饲料蛋白质水平和加工工艺对克氏原螯虾生长性能、消化力和抗氧化性能的影响.pdf
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1、第 44 卷 第 5 期 渔 业 科 学 进 展 Vol.44,No.5 2 0 2 3 年1 0 月 PROGRESS IN FISHERY SCIENCES Oct.,2023 *湖北省教育厅百校联百县项目(BXLBX0312)、中国水产科学研究院基本科研业务费(2022XT01)、通威股份有限公司产学研合作项目(TW2011259)、湿地生态与农业利用教育部工程研究中心开放课题(KFT202003;KFT202102)和大学生创新创业训练项目(YZ2021062)共同资助。#共同第一作者:郭 赛,E-mail:;陈效儒,E-mail:CHENXR 通信作者:郜卫华,E-mail:;田 娟
2、,E-mail: 收稿日期:2023-04-04,收修改稿日期:2023-05-14 DOI:10.19663/j.issn2095-9869.20230404003 http:/ GUO S,CHEN X R,YUAN H W,LUO K,ZHANG F X,CHEN Y,GAO W H,TIAN J.Effects of dietary protein levels and processing techniques on the growth performance,digestibility,and antioxidant capacity of red swamp crayfish(
3、Procambarus clarkii).Progress in Fishery Sciences,2023,44(5):90103 饲料蛋白质水平和加工工艺对克氏原螯虾 生长性能、消化力和抗氧化性能的影响*郭 赛1,2#陈效儒3#袁汉文1 罗 凯1 张付贤1 陈 燚1 郜卫华1 田 娟2(1.长江大学 涝渍灾害与湿地农业湖北省重点实验室 湖北 荆州 434024;2.中国水产科学研究院长江水产研究所 湖北 武汉 430223;3.通威股份有限公司 水产健康养殖四川省重点实验室 四川 成都 610041)摘要 为研究不同蛋白质水平和加工工艺饲料对克氏原螯虾(Procambarus clarki
4、i)生长性能、消化力和抗氧化能力的影响,本研究采用 4 个蛋白质水平(28%、30%、32%和 36%)和 2 种加工工艺即膨化饲料(EF)和硬颗粒饲料(PF)的 42 双因素实验设计,进行为期 13 周的养殖实验。结果显示,蛋白质水平和加工工艺对克氏原螯虾增重率和肝体比有显著的交互作用(P0.05)。主效应结果显示,28%蛋白质可显著提高增重率和特定生长率,EF 组的末重和增重率显著高于 PF 组(P0.05)。蛋白质水平和加工工艺对肝胰脏的胰蛋白酶和淀粉酶活性有交互作用(P0.05)。主效应结果显示,肝胰脏的胰蛋白酶、淀粉酶和肠道胰蛋白酶、淀粉酶均在 28%蛋白质水平时最高,EF 组肝胰脏
5、胰蛋白酶、淀粉酶和肠道胰蛋白酶活力高于 PF 组(P0.05)。蛋白质水平和加工工艺对肝胰脏的丙二醛和碱性磷酸酶活性有显著的交互作用(P0.05)。主效应结果显示,肝胰脏碱性磷酸酶活性以及血清的碱性磷酸酶和酸性磷酸酶均在 28%蛋白质水平时最低。PF 组肝胰脏丙二醛含量显著低于 EF 组(P0.05),碱性磷酸酶活性显著低于 EF 组(P0.05)。4 种模型(Logistic、Gompertz、Von Bertalanffy和 Brody)均能很好地模拟克氏原螯虾体重和体长的生长曲线,拟合度均大于 0.97,其中,以 Logistic模型拟合克氏原螯虾体重和体长最优,且幂函数可以反映体重和体
6、长之间的关系。综上所述,28%蛋白质水平和膨化加工工艺使克氏原螯虾具有最优的生长性能和消化力,28%蛋白质水平的硬颗粒饲料可提高克氏原螯虾的抗氧化能力。关键词 克氏原螯虾;蛋白水平;加工工艺;生长曲线;消化力;抗氧化 中图分类号 S963.7 文献标识码 A 文章编号 2095-9869(2023)05-0090-14 第 5 期 郭 赛等:饲料蛋白质水平和加工工艺对克氏原螯虾生长性能、消化力和抗氧化性能的影响 91 克氏原螯虾(Procambarus clarkii)原产于美国、墨西哥北部等地区(蔡凤金等,2010),于 20 世纪 30 年代从日本引入我国,具有生长周期短、适应力强、口感鲜
7、美、营养丰富等优点(黄晓丽等,2022)。近 10 年来,克氏原螯虾产量快速增长,由 2011 年的 56.3 万 t增加到 2021 年的 263.3 万 t,目前已是我国淡水养殖规模最大的养殖虾类(农业农村部渔业渔政管理局等,2022)。蛋白质是影响克氏原螯虾生长性能和饲料成本的最重要因素之一,饲料蛋白质水平过高或过低都会对甲壳动物起负面作用(Teles et al,2020)。饲料中蛋白质水平不足会降低克氏原螯虾机体免疫力从而影响生长,而蛋白质水平过高会引起代谢负担,增加成本(范陈伟等,2020)。然而,不同研究得出的克氏原螯虾饲料蛋白质最适添加量的结果差异较大。凌俊等(2012)认为克
8、氏原螯虾饲料中蛋白质含量以 30%为宜,吴东等(2007)认为蛋白质水平在 27%时可以满足克氏原螯虾的需求,王自蕊等(2020)研究得出克氏原螯虾饲料中适宜的蛋白质水平为 31.37%32.20%,Lu等(2020)认为饲料蛋白质水平为 35.77%时增重率最高。这可能与所选择的饲料原料、生长阶段和评价指标等不同有关。目前,市场上克氏原螯虾饲料主要有膨化沉性饲料和挤压颗粒饲料2种。在异育银鲫(Carassius gibelio var.)(Gao et al,2019)、草鱼(Ctenopharynodon idellus)(陈团等,2018)、哲罗鲑(Hucho taimen)(王常安等,
9、2008)和台湾泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)(李玲丽等,2020)中发现膨化饲料优于硬颗粒饲料,在金头鲷(Sparus aurata)中膨化饲料和硬颗粒饲料对生长性能无 显 著 差 异(Venou et al,2010),而 在 大 菱 鲆(Scophthalmus maximus)中得到相反的结论(魏旭光,2015)。这些结果表明膨化饲料和硬颗粒饲料对不同水产动物的促生长作用存在较大差异。目前,关于不同蛋白质水平和加工工艺对水生动物生长的影响研究较少。胡兵(2021)研究发现,蛋白质水平为 41%和 43%和膨化加工工艺可促进凡纳滨对虾(Litopenaeus
10、 vannamei)生长和体蛋白沉积。然而,蛋白质水平和加工工艺是否影响克氏原螯虾的生长至今未知。因此,本研究基于饲料企业的实际生产需要,研究 4 个不同蛋白质水平(28%、30%、32%和36%)和 2 种加工工艺(膨化饲料和硬颗粒饲料)的饲料对克氏原螯虾生长性能、消化力和抗氧化性能的影响,旨在为优化克氏原螯虾饲料配方和加工工艺提供理论支撑。1 材料与方法 1.1 实验设计和实验饲料 采用 4 种蛋白质水平和 2 种加工工艺的 42 双因素实验设计,所制作的 8 种饲料分别为蛋白质水平28%、30%、32%和 36%的膨化饲料(expanded feed,分别简称为 EF28、EF30、EF
11、32 和 EF36 组)和硬颗粒饲料(pelleted feed,分别简称为 PF28、PF30、PF32和 PF36 组)。实验饲料由通威股份有限公司提供,所有饲料置于20 储存,饲料营养成分见表 1。1.2 饲养管理 养殖实验在长江大学动物科学学院水产研究基地进行,克氏原螯虾虾苗购于湖北荆州高清养殖合作社,采用塑料圆桶(直径高=150 cm50 cm)饲养。实验用水为经曝气的自来水,养殖水深为 0.25 m。虾苗先于圆桶中暂养 1 周,正式实验前 24 h 停止喂食,挑选初始体重为(5.350.63)g 的虾苗随机分到 24 个养殖桶中。每 3 个养殖桶(30 尾/桶)为一个处理,进行为期
12、 13 周的养殖实验,每天分别于 08:00 和 17:00饱食投喂 2 次。养殖用水 pH 为 7.58.0,溶解氧为5.07.0 mg/L,氨氮低于 0.1 mg/L。表 1 实验饲料基本营养成分(干物质,%)Tab.1 Basic nutrient composition of experimental feed(dry matter,%)饲料 Feed 水分 Moisture 粗蛋白 Crude protein 粗脂肪 Crude lipid 灰分 Ash EF28 9.68 28.540.26 7.270.13 13.910.03 EF30 9.67 30.190.35 7.960.
13、31 14.620.09 EF32 10.48 32.760.32 8.410.24 13.720.09 EF36 9.83 37.240.42 7.790.03 14.640.04 PE28 8.33 29.230.39 7.210.21 14.100.16 PE30 8.87 31.670.45 7.700.34 14.050.12 PE32 9.76 33.210.42 8.040.19 13.440.10 PE36 10.62 36.950.51 7.580.15 13.140.04 92 渔 业 科 学 进 展 第 44 卷 1.3 样本收集与分析 正式实验开始后,每 7 d 从每桶
14、随机捞取 10 尾虾测量体重和体长,所得数据用于生长曲线拟合。实验结束后,每个重复随机选择 15 尾,用 1 mL 无菌注射器从围心腔内抽取血淋巴,于 4 冰箱放置 24 h后,4 离心(12 000 g)20 min,取上清液于80 保存。取肝胰脏和肠道,80 保存待用。采用南京建成生物工程研究所生产的试剂盒测定血清和肝胰脏的酸性磷酸酶(acid phosphatase,ACP)、碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,AKP)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、总抗氧化能力(total ant
15、ioxidant capacity,T-AOC)以及肠 道 和 肝 胰 脏 胰 的 胰 蛋 白 酶(trypsin)、淀 粉 酶(amylase)和脂肪酶(lipase)。饲料及虾体营养组成按照 AOAC(2005)国际标准方法分析。饲料中水分含量的测定采用 105 干燥法,全虾水分的测定采用真空冷冻干燥法。粗蛋白含量采用凯氏定氮法测定,粗脂肪含量用索氏提取法进行测定,灰分通过 550 灼烧法测定。1.4 计算公式与统计分析 克氏原螯虾生长指标计算公式如下:增重率(weight gain rate,WGR,%)=100(Wt W0)/W0 成活率(survival rate,SR,%)=100
16、(N2/N1)肝体比(hepatosomatic index,HSI,%)=100H/W 式中,Wt为虾终末均重(g),W0为虾初始均重(g);N2为终末虾尾数,N1为初始虾尾数;H 为肝脏质量(g),W 为体重(g)。本研究所有结果用平均值标准差(MeanSD)表示。实验数据采用 SPSS 19.0 进行单因素方差分析(one-way ANOVA)、T 检验、双因素方差分析(two-way ANOVA)和非线性回归分析,用 Duncan 法进行多重比较,P0.05 为差异显著水平。生长曲线选用 4 种常用的生长模型对克氏原螯虾体重和体长进行拟合(表 2),根据拟合曲线参数值、估计值和拟合度(
17、R2)选择最优的生长模型。使用幂函数对体重和体长进行拟合,方程表达式为 W=aLb(a和 b 为参数,W 为体重,L 为体长)。本研究中所选的 4 个模型均为非线性微分方程,采用高斯牛顿(Gauss-Newton)算法,以残差平方和最小为目标函数,逐次迭代计算各参数值,收敛标准为 1108,计算复相关指数(R2),作为衡量拟合优度的指标。表 2 4 种生长曲线模型表达式 Tab.2 Four growth curve model expressions 模型 Model 表达式 Expression 拐点(t,y)Inflection pointLogistic y=A/1+Bexp(kt)(
18、lnB)/k,A/2 Gompertz y=AexpBexp(kt)(lnB)/k,A/e Von Bertalanffy y=A1Bexp(kt)3(ln3B)/k,8A/27Brody y=A1Bexp(kt)注:A 为极限生长值,k 为瞬时生长速度,B 为参数,t为天数(d)。Note:A is the limit growth value,k is the instantaneous growth rate,B is the parameter,and t is the number of days(d).2 结果 2.1 蛋白质水平和加工工艺对克氏原螯虾生长性能和体组成的影响 蛋白质
19、水平和加工工艺对增重率和肝体比有显著的交互作用(P0.05)(表 3)。由主效应分析可知,蛋白水平对终末体重、增重率和肝体比有显著影响(P0.05)。随着蛋白质水平的提高,增重率逐渐下降。EF28 组终末体重和增重率显著高于 EF36 组,EF28组肝体比显著低于其他实验组(P0.05)。膨化加工工艺 组 末 重 和 增 重 率 显 著 高 于 颗 粒 加 工 工 艺 组(P0.05)。此外,本实验养殖在半露天养殖环境中,养殖水体中有其他杂质,而饲料为沉性饲料,残余饲料较难收集,因此,没有摄食率和饲料系数等相关数据。蛋白质水平和加工工艺对全虾粗蛋白和粗脂肪有显著的交互作用(P0.05)(表 4
20、)。主效应分析显示,蛋 白 质 水 平 对 全 虾 粗 蛋 白 和 粗 脂 肪 影 响 显 著(P0.05)。加工工艺对粗脂肪有显著影响(P0.05),膨化饲料粗脂肪含量显著高于颗粒饲料组(P0.05)。2.2 蛋白质水平和加工工艺对克氏原螯虾酶活性和丙二醛的影响 蛋白质水平和加工工艺对肝胰脏的胰蛋白酶和淀粉酶活性有显著的交互作用(P0.05)(表 5)。主效应结果显示,蛋白质水平对肝胰脏的胰蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和肠道胰蛋白酶与淀粉酶活性影响显著(P0.05)。肝胰脏的胰蛋白酶、淀粉酶和肠道胰蛋白酶、淀粉酶活性随蛋白水平升高而降低,均在 28%蛋白水平时达到最大值,肝胰脏脂肪酶呈先上升后下降
21、的趋势(P0.05)。膨化饲料组肝胰脏胰蛋白酶、淀粉酶活力和肠道胰蛋白酶活性显著高于颗粒饲料组(P0.05)。第 5 期 郭 赛等:饲料蛋白质水平和加工工艺对克氏原螯虾生长性能、消化力和抗氧化性能的影响 93 表 3 蛋白质水平和加工工艺对克氏原螯虾生长的影响 Tab.3 Effects of protein level and processing technique on the growth of P.clarkii 项目 Items 初始体重 IBW/g 终末体重 FBW/g增重率 WGR/%成活率 SR/%肝体比 HSI/%组别 Group EF28 5.230.10 19.802.
22、77a 279.1610.11a 68.891.92 5.310.52a EF30 5.270.17 17.590.76b 234.594.77b 70.006.67 6.230.49bc EF32 5.050.14 17.511.07b 244.185.98b 70.006.67 7.040.30cd EF36 5.380.45 16.090.69bc 199.515.88d 70.003.33 7.270.15d PF28 5.490.34 17.020.97bc 211.539.22c 72.223.85 6.300.03bc PF30 5.260.16 15.600.07bc 196.
23、819.82d 70.003.33 6.760.89bc PF32 5.330.28 16.260.67bc 205.266.73bcd 74.445.09 5.910.53ab PF36 5.520.12 14.870.65c 169.4112.19e 70.006.67 6.110.50abc 主效应 Main effect 蛋白水平 Protein level 28 5.360.11 18.410.98a 245.3515.90a 70.561.34 5.800.26b 30 5.260.06 16.590.49a 215.709.06c 70.001.92 6.500.29a 32 5
24、.190.10 16.880.43a 224.729.01b 72.222.38 6.470.30a 36 5.450.12 15.480.37b 184.466.96d 70.001.92 6.690.29a 加工工艺 Processing 膨化饲料 Expanded feed 5.230.07 17.750.56 a 239.368.99 a 69.721.26 6.460.25 硬颗粒饲料 Pelleted feed 5.400.07 15.940.29 b 195.755.07 b 71.671.33 6.270.17 双因素方差分析 Two-way ANOVA 蛋白质水平 Prote
25、in level 0.509 0.002 0.000 0.849 0.030 加工工艺 Processing 0.464 0.006 0.000 0.355 0.050 交互作用 Interaction effect 0.735 0.648 0.012 0.814 0.002 注:不同小写字母表示差异显著(P0.05)。下表同。Note:Different lowercase letters indicate significant difference(P0.05).The following table is the same.表 4 蛋白质水平和加工工艺对克氏原螯虾常规成分的影响(鲜物质
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