■柳 茜 楊文嬌 吳 振 梁萌青 鄭珂珂 牟玉超
(1.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所,山東青島 266071;2.唐山拓普生物科技有限公司,河北唐山 063021)
酵母水解物(Autolzed Yeast),是采用新鮮啤酒酵母為原料,采用現(xiàn)代生物工程技術(shù),經(jīng)除雜、自溶、酶解、噴霧干燥等工藝精制而成。酵母水解物富含核酸、核苷酸、小肽、細(xì)胞壁多糖(免疫多糖)、游離氨基酸及豐富的B族維生素[1-2]。氨基酸和小肽易于消化吸收,在動(dòng)物蛋白質(zhì)營養(yǎng)中優(yōu)勢(shì)顯著,因此酵母水解物是一種非常理想的功能性蛋白源,可以作為飼料中優(yōu)質(zhì)蛋白原料(如魚粉)的替代物[3-4]。此外,小肽可以加速蛋白質(zhì)合成,提高動(dòng)物機(jī)體免疫力[5]。核苷酸及B族維生素具有提高機(jī)體免疫力和抗氧化能力的作用[6-9]。酵母細(xì)胞壁多糖因其特殊構(gòu)型,尤其啤酒酵母由于多代次的特殊優(yōu)勢(shì),更厚的胞壁,提供更豐富的免疫多糖,易被免疫系統(tǒng)接受,激活機(jī)體巨噬細(xì)胞,并誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生一系列的細(xì)胞免疫和體液免疫反應(yīng),從而增強(qiáng)動(dòng)物免疫力,改善其健康狀況。目前,酵母或酵母提取物等作為蛋白質(zhì)來源或飼料添加劑在淡水魚(鯉魚、豐鯉、淡水白鯧、鳊、草魚、異育銀鯽等)中的應(yīng)用已有研究[10],但是酵母水解物作為蛋白質(zhì)來源或飼料添加劑在海水魚中研究較少。
大菱鲆(Scophthalmus maximus L.)是一種底棲的肉食性海水魚類,是我國北方重要的海水養(yǎng)殖品種之一。目前,大菱鲆的基本營養(yǎng)需求已經(jīng)明確,因此如何通過營養(yǎng)途徑進(jìn)行健康養(yǎng)殖逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。本研究利用以魚粉、豆粕、玉米蛋白粉、谷朊粉和酵母粉為復(fù)合蛋白源配制的精飼料,探究酵母水解物對(duì)大菱鲆非免疫性免疫力及抗應(yīng)激能力的影響,為酵母水解物在大菱鲆人工配合飼料中的應(yīng)用積累資料。
大菱鲆幼魚購自青島市通用水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司。試驗(yàn)開始前,停食24 h,隨機(jī)挑選大小均勻、體格健壯且體表無病,平均體重(6.17±0.06)g的大菱鲆幼魚360尾,隨機(jī)平均分配到4×3個(gè)養(yǎng)殖桶(40 cm×50 cm×100 cm)中。
試驗(yàn)飼料原料購自青島七好生物科技有限公司。飼料原料粉碎后,過80目篩網(wǎng)備用。以30%魚粉組為對(duì)照組,以酵母水解物及酵母粉及植物蛋白分別替代10%、15%、20%魚粉,配制成等氮、等能的4種試驗(yàn)飼料。試驗(yàn)飼料配方及營養(yǎng)成分見表1。
表1 試驗(yàn)飼料組成及營養(yǎng)成分分析
養(yǎng)殖試驗(yàn)采用流水培育,養(yǎng)殖水體水溫(16±1)℃,pH值7.6~8.2,連續(xù)充氧,溶氧含量保持在6 mg/l以上。每天人工表觀飽食投喂兩次(6:30和16:30),投喂后0.5 h換水以排除殘餌,試驗(yàn)為期8周。
試驗(yàn)結(jié)束后,饑餓24 h,稱每桶魚總重。然后每桶隨機(jī)取6尾魚,用1.0 ml一次性無菌注射器(含肝素鈉)尾靜脈采血,置于4℃冰箱過夜,在2 500 r/min離心10 min,分離血清,-20℃冰箱保存,待測(cè);取肝臟,-20℃冷凍保存,待測(cè);每桶隨機(jī)撈取3尾魚,用于常規(guī)分析。
血清溶菌酶(LZM)、肝臟酸性磷酸酶(ACP)、堿性磷酸酶(AKP)、一氧化氮合酶(NOS)、肝臟總抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)活性及肝臟丙二醛(MDA)含量均采用南京建成生物工程研究所生產(chǎn)的試劑盒測(cè)定。
1.5.1 耐低氧能力測(cè)定
參照池田(1976)的方法進(jìn)行,即飼喂結(jié)束24 h后,從各試驗(yàn)組分別隨機(jī)撈取10尾供試魚,放入盛有2.0 L養(yǎng)殖桶水的泡沫箱中。將全部魚放入泡沫箱中后,開始計(jì)時(shí)并觀察各組試驗(yàn)魚的呼吸情況。待10尾試驗(yàn)魚中的8尾停止鰓蓋自主張合動(dòng)作后,將其全部撈起放入原養(yǎng)殖桶中,連續(xù)充氧繼續(xù)觀察2.0 h,記錄各試驗(yàn)組恢復(fù)自主呼吸的魚體數(shù)量。根據(jù)各試驗(yàn)組魚停止鰓蓋自主張合時(shí)間和恢復(fù)自主呼吸的魚體數(shù)量,評(píng)價(jià)各組魚耐低氧的能力。
1.5.2 抗干旱能力測(cè)定
從各試驗(yàn)組中分別隨機(jī)撈取10尾試驗(yàn)魚,進(jìn)行抗干旱能力的測(cè)定。具體做法是將撈起的試驗(yàn)魚放在干燥的塑料筐中,連續(xù)觀察魚體的動(dòng)態(tài),待10尾試驗(yàn)魚中的8尾停止鰓蓋自主張合運(yùn)動(dòng)后,將其全部放入原養(yǎng)殖桶中,連續(xù)充氧繼續(xù)觀察2.0 h,記錄各試驗(yàn)組恢復(fù)自主呼吸的魚體數(shù)量。根據(jù)各組魚停止鰓蓋自主張合時(shí)間和恢復(fù)自主呼吸的魚體數(shù)量,評(píng)價(jià)各組魚抗干旱的能力。
1.5.3 抗低鹽度應(yīng)激能力測(cè)定
從各試驗(yàn)組分別隨機(jī)撈取10尾供試魚,放入盛有4 L淡水、連續(xù)充氧的泡沫箱中,將全部魚放入泡沫箱中后,開始計(jì)時(shí)并觀察各組試驗(yàn)魚的呼吸情況。記錄試驗(yàn)組和對(duì)照組魚全部停止鰓蓋自主張合的時(shí)間,評(píng)價(jià)試驗(yàn)組和對(duì)照組魚的耐低鹽能力。
數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0進(jìn)行單因素方差分析(Oneway ANOVA),差異顯著(P<0.05)后,進(jìn)行鄧肯氏多重比較(Duncan's multiple range tests),所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。
表2 酵母水解物對(duì)大菱鲆幼魚免疫相關(guān)酶活性的影響
由表2可見,添加酵母水解物的各試驗(yàn)組血清溶菌酶(LZM)、肝臟酸性磷酸酶(ACP)和一氧化氮合酶(NOS)活性均顯著高于對(duì)照組(P<0.05);YH-1組肝臟堿性磷酸酶活性高于對(duì)照組,但差異不顯著(P>0.05);YH-2及YH-3組肝臟AKP活性顯著高于對(duì)照組(P<0.05);且血清LZM、肝臟ACP、AKP和NOS活性隨著酵母水解物的含量增加呈先上升后下降的趨勢(shì);YH-2組的LZM、AKP、NOS活性顯著高于YH-1和YH-3組(P<0.05);YH-2組的肝臟ACP活性略高于YH-1和YH-3組,但差異不顯著(P>0.05)。
表3 酵母水解物對(duì)大菱鲆幼魚肝臟抗氧化能力的影響
由表3可知,YH-1組肝臟總抗氧化能力(T-AOC)顯著高于對(duì)照組(P<0.05),YH-2、YH-3組T-AOC則顯著低于對(duì)照組(P<0.05);添加酵母水解物的各試驗(yàn)組超氧化物歧化酶(SOD)活性均顯著高于對(duì)照組(P<0.05);YH-2組的SOD活性顯著高于YH-1、YH-3組;YH-1、YH-2組肝臟丙二醛(MDA)含量與對(duì)照組(YH-0)相比無顯著差異(P>0.05);YH-2組的過氧化物酶(POD)活性略高于YH-0、YH-1組,但差異不顯著(P>0.05);YH-0、YH-1和YH-2三組POD活性均顯著高于YH-3組(P<0.05)。
表4 酵母水解物對(duì)大菱鲆幼魚抗應(yīng)激能力的影響
由表4可知,各試驗(yàn)組耐干旱時(shí)間和耐干旱存活率差異不顯著(P>0.05);YH-3組的耐干旱時(shí)間大于YH-0組;YH-1、YH-2組的耐干旱存活率高于對(duì)照組,但無顯著差異(P>0.05);YH-1組與YH-0組的耐低氧時(shí)間差異不顯著(P>0.05),YH-0、YH-1組耐低氧時(shí)間均顯著高于YH-2、YH-3組(P<0.05);添加酵母水解物的各試驗(yàn)組的耐低氧存活率顯著高于對(duì)照組(P<0.05);添加酵母水解物各試驗(yàn)組大菱鲆幼魚的耐低鹽時(shí)間顯著高于對(duì)照組(P<0.05),其中YH-2組耐低鹽時(shí)間顯著高于其他三組(P<0.05)。
LZM是一種堿性蛋白,能水解細(xì)菌細(xì)胞壁中黏肽的乙酰氨基多糖并使之裂解被釋放出來,形成一個(gè)水解酶體系,從而破壞和消除侵入體內(nèi)的異物,實(shí)現(xiàn)機(jī)體防御功能[11]。王武剛對(duì)凡納濱對(duì)蝦的研究中,魚粉替代量為15%時(shí),血清LZM活性顯著高于對(duì)照組,替代量大于15%后,各替代組血清LZM活性均低于對(duì)照組[3]。這與本研究結(jié)果一致,YH-2組LZM活性最高,添加量大于2%時(shí)其活性下降,說明適量的酵母水解物可提高大菱鲆幼魚的LZM活性,而過高的添加量可能會(huì)有抑制作用。
AKP和ACP是兩種重要的水解酶,對(duì)細(xì)菌等異物在溶酶體內(nèi)的消化降解具有重要作用。在本研究中,YH-2組的AKP、ACP活性最高,隨著飼料中酵母水解物含量進(jìn)一步提高,其活性下降。NO是吞噬細(xì)胞發(fā)揮細(xì)胞毒作用的一種有效分子,一些非免疫細(xì)胞在激活時(shí)也能大量釋放NO。NO的生物合成依賴于NOS[12]。本研究結(jié)果表明,酵母水解物可提高大菱鲆幼魚肝臟NOS活性。
酵母水解物提高機(jī)體免疫能力,可能與其核苷酸、B族維生素等功能性物質(zhì)含量豐富有關(guān)。Sajeevan曾指出核苷酸可作為水產(chǎn)動(dòng)物的免疫增強(qiáng)劑[13]。王廣軍等研究表明,飼料中添加酵母核苷酸可提高凡納濱對(duì)蝦肌肉組織中LZM、ACP活性[14]。許丹丹等研究表明,飼料中添加核苷酸混合物可顯著提高凡納濱對(duì)蝦肝胰腺堿性磷酸酶(AKP)活性[7]。周小秋指出,B族維生素可以通過提高血清LZM活性和血清ACP活性增強(qiáng)殺菌能力,通過增強(qiáng)血清總鐵結(jié)合力提高抑菌能力,通過提高血清凝集素水平和血清補(bǔ)體含量促進(jìn)白細(xì)胞吞噬作用,從而增強(qiáng)魚體的非特異性免疫力[9]。劉立鶴等指出,酵母水解物粉狀或膏狀產(chǎn)品中都含有17%~30%的β-葡聚糖和甘露寡糖,這對(duì)于改善腸道微生態(tài)、增強(qiáng)水產(chǎn)動(dòng)物的非特異性免疫能力具有重要的作用[15]。酵母水解物中含有酵母細(xì)胞壁多糖,能刺激免疫,促進(jìn)免疫器官發(fā)育[16]。近年來的研究證實(shí),β-葡聚糖能夠提高溶菌酶的活性,提高免疫相關(guān)酶的活性,并能夠活化B細(xì)胞和T細(xì)胞。
T-AOC可以反映機(jī)體酶促和非酶促系統(tǒng)的抗氧化能力[17]。本研究中,YH-1組的T-AOC顯著高于對(duì)照組(P<0.05)。SOD可以消除體內(nèi)多余的自由基,是機(jī)體清除氧自由基的重要抗氧化保護(hù)酶,它能促使自由基的形成和清除處于動(dòng)態(tài)平衡,從而清除自由基對(duì)機(jī)體的危害,保護(hù)細(xì)胞免受損傷。當(dāng)SOD活性降低時(shí),其自由基等毒害物質(zhì)就會(huì)積累[11]。丙二醛(MDA)是生物膜中的不飽和脂肪酸受到活性氧攻擊,發(fā)生脂質(zhì)過氧化的終產(chǎn)物,其含量可反映體內(nèi)脂質(zhì)過氧化強(qiáng)弱,間接反映組織細(xì)胞氧化損傷的程度。本研究中,YH-2組的SOD、POD活性高于其他組;YH-2組的MDA含量低于YH-0和YH-3組。綜合上述指標(biāo),酵母水解物可以提高大菱鲆幼魚肝臟抗氧化能力,且YH-2組大菱鲆幼魚的肝臟抗氧化能力最強(qiáng)。這與王武剛對(duì)凡納濱對(duì)蝦的研究結(jié)果一致[3]。
酵母水解物提高大菱鲆幼魚的抗氧化能力可能與其中含有豐富的B族維生素、核苷酸和小肽有關(guān)。有研究表明,隨著硫胺素、核黃素、煙酸、泛酸、吡哆醇和肌醇添加量的提高,幼建鯉血清和肌肉MDA含量顯著或極顯著下降,血清、肝胰臟、腸道、后腎和肌肉等的一種或多種組織SOD活性顯著或極顯著提高[9]。許丹丹等研究表明,飼料中添加外源核苷酸可顯著提高凡納濱對(duì)蝦肝胰臟的T-AOC活性(P<0.05),提高血清SOD活性(P>0.05)[7]。苗新等研究表明,飼料中核苷酸添加量為300 mg/kg時(shí),可顯著提高大黃魚血清SOD活性和T-AOC的活性,從而提高機(jī)體抗氧化能力[18]。王廣軍等研究顯示,在飼料中添加酵母核苷酸可顯著提高凡納濱對(duì)蝦肌肉組織中的SOD、POD活性[14]。姜柯君等對(duì)星斑川鰈的研究中,飼料中添加適量小肽后,肝臟和血清的SOD活性升高,MDA含量顯著降低(P<0.05)[19]。
應(yīng)激反應(yīng)是魚體對(duì)各種環(huán)境因子的超常刺激所產(chǎn)生的一種非特異性生理反應(yīng)。過度的應(yīng)激不僅影響魚類的生產(chǎn)性能,還會(huì)誘發(fā)多種疾病,甚至造成死亡[20]。本研究中,飼料中添加酵母水解物可提高大菱鲆幼魚耐干旱及耐低氧應(yīng)激的存活率,顯著延長大菱鲆幼魚耐低鹽應(yīng)激時(shí)間(P<0.05)。由此可見,飼料中添加酵母水解物可提高大菱鲆幼魚的抗應(yīng)激能力。這可能與酵母水解物中豐富的核苷酸含量有關(guān)。Superchi等對(duì)仔豬的研究表明,在仔豬斷奶前補(bǔ)充日糧核苷酸能提高斷奶應(yīng)激的適應(yīng)能力[21]。王廣軍等研究表明,飼料中添加酵母核苷酸可提高凡納濱對(duì)蝦的抗應(yīng)激能力[14]。
酵母水解物提高大菱鲆幼魚的抗應(yīng)激能力還可能與其中含有的酵母免疫多糖有關(guān),酵母多糖可增加動(dòng)物對(duì)外界不良刺激的適應(yīng)性。研究顯示,酵母細(xì)胞壁多糖可提高異育銀鯽和草魚的抗應(yīng)激能力[20,22]。
飼料中添加酵母水解物可提高大菱鲆幼魚機(jī)體免疫能力、肝臟抗氧化性能和抗應(yīng)激能力;且在本試驗(yàn)條件下,以添加2%的酵母水解物的效果最佳。