)殖周期為8周。
1.3.1 相關(guān)血液指標測定
8周飼養(yǎng)試驗結(jié)束后,分別在最后一次投喂后3、6、9、12、15 和 24 h,從每個缸隨機取 3 尾魚(每組9尾魚),稱重并于尾靜脈取血。采血時用濃度為100 mg/L的MS-222做快速深度麻醉,用一次性醫(yī)用注射器從尾靜脈采血。采出的血液直接采用安穩(wěn)免調(diào)碼血糖儀(三諾生物傳感股份有限公司)對血糖(blood Glu)含量進行測定。剩余的血液制品置4℃冰箱過夜,于4℃條件下以6 000 r/min離心10 min,收集血清,-20℃保存?zhèn)溆?。采用邁瑞B(yǎng)C-3000全自動生化分析儀檢測血清中總膽固醇(TCHO)、TG、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)以及極低密度脂蛋白膽固醇(VLDL-C)的含量。
1.3.2 常規(guī)生長指標測定
飼養(yǎng)試驗結(jié)束后,禁食24 h,對剩下的魚進行稱重并計數(shù),加上之前取樣的魚的體重,計算常規(guī)生長指標。
1.3.3 肝胰臟生化指標測定
稱重后每缸隨機取3尾魚,取出肝胰臟,立即放入液氮罐中速凍,然后轉(zhuǎn)入-80℃低溫冰箱保存。肝胰臟勻漿液在2 500 r/min、4℃條件下離心10 min,取上清液作為酶活性分析樣品,-20℃保存?zhèn)溆谩8我扰K谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)、超氧化物歧化酶(SOD)活性以及丙二醛(MDA)含量均采用南京建成生物工程研究所生產(chǎn)的試劑盒進行測定。組織中蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍法測定。
特定生長率(specific growth rate,SGR,%/d)=100×[ln末重(g)-ln初重(g)]/試驗天數(shù)(d);
飼料系數(shù)(feed conversion ratio,F(xiàn)CR)=總干物質(zhì)攝食量(g)/魚體總增重(g);
蛋白質(zhì)效率(protein efficiency rate,PER,%)=100×[末重(g)-初重(g)]/[總干物質(zhì)攝食量(g)×蛋白質(zhì)含量];
攝食量[feed intake,F(xiàn)I,g/(尾·d)]=總干物質(zhì)攝食量(g)×2/[(魚初始尾數(shù)+魚終末尾數(shù))×試驗天數(shù)(d)];
100×總干物質(zhì)攝食量(g)×2/{[末重(g)+初重(g)]×試驗天數(shù)(d)};
成活率(survival ratio,SR,%)=100×終末魚尾數(shù)(尾)/初始魚尾數(shù)(尾)。
試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0進行統(tǒng)計分析,結(jié)果以平均值±標準誤(mean±SE)表示。脂肪源和脂肪水平對羅非魚生長性能的影響采用兩因素方差分析(two-way ANOVA)。脂肪源和脂肪水平以及取樣時間對羅非魚血液指標的影響采用三因素方差分析(three-way ANOVA),若有顯著交互作用,則進行單因素方差分析(one-way ANOVA)。若差異達到顯著水平,則進行Duncan氏法多重比較,顯著性水平為 P<0.05。
由表2可知,經(jīng)過8周的飼養(yǎng)試驗,各組羅非魚的末重、SGR、FCR、PER均無顯著差異(P>0.05)。脂肪水平顯著影響羅非魚的 FI(P<0.05),無論是魚油還是亞麻籽油,其高水平組均顯著低于低水平組(P<0.05)。試驗期間,各試驗組羅非魚的成活率均為100%。
由表3可知,脂肪源、脂肪水平和取樣時間對羅非魚血清TCHO含量有極顯著的影響(P<0.01),且脂肪源與脂肪水平間有顯著的交互作用(P<0.05)。由圖 1-a可知,對于血清 TCHO 含量,魚油組高于亞麻籽油組,高水平組高于低水平組;在餐后24 h內(nèi),魚油組峰值出現(xiàn)在餐后6 h,而亞麻籽油組則出現(xiàn)在餐后9 h。
表2 飼喂不同碳鏈長度n-3脂肪酸及脂肪水平飼料8周后羅非魚的生長性能Table 2 Growth performance of tilapia fed the diets with different carbon chain length n-3 fatty acids and lipid levels after 8 weeks
由表3可知,脂肪源和取樣時間對羅非魚血清TG含量有極顯著影響(P<0.01),且脂肪源與取樣時間或脂肪水平間有極顯著的交互作用(P<0.01)。由圖1-b可知,對于血清TG含量,亞麻籽油組高于魚油組;在餐后24 h內(nèi),各組峰值均出現(xiàn)在餐后6 h,隨后呈下降趨勢。
由表3可知,脂肪源、脂肪水平和取樣時間對羅非魚血清HDL-C含量均有極顯著影響(P<0.01)。由圖1-c可知,對于血清HDL-C含量,魚油組高于亞麻籽油組,高水平組高于低水平組;在餐后24 h內(nèi),各組羅非魚均在餐后6 h達到最低值。
由表3可知,脂肪源和脂肪水平對羅非魚血清LDL-C含量分別有極顯著(P<0.01)和顯著影響(P<0.05),且脂肪源與脂肪水平間有顯著的交互作用(P<0.05)。由圖 1-d可知,對于血清LDL-C含量,魚油組高于亞麻籽油組,高水平組高于低水平組。
由表3可知,脂肪源、脂肪水平和取樣時間對羅非魚血清VLDL-C含量分別有顯著(P<0.05)、極顯著(P<0.01)和極顯著影響(P<0.01),且脂肪源與取樣時間或脂肪水平間有極顯著的交互作用(P<0.01)。由圖 1-e可知,對于 VLDL-C 含量,亞麻籽油組高于魚油組,高水平組高于低水平組;在餐后24 h內(nèi),各組VLDL-C含量均在餐后6 h達到峰值,隨后亞麻籽油組迅速下降,而魚油組在餐后9~15 h降低平緩。
由表3可知,脂肪水平和取樣時間對羅非魚血糖含量分別有顯著(P<0.05)和極顯著影響(P<0.01)。由圖1-f可知,對于血糖含量,高水平組高于低水平組;在餐后24 h內(nèi),各組血糖含量隨餐后時間的延長基本呈下降趨勢。
由表4可知,脂肪源極顯著影響羅非魚肝胰臟ALT活性(P<0.01),表現(xiàn)為魚油組極顯著低于亞麻籽油組(P<0.01);脂肪水平和取樣時間對肝胰臟ALT活性沒有顯著影響(P>0.05)。各組羅非魚肝胰臟AST活性無顯著差異(P>0.05)。脂肪源、脂肪水平及取樣時間均極顯著影響羅非魚肝胰臟MDA含量(P<0.01),且兩兩之間有極顯著的交互作用(P<0.01),表現(xiàn)為高水平魚油組>高水平亞麻籽油組>低水平魚油組>低水平亞麻籽油組,組間差異極顯著(P<0.01)。脂肪水平顯著影響羅非魚肝胰臟SOD活性(P<0.05),表現(xiàn)為低水平魚油組顯著高于高水平魚油組(P<0.05),而高、低水平亞麻籽油組間差異不顯著(P>0.05);脂肪源和取樣時間對肝胰臟SOD活性沒有顯著影響(P>0.05)。
圖1 飼喂不同碳鏈長度n-3脂肪酸及脂肪水平飼料羅非魚餐后血液指標的變化Fig.1 Changes of postprandial blood indices of tilapia fed different carbon chain length n-3 fatty acids and lipid levels
本試驗結(jié)果表明,分別用低水平(5%)、高水平(10%)的魚油或亞麻籽油飼喂羅非魚8周,各組羅非魚的生長性能沒有顯著差異。類似的研究結(jié)果在大西洋鮭[3]和石斑魚[4]上已有報道。這可能是因為低水平魚油飼料中已含有足夠的HUFA,可滿足羅非魚正常生長的需求。另外,前人研究結(jié)果也證實了羅非魚有能力使α-亞麻酸通過脫飽和及延伸途徑轉(zhuǎn)化為長鏈的HUFA(如DHA和EPA)[11],這可能是飼料中單獨添加亞麻籽油時羅非魚表現(xiàn)出與魚油相同生長效果的原因。本試驗中高水平魚油或亞麻籽油并未表現(xiàn)出較好的促生長效果,這可能是因為高水平油脂會造成n-3與n-6脂肪酸比例失衡,超出羅非魚對n-3脂肪酸的耐受限度,致使飼料中過多的脂肪被作為β-氧化的底物產(chǎn)能而消耗掉[12]。但也有研究發(fā)現(xiàn),亞麻籽油完全替代魚油會對魚體生長產(chǎn)生不利的影響[5],這可能與試驗飼料組成、魚種以及養(yǎng)殖周期有關(guān)。
表3 脂肪源、脂肪水平、取樣時間對羅非魚餐后血液指標影響的方差分析Table 3 ANOVA of lipid source,lipid level and sampling time on postprandial blood indices of tilapia
表4 飼喂不同碳鏈長度n-3脂肪酸及脂肪水平飼料羅非魚的肝胰臟生化指標Table 4 Hepatopancreas biochemical indices of tilapia fed the diets with different carbon chain length n-3 fatty acids and lipid levels
本試驗結(jié)果表明,羅非魚餐后血清TG含量明顯升高,餐后6 h時達到峰值,而鯉魚餐后8 h[13]、虹鱒餐后12 h血清TG含量才達到峰值[14]。TG峰值呈現(xiàn)時間差異可能與試驗水溫有關(guān)。本試驗水溫(28℃)較高,加快了羅非魚脂質(zhì)吸收速率[15],所以血清中TG含量達到峰值的時間先于其他的魚類。硬骨魚類腸道甘油三酯的合成和再酰化途徑與哺乳動物類似[16]。一般脂肪酸的消化率會隨著碳鏈長度的增加而降低,而亞麻籽油組羅非魚血清TG含量高于魚油組,這表明亞麻籽油中α-亞麻酸能夠被腸道有效地吸收和再?;?7]。本研究結(jié)果也表明,高水平亞麻籽油中的α-亞麻酸同樣能被羅非魚高效釋放和有效利用,這與虹鱒[14]上的研究結(jié)果一致。
本試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),亞麻籽油組羅非魚血清TCHO含量低于魚油組,類似的結(jié)果在其他魚類[18-20]上也被發(fā)現(xiàn)。這可能與植物油中膽固醇含量較低有關(guān)[21]。此外,魚油組羅非魚血清TCHO含量峰值出現(xiàn)的時間早于亞麻籽油組,這可能是因為魚油組羅非魚肝臟細胞攝取脂肪酸的能力強,致使β-氧化能力高于亞麻籽油組,這也是導致魚油組羅非魚血清TCHO含量高于亞麻籽組的另一個因素。眾所周知,乙酰輔酶A是合成膽固醇的原料,而乙酰輔酶A也是脂肪酸β-氧化的產(chǎn)物。在大西洋鮭上的研究也發(fā)現(xiàn),飼喂植物油的魚體β-氧化能力顯著低于魚油[22]。進一步體外肝細胞試驗證明,n-3高不飽和脂肪促進β-氧化是通過增強細胞脂肪酸攝取能力,而不是直接刺激β-氧化系統(tǒng)來完成的[23]。這些結(jié)果表明植物油替代魚油會改變飼料或魚體組織的脂肪酸組成,進而影響魚體的β-氧化能力[21]。在哺乳動物上發(fā)現(xiàn)魚油具有降低膽固醇作用,但在魚類上還未見報道。研究發(fā)現(xiàn),植物油能夠降低美洲紅點鮭腸道對膽固醇的吸收,進而導致血漿中和低密度脂蛋白(LDL)含量下降[19]。Panserat等[20]也發(fā)現(xiàn),飼料以植物油為基礎時,虹鱒肝臟膽固醇生物合成量較魚油少。肝臟和腸黏膜是膽固醇合成的主要場所,體內(nèi)膽固醇70%~80%由肝臟合成,10%由小腸合成,而血漿膽固醇含量反映了肝臟乙酰輔酶A的合成能力。有關(guān)飼料來源膽固醇或體內(nèi)生物合成膽固醇的重要性還有待進一步研究。
在哺乳動物中,高密度脂蛋白(HDL)驅(qū)動內(nèi)源性膽固醇從組織逆向肝臟轉(zhuǎn)運,被稱作“血管清道夫”。血漿HDL含量的高低與患心血管疾病的風險呈負相關(guān)。HDL同樣也是硬骨魚類血脂代謝的基礎物質(zhì)。本試驗結(jié)果表明,魚油組羅非魚血清HDL-C含量高于亞麻籽油組,這與在尼羅羅非魚[18]和虹鱒[14]上的研究結(jié)果類似。同椰汁油相比,魚油或棕櫚油也能夠提高鼠血清中HDL-C含量[24]。此外,餐后6 h羅非魚血清HDL-C含量達到最低值,可能是魚油組餐后6 h血清TCHO含量達到峰值的原因之一,因為血清中缺乏HDL,不能及時驅(qū)動膽固醇逆轉(zhuǎn)運,導致血清中TCHO含量升高。
LDL能夠?qū)⒛懝檀紡母闻K轉(zhuǎn)運到機體各組織中,而高水平的LDL-C會加重血管和組織的負擔。本研究表明,魚油組羅非魚血清中不僅HDL-C含量高于亞麻籽油組,而且LDL-C含量也高于亞麻籽油組,這可能與亞麻籽油含有較高水平的α-亞麻酸有關(guān)。類似的結(jié)果在鱸魚[25]和尼羅羅非魚[18]上已有報道。在人類的研究上也發(fā)現(xiàn),飽和脂肪酸(SFA)比不飽和脂肪酸(UFA)能夠增加血清中TCHO和LDL-C含量[24]。而在豬上的研究表明,飼糧中補充不同脂肪源不會影響其血清中LDL-C含量[24]。血清中LDL-C含量與?;o酶A:膽固醇?;D(zhuǎn)移酶(ACAT)有關(guān),它是細胞內(nèi)唯一合成膽固醇酯的酶,它優(yōu)先選擇UFA而不是SFA作為膽固醇酯化的底物[24]。因而,富含UFA的亞麻籽油飼料顯著提高ACAT活性,促進膽固醇酯化形成LDL,進而增加了血清中LDL-C含量。另外,魚油組血清LDL-C含量高于亞麻籽油組,可能還與魚油組羅非魚血清中TCHO含量高于亞麻籽油組有關(guān)。血液中90%的LDL是通過低密度脂蛋白受體(LDLR)途徑清除的,而約50%的LDL在肝降解[24]。已有研究表明,飼料中脂肪酸也可通過調(diào)控LDLR介導來調(diào)節(jié)豬血漿中LDL含量,即SFA會降低肝臟LDLR活性,而多不飽和脂肪酸(PUFA)則會增強其活性[26]。魚油和亞麻籽油是否也可以通過調(diào)控LDLR來調(diào)節(jié)羅非魚血清中LDL含量,還有待研究。
研究表明,n-3 PUFA通過限制限速酶——甘油二酯酰基轉(zhuǎn)移酶(DGAT)的活性以及肝臟中極低密度脂蛋白(VLDL)微粒的組裝[27],進而抑制富含TG的VLDL微粒的分泌。然而,VLDL分解速率加快也可導致富含TG的脂蛋白含量減少[11]。本研究表明,魚油組羅非魚血清中不僅TG含量低于亞麻籽油組,而且VLDL-C含量也低于亞麻籽油組。魚油富含DHA和EPA,它們能夠通過刺激過氧化物酶體增殖物受體(PPAR)或固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(SREBPs)通路抑制脂肪從頭合成,進而促進脂肪酸的分解[28]。大西洋鮭上的離體細胞試驗進一步證實,肝細胞釋放脂肪的速率與飼料中脂肪源有關(guān),魚油組顯著低于豆油組[29]。這可能是因為魚油促使肝臟中脂肪酸的β-氧化作用增強,或者富含魚油的飼料抑制VLDL中載脂蛋白B的合成,并促進周圍組織的VLDL和肝臟的VLDL殘體的清除[30]。本研究也進一步證實,餐后6 h各組羅非魚血清中VLDL-C含量達到峰值,這主要是由于TG含量增高所致,同時還伴有HDL-C和血糖含量降低。
本研究表明,飼料脂肪水平能夠顯著影響餐后羅非魚血糖含量。在虹鱒上的研究同樣發(fā)現(xiàn),飼料高脂肪水平通過提高肝臟葡萄糖-6-磷酸脫氫酶mRNA的表達量及其活性,進而顯著增加血糖含量[31]。在哺乳動物中也發(fā)現(xiàn),飼料中高脂肪水平會導致肝臟輸出葡萄糖增加[32]。
大量研究表明,肝胰臟轉(zhuǎn)氨酶活性高低直接反映了肝胰臟受損傷的程度。本研究結(jié)果表明,亞麻籽油組羅非魚肝胰臟ALT活性顯著高于魚油組,表明亞麻籽油能夠改善羅非魚肝功能,促進營養(yǎng)物質(zhì)的消化利用,這與亞麻籽油富含α-亞麻酸密切相關(guān)。MDA是脂肪酸過氧化代謝產(chǎn)物,被認為是肝臟損傷的指標。本試驗中,亞麻籽油組羅非魚肝胰臟MDA含量顯著低于魚油組。這與在黑鯛上的研究結(jié)果[33]一致。此外,無論是魚油還是亞麻籽油,高水平組羅非魚肝胰臟MDA含量均顯著高于低水平組。這表明高水平油脂(尤其是魚油)在引起羅非魚肝臟脂肪沉積的同時大量脂肪酸發(fā)生了過氧化。因魚油富含DHA與EPA等HUFA,易受氧或其他自由基的攻擊,產(chǎn)生對機體有害的過氧化產(chǎn)物,繼而損害機體抗氧化能力[34]。通常魚體內(nèi)有天然的抗氧化系統(tǒng)去除這些氧化產(chǎn)物,以維持正常的生理功能,其中包括抗氧化酶SOD。動物細胞生存要求適當?shù)难趸c抗氧化平衡,但脂肪酸被氧化的量一旦超過這種調(diào)節(jié)能力,肝臟就可能受到更嚴重的損傷。本試驗結(jié)果顯示,隨飼料脂肪水平增加,魚油組肝胰臟SOD活性顯著降低。這表明魚體處于氧化應激的狀態(tài),造成抗氧化能力下降[35]。相反,也有研究指出,HUFA能提高鯉魚肝胰臟總抗氧化能力(T-AOC)[36],DHA 與 EPA 能夠增強抗氧化酶活性,促進自由基清除[37]。到目前為止,有關(guān)DHA、EPA與機體抗氧化能力間的作用機制尚不清楚。
飼料中不同水平的魚油和亞麻籽油對羅非魚的生長未產(chǎn)生負面影響,但會顯著影響羅非魚肝功能和餐后血液指標。
致謝:
感謝西南大學動物科技學院張小溪、楊振斌、張丹、苑鑫同學在飼料制備、養(yǎng)殖試驗以及樣品采集,楊陽、陳文燕同學在生化分析試驗上的幫助。
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