稅春 施永海 陸根海 徐嘉波

(上海市水產(chǎn)研究所，上海市水產(chǎn)技術(shù)推廣站，上海 200433)

美洲鰣學(xué)名美洲西鯡(Alosasapidissima)，隸屬于鯡形目(Clupeiformes)、鯡科(Clupeidae)、西鯡屬(Alosa)，是典型的溯河產(chǎn)卵魚類。美洲鰣肉質(zhì)細(xì)嫩，且富含必需氨基酸、不飽和脂肪酸、礦物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)[1]，因而深受人們的青睞，具有廣闊的消費(fèi)市場。因美洲鰣與我國瀕臨滅絕的中國鰣(Tenualosareevesii)在形態(tài)、口感、營養(yǎng)價(jià)值等方面都極為相似，我國從20世紀(jì)90年代開始引進(jìn)該魚以彌補(bǔ)日漸稀缺的鰣魚資源。經(jīng)過十幾年的繁育攻關(guān)研究，我國科研工作者在美洲鰣的人工繁殖[2]、早期發(fā)育[3]、苗種培育[4-6]、攝食特性[7]、營養(yǎng)與生理[8-10]等方面取得了較大成果，我國的美洲鰣繁育養(yǎng)殖技術(shù)日益完善和成熟。魚類新陳代謝的生理機(jī)能主要體現(xiàn)在對(duì)食物的消化吸收方面，機(jī)體消化吸收能力的大小與消化酶的活性關(guān)系緊密[11]。研究魚類消化酶的特性對(duì)研究其代謝機(jī)能和食性特征具有積極意義。

魚類的消化酶是由消化腺和消化管分泌的能催化食物分解的酶。蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶是魚類消化生理研究中主要的種類，通過它們的催化分解作用使機(jī)體能吸收利用食物中的營養(yǎng)物質(zhì)。魚類消化酶活力的影響因素可以分為兩類：一類為外源性因素，如溫度、鹽度、pH、食物等；另一類為內(nèi)源性因素，包括魚類自身的食性和各生長階段的變化。在魚類的發(fā)育過程中，會(huì)經(jīng)歷由內(nèi)源性營養(yǎng)向外源性營養(yǎng)的轉(zhuǎn)變和從仔魚到稚魚的轉(zhuǎn)變[12]，伴隨機(jī)體生長發(fā)育階段的改變，消化酶活力也將發(fā)生變化。本研究通過對(duì)工廠化養(yǎng)殖的美洲鰣幼魚的生長過程進(jìn)行連續(xù)跟蹤，檢測其生長性狀和消化酶(蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶)活力的變化，探討美洲鰣幼魚在生長發(fā)育過程中的消化特性，以期為美洲鰣消化生理和飼料科學(xué)的研究提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料和設(shè)施

試驗(yàn)用美洲鰣幼魚來自上海市水產(chǎn)研究所(上海市水產(chǎn)技術(shù)推廣站)苗種技術(shù)中心。美洲鰣受精卵經(jīng)孵化后獲得初孵仔魚，并于室內(nèi)育苗池培育至能攝食商品飼料(“明輝”海水魚膨化料：粗蛋白質(zhì)40%，粗脂肪6%)，然后轉(zhuǎn)入工廠化養(yǎng)殖池。養(yǎng)殖池為方形水泥池，面積約200 m2，水深1.5 m。養(yǎng)殖池底呈一定坡度，西高東低，進(jìn)水口設(shè)置在養(yǎng)殖池西端，沿池壁切線方向進(jìn)水；排水口則設(shè)置于養(yǎng)殖池東端。為更有利于排水，排水口處略低于四周，呈鍋底狀。排水閥置于養(yǎng)殖池外，池內(nèi)鋪設(shè)PVC管控制排水口，并設(shè)有溢水口。池內(nèi)每2～3 m2配備1個(gè)充氣石，24 h持續(xù)增氧，以保證池水溶解氧高于5.0 mg/L。養(yǎng)殖用水為當(dāng)?shù)刈匀缓Ｋ?，鹽度5～15。

1.2 幼魚的投放和養(yǎng)殖管理

放魚前1周，用高錳酸鉀溶液(質(zhì)量濃度4 mg/L)進(jìn)行全池消毒。于2015年7月30日將體長為(54.04±6.07)mm、體質(zhì)量為(2.03±0.75)g的4 000尾美洲鰣幼魚放入養(yǎng)殖池中。養(yǎng)殖試驗(yàn)于2015年10月22日結(jié)束，共計(jì)84 d。養(yǎng)殖期間每周換水1次，換水量約為全池水量的2/3。每2周進(jìn)行1次池底和池壁的清潔，清洗操作參照施永海等[13]的方法，以減少對(duì)幼魚造成的應(yīng)激。每天8：00、14：00用商品膨化料進(jìn)行投喂，投飼量以2 h內(nèi)攝食完為準(zhǔn)。每天早晚用表層水溫計(jì)測量水溫并做好記錄。

1.3 樣品采集

設(shè)定放養(yǎng)日期(7月30日)為養(yǎng)殖開始日期(0 d)。試驗(yàn)開始后，每14 d采樣1次，共連續(xù)采樣7次，采樣前24 h停止投飼。每次采樣時(shí)，隨機(jī)從池中取10～20尾魚，并重復(fù)取樣3次，分別測定試驗(yàn)魚的體質(zhì)量和體長。然后將魚置于冰水中麻醉，再分別采集魚體的胃、幽門盲囊和腸道組織，去除內(nèi)容物，經(jīng)生理鹽水清洗和濾紙擦干后放入預(yù)冷的離心管中，于-20 ℃冰箱中保存，備測。

1.4 指標(biāo)檢測

檢測前將組織樣品于4 ℃下解凍。先將樣本組織剪碎，混勻，再稱取0.2 g左右樣本，加入9倍體積的生理鹽水，冰浴勻漿，勻漿液在4 ℃、3 500 r/min下離心10 min，取上清液進(jìn)行消化酶活力的檢測。蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活力均采用南京建成生物工程研究所的試劑盒，按照試劑盒說明書進(jìn)行測定。相關(guān)計(jì)算公式如下。

肥滿度=W/L3×100

(1)

成活率(%)=100×(NT+N)/N0

(2)

飼料系數(shù)=消耗的飼料總質(zhì)量/幼魚總質(zhì)量增加量

(3)

體長和體質(zhì)量關(guān)系式：W=aLb

(4)

體長與養(yǎng)殖時(shí)間的關(guān)系式：L=aebt

(5)

體質(zhì)量與養(yǎng)殖時(shí)長的關(guān)系式：W=aebt

(6)

式(1)～(6)中：W為試驗(yàn)魚體質(zhì)量(g)，L為試驗(yàn)魚體長(cm)，NT為結(jié)束時(shí)幼魚的數(shù)量(尾)，N為幼魚取樣數(shù)量(尾)，N0為初始幼魚數(shù)量(尾)，t為養(yǎng)殖時(shí)長(d)，a、b為常數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用EXCEL 2003軟件統(tǒng)計(jì)后，用SPSS 20.0軟件進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)，如果差異顯著則進(jìn)行Duncan’s多重比較，設(shè)顯著水平為0.05。用SPSS 20.0軟件對(duì)美洲鰣?bào)w長與體質(zhì)量的相關(guān)性及其分別與養(yǎng)殖時(shí)長的關(guān)系進(jìn)行曲線回歸分析和最佳函數(shù)關(guān)系模擬。利用EXCEL 2003軟件繪圖。描述性統(tǒng)計(jì)值采用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”的方式表示。

2 結(jié)果

2.1 美洲鰣幼魚的生長性能

養(yǎng)殖期間水體水溫變化情況如圖1。經(jīng)過84 d的養(yǎng)殖，美洲鰣幼魚養(yǎng)殖成活率為86%，飼料系數(shù)為1.84；幼魚平均體長由(54.04±6.07)mm增至(115.49±7.29)mm，平均體質(zhì)量由(2.03±0.75)g增至(22.72±4.20)g，平均體長和體質(zhì)量分別增長了1.14倍和10.19倍。經(jīng)曲線回歸分析得到體長和體質(zhì)量的冪函數(shù)相關(guān)關(guān)系式：W=7×10-6L3.158 2，R2=0.991，P<0.01(見圖2)。幼魚體質(zhì)量(W)和體長(L)均與養(yǎng)殖時(shí)長(t)呈指數(shù)相關(guān)：W=2.463 3e0.027 4t，R2=0.968，P<0.01；L=56.568e0.008 8t，R2=0.981，P<0.01。養(yǎng)殖14 d后，美洲鰣幼魚的肥滿度較初始時(shí)顯著提高(P<0.05)；養(yǎng)殖28 d時(shí)，幼魚肥滿度有所下降，但與14 d時(shí)無顯著差異(P>0.05)；之后，美洲鰣幼魚的肥滿度顯著下降，養(yǎng)殖42 d時(shí)肥滿度與養(yǎng)殖14 d和28 d時(shí)相比顯著降低(P<0.05)，但隨后幼魚的肥滿度保持著較快的增長速度，養(yǎng)殖56 d、70 d和84 d時(shí)的肥滿度均顯著高于養(yǎng)殖42 d時(shí)和初始的水平(P<0.05)；肥滿度最大值出現(xiàn)在第84天，即試驗(yàn)結(jié)束時(shí)(見圖3)。

圖1 養(yǎng)殖期間水體溫度變化情況

圖2 美洲鰣幼魚體長與體質(zhì)量的關(guān)系

注：圖中有相同字母表示組間差異不顯著(P>0.05)。圖3 美洲鰣幼魚肥滿度隨養(yǎng)殖時(shí)長的變化

2.2 美洲鰣幼魚消化酶活力的變化情況

2.2.1 胃蛋白酶

在美洲鰣幼魚生長過程中，其胃蛋白酶活力隨著機(jī)體的生長而逐漸升高(見圖4)。養(yǎng)殖14 d時(shí)，幼魚胃蛋白酶活力較最初時(shí)有顯著上升(P<0.05)；從養(yǎng)殖14 d到42 d，胃蛋白酶活力處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，沒有明顯的升高趨勢(P>0.05)；到養(yǎng)殖56 d時(shí)，試驗(yàn)魚的胃蛋白酶活力又有了顯著提高(P<0.05)，之后一直保持著上升的趨勢，但養(yǎng)殖70 d時(shí)幼魚胃蛋白酶的活力與56 d時(shí)相比沒有顯著提高(P>0.05)；試驗(yàn)期間胃蛋白酶活力的最大值出現(xiàn)在第84天。

注：圖中有相同字母表示組間差異不顯著(P>0.05)。圖4 美洲鰣幼魚胃蛋白酶的變化

2.2.2 幽門盲囊消化酶

美洲鰣幼魚的幽門盲囊消化酶活力隨養(yǎng)殖時(shí)長的變化情況見表1。總體上，淀粉酶活力隨著美洲鰣幼魚的生長呈下降趨勢(P<0.05)；從試驗(yàn)開始至第14天，淀粉酶活力保持著較高水平，第28天時(shí)顯著降低(P<0.05)；之后保持著相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，養(yǎng)殖56 d，幼魚淀粉酶活力顯著下降(P<0.05)，第70天、第84天時(shí)的淀粉酶活力顯著低于初始水平(P<0.05)。蛋白酶活力在第28、42天時(shí)顯著低于第84天時(shí)(P<0.05)，但與其他組無顯著差異(P>0.05)。除第28天和第42天外，其余各組間的蛋白酶活力均無顯著性差異(P>0.05)。養(yǎng)殖開始14 d內(nèi)幼魚的脂肪酶活力沒有顯著變化(P>0.05)，至第28天時(shí)顯著下降(P<0.05)，第42天與第28天時(shí)沒有顯著差異(P>0.05)，第56天時(shí)的脂肪酶活力較第42天時(shí)的顯著提高(P<0.05)，并在之后保持顯著上升的趨勢(P<0.05)。

表1 美洲鰣幼魚幽門盲囊消化酶活力隨養(yǎng)殖時(shí)長的變化

2.2.3 腸道消化酶

試驗(yàn)期間美洲鰣幼魚腸道消化酶活力隨時(shí)間的變化情況見表2。淀粉酶活力在前56 d內(nèi)無顯著變化(P>0.05)，第70天時(shí)腸道淀粉酶的活力較第56天時(shí)有所降低，但下降不顯著(P>0.05)，直至第84天，即試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，淀粉酶活力顯著降低(P<0.05)。蛋白酶活力的最大值出現(xiàn)在試驗(yàn)第84天時(shí)，且顯著高于0 d、28 d和56 d的水平(P<0.05)，但與70 d、42 d、14 d時(shí)的活力水平差異不顯著(P>0.05)。脂肪酶活力的最大值也出現(xiàn)在84 d時(shí)，但與42 d、56 d、70 d及初始時(shí)的酶活力無顯著差異(P>0.05)；試驗(yàn)第14天和第28天脂肪酶的活力較初始時(shí)顯著降低(P<0.05)；美洲鰣幼魚的脂肪酶活力在養(yǎng)殖14 d至70 d期間無顯著差異(P>0.05)。

表2 美洲鰣幼魚腸道消化酶活力隨養(yǎng)殖時(shí)長的變化

3 討論

3.1 美洲鰣幼魚的生長類型

經(jīng)過在復(fù)雜環(huán)境長期的生存選擇，每種魚類都形成了其獨(dú)特的、可以遺傳的生長規(guī)律。對(duì)魚類生長規(guī)律最直觀的反映就是體長與體質(zhì)量的關(guān)系。比較生長速度、冪函數(shù)方程被廣泛應(yīng)用于描述魚類的生長特點(diǎn)。冪函數(shù)方程通常表述為：W=bLa，參數(shù)a表示魚類生長發(fā)育的不均勻性，這是由體質(zhì)量和體長增長的不均勻造成的，所以可通過生長冪指數(shù)a來判斷魚類是否處于等速生長：當(dāng)a=3即為等速生長，a≠3即為異速生長[14]。本研究中，美洲鰣的生長冪函數(shù)方程為：W=7×10-6L3.158 2，其中a≈3，表明美洲鰣幼魚的生長為等速生長，且體質(zhì)量與體長的回歸分析結(jié)果為顯著相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)為0.991。據(jù)此推測，目前的養(yǎng)殖條件對(duì)于美洲鰣的生長是適宜的，具有積極的影響[15]。

3.2 工廠化養(yǎng)殖方式對(duì)美洲鰣幼魚生長的影響

美洲鰣幼魚在工廠化養(yǎng)殖條件下的生長性能除了由其自身遺傳因子所決定外，還會(huì)受到溫度、食物等諸多外部環(huán)境因素的影響。朱雅珠等[16]用不同蛋白質(zhì)和脂肪水平的膨化飼料飼喂美洲鰣，結(jié)果顯示，當(dāng)飼料的蛋白質(zhì)水平在40%～45%，脂肪含量為6%～8%時(shí)養(yǎng)殖效果最佳；楊坤等[17]的研究認(rèn)為，當(dāng)飼料中的蛋白質(zhì)含量為40%時(shí)養(yǎng)殖效果最佳。參考以上的研究結(jié)果，本試驗(yàn)使用粗蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的商品膨化飼料，以保證美洲鰣幼魚的正常生長。

肥滿度作為魚類的生長性狀之一，被廣泛用于衡量魚類的營養(yǎng)狀況和豐滿程度[18]。本研究中，美洲鰣幼魚在前28 d內(nèi)肥滿度顯著增加，但第42天又降至初始水平，之后一直保持著上升趨勢。這樣的變化可能與美洲鰣幼魚在前42 d內(nèi)淀粉酶活力的逐漸下降及蛋白酶活力的波動(dòng)有關(guān)。從飼料系數(shù)看，工廠化養(yǎng)殖美洲鰣幼魚的飼料系數(shù)為1.84，較水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖模式(2.5)更低[19]，這可能與養(yǎng)殖模式及試驗(yàn)用魚規(guī)格不同有關(guān)。

3.3 美洲鰣幼魚生長過程中消化酶活力變化特點(diǎn)

魚類體內(nèi)淀粉酶的活力與魚類食性相關(guān)。研究表明，草食性和雜食性魚類的淀粉酶活力高于肉食性魚類[20]。淀粉酶存在于魚類的各消化器官中，但酶的活力會(huì)有所差異。本研究中，幽門盲囊和腸道中的淀粉酶活力整體都不高，且隨著美洲鰣的生長發(fā)育呈現(xiàn)顯著降低的趨勢，這是由美洲鰣的動(dòng)物食性決定的[21]。淀粉酶活力的前后變化屬機(jī)體自身調(diào)控的結(jié)果。劉金蘭等[22]對(duì)美洲鰣消化酶的研究發(fā)現(xiàn)，肝胰臟是淀粉酶分泌及存儲(chǔ)的主要場所，但真正發(fā)揮作用的是幽門盲囊和腸道。鑒于本研究中美洲鰣幽門盲囊和腸道被檢測出的淀粉酶活力較低，建議在養(yǎng)殖過程中可以適當(dāng)調(diào)整飼料中淀粉的含量或添加生物酶制劑，以提高美洲鰣對(duì)飼料中淀粉類物質(zhì)吸收利用的效率。

美洲鰣的胃發(fā)達(dá)且呈“Y”型，攝入的食物首先到達(dá)胃部，在胃蛋白酶的作用下對(duì)食物中的蛋白質(zhì)進(jìn)行消化。但本研究發(fā)現(xiàn)，美洲鰣幼魚胃蛋白酶活力顯著低于幽門盲囊和腸道中蛋白酶的活力。分析認(rèn)為，美洲鰣對(duì)蛋白質(zhì)的消化吸收場所主要在幽門盲囊和腸道中，其中胃的主要功能可能是短暫容納食物，使胃蛋白酶完成對(duì)食物中蛋白質(zhì)的初步消化，為幽門盲囊和腸道的進(jìn)一步消化吸收作準(zhǔn)備，同時(shí)提高對(duì)食物蛋白質(zhì)的吸收。這在對(duì)鱖魚消化酶的研究中也得到證實(shí)[23]。美洲鰣具有十分發(fā)達(dá)的幽門盲囊，為食物的充分消化和吸收提供了保障。研究認(rèn)為，幽門盲囊是腸道的延伸，其在腸道長度和厚度不變的條件下可以起到增加腸道表面積的作用，這是魚類的一種適應(yīng)性表現(xiàn)[24]。本研究結(jié)果顯示，養(yǎng)殖美洲鰣幼魚幽門盲囊蛋白酶始終保持著較高的活力，且隨著機(jī)體的生長，蛋白酶活力不斷升高。與幽門盲囊相連的是腸道，美洲鰣的腸道較短，不及其體長的一半[21]，因此吸收功能不及幽門盲囊強(qiáng)。但試驗(yàn)結(jié)果顯示，腸道蛋白酶也具有較高的活力，說明美洲鰣腸道對(duì)蛋白質(zhì)依然保持著較高的消化能力，可以繼續(xù)消化幽門盲囊未消化的物質(zhì)，對(duì)提高機(jī)體的吸收利用率起到了積極的作用。

魚類的脂肪酶主要由肝胰臟合成[25]。研究認(rèn)為，腸道是魚類脂肪消化吸收的主要場所[26-28]。通過檢測美洲鰣幼魚幽門盲囊和腸道的脂肪酶活力發(fā)現(xiàn)，兩處消化器官中的脂肪酶都保持著較高的活力，說明美洲鰣有較強(qiáng)的脂肪消化能力。此外，試驗(yàn)過程中美洲鰣幼魚腸道和幽門盲囊脂肪酶活力均呈先下降后上升的變化趨勢，這就要求在實(shí)際養(yǎng)殖工作中應(yīng)適時(shí)調(diào)整飼料的營養(yǎng)成分，或通過人為輔助手段(如添加生物酶制劑)，及時(shí)滿足美洲鰣的營養(yǎng)需求，提高飼料的利用率。

綜上所述，美洲鰣幼魚在工廠化養(yǎng)殖條件下呈等速生長，胃蛋白酶活力隨著機(jī)體生長而提高；幽門盲囊和腸道中的淀粉酶呈顯著降低趨勢，蛋白酶和脂肪酶具有先降低后升高的變化特點(diǎn)。研究結(jié)果提示，在養(yǎng)殖過程中，需注意飼料中營養(yǎng)成分的含量，適時(shí)降低飼料中的碳水化合物含量，或采取人為輔助措施以提高飼料的利用效率，從而提高養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益。