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仔稚鱼营养生理与开口饵料研究进展-花城营养论坛特刊

仔稚鱼营养生理与开口饵料研究进展-花城营养论坛特刊 水产科技在线
2021-02-02
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导读:本文从蛋白质、脂肪和磷脂等几个方面,对近几年仔稚鱼营养生理研究及开口饵料研究进行了综述
 --- 飞禧特 · 水产动物免疫调控领军企业 ---

摘要:仔稚鱼阶段是鱼类开始由内源性营养向外源性营养转变的特殊阶段。孵化后的仔稚鱼形态和生理特性均发生重大变化,特别是消化系统随发育不断改变。本文从蛋白质、脂肪和磷脂等几个方面,对近几年仔稚鱼营养生理研究及开口饵料研究进行了综述。

刘兴旺1,苗又青2

(1. 广州飞禧特生物科技有限公司,2. 广东恒兴饲料实业股份有限公司)


随着我国水产养殖业不断发展,养殖规模持续增加,养殖品种也呈现出多样化的趋势。据不完全统计,2017年全国养殖海水鱼类产量达141.94万吨(农业农村部渔业渔政管理局等,2018),以加州鲈等为代表的淡水肉食性鱼类养殖量也大幅度增加。海水及淡水肉食性鱼类养殖量持续扩大,对种苗的需求量也越来越多。以我国养殖量最大的海水鱼品种----大黄鱼(Larimichthys crocea)为例,仅2017年春季全国就培育了约37亿尾鱼苗(洪万树等,2018)。


仔稚鱼作为鱼类生活史中的特殊阶段,具有个体小、消化系统发育不完善、消化酶活力低、活动能力弱,对外界环境适应能力弱但生长迅速等特点(于海瑞,2006)。其外部形态、内部结构和生理代谢方式均与幼、成鱼存在较大差异。某些种海水仔稚鱼类孵化之后还具有卵黄囊,先进行内源性营养,随着生长发育,卵黄囊消失才开始进入外源性营养阶段,这一营养方式的重大转变能否顺利完成对其生长甚至存活都有至关重要的影响。目前海水鱼育苗过程中,仍大量使用卤虫无节幼体、轮虫、桡足类等作为仔稚鱼饲料(Conceicao等,2010)。尽管上述鲜活饵料被认为是优良的饵料来源,但存在供应不及时、价格偏高,作为病原潜在携带者可能引发仔稚鱼疾病等问题。另外,鲜活饵料由于生长环境、季节、饵料等原因可能导致自身营养物质产生差异或含量不足,难以满足仔稚鱼生长需要,必须在投喂仔稚鱼之前进行营养强化(Conceicao等,2010Mæhre等, 2013)。


海水及淡水肉食性鱼类仔稚鱼营养生理研究已引起了研究者极大重视。然而,受试验条件及研究方法等原因的影响,尽管经过了30年左右的发展,对于仔稚鱼营养需求的研究仍处于较为初步的阶段(NRC,2015)。目前人工配合饲料在育苗阶段使用比例仍然不高(Conceicao等,2010),仔稚鱼开口饵料的成功开发离不开对仔稚鱼营养生理及营养需求数据的研究。本文对近年来仔稚鱼营养需求方面的研究进行了综述,以期对仔稚鱼营养需求研究和仔稚鱼开口饵料的研发提供更多理论支持。



1.蛋白质与氨基酸营养


蛋白质是包括鱼类在内的所有有机体结构和功能必不可少的营养物质,在各类营养素中,具有特别重要的地位。仔稚鱼处于快速生长和发育阶段,需要更多蛋白质维持生长和提供能量,一般认为海水及肉食性鱼类仔稚鱼蛋白质需求量大约为50-70%。(Cahu和ZamboninoInfante, 2001)。今泽沼夫(1988)报道,就牙鲆仔稚鱼用微粒饲料蛋白源而言,最适蛋白质含量约为60%;山本修(1997)报道,牙鲆稚鱼饵料中的蛋白质含量为56%,育成期50%,出池上市前48%。


与所有单胃动物一样,鱼类对蛋白质的需求本质上是对氨基酸的需求(Halver和Hardy,2002)。为满足对氨基酸的需求,对仔稚鱼来说,蛋白的“质量”比数量更重要(Canada等,2019)。由于仔稚鱼消化系统发育不完善,消化酶活力比较低(于海瑞,2006)),不同种类蛋白原料氨基酸生物利用率不同。对蛋白原料进行前处理,往往能有助于提高其中氨基酸的生物利用率。研究发现饲料中添加适当比例的水解蛋白对仔稚鱼生长、存活等起到改善作用(Cahu等,1999Srichanun等,2014Cai等,2015)。


在构成蛋白质的20种氨基酸中,有10种为鱼类不能自身合成或合成量很少不能满足自身需要,必须从外界获取,被称为必需氨基酸)。不同蛋白原料必需氨基酸组成相差很大,为改善饲料氨基酸组成,晶体氨基酸或包膜晶体氨基酸被添加到仔稚鱼饲料中。有研究发现游离氨基酸在鲆鲽鱼类仔稚鱼发育早期参与了重要的代谢活动(常青,2006),且仔稚鱼能够有效利用饲料中的晶体氨基酸(Ronnestad等,2001)。Li等(Li等,2013)用白鱼粉和晶体氨基酸分别模拟了大黄鱼鱼卵、稚鱼鱼体、成鱼肌肉以及白鱼粉的氨基酸模式对大黄鱼仔稚鱼进行养殖实验,发现相对于另外三种氨基酸模式,白鱼粉氨基酸模式组获得了最佳生长效果。Kanazawa等(1989)则发现当牙鲆仔稚鱼微颗粒饲料中氨基酸组成与其体蛋白氨基酸模式相同时,牙鲆仔稚鱼生长较好。然而并非所有实验结果都支持晶体氨基酸或包膜氨基酸一定对仔稚鱼生长、蛋白质保留等有积极影响(Canada等,2016aCanada等,2016b)。影响晶体氨基酸在仔稚鱼开口饵料中利用的主要因素包括:(1)晶体氨基酸在水中溶失;(2)不同种类氨基酸吸收速率和效率不同(Canada等,2019)。


鱼类有自我调整氨基酸代谢的能力。在大菱鲆中发现其具有优先氧化非必需氨基酸(Cowey和Sargent,1979)和节约必需氨基酸的能力(Conceição等,1997)。对仔稚鱼必需氨基酸需求量或者必需氨基酸与非必需氨基酸比例等对生长、存活等方面影响的研究已在金头鲷、大黄鱼上分别进行了研究(López-Alvarado和Kanazawa,1994Xie等,2012)。最近有关仔稚鱼氨基酸营养的研究转到功能性氨基酸营养方面,研究发现这些功能性氨基酸及其代谢物在信号转导、营养感知、代谢、疾病等方面均起到关键作用,因此值得格外重视(Buentello和Gatlin,1999Kim等,2007Li等,2009Wu, 2009Saxton和Sabatini,2017)。这些重要的功能性氨基酸包括精氨酸、亮氨酸、半胱氨酸、色氨酸、脯氨酸、牛磺酸、羟脯氨酸等(Li等,2009Wu, 2009Liu等,2015Wei等,2016)。


2.脂肪与脂肪酸营养


脂类是能量和生长发育所需的必需脂肪酸(EFA)的重要来源。相对幼鱼,仔稚鱼具有较高的生长率和代谢耗能,因此对脂肪需求量较高。根据种类不同,一般认为其脂类需求量为10-37%(NRC,2015)。研究发现,大多数海水鱼缺乏将18:3n-3延长和去饱和成为EPA(二十碳五烯酸,20:5n-3)和DHA(二十二碳六烯酸,22:6n-3)的能力,因此n-3长链不饱和脂肪酸(HUFA)是其必需脂肪酸,必须从饵料中获得(Halver和Hardy,2002)。此外,组成膜磷脂且是前列腺素前体的20:4n-6(ARA)也被认为在海水鱼类仔稚鱼发育阶段非常重要(Castell等,1994)。


研究一般认为,海水仔稚鱼对n-3HUFA的需求量超过1%。例如在大菱鲆上的研究发现大菱鲆仔稚鱼对n-3HUFA需求量最少应为1.3%(LeMilnaire等,1983)。n-3HUFA被认为与仔稚鱼正常发育、体色形成及免疫抗应激能力等方面密切相关(Furuita等,1999)。Reitan等(1994)发现DHA:EPA比例是大菱鲆早期色素形成的决定因素,当大菱鲆仔稚鱼饲料中DHA/EPA>2时,能有效降低色素发育异常。因此,Bell等(2003)建议海水鱼仔稚鱼生物饵料或微颗粒饲料中DHA水平应有效提高,DHA/EPA比例应在2以上,EPA/ARA比例应在10:1或更高水平。此外,Tago等(1999)的研究发现磷脂形式的DHA与甘油三酯形式HA相比,能显著促进牙鲆仔稚鱼生长,同时提高仔稚鱼抗应激能力,说明必需脂肪酸更多是以磷脂复合盐的形式被吸收。因此,磷脂营养对仔稚鱼来说也非常重要。


磷脂在生物体内发挥着重要作用。它不仅是生物膜的重要组成部分(Tocher等,2008),还对胆固醇代谢发挥着重要调节作用(NRC,2015))。鱼类和甲壳类都有合成磷脂的能力,但合成能力不足,需要从饲料中额外摄取。相较幼鱼或成鱼,仔稚鱼磷脂合成能力更弱(Coutteau等,1997)。因此,建议在仔稚鱼开口饵料中应至少添加1%的卵磷脂(Kanazawa,1993)。饲料磷脂的效果似乎随着鱼的发育而降低,其作用在仔稚鱼消化道和消化酶系统未发育完全阶段作用最明显(Bisbal和Bengtson,1995)。除此以外,新的研究表明饲料磷脂不仅显著影响了大黄鱼稚鱼抗氧化能力,还能从脂肪酸吸收、转运、合成、氧化等方面调节脂肪代谢(Cai等,2016)。但需要注意的是当用卵磷脂作为开口饵料唯一脂肪源时,却可能会导致大菱鲆肠道细胞的病理变化。


3.其他营养素的研究


一般认为海水或肉食性仔稚鱼对碳水化合物的耐受能力比较弱。如Hamre等(2003)在大西洋鳙鲽上的研究发现仔稚鱼对碳水化合物的耐受能力比较低,饲料中碳水化合物水平应控制在5%以下,高糖高脂肪可能会抑制仔稚鱼生长。Clark等(1985)也发现欧鳎肠道中蛋白酶种类多且活性强,但碳水化合物酶的活性相对较低。这也解释了鳎类仔稚鱼阶段使用卤虫效果不如桡足类的原因,因为桡足类一般含碳水化合物在1%以下,而卤虫碳水化合物含量一般在7.5%左右。


维生素方面,维生素A被认为与仔稚鱼发育密切相关(黄瑞等,1997)。很多研究者都发现活性饵料或开口饲料中补充维生素A或β胡萝卜素能降低牙鲆白化病的发生(Takeuchi等,1995),且能够促进塞内加尔鳎仔稚鱼的生长和发育(Fernaandez-Diaz等,2006)。这主要是因为在仔稚鱼发育的关键阶段,摄食缺乏VA的饵料会导致视网膜紫质合成降低,从而使眼睛和脑之间的传导受损,从而导致色素异常(Ronnestad等,1993)。此外,Merchie等(1996)对维生素C需求量的研究发现20mg/kg的Vc水平即可满足大菱鲆仔稚鱼生长和存活的需要。


4.仔稚鱼开口饵料现状与研究方向


到目前为止,在海水仔稚鱼育苗生产中,仍然大量使用轮虫、卤虫无节幼体、桡足类等生物饵料(Conceicao等,2010洪万树等,2018)。然而,轮虫、卤虫无节幼体通常缺乏DHA和EPA,需要进行营养强化)。目前营养强化以使用进口裂壶为主,存在价格高昂、仅强化DHA等缺点,在轮虫及卤虫无节幼体强化过程中推广使用效果良好的强化制剂是未来的发展方向。除轮虫和卤虫外,目前育苗中仍大量使用桡足类作为天然饵料。桡足类富含多不饱和脂肪酸,作为仔稚鱼饵料优于轮虫(Martinez-Silva等,2018)。然而其营养成分取决于其饵料且随生长阶段变化而变化(NRC,2015)。目前国内育苗过程中多使用的是野外捕捞的桡足类,可能存在营养品质和供给不稳定、携带潜在病原等问题,应值得注意。


综上所述,在海水或肉食性仔稚鱼育苗生产过程中研发、推广和使用微颗粒人工饵料来替代轮虫和卤虫是水产养殖业的长期课题。目前,国内外已经有部分厂家开发了针对不同鱼类不同发育阶段的仔稚鱼开口饵料,可以说在推动微颗粒配合饲料普及方面取得了很好的成绩,但也存在一些问题,主要表现在以下几个方面:


一是仔稚鱼营养学研究成果仍较少,绝大多种类缺乏营养需求的定量数据。受仔稚鱼自身特点所限,其营养学研究大多采用生物饵料或配合饲料两种方法,然而由于方法不统一,导致研究结果差异很大,实际指导意义不强。因此,未来应统一仔稚鱼营养学研究方法,继续加强重要养殖品种仔稚鱼营养生理的研究;除传统营养学研究外,应特别关注仔稚鱼对不同原料的生物利用率,特别是通过对原料的进一步生物加工提高仔稚鱼的生物利用率是未来研究的一个重点方向,例如曾有研究发现在微颗粒饲料外包裹磷虾水解物或乌贼水解物能显著促进仔稚鱼摄食和生长(Kolkovski等,2009);


二是应通过加强对仔稚鱼发育及消化生理变化的深入研究来促进营养学与养殖学相结合。例如,在仔稚鱼开口阶段微颗粒饲料及仔稚鱼的相对密度、投喂频率与持续时间、饲料的化学与物理特性均影响仔稚鱼对饲料的识别和摄取。因此,一方面应继续加强如游离氨基酸、核苷酸、蛋白水解产物等促仔稚鱼摄食物质的开发,另外一方面可以通过投饵设备的研发或投饵策略的改进,促进仔稚鱼对微颗粒饲料识别和摄取;


三是对微颗粒饲料在水体中的特性及工艺标准研究不够,包括沉降速率、营养物质稳定性、溶失率和诱食性等。这些特征对微颗粒饲料的摄食和消化具有显著影响,未来应加强对这方面研究的关注并逐渐建立一系列仔稚鱼微颗粒饲料工艺参数标准。


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