动物营养学报 >

2023 , Vol. 35 >Issue 4: 2465 - 2477

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2023.231

研究论文

实用饲料中棉籽浓缩蛋白替代鱼粉对凡纳滨对虾生长性能和肌肉品质的影响

  • 张鑫 , 1, 2, 3 ,
  • 姚文祥 1, 2, 3 ,
  • 李小勤 1, 2, 3 ,
  • 冷向军 , 1, 2, 3, *
展开
  • 1 水产科学国家级实验教学示范中心(上海海洋大学),上海 201306
  • 2 农业农村部鱼类营养与环境生态研究中心,上海 201306
  • 3 水产动物遗传育种中心上海市协同创新中心,上海 201306
*冷向军,教授,博士生导师,E-mail:

张 鑫(1998—),男,江西南昌人,硕士研究生,研究方向为水产动物营养。E-mail:

Copy editor: 菅景颖

收稿日期: 2022-09-28

  网络出版日期: 2023-04-12

基金资助

科技部蓝色粮仓科技创新重大专项基金(2019YFD900200)

收起

Effects of Cottonseed Protein Concentrate Substituting Fish Meal in Practical Diet on Growth Performance and Flesh Quality of Pacific White Shrimp (Litopenaeus vannamei)

  • ZHANG Xin , 1, 2, 3 ,
  • YAO Wenxiang 1, 2, 3 ,
  • LI Xiaoqin 1, 2, 3 ,
  • LENG Xiangjun , 1, 2, 3, *
Expand
  • 1 National Demonstration Center for Experimental Fisheries Science Education, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China
  • 2 Centre for Research on Environmental Ecology and Fish Nutrition of the Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Shanghai 201306, China
  • 3 Shanghai Collaborative Innovation for Aquatic Animal Genetics and Breeding, Shanghai 201306, China
*professor, E-mail:

Received date: 2022-09-28

  Online published: 2023-04-12

Fold

摘要

本研究旨在探究实用饲料中棉籽浓缩蛋白替代鱼粉对凡纳滨对虾生长性能和肌肉品质的影响。在鱼粉含量为200 g/kg的基础饲料中,分别以0、52、104、156、208 g/kg棉籽浓缩蛋白等蛋白质替代基础饲料中0、25%、50%、75%、100%的鱼粉,制成5种等氮等脂试验饲料(FM20、FM15、FM10、FM5和FM0),并补充主要限制性氨基酸和胆固醇,饲喂初始体重为(1.20±0.05) g的凡纳滨对虾56 d。结果显示:与对照组(FM20组)相比,FM15、FM10组的生长性能无显著差异(P>0.05),FM5、FM0组的增重率分别下降13.3%、16.2%(P<0.05),饲料系数分别升高0.11、0.13(P<0.05);FM10、FM5、FM0组的出肉率显著降低(P<0.05)。在肌肉品质方面,各鱼粉替代组的体色以及肌肉质构特性(硬度、弹性、黏聚性、咀嚼性、剪切力)、常规成分与氨基酸(异亮氨酸和酪氨酸除外)含量和游离氨基酸、游离鲜味氨基酸总量与对照组相比均无显著差异(P>0.05);各组在肌肉超氧化物歧化酶(SOD)活性和胶原蛋白、丙二醛(MDA)、游离棉酚含量上也无显著差异(P>0.05)。综上可知,在鱼粉含量为200 g/kg的实用饲料中,在补充主要限制性氨基酸和胆固醇的条件下,棉籽浓缩蛋白可以替代100 g/kg(50%)的鱼粉而对凡纳滨对虾的生长性能和肌肉品质没有显著影响。

关键词： 凡纳滨对虾; 鱼粉; 棉籽浓缩蛋白; 生长性能; 肌肉品质; 游离棉酚

本文引用格式

张鑫 , 姚文祥 , 李小勤 , 冷向军 . 实用饲料中棉籽浓缩蛋白替代鱼粉对凡纳滨对虾生长性能和肌肉品质的影响[J]. 动物营养学报, 2023 , 35(4) : 2465 -2477 . DOI: 10.12418/CJAN2023.231

Abstract

This study investigated the effects of replacing fish meal with cottonseed protein concentrate (CPC) in practical diet on growth performance and flesh quality of Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei). A basal diet was designed to contain 200 g/kg fish meal, and then five iso-nitrogenous and iso-lipidic experimental diets were prepared by replacing 0, 25%, 50%, 75% and 100% fish meal with 0, 52, 104, 156 and 208 g/kg CPC and supplemented with main limiting amino acids and cholesterol, the fish meal content in the five iso-nitrogenous and iso-lipidic experimental diets was 200 (FM20), 150 (FM15), 100 (FM10), 50 (FM5) and 0 g/kg (FM0), respectively. The five iso-nitrogenous and iso-lipidic experimental diets were fed to Pacific white shrimp with the initial body weight of (1.20±0.05) g for 56 days. The results showed that compared with the control group (FM20 group), the FM15 and FM10 groups showed no significant difference in the growth performance (P>0.05), while the weight gain rate was decreased by 13.3% and 16.2% (P<0.05), and the feed conversion ratio was increased by 0.11 and 0.13 (P<0.05) of FM5 and FM0 groups, respectively. The meat yield of FM10, FM5 and FM0 groups was also significantly lower than that of the control group (P<0.05). In flesh quality, all the substituted fish meal groups presented no significant differences in body color, flesh texture characteristics (hardness, springness, cohesiveness, chewiness and shear force), the contents of routine components and amino acids, the sum of free amino acids and free delicious amino acids compared with the control group (P>0.05). No significant differences in superoxide dismutase (SOD) activity, malondialdehyde (MDA), collagen and free gossypol contents in flesh were found among all the groups (P>0.05). In conclusion, with the supplementation of limiting amino acids and cholesterol, CPC can successfully substitute 100 g/kg (50%) fish meal in a practical diet containing 200 g/kg fish meal without adverse effects on the growth performance and flesh quality of Pacific white shrimp.

Key words： Pacific white shrimp; fish meal; cottonseed protein concentrate; growth performance; flesh quality; free gossypol

鱼粉是水产饲料中最为重要的蛋白质源,全球70%以上的可用鱼粉应用于水产养殖,而对虾则是水产养殖中鱼粉消费量最多的品种[1]。凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)是中国最重要的对虾养殖品种,2021年的养殖产量达到了197.7万t[2]。随着凡纳滨对虾养殖的快速发展,对鱼粉的需求量不断增加。由于鱼粉资源的紧缺和价格上涨,寻找新型蛋白质源降低鱼粉用量已成为行业研究热点。目前已有许多植物蛋白质源被应用于凡纳滨对虾饲料中,以替代或降低鱼粉的用量,如发酵玉米浓缩蛋白[3]、玉米蛋白粉[4]、发酵棉籽粕[5]、发酵豆粕[6]、大豆浓缩蛋白[7]等。这些植物蛋白质源在不同程度上存在氨基酸组成不平衡、含有抗营养因子、适口性差等不足,限制了其在水产饲料中的使用量[8]。
棉籽粕是棉籽提油过程中产生的副产品,是水产饲料中常用的植物蛋白质原料,但其抗营养因子——游离棉酚的含量较高,限制了棉籽粕在对虾饲料中的使用。棉籽浓缩蛋白(cottonseed protein concentrate,CPC)也是以棉籽为原料,经脱壳脱绒、软化轧胚、提油(棉油)脱酚(游离棉酚)、低温烘干等工艺所制得的棉籽蛋白产品;与棉籽粕的生产相比,减少了高温蒸炒环节,降低了游离棉酚含量,减少了蛋白质变性,提升了蛋白质含量和营养价值[9]。目前,棉籽浓缩蛋白替代鱼粉的报道已见于卵形鲳鲹(Trachinotus ovatus)[10]、条纹锯鮨(Centropristis striata)[11]、石斑鱼(Epinephelus fuscoguttatus×E. lanceolatus)[12]、虹鳟(Oncorhynchus mykiss)[13]、凡纳滨对虾[14]、尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)[15]等,这些研究主要集中在生长性能、肠道健康、抗氧化和免疫力等方面,很少涉及对肌肉品质的影响。
近年来,随着养殖对虾产量的增加,使得消费者更加关注其肌肉品质。研究表明,饲料的脂肪、蛋白质及其成分会影响凡纳滨对虾肌肉营养价值[16]或质构特性[17]。本实验室的前期研究表明,在以鱼粉为主要蛋白质源的饲料(鱼粉用量为560 g/kg)中,在不补充氨基酸和胆固醇的条件下,棉籽浓缩蛋白可有效替代40%的鱼粉(224 g/kg),不会对凡纳滨对虾的生长和肌肉品质产生不利影响[18]。在商品对虾饲料中,鱼粉用量通常为200 g/kg左右,且采用了大量的其他蛋白质源,如豆粕、花生粕、肉骨粉等,在这种条件下棉籽浓缩蛋白能替代多少比例的鱼粉,是否会影响凡纳滨对虾的肌肉品质值得进行研究。因此,本试验在实用饲料中以棉籽浓缩蛋白替代不同比例鱼粉,考察其对凡纳滨对虾生长性能和肌肉品质的影响,为棉籽浓缩蛋白在凡纳滨对虾饲料中的合理应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验饲料和试验设计

首先配制鱼粉含量为200 g/kg的基础饲料,然后分别以0、52、104、156、208 g/kg棉籽浓缩蛋白等蛋白质替代基础饲料中0、25%、50%、75%、100%的鱼粉,即制成鱼粉含量分别为0、50、100、150和200 g/kg的5种等氮等脂试验饲料,并分别记为FM20(对照)、FM15、FM10、FM5和FM0,同时在各鱼粉替代饲料中补充主要限制性氨基酸和胆固醇,达到和基础饲料基本一致的水平。试验饲料组成及营养水平见表1。将饲料原料进行粉碎、过筛(80目),混合均匀,用单螺杆挤压机(LX-75,河北省龙翔食品机械厂)压制成直径1.2 mm的沉性颗粒饲料[制粒温度(85±5) ℃],95 ℃后熟化20 min,晾干,密封保存备用。
表1 试验饲料组成及营养水平(风干基础)

Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets (air-dry basis) g/kg

项目
Items		 试验饲料Experimental diets
FM-20 FM-15 FM-10 FM-5 FM-0
原料Ingredients
鱼粉Fish meal 200.0 150.0 100.0 50.0
棉籽浓缩蛋白CPC 52.0 104.0 156.2 208.0
面粉Wheat flour 285.0 269.5 253.6 237.9 222.1
其他原料Other ingredients 505.0 505.0 505.0 505.0 505.0
鱼油Fish oil 10.0 13.8 17.7 21.6 25.5
微囊异亮氨酸Microencapsulated Ile (50%) 0.9 1.9 2.8 3.8
微囊亮氨酸Microencapsulated Leu (50%) 2.0 3.9 5.9 7.9
微囊赖氨酸Microencapsulated Lys (39%) 3.6 7.3 10.8 14.5
微囊蛋氨酸Microencapsulated Met (50%) 1.2 2.4 3.6 4.8
微囊苏氨酸Microencapsulated Thr (50%) 0.9 2.0 3.0 4.1
微囊缬氨酸Microencapsulated Val (50%) 0.8 1.6 2.4 3.2
胆固醇Cholesterol 0.3 0.6 0.9 1.2
合计Total 1 000.0 1 000.0 1 000.0 1 000.0 1 000.0
项目
Items		 试验饲料Experimental diets
FM-20 FM-15 FM-10 FM-5 FM-0
营养水平(实测值) Nutrient levels (measured values)
水分Moisture 90.0 86.9 85.6 91.6 84.4
粗蛋白质CP 414.1 415.3 414.6 413.9 416.1
粗脂肪EE 71.3 70.4 71.6 70.7 71.2
粗灰分Ash 76.9 74.0 69.7 65.0 61.9
游离棉酚Free gossypol/(mg/kg) 0.2 0.8 1.6 3.3 4.7

其他原料包括:150 g/kg豆粕、60 g/kg玉米蛋白粉、50 g/kg大豆浓缩蛋白、50 g/kg肉骨粉、50 g/kg谷朊粉、50 g/kg鱿鱼膏、50 g/kg啤酒酵母、15 g/kg大豆磷脂、20 g/kg磷酸二氢钙、5 g/kg维生素预混料、5 g/kg矿物质预混料。每千克维生素预混料含有:维生素A 1 000 000 IU,维生素D3 500 000 IU,维生素E 10 000 IU,维生素K3 860 mg,维生素B1 2 000 mg,维生素B2 3 000 mg,维生素B6 1 960 mg,维生素B12 50 mg,D-生物素 200 mg,叶酸 380 mg,烟酰胺 5 970 mg,泛酸 4 410 mg,维生素C 30 g,肌醇 40 g,氯化胆碱 100 g。每千克矿物质预混料含有:钾 200 g,铜 4 000 mg,铁 3 000 mg,镁 5 000 mg,锌 7 000 mg,硒 40 mg,碘 430 mg,钴 100 mg。

Other ingredients included: 150 g/kg soybean meal, 60 g/kg corn gluten meal, 50 g/kg soy protein concentrate, 50 g/kg meat bone meal, 50 g/kg corn gluten, 50 g/kg condensed fish soluble, 50 g/kg brewers dried yeast, 15 g/kg soybean lecithin, 20 g/kg monocalcium phosphate, 5 g/kg vitamin premix and 5 g/kg mineral premix. One kilogram of vitamin premix contained the following: VA 100 0000 IU, VD3 500 000 IU, VE 10 000 IU, VK3 860 mg, VB1 2 000 mg, VB2 3 000 mg, VB6 1 960 mg, VB12 50 mg, D-biotin 200 mg, folic acid 380 mg, niacinamide 5 970 mg, pantothenic acid 4 410 mg, VC 30 g, inositol 40 g, choline chloride 100 g. One kilogram of mineral premix contained the following: potassium 200 g, cuprum 4 000 mg, iron 3 000 mg, manganese 5 000 mg, zinc 7 000 mg, selenium 40 mg, iodine 430 mg, cobalt 100 mg.

试验所用棉籽浓缩蛋白的粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分含量分别为615.1、23.6、62.0 g/kg,游离棉酚含量为100.7 mg/kg;所用鱼粉为秘鲁TASA超级鱼粉,其粗蛋白质、粗脂肪含量分别为682.1、90.0 g/kg。棉籽浓缩蛋白、鱼粉以及试验饲料的氨基酸组成见表2。
表2 棉籽浓缩蛋白、鱼粉以及试验饲料的氨基酸组成(干物质基础)

Table 2 Amino acid composition of CPC, fish meal and experimental diets (DM basis) g/kg

氨基酸
Amino acids		 试验饲料Experimental diets 棉籽浓
缩蛋白
CPC		 鱼粉
Fish meal
FM-20 FM-15 FM-10 FM-5 FM-0
必需氨基酸EAAs
苏氨酸Thr 15.6 15.8 15.3 15.1 14.9 19.0 28.7
蛋氨酸Met 9.0 8.6 9.0 9.0 8.2 8.5 20.3
缬氨酸Val 17.5 17.6 17.4 17.7 17.3 26.6 33.7
异亮氨酸Ile 15.9 15.6 14.8 14.6 14.1 18.9 27.5
亮氨酸Leu 35.6 35.8 35.0 35.3 34.6 34.4 52.6
苯丙氨酸Phe 21.9 21.0 22.5 23.0 22.8 35.3 35.9
赖氨酸Lys 20.8 18.9 19.9 19.6 18.5 24.7 52.1
组氨酸His 10.6 10.0 10.2 10.3 9.1 18.0 20.7
精氨酸Arg 22.5 24.3 26.2 28.0 30.0 78.9 40.9
非必需氨基酸NEAAs
天冬氨酸Asp 33.1 33.4 32.9 32.2 32.6 56.6 61.0
丝氨酸Ser 18.7 19.0 18.6 18.5 18.4 26.5 26.1
谷氨酸Glu 75.9 78.5 78.6 80.0 81.2 123.7 87.5
甘氨酸Gly 19.5 19.1 18.1 17.5 16.4 25.0 41.3
酪氨酸Tyr 14.9 14.0 14.6 14.0 14.2 22.9
丙氨酸Ala 21.4 20.7 19.3 18.5 17.2 23.6 44.2
半胱氨酸Cys 3.7 3.2 4.1 3.4 4.4 9.5 4.1
脯氨酸Pro 23.8 24.3 23.1 23.7 22.5 21.7 28.4
总氨基酸TAA 380.3 379.5 379.7 379.8 376.5 550.9 627.9

1.2 试验动物与饲养管理

凡纳滨对虾虾苗购于上海市青浦区某育苗场,养殖试验在上海海洋大学滨海基地进行。经过58 d的暂养,选择初始体重为(1.20±0.05) g的健康对虾1 200尾,分为6组(FM20、FM15、FM10、FM5和FM0组),每组4个重复,每个重复50尾虾,以重复为单位分置于24个网箱(1.5 m×1.0 m×1.2 m)中。各组对虾投喂对应的试验饲料,每天投喂4次(07:00、12:00、17:00和22:00),日投喂量约为虾体重的3%~8%(前期投喂比高,后期投喂比低)。根据摄食情况、天气等适当调整投喂量,确保投喂后2 h内饲料被采食完。采用虹吸法除去池底污物(每周1次),并换水1/3,水源为过滤和暗沉淀后的池塘水。养殖期间,采用自然光照,各水质指标如下:水温27~32 ℃、盐度0.5‰~1.0‰,溶氧浓度>5.6 mg/L,pH 7.8~8.5,氨氮浓度≤0.2 mg/L,亚硝酸盐浓度≤0.05 mg/L。养殖试验共持续8周。

1.3 样本采集

养殖试验结束后,停止投喂24 h,记录对虾终末体重和存活数目,计算增重率(WGR)和存活率(SR)。每个网箱取3尾对虾于-20 ℃冻存,用于全虾常规成分的测定;每个网箱另取5尾对虾,测量体重和体长,称量肝胰腺和腹部、尾部肌肉,计算肝体比(HSI)、肥满度(CF)和出肉率(MY),称量后的肌肉于-80 ℃保存,用于常规成分、氨基酸、胶原蛋白含量及相关生化指标测定;每个网箱另取3尾对虾,从围心腔中取血淋巴液,4 ℃下放置12 h,3 500 r/min离心10 min,取上清液于-80 ℃保存,备测相关生化指标;每个网箱另取2尾对虾,于沸水(100 ℃)中煮3 min,于第2腹节两侧测定对虾体表色泽(带壳)[明亮度(L*)、红绿度(a*)和黄蓝度(b*)值],剥壳后取第2腹节肌肉用于质构特性测定;每个网箱另取2尾对虾,取第1和第2腹节肌肉用于蒸失水率的测定,取第3和第4腹节肌肉用于煮失水率的测定。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 生长性能和形体指标

生长性能指标包括存活率、增重率、采食量(FI)、饲料系数(FCR),形体指标包括肝体比、肥满度和出肉率。计算公式如下:
存活率(%)=(试验结束时虾尾数/试验开始时虾尾数)×100;
增重率(%)=[(终末均体重-初始均体重)/初始均体重]×100;
饲料系数=摄食饲料干物质质量/(终末体重-初始体重);
肝体比(%)=(肝胰腺重/全虾重)×100;
肥满度(g/cm3)=(全虾重/体长3)×100;
出肉率(%)=(腹部和尾部肌肉重/全虾重)×100。

1.4.2 饲料、全虾和肌肉常规成分

饲料水分含量测定采用105 ℃烘干法;全虾、肌肉水分含量测定采用冷冻干燥法。在测定水分含量后,取饲料、全虾和肌肉样本,测定粗蛋白质、粗脂肪和粗灰分含量。粗蛋白质含量测定采用凯氏定氮法,粗脂肪含量测定采用氯仿-甲醇提取法,粗灰分含量测定采用550 ℃灼烧法。

1.4.3 肌肉持水力、胶原蛋白含量和体色

肌肉持水力:取第1和第2腹节肌肉3~4 g(m1),于蒸锅上蒸3 min,吸干表面水分,称重(m2),计算蒸失水率;取第3和第4腹节肌肉3~4 g(m3),于沸水中煮3 min,吸干表面水分,称重(m4),计算煮失水率。计算公式如下:
蒸失水率(%)=[(m1-m2)/m1]×100;
煮失水率(%)=[(m3-m4)/m3]×100。
肌肉胶原蛋白含量:先测定肌肉样品总羟脯氨酸(Hyp)含量,乘以换算系数8得到总胶原蛋白含量。总羟脯氨酸含量的测定采用碱水解法,采用南京建成生物工程研究所生产的试剂盒按照说明进行操作,用酶标仪(MultiskanTM GO,Thermo Fisher,美国)测定。参考Yao等[19]描述的方法测定热可溶性(HS)胶原蛋白含量,并通过如下公式计算热不溶性(HIS)胶原蛋白含量。
热不溶性胶原蛋白含量=总胶原蛋白含量-热可溶性胶原蛋白含量。
体色:全虾于沸水中煮3 min,冷却,使用WSC-S色差计(o/d光源,带光泽,稳定性ΔY≤0.6,上海精密科学仪器有限公司物理光学仪器厂),于第2腹节处测定对虾体表L*、a*和b*值。

1.4.4 肌肉质构特性

全虾在沸水中煮3 min,去壳,取第2腹节肌肉,采用质构分析仪(上海腾跋仪器科技有限公司)测定硬度、咀嚼性、黏聚性、弹性等。测定参数如下:25 mm×25 mm柱形探头,接触感应5 gf,测试速度1 mm/s,目标模式为形变,形变量40%,时间2 s。取第3腹节肌肉测定剪切力,采用BS切刀,触发力设置15 g,速度1 mm/s。所用肌肉块规格为1.0 cm×1.0 cm×0.7 cm。

1.4.5 肌肉氨基酸、游离氨基酸、游离棉酚含量

肌肉氨基酸含量:取蛋白质含量为20 mg的肌肉样品,加入10 mL的6 mmol/L盐酸,110 ℃消解24 h,采用Sykam 433D全自动氨基酸分析仪(德国)测定氨基酸含量。
肌肉游离氨基酸含量:取0.3 g肌肉样品,加入1 mL 5%三氯乙酸及钢珠,匀浆,匀浆液加入8 mL 5%三氯乙酸,10 000 r/min离心10 min(4 ℃),取上清液,用6 mmol/L氢氧化钠调pH至2.0~2.2,使用Sykam 433D全自动氨基酸分析仪(德国)测定游离氨基酸含量。
肌肉游离棉酚含量:参考Xu等[20]的方法,取约0.2 g干肌肉样品,加入2 mL提取液(乙腈∶水=7∶3),超声5 min,4 000 r/min离心5 min,收集上清液,按上述步骤再次提取,合并上清液。采用超高效液相色谱-串联质谱联用仪(Waters Aquity TQD,美国)测定游离棉酚含量。棉酚标准品(纯度>98%)由上海安谱实验科技股份有限公司提供。

1.4.6 血淋巴及肌肉生化指标

血淋巴生化指标:将冻存的血淋巴上清液取出,测定总蛋白(TP)、总胆固醇(T-CHO)、甘油三酯(TG)含量。
肌肉生化指标:将冻存的肌肉样本4 ℃解冻,10倍生理盐水(0.85% NaCl,m∶v=1∶9)匀浆,离心10 min(10 000 r/min,4 ℃),取上清液测定总蛋白、丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性。
上述生化指标均采用相关试剂盒(南京建成生物工程研究所生产),使用酶标仪(MultiskanTM GO,Thermo Fisher,美国)测定。

1.5 数据统计与分析

所得数据表示为平均值±标准差,采用SPSS 22.0统计软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA),若有显著差异,用Tukey法进行比较组间多重比较,P<0.05为差异显著标准。

2 结果

2.1 生长性能和形体指标

由表3可知,各组的肥满度、肝体比无显著差异(P>0.05)。与对照组(F20组)相比,FM15、FM10组的各生长性能指标无显著差异(P>0.05);FM5、FM0组的增重率分别降低13.3%和16.2%(P<0.05),饲料系数分别升高0.11和0.13(P<0.05);FM10、FM5、FM0组的出肉率,FM5、FM0组存活率以及FM0组的采食量均显著降低(P<0.05)。
表3 棉籽浓缩蛋白替代鱼粉对凡纳滨对虾生长性能和形体指标的影响

Table 3 Effects of CPC substituting fish meal on growth performance and body indexes of Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei)

项目
Items		 组别Groups
FM-20 FM-15 FM-10 FM-5 FM-0
初始均重IAW/g 1.20±0.05 1.20±0.06 1.20±0.05 1.20±0.05 1.20±0.04
终末均重FAW/g 12.64±0.57a 12.42±0.71a 12.02±0.48ab 11.11±0.57bc 10.78±0.76c
存活率SR/% 96.50±1.91a 96.50±2.51a 95.00±3.46ab 88.50±4.32c 90.50±4.72bc
采食量FI/(g/尾) 17.23±0.13a 16.93±0.38a 16.64±0.27ab 16.79±0.72ab 16.20±0.66b
增重率WGR/% 953.0±47.4a 934.7±59.4a 901.7±40.2ab 825.8±47.9bc 798.5±63.0c
饲料系数FCR 1.48±0.07c 1.49±0.08c 1.50±0.07bc 1.59±0.05ab 1.61±0.06a
肝体比HSI/% 4.75±0.29 4.75±0.22 4.59±0.22 4.74±0.19 4.65±0.32
肥满度CF/(g/cm3) 1.17±0.01 1.17±0.03 1.14±0.02 1.13±0.01 1.16±0.02
出肉率MY/% 53.31±0.28a 53.15±0.36a 51.09±0.63b 50.98±0.71b 51.68±0.94b

同行数据肩标中不含有相同字母表示差异显著(P<0.05)。下表同。

In the same row, value superscripts that did not contain the same alphabet indicated significant difference (P<0.05). The same as below.

2.2 肌肉质构特性、持水力和体色

由表4可知,各肌肉质构特性指标,包括硬度、弹性、黏聚性、咀嚼性、剪切力,各组之间均无显著差异(P>0.05);在体色和肌肉蒸、煮失水率方面,各组之间也无显著差异(P>0.05)。
表4 棉籽浓缩蛋白替代鱼粉对凡纳滨对虾肌肉质构特性、持水力和体色的影响

Table 4 Effects of CPC substituting fish meal on flesh texture characteristics, water-holding capacity and body color of Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei)

项目
Items		 组别Groups
FM-20 FM-15 FM-10 FM-5 FM-0
质构特性Texture characteristics
硬度Hardness/gf 331.00±16.53 329.33±18.90 327.75±26.39 357.50±26.60 330.67±17.01
弹性Springness 0.71±0.03 0.70±0.03 0.69±0.02 0.69±0.03 0.69±0.02
黏聚性Cohesiveness/gf 0.72±0.01 0.71±0.02 0.70±0.02 0.71±0.01 0.71±0.02
咀嚼性Chewiness/gf 169.6±9.0 163.4±11.0 157.2±11.0 174.5±16.0 172.3±9.5
剪切力Shear force/gf 2 033.5±30.8 2 023.5±32.9 2 158.8±175.4 2 160.0±78.7 2 059.0±178.3
持水力Water-holding capacity
蒸失水率Steaming water loss/% 27.66±1.47 29.15±1.13 28.76±1.64 28.08±0.69 29.46±1.62
煮失水率Cooking water loss/% 32.01±2.97 31.79±1.47 31.97±2.36 30.33±1.24 32.25±0.60
体色Body color
明亮度L* 57.14±0.77 56.75±1.52 56.96±1.12 56.21±3.05 56.57±2.71
红绿度a* 34.07±0.70 33.21±2.23 32.56±1.41 31.61±2.31 33.43±0.88
黄蓝度b* 41.48±0.86 40.62±1.93 39.95±2.70 39.00±2.03 40.92±2.51

2.3 全虾和肌肉常规成分、肌肉胶原蛋白和游离棉酚含量

由表5可知,在全虾和肌肉常规成分、肌肉胶原蛋白和游离棉酚含量方面各组之间均无显著差异(P>0.05)。
表5 棉籽浓缩蛋白替代鱼粉对全虾和肌肉常规成分、肌肉胶原蛋白和游离棉酚含量的影响(鲜重基础)

Table 5 Effects of CPC substituting fish meal on whole-body and flesh routine components, flesh collagen and free gossypol contents of Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei) g/kg

项目
Items		 组别Groups
FM-20 FM-15 FM-10 FM-5 FM-0
全虾Whole-body
水分Moisture 751.04±17.36 748.58±12.66 748.89±10.50 756.49±13.63 753.70±6.96
粗蛋白质CP 179.59±6.54 185.94±7.00 183.53±5.27 174.25±8.29 183.35±6.53
粗脂肪EE 21.32±1.68 21.43±1.25 20.90±1.49 22.05±1.86 20.94±1.71
粗灰分Ash 26.41±1.16 27.19±2.45 26.14±1.70 28.04±1.39 26.91±1.13
肌肉Flesh
水分Moisture 747.37±3.73 754.73±7.07 745.00±4.23 737.80±20.67 749.78±9.59
粗蛋白质CP 215.05±3.61 202.87±3.27 216.45±10.25 205.50±8.77 202.57±4.14
粗脂肪EE 9.44±0.45 9.91±0.64 9.62±0.05 10.70±0.09 10.40±0.90
粗灰分Ash 11.28±0.17 11.75±0.35 11.39±0.61 11.61±0.25 11.77±0.66
总胶原蛋白Total collagen 4.69±0.12 4.85±0.09 4.77±0.12 4.84±0.15 4.95±0.16
热可溶性胶原蛋白HS collagen 0.71±0.03 0.68±0.02 0.79±0.03 0.67±0.01 0.70±0.03
热不溶性胶原蛋白HIS collagen 3.98±0.19 4.13±0.17 3.98±0.24 4.17±0.20 4.25±0.28
游离棉酚
Free gossypol/(mg/kg)		 0.07±0.01 0.09±0.01 0.09±0.00 0.10±0.01 0.10±0.03

2.4 肌肉氨基酸和游离氨基酸含量

由表6可知,除异亮氨酸和酪氨酸外,各组对虾肌肉各氨基酸含量均无显著差异(P>0.05)。由表7可知,各组对虾肌肉游离氨基酸均以脯氨酸含量为最高,其次为甘氨酸、精氨酸;FM-5和FM-0组的游离脯氨酸、精氨酸、组氨酸、赖氨酸含量和FM-10组的游离脯氨酸含量均较对照组显著降低(P<0.05),但游离氨基酸、游离鲜味氨基酸总量在各组之间无显著差异(P>0.05)。
表6 棉籽浓缩蛋白替代鱼粉对凡纳滨对虾肌肉氨基酸含量的影响(干物质基础)

Table 6 Effects of CPC substituting fish meal on flesh amino acid contents of Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei) (DM basis) %

氨基酸
Amino acids		 组别Groups
FM-20 FM-15 FM-10 FM-5 FM-0
必需氨基酸EAAs
苏氨酸Thr 2.83±0.06 2.81±0.04 2.84±0.11 2.93±0.07 3.02±0.05
缬氨酸Val 2.84±0.18 2.88±0.05 2.97±0.16 3.10±0.21 3.00±0.07
蛋氨酸Met 1.77±0.06 1.79±0.13 1.81±0.07 1.80±0.03 1.77±0.05
异亮氨酸Ile 1.89±0.03b 2.05±0.13b 2.16±0.16b 2.77±0.17a 3.11±0.04a
亮氨酸Leu 6.06±0.07 5.98±0.03 6.05±0.10 6.21±0.14 6.18±0.02
苯丙氨酸Phe 4.09±0.18 3.99±0.21 3.88±0.14 3.85±0.20 3.80±0.19
赖氨酸Lys 6.42±0.15 6.40±0.07 6.39±0.17 6.47±0.09 6.54±0.01
组氨酸His 1.68±0.01 1.64±0.04 1.69±0.04 1.73±0.05 1.71±0.03
精氨酸Arg 6.28±0.17 6.04±0.18 6.32±0.12 6.19±0.01 6.28±0.05
非必需氨基酸NEAAs
天冬氨酸Asp 8.61±0.11 8.80±0.03 8.58±0.36 8.31±0.19 8.43±0.11
丝氨酸Ser 3.34±0.04 3.30±0.04 3.22±0.06 3.10±0.21 3.14±0.22
谷氨酸Glu 12.91±0.19 12.62±0.10 13.09±0.33 12.81±0.06 12.89±0.19
甘氨酸Gly 5.88±0.18 5.79±0.21 5.49±0.18 5.58±0.32 5.53±0.16
酪氨酸Tyr 3.29±0.05a 3.22±0.02a 3.21±0.10a 2.92±0.07b 2.88±0.08b
丙氨酸Ala 5.16±0.06 5.17±0.15 4.92±0.10 5.04±0.09 4.91±0.02
半胱氨酸Cys 0.45±0.02 0.50±0.03 0.46±0.03 0.50±0.04 0.45±0.02
脯氨酸Pro 4.99±0.26 4.98±0.08 4.99±0.14 4.98±0.24 5.04±0.30
总氨基酸TAA 78.26±1.55 78.21±1.24 78.09±3.10 78.09±0.98 78.03±1.02
表7 棉籽浓缩蛋白替代鱼粉对凡纳滨对虾肌肉游离氨基酸含量的影响(湿重基础)

Table 7 Effects of CPC substituting fish meal on flesh free amino acid contents of Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei) (fresh weight basis) mg/100 g

游离氨基酸
Free amino acids		 组别Groups
FM-20 FM-15 FM-10 FM-5 FM-0
天冬氨酸Asp 5.86±0.21b 5.68±0.30b 6.19±0.15ab 6.50±0.24a 6.10±0.15ab
苏氨酸Thr 162.3±10.3 163.6±8.7 156.5±5.2 156.5±7.0 155.4±11.1
丝氨酸Ser 18.70±0.78a 18.16±0.34a 17.17±1.21b 16.75±1.00c 16.51±0.53c
谷氨酸Glu 89.17±2.50 83.29±3.08 90.07±2.65 85.42±4.51 87.58±5.26
甘氨酸Gly 391.14±7.32 386.53±12.40 385.21±15.58 388.64±9.85 373.44±17.74
丙氨酸Ala 169.91±7.73 157.62±5.39 165.07±10.14 163.09±9.46 162.43±4.40
半胱氨酸Cys 1.85±0.47 1.68±0.61 1.75±0.35 1.72±0.72 1.70±0.38
缬氨酸Val 22.76±1.75a 21.98±0.84a 22.55±1.02a 20.56±1.46b 21.62±0.46ab
蛋氨酸Met 5.69±0.11ab 5.95±0.14a 6.14±0.24a 5.07±0.09b 5.26±0.39b
游离氨基酸
Free amino acids		 组别Groups
FM-20 FM-15 FM-10 FM-5 FM-0
异亮氨酸Ile 8.43±0.40a 7.91±0.31b 8.22±0.25ab 7.04±0.13c 7.72±0.37b
亮氨酸Leu 17.00±0.65bc 17.94±1.02ab 18.99±0.77a 16.55±0.29c 17.06±0.33bc
酪氨酸Tyr 13.57±0.57b 14.96±0.72a 14.89±0.60a 13.12±0.44bc 12.74±0.28c
苯丙氨酸Phe 8.00±0.33a 8.39±0.20a 8.14±0.41a 7.10±0.17b 7.95±0.31a
赖氨酸Lys 51.07±2.00a 47.63±1.79a 48.49±1.52a 42.48±1.24b 39.91±0.95c
组氨酸His 21.57±0.73a 21.80±1.36a 21.55±0.47a 19.79±0.33b 19.27±0.84b
精氨酸Arg 236.3±11.7a 229.5±14.0a 221.6±8.9ab 203.3±5.7b 201.1±13.7b
脯氨酸Pro 517.4±23.8a 510.9±18.4a 483.0±15.7b 476.8±14.8b 473.0±17.7b
鲜味氨基酸DAA 704.1±8.95 684.2±16.3 708.5±25.5 703.7±34.0 706.5±17.3
总氨基酸TAA 1 788.7±54.7 1 754.6±25.7 1 737.5±76.0 1 690.5±48.4 1 685.8±63.8

鲜味氨基酸包括天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸。

The DAA included Asp, Glu, Gly and Ala.

2.5 血淋巴及肌肉生化指标

由表8可知,对虾血淋巴总蛋白、甘油三酯、总胆固醇含量在各组之间无显著差异(P>0.05),肌肉SOD活性、MDA含量在各组之间也无显著差异(P>0.05)。
表8 棉籽浓缩蛋白替代鱼粉对凡纳滨对虾血淋巴和肌肉生化指标的影响

Table 8 Effects of CPC substituting fish meal on biochemical indicators in hemolymph and flesh of Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei)

项目
Items		 组别Groups
FM-20 FM-15 FM-10 FM-5 FM-0
血淋巴Hemolymph
总蛋白TP/(g/L) 91.70±6.96 98.30±7.83 94.62±5.15 99.38±7.94 89.75±4.50
甘油三酯TG/(mmol/L) 0.32±0.02 0.32±0.02 0.32±0.01 0.33±0.02 0.34±0.01
总胆固醇T-CHO/(mmol/L) 0.38±0.03 0.37±0.01 0.38±0.03 0.37±0.03 0.39±0.02
肌肉Flesh
丙二醛MDA/(nmol/mg prot) 0.33±0.02 0.32±0.01 0.31±0.03 0.31±0.01 0.28±0.01
超氧化物歧化酶
SOD/(U/mg prot)		 10.06±0.42 9.54±0.45 9.10±0.35 9.26±0.49 9.63±0.53

3 讨论

3.1 棉籽浓缩蛋白对凡纳滨对虾生长性能的影响

游离棉酚是棉籽色素腺中的一种黄色多酚化合物,是棉籽粕中的主要抗营养因子,影响动物的采食、生长、血红蛋白含量和繁殖能力[21]。在本试验中,各试验饲料中的游离棉酚含量小于20 mg/kg,远低于凡纳滨对虾的耐受量1 100 mg/kg[22],也远低于《饲料卫生标准》[23]对游离棉酚限量的规定(其他水产配合饲料:≤150 mg/kg)。因此,在本试验中,游离棉酚不是影响凡纳滨对虾生长性能的限制因素。
在本试验中,棉籽浓缩蛋白替代50%鱼粉对凡纳滨对虾的生长性能无不利影响,这一结果与在卵形鲳鲹[10]和大口黑鲈(Micropterus salmoides)[20]上所得研究结果相似。当棉籽浓缩蛋白替代75%鱼粉时,凡纳滨对虾的增重率显著降低(表3)。在Wan等[14]的研究中,当棉籽浓缩蛋白替代64%的鱼粉时,凡纳滨对虾的增重率也显著下降。与鱼粉相比,棉籽浓缩蛋白的赖氨酸和蛋氨酸含量较低,而精氨酸含量较高(表2)。在本试验中,各鱼粉替代组的试验饲料均补充了微囊赖氨酸、蛋氨酸等,达到与基础饲料基本一致的水平,由此推测,氨基酸的不平衡不是影响高鱼粉替代组生长性能的主要原因。值得注意的是,棉籽浓缩蛋白替代鱼粉的比例过高时(FM5、FM0组),饲料中较高水平的精氨酸可能会与赖氨酸产生拮抗作用,降低体内赖氨酸的利用率[24],同时游离棉酚也会结合赖氨酸,使其生物利用度降低[25]。此外,棉籽浓缩蛋白的消化率较低,比如大口黑鲈对棉籽浓缩蛋白的粗蛋白质消化率只有79.97%[26],目前尚未见凡纳滨对虾对棉籽浓缩蛋白中营养物质消化率的报道,有待今后进一步研究。上述原因均在不同程度上影响了对虾的饲料利用效率,降低了凡纳滨对虾的生长性能。
鱼粉中富含胆固醇、牛磺酸、未知生长因子等多种活性物质。胆固醇是参与繁殖和蜕皮的类固醇激素的前体,也是脂蛋白的重要组成部分[27]。大多数甲壳类动物无法合成胆固醇,饲料中缺乏胆固醇会严重影响生长[28]。本试验在各鱼粉替代组试验饲料中补充了胆固醇,避免了胆固醇不足带来的负面影响。随着棉籽浓缩蛋白替代鱼粉比例的增加,对虾采食量下降,这主要是鱼粉用量减少后导致其中的促摄食物质减少,使得饲料诱食性和适口性下降,这可能是低鱼粉组(FM5、FM0组)凡纳滨对虾生长性能下降的另一重要原因。以鱼粉为主要蛋白质源,在不补充必需氨基酸和胆固醇的条件下,以棉籽浓缩蛋白替代饲料中不同比例鱼粉,凡纳滨对虾采食量的下降表现更为明显[18]。因此,以棉籽浓缩蛋白替代凡纳滨对虾饲料中的鱼粉时,需要重点考虑饲料的诱食性、适口性问题。

3.2 棉籽浓缩蛋白对凡纳滨对虾肌肉品质的影响

凡纳滨对虾的颜色不仅影响人们消费的选择,也反映着对虾的新鲜程度。甲壳动物无法从头合成类胡萝卜素,但它们能够从食物中吸收、利用和转化类胡萝卜素。鱼粉中含有一定数量的虾青素,对于维持正常的虾体色泽起着重要作用。本试验中,随着棉籽浓缩蛋白替代鱼粉比例的增加,由鱼粉提供的虾青素逐渐减少,但各组对虾体表的L*、a*和b*值均无显著差异,这可能是其他原料含有的类胡萝卜素已经满足了虾体的需求,比如,玉米蛋白粉中含有丰富的叶黄素;此外,棉籽浓缩蛋白呈现黄色,可能对对虾体表色泽也有一定的贡献,这有待于今后的进一步研究。
肌肉质构特性是感官品质评价的关键指标,包括硬度、弹性、黏性、回复性等,与肌肉的水分、脂肪、胶原蛋白含量等密切相关。胶原蛋白主要存在于结缔组织中,具有维持肌肉结构稳定性和保持其完整性的功能,其含量与肌肉的硬度和弹性呈正相关[29]。肌肉持水力是另一项重要的肉质性状,影响着肉色、香味、多汁性、嫩度等食用品质,在肌肉加工过程中,水分的损失不仅会带来可溶性蛋白质和可溶性风味物质的流失[30],也会带走肌肉中的色素,影响肌肉的感官形态及肉色[31]。肌肉中的结缔组织在肌肉纤维和肌束周围形成一层致密的膜鞘,可以防止水分蒸发和肉中汁液的外渗。在以鱼粉为主要蛋白质源的高鱼粉饲料中,当以棉籽浓缩蛋白替代80%或100%的鱼粉时,对虾肌肉的硬度、咀嚼性显著降低,蒸、煮失水率显著增加,这可能与热不溶性胶原蛋白含量和机体抗氧化能力降低(肌肉MDA含量显著升高,SOD活性显著降低)有关[18],从而导致了肌肉品质变差、持水力降低。与前述研究所得结果不同的是,本次研究采用实用饲料,鱼粉用量仅为200 g/kg,此外,还有肉骨粉、鱿鱼膏等动物蛋白质源和豆粕、大豆浓缩蛋白、玉米蛋白粉、谷朊粉等植物蛋白质源,在整个配方中,鱼粉的重要性或者饲料质量对鱼粉的依赖性大大下降,肉骨粉、鱿鱼膏已经满足了虾体对羟脯氨酸的需要,也未对机体造成氧化应激(肌肉和血淋巴相关生化指标没有显著变化),故对肌肉胶原蛋白含量、质构特性和保水性能没有产生显著影响。
虾肉鲜美的滋味主要取决于核苷酸、游离氨基酸等的组成和含量,其中谷氨酸、天冬氨酸呈鲜味,甘氨酸和丙氨酸呈甘味。虾肉中游离氨基酸的含量主要受饲料和环境因素的影响。当乙醇梭菌完全替代饲料中的鱼粉后,凡纳滨对虾肌肉中的游离鲜味氨基酸含量也显著降低,这可能是相关代谢通路发生改变,从而调节了氨基酸代谢物的表达[19]。在大口黑鲈中,棉籽浓缩蛋白替代70%的鱼粉对肌肉游离呈味氨基酸含量并未产生显著影响[20]。本次试验中,棉籽浓缩蛋白替代不同比例鱼粉后,凡纳滨对虾肌肉中一些游离氨基酸的含量发生了变化,出现了增加或降低的现象(表7),但并没有对肌肉游离氨基酸和游离鲜味氨基酸总量产生显著影响,其原因可能与实用饲料中其他动、植物性原料已能满足虾体正常代谢有关。

3.3 饲料与肌肉中的游离棉酚残留

在棉籽浓缩蛋白的加工过程中,通过溶剂萃取提油和脱酚可大大降低棉酚含量。本研究中使用的棉籽浓缩蛋白的游离棉酚含量为100.7 mg/kg,经挤压制粒后,饲料中游离棉酚含量进一步降低。以FM0组为例,其游离棉酚含量的理论值为20.1 mg/kg,实际检测值仅为4.7 mg/kg。研究表明,热处理[32]和挤压工艺[33]可降低棉籽中的游离棉酚含量,这是因为在加工过程中,游离棉酚和蛋白质、氨基酸等结合形成了结合棉酚,降低了游离棉酚含量。
在大口黑鲈的研究中,棉籽浓缩蛋白替代70%的鱼粉用量后,对肌肉游离棉酚含量无显著影响[20]。张鑫[18]的研究显示,以棉籽浓缩蛋白替代全部鱼粉(560 g/kg)也没有显著增加凡纳滨对虾肌肉中的游离棉酚含量。本研究中,经过8周的养殖,各鱼粉替代组凡纳滨对虾肌肉中游离棉酚含量甚低,处于检测临界限上,与对照组并无显著差异。这表明,在凡纳滨对虾的实用饲料中,棉籽浓缩蛋白可以替代全部鱼粉(200 g/kg),不会导致游离棉酚在肌肉中的沉积,不会影响其食用安全性。

4 结论

在鱼粉含量为200 g/kg的实用饲料中,在补充主要限制性氨基酸和胆固醇的条件下,棉籽浓缩蛋白可以替代100 g/kg(50%)鱼粉,对凡纳滨对虾生长性能和肌肉品质没有显著影响;当棉籽浓缩蛋白替代鱼粉比例过大(75%、100%)时,会降低凡纳滨对虾的增重率和存活率,但对肌肉品质无显著影响。综合生长性能和肌肉品质,棉籽浓缩蛋白对鱼粉的替代量建议为100 g/kg(50%)。

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