饲料脂肪水平对吉富罗非鱼体脂沉积及脂肪酸组成的影响
饲料脂肪营养是影响鱼体组织发育的因素之一, 饲料中的脂肪水平直接影响鱼体脂肪含量,鱼体脂肪酸组成有接近于饲料中脂肪酸组成的倾向, 而不同组织的脂肪含量及脂肪酸与饲料脂肪水平及脂肪酸的相关度有一定的差异。饲料中脂肪水平不合理会造成鱼类体内脂肪蓄积, 当饲料提供的脂肪大于鱼体的需求时, 会对鱼体的增重产生负作用。研究饲料脂肪水平对鱼类形体及脂肪沉积的影响, 可以更加清楚鱼体对脂肪的适宜需求量, 探讨饲料的脂肪酸组成对鱼体的影响可以进一步揭示脂肪营养对鱼类脂肪代谢的调控作用。吉富罗非鱼是遗传性状改良后的尼罗罗非鱼。经过多年选育的吉富品系罗非鱼具有生长速度快、鱼体高、背厚、出肉率高、遗传性状稳定等优点, 现已成为中国一个新的重要养殖品种, 但对吉富罗非鱼的营养需求的研究尚少, 因此, 本研究探讨了饲料脂肪营养对吉富罗非鱼部分形体指标、脂肪沉积及脂肪酸组成的影响, 着重分析了吉富罗非鱼肌肉、肝脏及腹腔脂肪含量和脂肪酸组成与饲料脂肪水平关系,探讨了鱼体对脂肪的利用能力及体脂沉积的规律,为饲料脂肪水平的合理设置及脂肪营养对脂肪代谢的调控提供参考。
1 材料与方法
1.1 实验鱼种
实验鱼采自中国水产科学研究院淡水渔业研究中心种苗基地同一批孵化鱼苗, 经过 5%食盐水消毒后, 用普通商品饲料驯养20d,备用。驯化结束后,选择健康无伤病的630尾驯养后的吉富罗非鱼幼鱼, 体质量(2.63±0.16)g,体长为(4.36±0.11)cm。随机分配到18个水族箱中,每个水族箱35尾,然后将18个水族箱随机分为6个组,每组3个重复,分别投喂不同脂肪水平的实验饲料,饲养90d。
1.2 实验饲料
参照SC/T1025-2004 罗非鱼配合饲料水产行业标准设计配方(表1), 以优质进口鱼粉、豆粕为蛋白源,优质鱼油(国产鱼油)为脂肪源, 饲料原料均过60目筛,利用脂肪测定仪对饲料中脂肪进行测定,对鱼油的添加水平分别为0%、2%、4%、6%、8%和15%, 饲料脂肪添加水平分别为 1.73%、3.71%、5.69%、7.67%、9.64%和16.55%。配制成6组实验饲料,经充分混合后加工成颗粒饲料,晾干并保存于冰箱中备用。
1.3 饲养管理
实验采用循环流水饲养系统养殖(水族箱尺寸: 100 cm×80 cm×60 cm), 每 5 天换水1 次, 新加入水量为总水量的 40%。每天投饲 3 次, 时间分别为 6:30、13:30、18:30, 投饲率为 10%~15%, 投喂之前吸除粪便。实验用水为曝气后的自来水,水温 22~27℃, pH 6.8~8.0, 溶解氧>5mg/L。
1.4 样品采集
饲养实验结束时,停止投喂48 h后,对每尾鱼进行称重,并测量体长。每一水族箱随机取9尾进行解剖,取出内脏称重,然后将肝脏分离出来称重。分离出背部肌肉、肝脏、腹腔脂肪组织样品, 放入 70~80℃超低温冰箱中,待做脂肪酸分析。
1.5 形体指标计算
本实验计算的形体指标有: 肥满度、脏体指数、肝体指数, 具体的计算公式如下:
1.6 脂肪含量测定方法
取新鲜样品1g,低温真空干燥12h,干燥温度为36℃。干燥完成后,将组织磨碎,用索氏抽提法提取脂肪:提取剂为沸程30~60℃乙醚;提取时间6h;水浴温度控制在70℃左右;提取剂约8min 回流1次;提取完成后,得到橙黄色黏稠状鱼油,然后计算样品中脂肪含量。
1.7 脂肪酸组成测定方法
分析样品中脂肪提取参照Folch方法。油脂的皂化及甲酯化方法参照Christie方法略有改进。样品皂化甲酯化后,直接上气相色谱—质谱仪进行分析。气相色谱—质谱分析条件如下:分析仪器:Thermo Quest Trace GC/MS;色谱柱:SUPELCO GC/MS 毛细柱,30 m×0.25 mm×0.25 μm; 气相色谱操作条件: 气化室温度 250℃;传输线温度280℃;色谱柱升温程序:初温50℃,以10 ℃/min 升至 280℃并保持10 min;进样方式:分流进样, 分流比为 10∶1;进样量:1μL;质谱:EI 离子源, 信增器电压:1200 V。离子源温度:230℃。四极杆温度: 150℃, 全扫描(SCAN)质量范围:45~500 mau;检索NIST质谱图库, 比较样品质谱图与图库中标准质谱图。就可以确定样品中脂肪酸种类,各脂肪酸相对含量的确定采用面积归一化法计算。
1.8 数据统计与分析
原始数据经Excel2007初步整理后,用SAS9.0 中的单因子方差分析(One-Way ANOVA)进行LSD 法多重比较, 显著水平为 P<0.05。数据用平均值±标准误( x ± SE)形式表示。
2 结果与分析
2.1 吉富罗非鱼形体指标
吉富罗非鱼肥满度随着饲料脂肪水平提高呈抛物线的变化,5.69%组、7.67%组和 9.64%组的肥满度值较高, 这个3个组之间差异不显著(P>0.05),但是显著高于其他组(P<0.05)(图 1)。1.73%和16.55%组的肝体指数显著高于其他组(P<0.05),1.73%与 16.55%组之间差异不显著(P>0.05), 其他4 个组之间差异不显著(P>0.05)(图2)。除去1.73%组, 其他组中饲料脂肪水平越高, 鱼体的脏体指数越高, 1.73%组脏体指数高于 3.71%组且低于7.67 %、9.64 %及 16.55 %组, 差异均显著(P<0.05)(图3)。
2.2 吉富罗非鱼肌肉、肝脏及腹腔脂肪组织的脂肪含量
从表2可知, 吉富罗非鱼鱼体组织中脂肪含量由高到低依次为: 腹腔脂肪、肝脏、肌肉。吉富罗非鱼腹腔脂肪组织的脂肪含量稳定,各个组之间差异不显著(P>0.05); 肌肉和肝脏组织的脂肪含量易受饲料脂肪水平的影响,饲料中脂肪水平提高, 肌肉和肝脏中脂肪含量随之增加。7.67%组吉富罗非鱼肌肉中脂肪含量显著高于3.71%组(P<0.05),同时显著低于16.55%组(P<0.05)。但是其肝脏中脂肪含量与其他各组差异均不显著(P>0.05)。
2.3 饲料及粪便中脂肪酸组成
实验饲料的脂肪源为鱼油,各组饲料中的脂肪酸组成比例随饲料脂肪水平提高而逐渐接近鱼油(表 3)。鱼油中脂肪组成比例从大到小顺序为MUFA (单不饱和脂肪酸)、SFA(饱和脂肪酸酸)、PUFA(多不饱和脂肪酸), 鱼油中∑n-3 PUFA 比例较高,而基础饲料原料中的∑n-6 PUFA 较高, 因此随着鱼油添加量增加饲料中∑n-3/∑n-6 系数是逐渐递增的,同时总PUFA 比例基本不变, 占总脂肪酸的29.49%~32.00%。另外,鱼油中的C14:0(肉豆蔻酸)、C15:0(十五烷酸)及C16:n-9(棕榈油酸)组成比例高于 1.73%组饲料,C18:n-9(油酸)和C20:n-9(蓖麻油酸)低于1.73%组饲料。
本次实验还尝试性地检测了粪便中的脂肪酸组成(表 4)。由于粪便中的脂肪含量较低, 因此只检测到了含量较高的脂肪酸种类。实验发现, 部分饱和脂肪酸、C18:2n-6(亚油酸)及 n-9 MUFA 未被吸收利用而随粪便排出体外。随饲料脂肪水平提高, 粪便中饱和脂肪酸比例成上升趋势, n-9MUFA 呈下降趋势, 其中16.55%组中 SFA 比例约为1.73%组的2倍。粪便中n-3 PUFA几乎没有, 但是检测到C18:2n-6脂肪酸, 其比例占粪便中脂肪酸的1%~7.11%,且随着饲料脂肪水平提高呈下降趋势。在粪便的 SFA 中, C16:0比例高于其他SFA,在 MUFA中,C18:n-9比例高于其他n-9 MUFA, C16:0与C18:n-9呈现此消彼长的关系, 直接影响到SFA与∑n-9 的比例关系。
2.4 吉富罗非鱼肌肉、肝脏及腹腔脂肪组织的脂肪酸组成
吉富罗非鱼肌肉中脂肪酸组成与饲料中脂肪酸显著相关,肌肉脂肪酸组成反映了饲料的脂肪酸组成(表5)。饲料脂肪水平越高, 肌肉中SFA 的比例越低,其随着各组饲料脂肪水平的提高,C16:0和C18:0比例下降,但C14:0却是上升的趋势,这一变化趋势与各组饲料中该脂肪酸的变化趋势一致。饲料脂肪水平提高, 肌肉中C16:0、C18:0、C18:2n-6及C18:n-9比例随之下降, 同时C14:0、C17:0、C20:5n-3、C22:6n-3及C20:n-9比例上升, 与饲料中对应的脂肪酸的变化规律相关性很高。随饲料脂肪水平提高, 肌肉中∑n-3/∑n-6 系数显著升高(P<0.05),其变化范围是 0.90%~4.02%, 总 PUFA 也显著升高(P<0.05), 范围在 17.86%~30.01%之间。
吉富罗非鱼肝脏中脂肪酸组成同样与饲料脂肪酸组成具有较高的相关性, 但对比肌肉来讲,其相关性没有肌肉高(表6)。随着饲料脂肪水平提高, 肝脏中 SFA 出现下降趋势, n-3 PUFA 呈现上升趋势,这与饲料中的脂肪酸变化规律相同, 但肝脏中 n-9 MUFA 比例受饲料影响较小。
由表7可知,在3.71%组到 16.55%组之间,随着饲料脂肪水平提高, 腹腔脂肪中 SFA 比例呈下降趋势, 其中 3.71%组显著高于 16.55%组。
3 讨论
3.1 饲料脂肪水平对吉富罗非鱼形体指标的影响本次实验发现,1.73%组与16.55%组中吉富罗非鱼肝脏占鱼体的质量分数比其他组高(图2、图3),肝脏肿大,但是1.73%组鱼的肝脏呈现鲜红色而16.55%组是青灰色,说明16.55%组肝脏已经出现病理上的变化。类似的研究结果有:研究发现鳕饲料中脂肪含量超过14%时,其肝体指数和肝脂含量显著升高;冯健等对红姑鱼的研究表明,红姑鱼的各期生长率和存活率随着饲料脂肪含量增加而显著下降,红姑鱼肝胰脏脂肪含量与饲料脂肪水平成正比, 各组红姑鱼均发生程度不同的营养性脂肪肝病,其病变程度与饲料脂肪水平成正相关;研究认为奥尼罗非鱼幼鱼饲料中脂肪添加量超过4%时对其肝脏形态学与组织学有一定影响。因此,合理的脂肪营养是预防鱼类肝脏疾病的关键因素。通过本实验对吉富罗非鱼4个形体指标的测算得出,饲料脂肪水平为7.67%和 9.64%的2组之间,鱼体的肥满度、肝体指数、脏体指数均无显著差异(P>0.05),当饲料脂肪水平达到16.55%时,鱼体肝体指数和脏体指数较高,这一变化可能是肝脏分解脂肪的代谢负担加重导致组织增大,同时也发现饲料脂肪水平为1.73%的脂肪组中,鱼体的肝体指数也较高,其原因可能是饲料中的糖类转化成脂肪造成的,高糖低脂的饲料会加剧脂肪的生物合成,导致肝脏体积增大。
3.2 饲料脂肪水平对吉富罗非鱼组织中脂肪含量的影响
脂肪营养的一个重要的生物功能是为鱼体提供能量,饲料中提供的脂肪过量,大量的脂肪能够在鱼体沉积成为体脂。一般而言鱼类肌肉组织,含有脂肪1%~10%,除种类差别之外,同时受年龄、季节及营养状况等影响而变动。当饲料中脂肪含量增加,鱼体组织中的脂肪含量也随之增加而出现脂肪蓄积的情形。本次实验中,吉富肌肉脂肪含量范围为2.29%~4.27%,肝脏为7.38%~12.73%,腹腔脂肪组织为74.12%~83.04%。
其中肌肉和肝脏的脂肪含量均随饲料脂肪水平增加而升高,吉富罗非鱼肌肉和肝脏组织中脂肪含量与饲料脂肪水平显著相关。肝脏中脂肪的含量整体上高于肌肉,随着饲料脂肪水平改变,7.67%组吉富罗非鱼肌肉中脂肪含量显著高于3.71%组(P<0.05),但是其肝脏中脂肪含量与其他各组差异均不显著(P>0.05),说明肝脏中脂肪含量变化比肌肉更稳定,这与肝脏和肌肉所具有的不同生理功能有关。腹腔脂肪组织中沉积了大量的脂肪,其受饲料脂肪水平的影响较小,饲料中的脂肪水平高低可能主要影响腹腔脂肪组织沉积的重量占鱼体的质量分数。以上说明,吉富罗非鱼肝脏和肌肉很容易蓄积脂肪,由于腹腔脂肪组织粘附在肠道上,分离较为困难,不容易精确称重, 因此没有计算其占鱼体的质量分数,腹腔脂肪组织的脂肪含量虽然稳定,但是其占鱼体的质量分数可能会随饲料脂肪水平增加而升高, 有待改进实验技术进行验证。
3.4 饲料脂肪水平对吉富罗非鱼体脂肪酸组成的影响鱼体组织中脂肪酸组成受饲料中脂肪酸组成的影响很大,组织中脂肪酸比例与饲料中脂肪酸比例呈线性关系。本次实验使用的脂肪源为鱼油, 鱼油中n-3 和n-6 PUFA 的比例分别为23.83%、3.07%,不含鱼油的1.73%组基础饲料中的n-3 和 n-6 PUFA 的比例分别为7.42%、24.66%,随着饲料中鱼油添加量的增加, 饲料中n-3和n-6PUFA 的比例出现变化, 但总 PUFA 基本保持不变占总脂肪酸的30%左右。饲料脂肪水平提高,吉富罗非鱼肌肉和肝脏中的总 PUFA 比例是增加的,主要是因为鱼油中含有大量的 n-3 PUFA,导致鱼体肌肉和肝脏中的n-3PUFA 比例增加。吉富罗非鱼体(包括肌肉、肝脏及腹腔脂肪组织)中主要的SFA、MUFA、PUFA分别是C16:0、C18:n-9、C18:2n-6和C22:6n-3,其比例的变化与饲料中脂肪酸比例一致, 但它们在鱼体中的变化幅度明显小于饲料中的变化幅度,同样其他各种脂肪酸及脂肪酸大类也几乎都呈现这种现象, 这说明吉富罗非鱼肌肉脂肪酸组成具有相对稳定性,这可能是由于鱼体脂肪为结构脂肪, 其脂肪酸组成需要保持一定的稳定性,以维持机体结构的稳定性,在对溪红点鲑、银大麻哈鱼、金头鲷的研究中也发现相似结果。
3.5 吉富罗非鱼对饲料中脂肪酸的吸收及转化能力此次实验检测了吉富罗非鱼粪便中的脂肪酸组成,以往的研究者对鱼类粪便脂肪酸的分析较少,将吉富罗非鱼粪便中脂肪组成与饲料脂肪酸组成对比,目的是探讨鱼体对脂肪酸的吸收利用能力。实验发现, 粪便中的脂肪酸与饲料对比,C14:0的下降幅度大于C16:0和C18:0, 但是仍然有一定比例的C14:0未被利用而排除体外,短链的C14:0是否比较长链的C16:0和C18:0更容易被鱼体吸收,有待进一步的研究验证。吉富罗非鱼对PUFA的吸收能力较强,尤其对 n-3 PUFA 吸收较高,而对C18:2n-6的吸收利用有限,在其他的研究者的实验中也获得相似的结论。
鱼类脂质合成主要路径由细胞质内脂肪酸合成酶催化,脂肪酸合成酶主要产物为饱和脂肪酸C16:0和C18:0。n-3、n-6 及n-9 等3种不饱和脂肪酸系列都采用类似的去饱合和增长碳链反应,形成同系列较长碳链及较高不饱和度的脂肪酸。
通常尼罗罗非鱼鱼体中的C18:3n-3比例为0.5%左右。本实验使用的鱼油中,没有检测到C18:3n-3,却检测0.73%的C16:3n-3。在吉富罗非鱼的肝脏、肌肉及腹腔脂肪中均检测到C16:3n-3, 其含量相对于添加的鱼油, 其比例要低(表 3、表 5、表 7), 进一步说明了饲料的脂肪酸组成与鱼体有较高的相关性。一般认为C18:3n-3、C20:5n-3、C22:6n-3及C18:2n-6是鱼类的必需脂肪酸。本实验各组不同脂肪水平的饲料中未检测出C18:3n-3, 一方面可能是由于饲料中C18:3n-3过低, 而鱼体自身合成C18:3n-3能力有限, 导致鱼体中C18:3n-3比例过低而未被检测出来; 另一方面,由于正常的罗非鱼鱼体中C18:3n-3比例为0.5%左右,在实验分析中,形成的色谱峰较低而容易被仪器误判为杂质。
本实验中,不添加鱼油的1.73%组中吉富罗非鱼肌肉的n-3 PUFA比例显著低于其他添加鱼油的各组, 同时肝脏的n-3 PUFA比例却并不显著低于其他脂肪组,这反馈了一个信息,n-3 PUFA作为淡水鱼的必需脂肪酸,其在肝脏中的含量是稳定的, 而饲料提供充足的n-3 PUFA 时,n-3PUFA 又在肌肉中大量沉积。吉富罗非鱼肌肉中n-6 PUFA比例受显著饲料影响,同时肝脏的n-6PUFA 比例在各组中无显著变化,n-6 PUFA虽然是淡水鱼类的必需脂肪酸之一,但是吉富罗非鱼肝脏中n-6 PUFA 相对含量稳定,同时n-6 PUFA在肌肉中的沉积量也有限,n-3 PUFA 更容易在肌肉中沉积,这种差异与肌肉和肝脏具有不同的生物功能有关。鱼体腹腔脂肪组织中总 PUFA含量较低, 主要由SFA和MUFA 组成,其脂肪酸变化仍然受饲料脂肪水平的影响, 只是没有肌肉和肝脏中变化的明显。实验意外地发现, 吉富罗非鱼肝脏中C20:0脂肪酸占总脂肪酸的比例随饲料脂肪水平提高而显著上升,变化范围为2.46%~5.23%,而饲料、肌肉及腹腔脂肪中C20:0比例分别为: 0.42%~0.57%、0.06%~0.24%、0.45%~0.66%,肝脏中的C20:0的比例比饲料、肌肉及腹腔脂肪中的高出很多倍, 而肌肉和腹腔脂肪中该脂肪酸比例与饲料相差较小,说明C20:0在肝脏的脂肪代谢中可能具有特定的作用,有待进一步的研究。