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浅谈南美白对虾常用饲料原料的消化率研究进展
发布时间:2017-09-22
来源:水产前沿
编辑:admin
降低饲料成本和安全阈值,同时提高动物的生长性能,是营养学家的主要目标。只有了解了各种原料的营养消化率以及所需原料的可消化养分含量,营养学家才能制定出更符合动物需求的饲料。

目前,配方师在配制对虾饲料时,都是建立在原料的粗蛋白和总氨基酸含量的基础上,没有考虑这些原料的可消化含量(营养物质含量×消化率系数)。蛋白质和氨基酸是饲料中最昂贵的营养物质,饲料蛋白过剩是导致养殖水体氮污染的主要原因之一。因此,消化率数据是非常重要的,本文旨在总结目前已有的南美白对虾饲料中常用饲料原料的蛋白质及氨基酸消化率数据,从而帮助大家配制高效、节约、精准的对虾饲料。

对虾的消化系统结构及功能

与鱼或哺乳动物的消化系统相比,甲壳动物的消化道非常小,饲料在其肠道的平均通过时间非常短(60-80分钟)。如图1所示(FAO,2001),简单来说,对虾的消化道分为前肠(食道,胃),中肠(肝胰腺、中肠道)和后肠(直肠和肛门)三个主要区域(Muhammadetal.,2012)。对虾摄食以后,饲料颗粒是被吞咽并通过食道输送到胃,经机械消化与化学消化共同作用,将所有饲料组分研磨至<1µm以后,才进入消化腺(肝胰腺)进一步消化。营养物质的消化和吸收发生在中肠,特别是在消化腺中(Dall和Moriarty,1983)。营养物质的总体吸收似乎很快,在4-6小时后完全吸收(Dall等,1990)。消化腺或肝胰腺占总体重的2-6%,在饲料吸收、运输、消化酶分泌、脂质、糖原和矿物质的储存中起重要作用。不能被消化吸收的物质被运送到后肠,最后通过肛门排出。
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图1,对虾的消化系统结构示意图(来源:FAO,2001)

对虾饲料原料养分消化率测定方法

消化率测定方法主要有体外测定法(主要采用酶解法)和体内测定法(主要采用间接指示剂法)两种。本文主要介绍体内测定法。体内消化法是采取饲喂的方式,通过测定饲料和粪中养分来计算饲料消化率的方法。粪中所出现的成分不仅是饲料的不消化成分,还混有消化液、消化道上皮细胞脱落物以及肠内细菌等内源成分。通常我们所测的饲料消化率都不考虑内源物的贡献,即表观消化率(ADC)。若扣除粪中内源物所含养分,则计算得到的消化率称为真消化率。用真消化率表示饲料养分的消化程度(评定饲料)比用表观消化率更真实、可靠,但对水生动物来说,要测定其粪中内源排泄物非常困难,且内源物对消化率的影响较小,因此,用表观消化率评定饲料的可消化性仍被普遍采用(林仕梅等,2002;黄小燕和吴天星,2005)。

在已报道的南美白对虾常用饲料原料消化率测定实验中,通常将待测原料按“70%基础饲料+30%试验饲料原料”的比例混合,并以Cr2O3(添加量为0.5%,如Yangetal.,2009;杨志强等,2010;唐晓亮等,2010;Liuetal.,2013;Carvalhoetal.,2016;或1%,如Siccardillletal.,2006;Cruz-Suarzetal.,2007,2009;Terrazasetal.,2010;Terrazas-Fierroetal.,2010;Vilarreal-Cavazosetal.,2014)或Y2O3(添加量为0.1%;如王文娟等,2012)作为外源指示剂,来配制试验饲料。这是目前测定对虾饲料原料消化率时的通常做法。

粪便的收集方法

在已报道的对虾表观消化率试验中,收集对虾粪便的方法主要有两种:
1、沉淀柱法:由加拿大圭尔夫大学提出,也称为圭尔夫系统(Guelph),改良后结构如图2(Hernándezetal.,2008)所示,粪便排出后沿斜面滑落至水族箱的底部,然后随出水流经沉淀柱,并在这里沉淀下来,在柱底的开口处可收集粪便。使用沉淀柱法会因为柱内水压的作用,引起粪便颗粒的破碎,从而导致溶失增加;此外,使用沉淀柱法,粪便大多要在柱底浸泡一段时间才被收集,在这期间,粪便中的细菌会大量繁殖,从而影响粪便组成(Spyridakisetal.,1989),因此要在沉淀柱的底部加上速冻装置以减少粪便中细菌的繁殖(Choetal.,1982;Allanetal.,1999)。

2、虹吸法:是用虹吸管将试验箱中的粪便从水中吸出的一种粪便收集方法。目前绝大部分对虾粪便的收集都是采用这种方法。由于粪便被吸出前会在水中浸泡而造成溶失,并且虹吸的过程也会扰动粪便而使其破碎,所以用虹吸法收集粪便往往会过高估计消化率(李爱杰,1994)。为了得到较为准确的消化率数据,需要在粪便排出后尽快将其收集,这要求操作者在实验期间严密监控养殖箱,使劳动强度变得很高,而且可能使实验虾产生应激反应。
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图2,圭尔夫(Guelph)改良系统自动收集对虾粪便(来源:Hernándezetal.,2008)

南美白对虾常用饲料原料的消化率、可消化蛋白质及必需氨基酸含量

自2006年以来,越来越多的国内外学者报道了南美白对虾对饲料原料的表观消化率数据,本文主要汇总了8种动物性蛋白原料:虾头粉、鱼粉、禽肉粉、鱿鱼粉(包括鱿鱼肝脏粉、鱿鱼肌肉粉、鱿鱼内脏粉)、肉骨粉、猪肉粉、血粉和羽毛粉;4种植物性蛋白原料:小麦蛋白粉、豆粕、花生粕、玉米蛋白粉。由图3可知,干物质和粗蛋白的表观消化率分别在58.3-96.1%、63.2-96.1%之间。虾头粉(88.5±9.6%)、小麦蛋白粉(96.1±5.6%)、豆粕(91.5±4.9%)和花生粕(87.3±5.6%)的蛋白质表观消化率均高于鱼粉(84.4±8.6%),但由于虾头粉(45.4±6.8%)、豆粕(54.2±15.2%)、花生粕(51.6±2.2%)的粗蛋白含量低于鱼粉(68.3±5.5%),因此其实际的可消化蛋白含量是低于鱼粉(58.6±7.1%)的。假设鱼粉的可消化蛋白含量为100%,则虾头粉、豆粕、花生粕的可消化蛋白含量分别为鱼粉的70%、85%和77%(图4)。而实验中所用的小麦蛋白粉的粗蛋白含量高达80.6±4.0%,因此其可消化蛋白含量较高(77.6±7.9%),占鱼粉的132%(图4)。
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图3,对虾常用饲料原料的干物质、蛋白质的消化率(%)
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图4,对虾常用饲料原料的可消化蛋白含量占鱼粉比(%,假设鱼粉可消化蛋白含量为100%)

干物质和蛋白质的表观消化率是最常见的两个研究指标,但除此之外,也有不少学者报道了上述12种蛋白原料的必需氨基酸表观消化率数据。由图5可知,赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸的表观消化率分别在65.8-99.5%、64.4-98.8%和58.7-90.8%之间,其中虾头粉、小麦蛋白粉均高于鱼粉(赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸的表观消化率分别为83.2±10.2%、85.6±7.6%、80.6±10.9%),羽毛粉最低,豆粕、花生粕和玉米蛋白粉这三种植物蛋白原料的赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸的表观消化率均高于70%。图6列出了这12种蛋白原料的精氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸及缬氨酸等必需氨基酸的表观消化率,除了羽毛粉和玉米蛋白粉以外,对虾对各原料的必需氨基酸消化率均高于68%。相比于其它必需氨基酸,玉米蛋白粉的亮氨酸(55.4±20.4)、苯丙氨酸(56.4±18.7)消化率最低,这主要是由于杨志强等(2010)报道的亮氨酸消化率(17.53%)极低,Liuetal.(2013)所报道的苯丙氨酸消化率(23.8%)极低造成的,尽管其所用原料的这两种必需氨基酸含量并不低。
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图5,对虾常用饲料原料的赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸的表观消化率(%)
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图6,对虾常用饲料原料的其它各必需氨基酸的表观消化率(%)

当我们利用测得的必需氨基酸消化率值计算其相应的可消化必需氨基酸含量时发现,除了小麦蛋白粉和玉米蛋白粉,如图7所示,其它10种蛋白原料的可消化蛋氨酸含量均低于鱼粉(1.53±0.64%),假设鱼粉的可消化蛋氨酸含量为100%,这些原料的可消化蛋氨酸含量大约占鱼粉的17-89%,其中豆粕(0.73±0.28%)和花生粕(0.26%)的可消化蛋氨酸含量最低。尽管南美白对虾对这些原料的蛋氨酸消化率并不比鱼粉低,这就说明这些原料中本身的蛋氨酸含量很低,因此,在利用这些原料配制低鱼粉对虾饲料时,需要格外注意其蛋氨酸含量是否真的能够满足南美白对虾的需要。此外,无论是蛋白质含量高的动物蛋白原料还是植物蛋白原料,其赖氨酸、组氨酸、异亮氨酸、缬氨酸可消化含量也是比鱼粉低的,这可能是由于实验所采用的鱼粉为优质鱼粉,蛋白含量均高达68.3±5.5%。因此,在配制对虾饲料时,需要留意这些氨基酸是否达到对虾真正的需要量。
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图7,对虾常用饲料原料的可消化必需氨基酸含量占鱼粉比(%,假设鱼粉可消化必需氨基酸含量为100%)

在实际制定对虾饲料配方过程中,除了要了解各原料的营养物质消化率的高低,最终需要考虑的是可消化营养物质的含量,这样才能获得真正高效、节约、精准的对虾饲料。虽然目前报道的南美白对虾原料消化率数据并不多,而且影响消化率测定值的因素也很多,如指示剂的选择及用量、粪便的收集方法及时间、对虾的生长阶段、投喂频率、水温等,但只要整个行业致力于此,低成本高效的精准对虾配方很快就能实现,水产行业将会进入下一个质的飞跃发展阶段。
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