蔡友旺, 黃翃飛, 李小勤, 冷向軍

(水產(chǎn)科學(xué)國家級試驗教學(xué)示范中心,上海海洋大學(xué)1,上海 201306)

(農(nóng)業(yè)部魚類營養(yǎng)與環(huán)境生態(tài)研究中心,上海海洋大學(xué)2,上海 201306)

(水產(chǎn)動物遺傳育種中心上海市協(xié)同創(chuàng)新中心,上海海洋大學(xué)3,上海 201306)

膨化顆粒飼料是將粉狀原料送入膨化機內(nèi),經(jīng)過調(diào)質(zhì)、升溫、增壓、擠出?？?、驟然降壓、切粒、干燥等過程所制得的蓬松多孔的顆粒飼料。如果在擠出?？浊坝枰越祲航禍靥幚?則可生產(chǎn)沉性的膨化顆粒飼料,即沉性膨化顆粒飼料。膨化過程中的高溫、高壓和高剪切力可破壞飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子,促進淀粉的糊化與水解,從而提高飼料的利用率。此外,膨化顆粒飼料還具有較好的水中穩(wěn)定性,易于投喂和管理,能降低水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中 N、P的排放。因此膨化顆粒飼料在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用發(fā)展十分迅速。

凡納濱對蝦(Litopenaeusvannamei)是中國及至世界較重要的對蝦養(yǎng)殖品種。傳統(tǒng)的蝦料采用環(huán)模制粒,主要加工工序包括粉碎、混合、調(diào)質(zhì)、制粒、后熟化、冷卻等。環(huán)模硬顆粒飼料有體積小、密度大、便于儲存和運輸、加工成本較低等特點,相比于膨化顆粒飼料,硬顆粒飼料淀粉糊化度較低,營養(yǎng)成分損失較少。膨化顆粒飼料在其特定加工條件下,可能會導(dǎo)致部分蛋白質(zhì)、還原糖以及維生素等熱敏性營養(yǎng)物質(zhì)的損失。

然而,關(guān)于膨化顆粒飼料和硬顆粒飼料作用效果的對比,其結(jié)果并不完全一致。在泥鰍(Misgurnusanguillicaudatus)[1]、草魚(Ctenopharynodonidellus)[2]、哲羅鮭(Huchotaimen)[3]和虹鱒(Oncorhynchusmykiss)[4]的研究中,膨化飼料較硬顆粒飼料顯著提高了魚體生長性能;而在斑點叉尾鮰[5]、湘云鯽[6],膨化飼料在增重和飼料系數(shù)上并沒有表現(xiàn)出優(yōu)勢。目前,有關(guān)膨化顆粒飼料和硬顆粒飼料效果的研究對比大都在魚類方面開展,而在對蝦方面的研究報道較少。

目前有關(guān)沉性膨化顆粒飼料在凡納濱對蝦中的研究應(yīng)用剛開始起步。胡兵等[7]比較了3種蛋白水平下膨化飼料和顆粒飼料對凡納濱對蝦的作用效果,發(fā)現(xiàn)在46%粗蛋白水平下,膨化顆粒飼料和顆粒飼料對蝦體增重率無顯著影響,但在41%和43%蛋白水平下,膨化顆粒飼料組的增重率顯著高于顆粒飼料組,但該研究中沒有提供飼料系數(shù)的數(shù)據(jù)。在凡納濱對蝦養(yǎng)殖中,沉性膨化顆粒飼料和硬顆粒飼料相比,在生長性能、飼料利用、肝胰腺和腸道組織學(xué)等方面,是否存在不同的影響目前均缺乏系統(tǒng)研究。故研究以凡納濱對蝦為對象,在同一配方條件下,采用環(huán)模和膨化機制成硬顆粒飼料和沉性膨化顆粒飼料,比較2種加工方式對飼料制粒加工質(zhì)量和凡納濱對蝦生長性能、飼料利用、肝胰腺和腸道組織學(xué)的影響,為沉性膨化顆粒飼料在對蝦養(yǎng)殖中的合理應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗設(shè)計和飼料生產(chǎn)

基礎(chǔ)飼料組成見表1,分別采用環(huán)模制粒機和雙螺桿膨化機制成硬顆粒飼料和沉性膨化顆粒飼料。

表1 實驗飼料水平及營養(yǎng)水平實測值(干質(zhì)量/g/kg)

硬顆粒飼料在蝦料生產(chǎn)線上制作,按每批1 000 kg生產(chǎn)。原料粉碎細度≥80目,調(diào)質(zhì)溫度85 ℃,調(diào)質(zhì)時間20 min,環(huán)模模孔長徑比1∶26,后熟化溫度100～110 ℃,后熟化時間為25 min,所生產(chǎn)飼料直徑1.2 mm、長3.5 mm。

SWFP66×60D錘片式微粉碎機,TDCWF150超微粉碎機,SBTZ33C雙軸差速調(diào)質(zhì)器,宜大530制粒機,KB-05C穩(wěn)定烘干機。

沉性膨化顆粒飼料由浙江海洋大學(xué)張月星教授實驗室提供,使用62型雙螺桿擠壓膨化機生產(chǎn),主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)包括調(diào)質(zhì)、膨化制粒、烘干、后噴涂(油脂)等,所制沉性膨化顆粒飼料直徑1.2 mm、長2 mm。

1.2 實驗蝦及飼養(yǎng)管理

凡納濱對蝦蝦苗于實驗開始前在上海海洋大學(xué)濱?；厥褂蒙唐妨蠒吼B(yǎng)2個月。選取初始體重為(7.72±0.01)g的規(guī)格均勻、健康對蝦320尾,隨機分為2個處理組,每個處理組4個重復(fù),每個重復(fù)40尾對蝦,分別置于8個網(wǎng)箱中(1.0 m×1.0 m×1.2 m)。

養(yǎng)殖管理期間,每日按對蝦體質(zhì)量的2%～5%進行投喂,分別在7:00、12:00、17:00和23: 00各投喂1次。每日通過觀察對蝦攝食和天氣的情況,做出相應(yīng)的調(diào)整,使各網(wǎng)箱投喂量基本一致,確保2 h內(nèi)能夠?qū)暳喜墒惩?晝夜充氣,每周吸污1次,將池底殘餌和糞便排出后換水1/3。實驗期間,水溫22～25 ℃、鹽度0.5‰～1.0‰、溶氧≥5.6 mg/L、pH 7.8～8.5、氨氮≤0.2 mg/L、亞硝酸鹽≤0.05 mg/L,養(yǎng)殖周期共42 d。

按照中國實驗動物科學(xué)協(xié)會制定的實驗動物福利規(guī)定,所有涉及對蝦的實驗均由上海海洋大學(xué)(中國上海)動物管理和使用委員會(IACUC)批準(zhǔn)。

1.3 樣本采集

養(yǎng)殖結(jié)束前禁食24 h,稱量每個網(wǎng)箱對蝦的總質(zhì)量,并記錄存活尾數(shù),用于計算生長性能指標(biāo);每個網(wǎng)箱隨機挑選9尾對蝦,其中5尾對蝦分別稱量體重、體長,并再取肝胰腺和肌肉分別進行稱重,用于形態(tài)指標(biāo)(肝體比、肥滿度和含肉率)的計算;每3尾對蝦肝胰腺合成1個樣本,共3個樣本,置于-80 ℃保存,用于消化酶活性和糖代謝相關(guān)酶活性的測定;每網(wǎng)箱另取2尾蝦,采集肝胰腺和腸道用于組織學(xué)觀察;另取4尾對蝦,保存于-20 ℃冰箱中用于全蝦體成分分析。

1.4 測定指標(biāo)與方法

1.4.1 飼料制粒加工質(zhì)量指標(biāo)

硬度(kg):使用GWJ-2谷物硬度計,選取長度一致的30粒飼料,將飼料顆粒徑向放到載物臺上,轉(zhuǎn)動手輪使頂桿緩慢向上移動加壓,飼料破碎瞬間的顯示數(shù)值為最大硬度值,計算30粒飼料硬度的平均值。

容重(g/L):使用ST128電子容重器,測定單位體積內(nèi)所容納飼料的重量,重復(fù)測定3次,并取得平均值。

含粉率:每組飼料稱取3份,每份600 g飼料,分別使用40目標(biāo)準(zhǔn)篩在ZBSX-92A型振篩機上5 min后,稱量粉末質(zhì)量,計算飼料的含粉率,并取得含粉率平均值。

耐久性指數(shù):每組飼料稱取3份,每份600 g飼料,分別使用40目標(biāo)準(zhǔn)篩在ZBSX-92A型振篩機上篩理5 min后,取500 g置于ST136飼料顆粒粉化率測定儀中10 min,再通過振篩機篩理5 min,篩去細粉,計算顆粒飼料耐久性指數(shù),并取得耐久性指數(shù)平均值。

溶失率:每組飼料稱取5份,每份10 g,先取2份在105 ℃下烘干至恒重。再取3份分別放入自制圓筒形網(wǎng)篩中(孔徑0.450 mm,直徑6.5 cm,高6.5 cm),在(25±2)℃、水深5.5 cm的容器中浸泡2 h后,上下提3次,使飼料離開網(wǎng)篩底部,將浸泡后的飼料在105 ℃下烘干至恒重,計算飼料的溶失率,并取得溶失率平均值。

淀粉糊化度:飼料淀粉糊化度的測定參照熊易強[8]的方法。該法是根據(jù)糊化后的淀粉易被酶解釋放出葡萄糖的原理測定的。取4份相同質(zhì)量的飼料樣品,2份加緩沖液,置沸水浴中加熱,令其充分糊化,即為全糊化樣品。然后與另2份樣品在同樣的緩沖液和溫度下,用淀粉葡萄糖苷酶水解,將糊化的淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖,再用吸光光度法測定,比較各自的葡萄糖含量,計算淀粉糊化度平均值。

1.4.2 生長性能和形體指標(biāo)

計算對蝦的存活率、增重率、攝食量、飼料系數(shù)(FCR)、蛋白質(zhì)沉積率、肝體指數(shù)、肥滿度、含肉率。

蛋白質(zhì)沉積率=

1.4.3 實驗飼料、全蝦組成分析

飼料和全蝦的水分含量在105 ℃下烘干至恒重測定(GB/T 6435—2014)[9];粗蛋白質(zhì)含量采用自動凱氏定氮儀測定(GB/T 6432—2018)[10];粗脂肪含量采用氯仿甲醇法測定;粗灰分含量是在550 ℃馬福爐中灼燒5 h后測得(GB/T 6438—2007)[11]。

1.4.4 肝胰腺消化酶和糖代謝相關(guān)酶活性

消化酶活性:將對蝦肝胰腺從-80 ℃冰箱取出,4 ℃解凍,用9倍生理鹽水勻漿(4 ℃),3 000 r/min離心15 min,取上清液測定相關(guān)酶活性。

蛋白酶活力的測定采用福林酚法。蛋白酶單位定義(U/mg prot):1 mg組織蛋白在40 ℃、PH 7.2條件下,1 min水解酪素產(chǎn)生1 μg 酪氨酸定義為1個酶活力單位。淀粉酶活力的測定采用碘-淀粉比色法測定。淀粉酶單位定義(U/mg prot):1 mg組織蛋白在37 ℃與底物作用30 min水解10 mg淀粉定義為1個淀粉酶活力單位。酶液蛋白質(zhì)濃度采用考馬斯亮蘭法測定。

糖代謝相關(guān)酶活性:丙酮酸激酶(PK,U/g)、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK,U/g)、葡萄糖-6-磷酸酶(G6P,U/g)、磷酸果糖激酶(PFK,U/g)、己糖激酶(HK,U/g)使用試劑盒測定。

1.4.5 腸道和肝胰腺組織學(xué)觀察

將保存于波恩試液的腸道和肝胰腺組織經(jīng)過脫水、透明、浸蠟和包埋、切片(5 μm),蘇木精伊紅(H.E)染色,中性樹膠封片。利用Olympus DP71顯微鏡對切片進行觀察與拍照,測量腸道絨毛高度、絨毛寬度及肌層厚度。

1.5 數(shù)據(jù)處理

實驗所得數(shù)據(jù)以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,以SPSS統(tǒng)計軟件進行獨立樣本T檢驗,P<0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 飼料加工質(zhì)量指標(biāo)

由表2可見,和硬顆粒飼料相比,沉性膨化顆粒飼料的容重、耐久性指數(shù)和淀粉糊化度顯著增加(P<0.05),硬度和含粉率顯著降低(P<0.05),但二者在溶失率上沒有顯著差異(P>0.05)。

表2 環(huán)模制粒和擠壓膨化制粒對蝦飼料加工質(zhì)量的影響

2.2 生長性能

由表3可見,經(jīng)過6周養(yǎng)殖后,沉性膨化顆粒飼料組的增重率在數(shù)值上高于顆粒飼料組,但二者無顯著差異(P>0.05);沉性膨化顆粒飼料組的飼料系數(shù)顯著低于硬顆粒飼料組(P<0.05);二組在攝食量、成活率、蛋白質(zhì)沉積率、肝體指數(shù)、肥滿度和含肉率上均無顯著差異(P>0.05)。

表3 攝食硬顆粒飼料和沉性膨化顆粒飼料的凡納濱對蝦的生長性能

2.3 全蝦體組成

由表4可見,2組對蝦在全蝦粗蛋白、粗脂肪、粗灰分和水分含量上沒有顯著差異(P>0.05)。

表4 攝食顆粒飼料和沉性膨化飼料的凡納濱對蝦的體組成(鮮質(zhì)量/%)

2.4 肝胰腺消化酶和糖代謝相關(guān)酶

由表5可見,攝食硬顆粒飼料和沉性膨化顆粒飼料的凡納濱對蝦在肝胰腺蛋白酶、淀粉酶活性方面沒有顯著差異(P>0.05),在糖代謝相關(guān)酶活性方面,包括丙酮酸激酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、葡萄糖-6-磷酸酶、己糖激酶,也沒有顯著差異(P>0.05)。

表5 硬顆粒飼料和沉性膨化顆粒飼料對凡納濱對蝦肝胰腺消化酶和糖代謝相關(guān)酶的影響

2.5 腸道和肝胰腺組織學(xué)

由表6和圖1可見,在硬顆粒飼料組和沉性膨化顆粒飼料組中,對蝦的腸道組織結(jié)構(gòu)清晰,絨毛完整,未出現(xiàn)損傷脫落情況,二者在腸道絨毛高度、寬度和肌層厚度上均無顯著性差異(P>0.05)。

注:VH為絨毛高度;VW為絨毛寬度;MT為肌層厚度。圖1 攝食硬顆粒飼料和沉性膨化顆粒飼料的凡納濱對蝦腸道組織學(xué)切片

注:A為基底膜;B為分泌細胞(B細胞);C為星形管腔;R為吸收細胞(R細胞);F為纖維細胞(F細胞)。圖2 攝食硬顆粒飼料和沉性膨化顆粒飼料的凡納濱對蝦肝胰腺組織學(xué)切片

表6 硬顆粒飼料和沉性膨化顆粒飼料對凡納濱對蝦腸道組織學(xué)的影響

在肝胰腺組織學(xué)方面(圖2),二組對蝦肝胰腺組織顯微結(jié)構(gòu)均表現(xiàn)正常,肝小體之間連接緊密,基底膜結(jié)構(gòu)完整,星形管腔結(jié)構(gòu)清晰,管腔大小和上皮細胞厚度適中。

3 討論

在飼料加工質(zhì)量指標(biāo)方面,研究測定了飼料的硬度、容重、耐久性指數(shù)、含粉率、溶失率和淀粉糊化度。硬度是對外界壓力所引起變形的抵抗能力。適當(dāng)?shù)娘暳嫌捕瓤梢詼p少飼料粉化率,提高飼料耐水性,但硬度過大會影響飼料的適口性和可消化性。含粉率是指飼料產(chǎn)品中的粉末質(zhì)量與總質(zhì)量的百分比;耐久性指數(shù)是指飼料抗破碎的能力,耐久性指數(shù)越大抗破碎能力越強,飼料質(zhì)量越好[12]。淀粉糊化度是指飼料中糊化淀粉與全部淀粉量之比的百分數(shù)。飼料中淀粉糊化度的提高,有利于提升飼料的水中穩(wěn)定性[13]。本研究結(jié)果表明,沉性膨化顆粒飼料的容重、耐久性指數(shù)和淀粉糊化度較顆粒飼料顯著增加,含粉率顯著降低,這表明了沉性膨化顆粒飼料在制粒加工質(zhì)量上的提高。對蝦屬于攝食緩慢的抱食性動物,對于對蝦飼料而言,溶失率是最重要的加工質(zhì)量指標(biāo)。值得注意的是,實驗中盡管沉性膨化顆粒飼料的淀粉糊化度顯著提高,但溶失率并沒有顯著降低,可能是實驗中沉性膨化顆粒飼料采用后噴涂工藝,飼料顆粒表面的油脂分布不均勻,在一定程度上抵消了淀粉糊化度提高所帶來的溶失率降低。

經(jīng)6周養(yǎng)殖,凡納濱對蝦的增重率為79.23%～85.94%,飼料系數(shù)為1.61～1.75。和本實驗室前期在凡納濱對蝦的養(yǎng)殖實驗結(jié)果相比,表現(xiàn)出增重率偏低和飼料系數(shù)偏高。比如,在Zhang等[14]的研究中,以魚粉質(zhì)量分數(shù)為8%～20%的實用飼料飼喂初質(zhì)量為2.78 g的凡納濱對蝦8周,增重率為234.43%～267.06%,飼料系數(shù)為1.29～1.50。在Yao 等[15]的研究中,以魚粉質(zhì)量分數(shù)為18%的實用飼料飼喂初重為3.0 g的凡納濱對蝦8周,增重率為653.8%,飼料系數(shù)為1.61。和這些實驗相比,本實驗所用對蝦的初始體重較大(7.72 g),其生長強度小于幼蝦;且實驗開始較遲(9～11月),雖然在后期采取了一定的保溫措施,如電加熱、覆蓋塑料膜等,但總體水溫仍較低,只有22～25 ℃,遠低于Zhang 等[14]的24～30 ℃和Yao 等[15]的27～32 ℃(養(yǎng)殖實驗在7～9月進行);并且,在養(yǎng)殖后期,為避免強寒潮導(dǎo)致的急劇降溫,故養(yǎng)殖實驗只進行了6周。盡管如此,在同等條件下,比較顆粒飼料和沉性膨化飼料的養(yǎng)殖作用效果,仍然具有現(xiàn)實意義。

關(guān)于擠壓(膨化)顆粒飼料和硬顆粒飼料的對比,在水產(chǎn)動物上已有一些報道,但結(jié)果卻呈現(xiàn)出較大差異。在克氏原螯蝦(Procambarusclarkii)的研究中,在32%飼料粗蛋白的條件下,攝食膨化料(沉性)的克氏原螯蝦的飼料系數(shù)為1.08,顯著低于顆粒料組的1.31,并且前者具有更高的產(chǎn)量和回捕率[16]。攝食膨化飼料(粗蛋白27.95%)的草魚,較攝食顆粒飼料(粗蛋白為30.12%)的草魚,具有更高的增重率和更低的飼料系數(shù)(1.65)[2]。在虹鱒[4]、泥鰍[1]、哲羅鮭[3]的研究中也發(fā)現(xiàn),與硬顆粒飼料相比,膨化飼料提高了生長性能,或(和)降低了飼料系數(shù)。然而,在湘云鯽[6],以膨化原料制成的顆粒飼料和常規(guī)顆粒相比,在增重和飼料系數(shù)上沒有表現(xiàn)出優(yōu)勢;在斑點叉尾鮰[5],在不同的投飼率上,膨化飼料和硬顆粒飼料在生長性能和飼料系數(shù)上也沒有顯著差異。在凡納濱對蝦上,膨化料的優(yōu)勢在中、低蛋白水平(41%和43%)下表現(xiàn)明顯,但在高蛋白飼料(46%粗蛋白)中,膨化料和顆粒料對蝦體增重率無顯著影響[7]。出現(xiàn)不同的結(jié)果,與養(yǎng)殖品種、配方組成、營養(yǎng)水平和加工工藝等因素有關(guān)。在研究中,沉性膨化顆粒飼料組的增重率在數(shù)值上高于硬顆粒飼料組(P>0.05),飼料系數(shù)則顯著低于硬顆粒飼料組(P<0.05),表明沉性膨化顆粒飼料具有更高的飼料利用效率,這可能是因為沉性膨化顆粒飼料有更好的淀粉糊化度,一些蛋白質(zhì)和脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)的長鏈結(jié)構(gòu)變?yōu)槎替溄Y(jié)構(gòu),促進了對蝦對沉性膨化顆粒飼料的消化吸收[17]。由于養(yǎng)殖實驗的水溫較低,在一定程度上影響了采食量和生長速度,使得增重率上的差異不顯著;如果采用較小的初重規(guī)格和較高的養(yǎng)殖水溫,沉性膨化顆粒飼料的優(yōu)勢可能會較硬顆粒飼料更為明顯。

在飼料生產(chǎn)過程中,擠壓膨化飼料具有更高的溫度、壓力和水分,使得擠壓膨化飼料的淀粉糊化度和蛋白質(zhì)變性程度顯著提高。沉性膨化顆粒飼料的淀粉糊化度顯著高于硬顆粒飼料(表2),這可能是沉性膨化顆粒飼料組飼料系數(shù)降低(飼料效率提高)的重要原因。值得注意的是,在擠壓膨化加工過程中,由于高溫高壓和高水分,會導(dǎo)致一些營養(yǎng)成份的損失,比如,熱敏性的維生素也易在高溫下被破壞,賴氨酸和還原糖會發(fā)生美拉德反應(yīng),降低飼料賴氨酸的有效性[18],溫度、壓力越高,這些損失就越大。這些都是影響擠壓(膨化)飼料作用效果的不利因素。

由于擠壓沉性料淀粉糊化度的提高,可能會對相關(guān)消化酶和代謝酶活性產(chǎn)生影響。然而,攝食硬顆粒飼料和沉性膨化顆粒飼料的凡納濱對蝦在肝胰腺消化酶(蛋白酶、淀粉酶)和糖代謝相關(guān)酶(丙酮酸激酶、己糖激酶等)活性方面并沒有表現(xiàn)出顯著差異,這可能與采樣時間有關(guān),經(jīng)過24 h的饑餓后,對蝦消化道內(nèi)缺少食物的刺激,體內(nèi)代謝也處于較低的水平,故沒有觀察到相關(guān)酶活性的差異。今后,應(yīng)當(dāng)在攝食狀態(tài)下采樣,沉性膨化顆粒飼料對相關(guān)消化酶和代謝酶活性的影響可能會表現(xiàn)的更明顯。

肝胰腺組織學(xué)和腸道組織學(xué),是衡量對蝦健康和消化功能的重要指標(biāo)。2組對蝦的腸道和肝胰腺均結(jié)構(gòu)清晰完整,沒有明顯損傷。實驗所用配方是在商業(yè)配方上略作修改而成,且加工條件均為商業(yè)生產(chǎn)條件,無論是飼料營養(yǎng)水平,還是加工質(zhì)量,均能滿足市場需要,使養(yǎng)殖對蝦健康生長,故在肝胰腺組織學(xué)和腸道組織學(xué)上沒有表現(xiàn)出差異。

4 結(jié)論

沉性膨化顆粒飼料較硬顆粒飼料具有更優(yōu)的加工性能和更高的飼料利用效率(更低的飼料系數(shù)),二者對于凡納濱對蝦肝胰腺消化酶、糖代謝相關(guān)酶活性和肝胰腺、腸道組織學(xué)方面具有基本一致的影響。