饲料中DHA含量对刺参成参生长及其体壁营养成分的影响

左然涛1,李敏1,秦宇博2,吴反修3,张丛尧1,郝振林1,吕德亮1,宋坚1,李广1,常亚青1

(1.大连海洋大学农业部北方海水增养殖重点实验室,辽宁大连116023;2.辽宁省海洋环境预报与防灾减灾中心,辽宁沈阳110001;3.全国水产技术推广总站,中国水产学会,北京100125)

摘要：为确定刺参Apostichopus japonicus成参饲料中二十二碳六烯酸(DHA)的适宜添加量,采用摄食生长试验,探讨了在水温(12±2)℃下饲料中DHA含量(0.02%、0.30%、0.60%和1.20%)对体质量为(73.49±1.26)g的刺参成参生长和体壁营养成分的影响,试验共进行121 d。结果表明:饲料中DHA含量为0.60%时成参增重率最高,显著高于对照组(0.02%DHA)(P＜0.05);饲料中DHA水平显著影响成参体壁营养成分,摄食DHA含量为0.30%～1.20%饲料的刺参,其体壁中二十碳五烯酸(EPA)、DHA和n-3多不饱和脂肪酸(n-3 PUFA)含量无显著性差异(P＞0.05),但显著高于对照组(P＜0.05);饲料中添加DHA时,刺参体壁中DHA/EPA和n-3/n-6 PUFA显著升高(P＜0.05);0.30%DHA处理组刺参体壁中苯丙氨酸、酪氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、蛋氨酸和总必需氨基酸含量最高,且显著高于对照组(P＜0.05),但总必需氨基酸/总非必需氨基酸各组间无显著性差异(P＞0.05)。研究表明,饲料中DHA含量为0.60%时成参的生长速率最快,DHA含量为0.30%时已具有较高的营养物质(必需脂肪酸和氨基酸)沉积率,成参对饲料中DHA的最适需求量为0.30%～0.60%(饲料干物质)。

关键词：二十二碳六烯酸;刺参;生长速率;脂肪酸;氨基酸;营养组成

刺参Apostichopus japonicus是中国重要的海水经济养殖品种,主要分布在辽宁、山东、福建、河北等沿海区域,总产量已突破18万t,年产值超过300亿元。目前,有关刺参饲料营养学研究主要集中于稚参和幼参阶段[1-6],成参阶段较少,而有关饲料脂肪酸调控刺参营养品质的研究尚未见报道。

二十二碳六烯酸(DHA,C22∶6n-3)是刺参的优势营养成分,在维持人体生长、发育、免疫、生殖过程中发挥着重要作用[7]。已有研究表明,中国北方地区自然摄食条件下的刺参成参体壁DHA含量会随季节发生规律性变化,其中在1月份最高,可达到总脂肪酸的4.45%,之后随着性腺发育含量逐渐降低,并在6月份产卵后降至最低,约为总脂肪酸的2.42%[8]。当水温升高至20～25℃时,成参进入“夏眠”,在此期间刺参肠道退化,直到9月份水温降至20℃时才开始重新摄食[9]。由于中国北方地区在11月份开始秋季刺参的采捕,养殖刺参9—11月的饵料供应量及其营养组成显得尤为重要,这将直接影响秋参体壁的厚度及营养品质。目前,有关饲料中添加必需脂肪酸影响刺参成参体壁营养成分的研究尚未见报道。为此,本研究中以成参为研究对象,探讨了饲料中添加DHA对刺参体壁主要营养成分的影响,以期为快速恢复“夏眠”结束后刺参体壁的营养成分提供理论依据。

1 材料与方法

试验用刺参成参购自大连市普兰店某养殖场,为同一批孵化的海参苗生长而成。

1.2.1 试验饲料的制备饲料以鼠尾藻粉和豆粕为主要蛋白源,以小麦粉为主要糖源,通过添加DHA粉剂(0、5%、10%、20%)配制等氮(21%)、等脂(3%)的4种试验饲料(A、B、C、D),其DHA终含量依次为0.02%(对照)、0.30%、0.60%、1.20%(表1)。将所有粉状原料粉碎过100目,并按照配比将饲料干粉进行充分混合,向混匀的原料中添加30%的自来水后,利用混匀机充分混合均匀。用单螺杆挤条机首先将饲料制作成条状(500 mm×1.2 mm),并放置于烘箱(40℃)中烘干,冷却后再用破碎机破碎并筛分,取粒径为40～60目的饲料用双层塑料袋包装,储存于阴凉干燥处备用。4种饲料的脂肪酸组成见表2。

1.2.2 养殖管理试验在大连海洋大学农业部北方海水增养殖重点实验室进行,试验周期为121 d。试验开始时,将刺参放置于1000 L的玻璃钢水槽中暂养,每天换水和投喂配合饲料1次,换水量为50%。换水时吸底,以清除水槽底部的残饵和粪便,每次换水后投喂配合饲料(17:00)。

试验期间,溶氧＞5 mg/L,水温为(12±2)℃,盐度为28～30。经过2周驯化,将大小均匀、健康无病的成参(初始体质量73.49 g±1.26 g)分养在12个水槽(100 L)中,每个水槽投放20头刺参。摄食生长试验结束后,对每个水槽中的刺参进行计数并称重,从每个水槽取5头刺参,分离消化道并收集于1.5 mL离心管中,用液氮速冻后于超低温冰箱(-80℃)中保存备用。将刺参体壁收集于自封袋中,于冰箱(-20℃)中保存备用。

1.2.3 生化分析分别采用凯式定氮法、索式抽提法测定蛋白质、脂肪含量,采用ThermoFisher U3000液相色谱仪测定氨基酸含量[10]。

参照Metcalfe等[11]的方法稍作修改测定脂肪酸含量。取80～100 mg样品加入到15 mL离心管中,继续加入2 mL 5%的盐酸-甲醇溶液(体积比为1∶1)、3 mL氯仿-甲醇溶液(体积比为1∶1),并加入100 μL十九烷酸甲酯作为内标。之后于水浴锅(85℃)中水浴1 h。水浴完成后,等温度降至室温后,在离心管中加入1 mL正己烷,震荡萃取2 min后静置1 h。取上层清液100 μL,用正己烷定容到1 mL,用0.45 μm滤膜过滤后上机测试。采用ThermoFisher Trace 1310 IS气相色谱质谱联用仪进行测定,色谱柱为TG-5MS(30 m×0.25 mm× 0.25 μm)。进样口温度为290℃,色谱柱升温程序为:80℃,保持1 min,以10℃/min速率升温至200℃,继续以5℃/min速率升温至250℃,最后以2℃/min速率升到270℃,保持3 min。脂肪酸含量以g/kg(湿质量)的形式表示。

试验数据采用SPSS 16.0软件进行统计处理,用单因素分析法(One-way ANOVA)进行方差分析,采用Turkey's检验进行多重比较,试验结果用平均值±标准误(mean±S.E.)表示,显著性水平设为0.05。

2 结果与分析

2.1 饲料中DHA含量对刺参生长、出皮率和常规营养成分的影响

从表3可见,随着饲料中DHA含量的增加,试验末刺参质量和增重率呈先升高后下降的趋势。当DHA含量由0.02%升高至0.60%时,试验末刺参质量由80.80 g显著升高至109.35 g(P＜0.05),当DHA含量升高至1.20%时,刺参质量降低至97.05 g(P＜0.05);当DHA含量由0.02%升高至0.60%时,刺参增重率由27.45%显著升高至48.79%(P＜0.05),当DHA含量升高至1.2%时,增重率降低至32.06%(P＜0.05)。

饲料中DHA含量对刺参出皮率、粗蛋白质、粗脂肪均无显著性影响(P＞0.05)。刺参的出皮率为56.24%～60.26%(湿质量),刺参体壁中蛋白质含量为5.56%～7.03%(湿质量),脂肪含量为0.10%～0.30%(湿质量)。各处理组间刺参的出皮率、粗蛋白质、粗脂肪均无显著性差异(P＞0.05)(表3)。

2.2 饲料中DHA含量对刺参体壁脂肪酸含量的影响

从表4可见:随着饲料中DHA含量的升高,刺参体壁中二十碳五烯酸(EPA)和花生四烯酸(ARA)含量呈先上升后下降趋势;饲料中添加DHA时,刺参体壁中DHA、n-3 PUFA、DHA/ EPA和n-3/n-6 PUFA显著上升(P＜0.05)。当DHA含量由0.02%升高至1.20%时,刺参体壁中DHA含量由0.04 g/kg显著升高至0.78 g/kg(P＜0.05),DHA/EPA值由0.34显著升高至2.11 (P＜0.05),n-3/n-6 PUFA值由0.59显著升高至2.71(P＜0.05),而ARA/EPA则由1.81显著降低至0.62(P＜0.05)。

随着饲料中DHA含量的升高,刺参体壁中饱和脂肪酸(SFA)和单不饱和脂肪酸(MUFA)呈先升高后下降的趋势。当DHA含量由0.02%升高至0.30%时,刺参体壁中SFA(C14:0、C16:0和C18:0)的含量由5.19 g/kg显著升高至9.34 g/kg (P＜0.05),当DHA含量升高至1.20%时,SFA显著降低至0.53 g/kg(P＜0.05);当DHA含量由0.02%升高至0.30%时,MUFA(C16:1和C18:1)含量由0.17 g/kg显著升高至0.90 g/kg(P＜0.05),当DHA含量升高至1.20%时,MUFA显著降低至0.06 g/kg(P＜0.05)(表4)。

2.3 饲料中DHA含量对刺参体壁氨基酸含量的影响

从表5可见:与对照组(0.02%DHA)相比,饲料中额外添加DHA均不同程度地提高了刺参体壁中酪氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸和赖氨酸的含量,随着DHA含量的升高,上述必需氨基酸含量均呈先升高后下降的趋势;DHA含量为0.30%时,各种氨基酸含量几乎均达到最大值。

3 讨论

3.1 饲料中DHA水平对刺参成参生长的影响

本研究中,刺参的生长速率随着饲料中DHA含量的升高呈先升高后下降的趋势,以体增重为评价指标,成参饲料中DHA的最适添加量为0.60% (饲料干物质)。廖明玲[12]研究表明,刺参幼参(初始质量为1.97 g±0.01 g)对n-3 HUFA的需求量为0.22%～0.38%(饲料干质量)。一般来说,随着动物的生长,营养需求会适当降低,即幼年阶段动物对某种营养素的需求高于成年阶段[13]。本研究结果表明,成参对DHA的需求量大于刺参幼参,这可能是由于成参阶段需要较高水平的DHA和EPA,以满足其性腺发育对必需脂肪酸的需求[14]。体壁和肠道是海参营养物质的重要储存部位,用以维持繁殖期海参的性腺发育[15]。在刺参卵母细胞的发育过程中,细胞中的脂滴数量先是逐渐积累,然后随着卵黄粒的积累急速降低,推测脂肪酸是卵黄粒合成的重要前体物质[14]。DHA、EPA和ARA是磷脂sn-2位的重要脂肪酸,而磷脂是卵黄蛋白和细胞膜的重要组分,因此,DHA充足与否会直接影响性腺发育过程中细胞的增殖速度。

3.2 饲料中DHA水平对刺参体壁中脂肪酸和氨基酸含量的影响

刺参体壁是主要食用部分,其营养成分直接影响产品品质。特别是随着人们生活水平的提高,对有特殊营养功效的“功能食品”需求量日益增加。水产动物具有较强的营养物质富集能力,被认为是生产“功能食品”的理想动物模型[16]。已有研究表明,经过一段时间的饲料强化,可以大大提高饲料中特定营养成分在动物机体中的累积量。饲料中添加富硒蛋氨酸可以有效地提高刺参体壁中硒的含量[17]。本试验条件下,饲料中额外添加DHA,刺参体壁中EPA、DHA、n-3 PUFA、n-3/n-6 PUFA、DHA/EPA均显著升高,这与Zuo等[18]对大黄鱼的研究结果一致,尤其是DHA含量为0.30%时,刺参体壁中各种脂肪酸含量均较高。有关n-3 LC-PUFA(EPA和DHA)在人体免疫、生殖、神经和大脑发育中的重要作用已有较多报道[7]。目前,人类食物中含有大量的以亚油酸(C18:2n-6)为代表的n-6 PUFA,而n-6 PUFA被证实会诱发机体过度的炎症反应。通过摄入n-3 PUFA可以有效提高n-3/n-6 PUFA值,从而有效降低n-6 PUFA对人体健康的危害[17]。DHA/EPA值还会影响人类和哺乳动物的白细胞功能,富含DHA的鱼油能够增加白细胞的一些功能,如吞噬、趋化反应和活性氧的产生速率,而当摄食富含EPA的鱼油时却未发现对白细胞的功能产生诸如上述的影响[20-23]。

氨基酸是蛋白质的基本组成单位,必需氨基酸的含量及其在总氨基酸中所占的比例常常被用以评价水产品的品质[24]。此外,有些氨基酸也能直接影响产品的风味,如谷氨酸能够提高鲜味,甘氨酸具有甜味的功能。另外,水产动物肌肉中氨基酸的组成易受年龄、地域、种类、季节和营养状况等因素的影响[25]。本研究中,刺参成参在摄食了添加DHA粉剂的饲料后,刺参体壁中的酪氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、赖氨酸等必需氨基酸含量均显著升高,总必需氨基酸也显著提高,尤其当DHA含量为0.30%时,各种氨基酸含量均较高。这表明,饲料中DHA含量的增加对刺参成参体壁中氨基酸的积累有促进作用,但是相关机理还有待于研究。饲料中添加DHA可以有效地提高刺参体壁中氨基酸的含量,明显提高刺参品质,减少外界因素对刺参品质的影响。

综上所述,本试验条件下,饲料中DHA含量为0.60%时刺参成参的生长速率最快,DHA含量为0.30%时已具有较高的营养物质(必需脂肪酸和氨基酸)沉积,成参对DHA的最适需求量为0.30%～0.60%(饲料干物质)。

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Effects of dietary docosahexaenoic acid(DHA)content on growth performance and nutrient composition in body wall of adult sea cucumber Apostichopus japonicus

ZUO Ran-tao1,LI Min1,QIN Yu-bo2,WU Fan-xiu3,ZHANG Cong-yao1,HAO Zhen-lin1, LÜ De-liang1,SONG Jian1,LI Guang1,CHANG Ya-qing1
(1.Key Laboratory of Mariculture&Stock Enhancement in North China's Sea,Ministry of Agriculture,Dalian Ocean University,Dalian 116023,China;2.Liaoning Province Marine Environmental Forecasting Center,Shenyang 110001,China;3.The National Fisheries Techonology Extension Center,China Fisheries Society,Beijing 100125,China)

Abstract：Adult sea cucumber Apostichopus japonicus with body weight of(73.49±1.26)g were reared in a 100 L tanks at stocking density of 20 individuals and fed diets containing 0.02%,0.30%,0.60%and 1.20%of docosahexaenoic acid(DHA)at water temperature of(12±2)℃for 121 d to investigate the effects of dietary DHA levels on growth performance and nutrient composition in body wall of sea cucumber.The maximal weight gain rate (WGR)was observed in the sea cucumber fed diets containing 0.60%DHA,significantly higher than that in the animals fed diet containing 0.02%DHA(P＜0.05).Dietary DHA levels led to affect composition in body wall of sea cucumber,significantly higher eicosapentaenoic acid(EPA),DHA and n-3 polyunsaturated fatty acid(n-3 PUFA)concentrations in sea cucumber fed diets containing 0.30%-1.20%DHA than that in sea cucumber fed diets containing 0.02%DHA(P＜0.05).The EPA/DHA and n-3/n-6 PUFA were significantly elevated with dietary DHA level increase(P＜0.05).The maximal phenylalanine(Phe),tyrosine(Tyr),isoleucine(Ile),valine (Val),methionine(Met)and total essential amino acids(TEAAs)contents were observed in body wall of sea cucumber fed diet containing 0.30%DHA,significantly higher than that in sea cucumber fed diet containing 0.02% DHA(P＜0.05),without significant differences in the ratio of TEAA to total nonessential amino acids(TNEAAs) among the four groups.It is recommended that optimal DHA requirement be 0.30%-0.60%dry diet in adult sea cucumber,since 0.60%dietary DHA results in the maximal WGR and deposition of essential fatty acids and amino acids in sea cucumber.

Key words：DHA;Apostichopus japonicus;growth performance;fatty acid;amino acid;nutrient composition

基金项目：辽宁省教育厅科技项目(L2014288);中国科协“青年人才托举工程”项目;辽宁省农业攻关及成果产业化项目(2015203003);国家“十二五”科技支撑计划项目(2015BAD17B05)

作者简介：左然涛(1985—),男,博士,讲师。E-mail:rtzuo@dlou.edu.cn

通信作者：常亚青(1967—),男,博士,教授。E-mail:yqchang@dlou.edu.cn