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饲料中添加酵母培养物对凡纳对虾生长性能与健康状况的影响

饲料中添加酵母培养物对凡纳对虾生长性能与健康状况的影响 山东鹤来生物济南营销中心
2026-11-13
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导读:为探究酵母培养物(YC)在对虾养殖中的应用效果,本研究评估了饲料中添加YC对凡纳对虾(Penaeus vann

为探究酵母培养物(YC)在对虾养殖中的应用效果,本研究评估了饲料中添加YC对凡纳对虾(Penaeus vannamei)生长性能、肌肉营养品质、免疫和消化功能及肠道微生物群落组成的影响。实验持续56 d,以不添加YC为对照组(CK),YC(5‰)组和YC(10‰)组分别添加5‰和10‰的YC。结果表明,饲料中添加YC能够提高对虾产量、降低投饵系数,同时维持肝胰腺和肠道结构完整,其中10‰的添加效果最优。28 d时,YC(5‰)组粗蛋白含量显著高于其他两组(P<0.05)。56 d时,各组蛋白质质量为YC(5‰)组>CK组>YC(10‰)组。养殖实验结束时,YC(10‰)组肝胰腺胰蛋白酶和脂肪酶活性、肠道淀粉酶活性均显著高于CK组(P<0.05)。同时,YC(10‰)组对虾血清中的总抗氧化能力,超氧化物歧化酶、过氧化物酶、溶菌酶及多酚氧化酶活性均显著高于CK组(P<0.05)。YC(5‰)组和YC(10‰)组中弧菌科丰度呈下降趋势。功能预测分析表明YC(5‰)组的肠道微生物在氨基酸运输与代谢等关键功能上得到增强。综上,饲料中添加YC能够提高凡纳对虾生长性能、改善肌肉营养品质、增强免疫与消化功能、调节肠道微生物群落组成。

关键词:凡纳对虾;酵母培养物;生长性能;免疫功能;营养品质;肠道菌群




1.1 材料与方法



1.1 实验设计与管理

本实验所用YC由山东鹤来生物科技有限公司,YC的主要营养指标如表1所示。本实验共设置3个实验组,每组设置4个重复,具体包括无YC添加的对照组(CK)、5‰YC添加组YC(5‰)和10‰YC添加组YC(10‰)。不同组别饲料主要营养参数见表2。本实验在室内12个5 m³圆形养殖池中进行为期56d的养殖实验。实验开始前,所有对虾先进行1周暂养以适应环境,暂养结束后进行分组,放养密度为375尾/m³,初始体长为4.96±0.46cm,初始体重为1.28±0.50g。养殖所用海水经漂白粉杀菌消毒后充分曝气,养殖期间水体保持24 h不间断增氧,每日投喂5次(6:00、10:00、14:00、18:00、22:00),投饵量按对虾体重8%-10%投喂,根据残饵量和水质变化动态调整投喂量,同时每日换水量控制在12%-50%,维持水质稳定。整个实验期间溶解氧(6.46±0.09)mg/L、盐度(25.79±0.92)、水温(24.58±2.1)℃、pH值(7.39~8.13)。


2. 结果


2.1凡纳对虾生长性能和生产参数

如表3所示,YC(10‰)组的产量显著高于CK组(P<0.05),饵料系数极显著低于CK组(P<0.01)。尽管各组终末体长、体重、特定生长率、相对增重率及存活率无显著差异(P>0.05),但除终末体长外,YC(10‰)组其他指标均高于其余两组。


2.2凡纳对虾肝胰腺和肠道组织结构

各组凡纳对虾肝胰腺组织切片如图1所示。28d时,各组对虾肝胰腺组织形态均保持良好状态,吸收细胞与分泌细胞分布均匀,数量比例协调,肝小管结构完整、边界清晰,两类细胞排列紧密、形态规则,未观察到肝小管扩张或萎缩等退行性变化,整体组织结构稳定。56d时,CK组的肝胰腺组织出现明显的改变,肝小管的排列紧密性降低,YC(5‰)组吸收细胞数量降低,但肝小管的基本结构仍保持相对完整。YC(10‰)组的肝胰腺组织仍维持着较好的结构完整性,吸收细胞与分泌细胞的数量比例保持稳定,细胞排列相对整齐,未出现明显的细胞数量减少或形态损伤。

图1.对虾肝胰腺组织H&E染色切片

Figure 1. H&E-stained section of hepatopancreas tissue of shrimp.

注:(a)28d CK组;(b)28d YC(5‰)组;(c)28d YC(10‰)组;(d)56d CK组;(e)56d YC(5‰)组;(f)56d YC(10‰)组。

B:分泌细胞;R:吸收细胞

凡纳对虾肠道组织切片如图2所示。28d时,CK组与YC(5‰)组肠绒毛排列相对疏松,形态略显松散。YC(10‰)组肠绒毛排列相对紧密、整齐,绒毛结构清晰,形态完整,上皮细胞排列有序,固有层结构致密,整体呈现出更优的组织形态。56d时,CK组肠绒毛结构的整齐度降低,YC(5‰)组与YC(10‰)组较好地维持了肠道结构,其中YC(5‰)组效果最为明显,其肠绒毛结构完整,形态规则,肠腔结构保持清晰。

图2.对虾肠道组织H&E染色切片

Figure 2. H&E-stained section of intestinal tissue of shrimp.

注:(a)28d CK组;(b)28d YC(5‰)组;(c)28d YC(10‰)组;(d)56d CK组;(e)56d YC(5‰)组;(f)56d YC(10‰)组。


2.3凡纳对虾肌肉营养组分

各组对虾肌肉营养组分如表4所示。在28 d YC(5‰)组的粗蛋白含量显著高于CK组和YC(10‰)组(P<0.05)。各组间水分、粗脂肪、粗灰分无显著性差异(P>0.05)。养殖实验末期,各组间粗蛋白、水分、粗脂肪和粗灰分均无显著性差异(P>0.05)。


2.4凡纳对虾氨基酸评分

28 d时,AAS与CS结果表明,CK组、YC(5‰)组及YC(10‰)组中赖氨酸评分均为最高,而PDCAAS结果中苯丙氨酸+酪氨酸评分最高(表5)。AAS与CS结果中,CK组与YC(10‰)组的第一、第二限制氨基酸依次为缬氨酸与含硫氨基酸,YC(5‰)组则相反。PDCAAS结果显示三组中第一限制氨基酸均为缬氨酸,第二限制氨基酸在CK组与YC(10‰)组中为异亮氨酸,YC(5‰)组中为含硫氨基酸。对虾肌肉EAAI结果为CK组>YC(5‰)组>YC(10‰)组,表明CK组对虾蛋白质质量优于YC添加组。

56 d时,AAS与CS均显示CK组、YC(5‰)组及YC(10‰)组中赖氨酸评分最高,而PDCAAS结果中苯丙氨酸+酪氨酸评分最高(表6)。AAS结果中,各组第一限制氨基酸均为缬氨酸,第二限制氨基酸在CK组与YC(5‰)组中为异亮氨酸,YC(10‰)组中为含硫氨基酸。CS结果中,各组第一、第二限制氨基酸依次为缬氨酸与含硫氨基酸。PDCAAS结果显示各组第一限制氨基酸均为缬氨酸,第二限制氨基酸在CK组为异亮氨酸,在YC(5‰)组和YC(10‰)组中均为亮基酸。EAAI顺序为YC(5‰)组>CK组>YC(10‰)组,表明YC(5‰)组蛋白质质量最优。

image.png

2.5凡纳对虾肠道、肝胰腺消化酶活性

对虾肝胰腺消化酶活性变化如图3(a-c)所示。在整个养殖周期内,各组淀粉酶活性均无显著差异(P>0.05)。28 d时,各组胰蛋白酶活性无显著差异(P>0.05),但56 d时YC(10‰)组的胰蛋白酶活性显著高于CK组(P<0.05)。56 d时,YC(10‰)组脂肪酶活性显著高于YC(5‰)组和CK组(P<0.05)。

对虾肠道消化酶活性变化如图3(d-f)所示。28 d时,各组淀粉酶活性无显著差异(P>0.05),而56 d时YC(10‰)组淀粉酶活性显著高于CK组(P<0.05)。28 d时,各组胰蛋白酶活性无显著差异(P>0.05),但56 d时YC(5‰)组显著高于CK组和YC(10‰)组(P<0.05)。28 d时,YC(10‰)组脂肪酶活性显著高于CK组(P<0.05),但至56 d,各组无显著差异(P>0.05)。

图3.养殖过程中对虾肝胰腺、肠道消化酶活性的变化

Figure 3. Changes in digestive enzyme activities of hepatopancreas and intestine of shrimp during the culture period.

注:(a)对虾肝胰腺α-淀粉酶;(b)对虾肝胰腺胰蛋白酶;(c)对虾肝胰腺脂肪酶;(d)对虾肠道α-淀粉酶;(e)对虾肠道胰蛋白酶;(f)对虾肠道脂肪酶。不同组间差异用*(P<0.05),**(P<0.01),***(P<0.001)标记。下同。


2.6凡纳对虾血清免疫酶活性

如图4所示,28 d时,YC(10‰)组对虾血清TAOC显著高于CK组(P<0.05)。56 d时,各组TAOC无显著差异(P>0.05)。28 d时,YC(10‰)组CAT活性显著高于其余两组(P<0.05),但56d时,各组无显著差异(P>0.05)。整个实验阶段,各组LZM活性在呈上升趋势,且在56 d时,YC(10‰)组显著高于CK组(P<0.05)。整个实验阶段,YC(10‰)组SOD活性显著高于其他两组(P<0.05)。28 d时,各组POD活性无显著差异(P>0.05),而56d时,YC(10‰)组显著高于另外两组(P<0.05)。各组PPO活性呈增长趋势,28 d时YC(10‰)组显著高于CK组(P<0.05),56 d时YC(10‰)组显著高于所有其他两组(P<0.05)。

图4.养殖过程中各组对虾血清免疫酶活性的变化

Figure 4. Changes in serum immune enzyme activities of shrimp in each group during the culture period.


2.7对虾肠道菌群16S rDNA
2.7.1肠道微生物群落多样性分析


肠道微生物群落Alpha、Beta多样性分析结果如图5所示。28 d时,YC的添加未对对虾肠道微生物群落丰富度(ACE、Chao指数)及多样性(Shannon指数)产生显著影响(P>0.05)。而基于ASV水平的主坐标分析(PCoA)结果显示,不同组的对虾肠道微生物群落结构呈现出显著差异(P<0.05)。56 d时,YC的添加显著降低了肠道微生物群落丰富度(ACE、Chao指数,P<0.05),虽未对多样性(Shannon指数)产生显著影响(P>0.05),但Shannon指数呈现出明显的降低趋势。PCoA分析结果表明,各组间的肠道微生物群落结构未表现出显著差异(P>0.05)。

图5.肠道微生物群落Alpha、Beta多样性分析

Figure 5. Alpha and Beta diversity analysis of the intestinal microbial community.

注:(a)28d Ace指数;(b)28d Chao指数;(c)28d Shannon指数;(d)56d Ace指数;(e)56d Chao指数;(f)56d Shannon指数;(g)28d PCoA指数;(h)56d PCoA指数。


2.7.2肠道微生物物种组成分析

如图6所示,28 d时各组科水平上主要微生物有副球菌科(Paracoccaceae)、弧菌科(Vibrionaceae)、黄杆菌科(Flavobacteriaceae)。其中,YC(5‰)组副球菌科相对丰度显著高于CK组(P<0.05),CK组腐旋菌科(Saprospiraceae)相对丰度显著高于YC(5‰)组和YC(10‰)组(P<0.05)。另外,YC(5‰)组和YC(10‰)组弧菌科丰度明显低于CK组,但未表现出显著性差异(P>0.05)。

56 d时,各组科水平上主要微生物为副球菌科。其中,YC(10‰)组类诺卡氏菌科(Nocardioidaceae)相对丰度显著高于YC(5‰)组(P<0.05),CK组泥杆菌科(Chthoniobacteraceae)相对丰度显著高于YC(5‰)组(P<0.05)。YC(10‰)组支原体科(Mycoplasmataceae)、迪米奎菌科(Demequinaceae)、芽孢杆菌科(Bacillaceae)丰度明显高于其他两组,YC(5‰)组和YC(10‰)组弧菌科丰度明显低于CK组,但均未显现出显著性差异(P>0.05)。

图6.对虾肠道微生物群落组成与差异

Figure 6. Composition and differences of the intestinal microbial community of shrimp.

注:(a)28 d时科水平微生物群落相对丰度;(b) 56 d时科水平微生物群落相对丰度;(c) 28 d时科水平微生物群落差异性分析;(d) 56 d时科水平微生物群落差异性分析。


2.7.3肠道微生物功能预测

对虾肠道微生物PICRUSt2功能预测分析结果如图7所示。28 d时,各组中氨基酸运输和代谢(Amino acid transport and metabolism)(CK:10.57%、5‰:11.69、10‰:11%)的相对丰度最高,其次依次为能量生成和转化(Energy production and conversion)、翻译与核糖体结构和生物发生(Translation, ribosomal structure and biogenesis)、细胞壁/膜/包膜生物发生(Cell wall/membrane/envelope biogenesis)。其中,YC(5‰)组在氨基酸运输和代谢功能上的相对丰度高于CK组和YC(10‰)组。而YC(10‰)组在翻译与核糖体结构和生物发生功能方面的相对丰度则高于CK组和YC(5‰)组。

56d时,PICRUSt2功能预测结果显示,氨基酸运输和代谢(CK:11.04%、5‰:11.87、10‰:11.38%)的相对丰度最大,其次依次是能量生成和转化、翻译与核糖体结构和生物发生、无机离子输运与代谢(Inorganic ion transport and metabolism),其中YC(5‰)组的氨基酸运输和代谢功能上的相对丰度高于CK组和YC(10‰)组。

图7.对虾肠道微生物功能预测

Figure 7. Functional prediction of intestinal microbiota of shrimp.

注:(a)28 d;(b)56 d.


3. 讨论




3.1饲料中添加YC对凡纳对虾生长性能、肠道和肝胰腺组织结构的影响

本实验结果显示,添加YC可显著提升凡纳对虾的生长性能与养殖效益。这一结果与Ayiku等和Yang等的研究结果一致,他们分别报道YC可提高增重率并降低饲料系数,酵母水解物亦能在替代鱼粉的同时改善饲料利用率。生长促进的机制是多方面的,首先,YC中富含的消化酶(如蛋白酶、淀粉酶)及生长因子可能直接增强宿主消化能力。其次,其含有的小肽已被证明可改善肠道形态与功能,促进营养吸收。本研究确定的5‰-10‰最适添加区间与Guo推荐的0.5%-1%范围一致,可为实际生产提供精准参考。

肠道和肝胰腺作为对虾消化吸收与物质代谢的核心器官,其组织结构的健康稳定为营养物质的高效利用提供了重要的组织学基础。本实验观察到,饲料添加YC对凡纳对虾肝胰腺和肠道组织结构具有积极的保护和维持作用。Zhang等研究证实,以YC替代20%鱼粉时,未对肝胰腺组织形态造成显著不良影响,而替代水平过高会导致肝小体萎缩,这提示适量添加YC可保障肝胰腺形态的健康稳定。这种组织结构的维持,可能得益于酵母活性成分(如小肽)能促进肠上皮细胞增殖、维护肠道屏障完整性,进而间接保障肝胰腺的正常代谢功能。


3.2饲料中添加YC对凡纳对虾肌肉营养组分和氨基酸组成的影响

除28d YC(5‰)组肌肉粗蛋白含量显著升高外,其余各时期各组间肌肉常规营养成分无显著的差异。这一结果与部分研究发现添加酵母产品可显著提高对虾肌肉或全虾粗蛋白含量的报道存在差异。He等在凡纳对虾饲料中添加0.3%-1.0%YC,发现各添加组肌肉粗蛋白含量均显著高于对照组。近期另有研究报道,添加0.5%–0.9%谷胱甘肽酵母水解物可显著提高对虾粗蛋白含量并上调肌肉蛋白质合成相关基因的表达[9]。与之相反,也有研究则得出了与本研究一致的结论,即酵母水解物对凡纳对虾肌肉粗蛋白含量无显著影响。这种差异可能与酵母产品的种类、加工工艺、添加水平以及养殖条件等因素有关。

氨基酸评分分析结果显示,凡纳对虾肌肉第一、第二限制性氨基酸多为缬氨酸和含硫氨基酸,这与Zhao等的研究结果一致,而评分值呈动态变化—从中期至末期含硫氨基酸评分提升明显,这可能与随着对虾生长蛋白质代谢趋于成熟有关。实验中期YC添加组EAAI低于CK组,这可能是因为快速生长期对虾将更多蛋氨酸用于免疫激活,从而暂时削弱了蛋白质的沉积效率。实验结束时,YC(5‰)组EAAI升至最高,表明长期添加YC可通过改善肠道健康、促进消化吸收、提升肌肉蛋白品质。YC(10‰)组EAAI不突出,这也印证了添加剂使用中“低剂量刺激、高剂量抑制”的规律。结合上述结果可见,YC(5‰)组在养殖不同阶段对肌肉营养品质的影响差异。28d时YC(5‰)组粗蛋白含量显著高于CK组,而EAAI并未同步升高。56d时粗蛋白含量无显著差异,但EAAI显著提升。这表明,YC的作用重点随养殖阶段发生了转移,在快速生长期,YC优先促进蛋白质的沉积,实现肌肉粗蛋白“量”的增加。进入生长平稳期后,YC则主要通过改善肠道健康和氨基酸平衡吸收,优化肌肉蛋白的氨基酸组成,从而提升蛋白质的“质”。这种“先提量、后提质”的分阶段作用特征,解释了为何中期粗蛋白升高而末期EAAI升高、粗蛋白无显著变化的现象,也反映了YC在不同生理阶段对宿主营养代谢的差异化调控。


3.3饲料中添加YC对凡纳对虾肠道、肝胰腺消化酶和血清免疫酶活性的影响

本研究发现,添加10‰YC显著提高了56 d凡纳对虾肝胰腺的胰蛋白酶、脂肪酶活性以及肠道的淀粉酶活性。这一结果与Ashry等的研究结论相符,他们发现饲料中添加2.5%经酿酒酵母固态发酵的果皮,可显著提高凡纳对虾肝胰腺、胃和肠道中所有消化酶的活性。YC之所以能够提升消化酶活性,可能与其丰富的代谢产物密切相关。一方面,YC本身富含多种消化酶(如蛋白酶、淀粉酶等),这些外源性酶类可直接补充宿主消化酶的不足,协同参与营养物质的水解。另一方面,酵母代谢产物中的活性成分,如小肽、寡糖、有机酸及核苷酸等,可能通过刺激肝胰腺和肠道上皮细胞的增殖与分化,上调内源性消化酶的合成与分泌。消化功能的全面增强,从生理学层面有力地解释了本研究中YC(10‰)组饲料系数降低与生长性能改善的原因。

本研究证实,添加10‰YC能提高清中T-AOC、SOD、LZM、POD和PPO活性,表明提高了凡纳对虾的非特异性免疫系统性能。多项研究表明,饲料中添加酵母水解物能有效提升凡纳对虾的SOD、PPO及LZM活性。SOD和T-AOC是抗氧化防御体系的关键组分,共同清除过量活性氧,保护细胞免受氧化损伤。LZM能水解细菌细胞壁中的肽聚糖,直接发挥抗菌作用。PPO是酚氧化酶原(proPO)系统的核心酶,其激活在对虾识别病原和启动黑化、包裹等细胞免疫反应中至关重要。酵母细胞壁的主要成分β-葡聚糖和甘露寡糖是公认的免疫刺激物,它们可通过与血细胞上的模式识别受体(如Toll样受体)结合,激活下游的免疫信号通路,包括proPO系统和抗氧化酶基因的表达,这可能是饲喂YC提高对虾免疫功能的原因。


3.4添加YC对凡纳对虾肠道微生物群落结构的影响

YC添加组弧菌科和类诺卡氏菌科丰度低于CK组,而支原体科、迪米奎菌科及芽孢杆菌科等菌科丰度高于CK组,提示饲喂YC有利于特定有益微生物定殖,并且对潜在致病菌具有抑制作用。Ayiku等研究发现,在凡纳对虾饲料中添加2%YC可显著降低凡纳对虾肠道中条件致病菌弧菌属的丰度(P<0.05),同时显著增加有益菌假互变单胞菌属(Pseudoalteromonas)的丰度[17],这与本研究结果一致。Wang等在杂交石斑鱼中也观察到YC促进了特定有益菌科的富集。本研究观察到的肠道菌群丰富度下降而病原菌同时受到抑制的现象在其他益生元研究中也有报道,这可能与YC作为选择性底物,促进了一部分有益菌(如某些乳酸菌或芽孢杆菌)的优势定植,从而简化了群落结构有关,这常被视为一种积极的微生态调控结果。

与YC(5‰)组对虾肌肉粗蛋白含量和氨基酸指数(EAAI)上升的结果相对应,肠道微生物功能预测表明,YC(5‰)组的肠道微生物群落中,与氨基酸运输与代谢相关的功能得到增强。这一发现也与Einar等关于益生菌调控水产动物营养物质代谢的综述观点相吻合,既肠道微生物可通过分泌多种消化酶、分解复杂底物,促进蛋白质和氨基酸的消化吸收,进而影响宿主的代谢通路。本研究中YC的添加,不仅抑制了潜在致病菌,更重要的是优化了菌群的代谢功能,可能强化了微生物驱动的氮循环和营养代谢过程,从而间接促进宿主对营养物质的利用。近期也有研究证实,益生菌补充可通过富集肠道红杆菌科共生菌,上调氨基酸代谢和NF-κB信号通路相关基因的表达,从而增强对虾的消化功能和免疫应答。综上所述,YC并非直接作用于对虾,而是通过重塑肠道菌群,促进有益菌、抑制条件致病菌,并增强菌群的氨基酸代谢能力,从而间接提升宿主对蛋白质等营养的吸收利用。



4. 结论



饲料中添加5‰和10‰的YC可显著提升凡纳对虾生长和健康水平,但不同添加量在作用效果上存在差异。5‰的添加量提高了对虾必需氨基酸指数,表明有利于改善肌肉营养品质。10‰的添加量在提高生产性能方面优势更为明显,显著提高单位产量和饲料利用效率。5‰和10‰的添加量均增强了对虾消化酶活性,改善了肠道与肝胰腺组织结构,提升了抗氧化及免疫指标,并降低肠道潜在致病菌丰度、增强微生物氨基酸转运与代谢功能。综合上述结果,饲料中添加YC可提高对虾生长性能、改善肌肉营养品质、增强对虾免疫与消化功能、优化肠道菌群结构。




GUANZHU


康老师:17362180745



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