2. 杭州康源食品科技有限公司, 杭州 310003
2. Hangzhou Kangyuan Food Science & Technology Co., Ltd., Hangzhou 310003, China
月桂酸单甘油酯(glycerol monolaurate,GML),又名十二酸单甘油酯,天然存在于椰子油、美洲蒲葵等植物中,是一种亲脂性的非离子型表面活性剂,具有良好的乳化性能与抑菌和抗病毒特性,是美国食品与药物管理局(FDA)批准的一般公认安全类食品添加剂,也是我国批准使用的食品和饲料添加剂[1]。
GML作为一种中链脂肪酸酯,可以抑制消化道细菌的生长,尤其是降低空肠和回肠中产气荚膜梭菌、沙门氏菌的数量[2-3]。除了抑菌效果外,中链脂肪酸还具有提高畜禽的营养吸收能力、加快其生长速度、提高饲料转化率以及改善肉品质等作用[4-5]。
中华鳖(Pelodiscus sinensis)作为一种广泛栖息在中国、日本等亚洲地区的爬行动物,其肉质鲜美、营养丰富,具有很高的养殖价值。随着市场需求的逐渐扩大,其养殖规模发展迅速,但各种疾病也随之增多。各类抗生素药品的滥用导致了细菌耐药性、药物残留等问题,阻碍了中华鳖养殖产业的良性可持续发展。目前对中华鳖饲料添加剂的研究主要集中在微生物制剂、中草药制剂、多糖等方面[6-9],未见中链脂肪酸类在中华鳖上的应用研究。基于GML的功能特性,本研究参考在其他养殖动物上的应用效果[10-11],在中华鳖基础饲料中添加0.02%GML,在养殖场生产条件下进行了大规模对比试验,以研究确定GML对中华鳖生长、健康及肉品质的影响,为中华鳖的健康养殖提供参考。
1 材料与方法 1.1 试验材料试验所用GML购自杭州康源食品科技有限公司。
1.2 试验饲料试验用粉状基础饲料购自杭州大地饲料有限公司,其组成及营养水平见表 1。在基础饲料中添加0.02%的GML制成试验饲料。
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表 1 基础饲料组成及营养水平(干物质基础) Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (DM basis) |
试验在余姚市冷江鳖业有限公司养殖场的中华鳖黑暗温室饲养池中进行,每池面积20 m2,池深40 cm。将2.4万只初始体重为(50.23±14.92) g的中华鳖稚鳖随机分为2组,每组20个重复,每重复为1个饲养池,每池放养600只。对照组投喂基础饲料,试验组投喂在基础饲料中添加0.02% GML的试验饲料,试验期200 d。试验期间每天投喂2次(07:00、15:00),日投喂量为体重的2%投喂。每周换1次水,每次换水10%左右。养殖水温(30±2) ℃,每天检测各池水温,记录各池死亡数与摄食量。
1.4 指标测定及方法生长性能:试验初始和结束时每池随机取20只中华鳖称重,测量背甲长、背甲宽、腹甲长、体高,并计算生长性能指标。
血清生化指标:养殖试验结束后,先令中华鳖饥饿24 h,然后每池随机取5只中华鳖,用2.0 mL无菌注射器颈静脉采血,4 ℃静置过夜后3 500 r/min离心15 min,取上层血清分装于-80 ℃超低温冰箱保存备用。血清葡萄糖(GLU)、总蛋白(TP)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、尿素氮(UN)、白蛋白(ALB)、总胆红素(TBIL)、肌酐(CREA)、钙(CA)、磷(P)、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)含量及碱性磷酸酶(ALP)活性均在日立全自动生化分析仪上测定,血清超氧化物歧化酶、溶菌酶活性及丙二醛含量采用南京建成生物工程研究所生产的试剂盒测定。
营养成分:将取血后的中华鳖处死,取其腿部肌肉、裙边放入-80 ℃超低温冰箱中保存备用。采用国家标准方法测定肌肉和裙边中水分(GB 5009.3—2010)、粗蛋白质(GB 5009.5—2010)、粗灰分(GB 5009.4—2010)、粗脂肪(GB/T 14772—2008)含量。采用日立L-8800全自动氨基酸分析仪测定肌肉和裙边氨基酸组成。参照GB/T 17376—2008、GB/T 17377—2008测定肌肉脂肪酸组成。因裙边中脂肪酸含量相比肌肉极少,未作脂肪酸组成分析。
1.5 数据统计与分析试验结果以平均值±标准差表示。采用SPSS 20.0软件进行单因素方差分析,采用Duncan氏法进行组间多重比较,显著水平为P < 0.05。
2 结果与分析 2.1 GML对中华鳖生长性能的影响由表 2可知,试验组中华鳖的存活率、增重率、特定生长率均较对照组显著增加(P < 0.05),且饲料系数显著地低于对照组(P < 0.05)。在体形指标中,试验组中华鳖的背甲长、背甲宽均较对照组显著增加(P < 0.05),腹甲长与体高虽高于对照组但差异不显著(P > 0.05)。
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表 2 GML对中华鳖生长性能的影响 Table 2 Effects of GML on growth performance of Chinese soft-shelled turtle (Pelodiscus sinensis) |
由表 3可知,饲粮添加0.02%的GML后血清生化指标发生不同程度地变化。血清常规指标中,试验组中华鳖的血清尿素氮含量与碱性磷酸酶活性与对照组相比显著增加(P < 0.05),而低密度脂蛋白与甘油三酯含量则较对照组显著降低(P < 0.05),其余指标无显著变化(P > 0.05)。血清免疫指标中,试验组中华鳖的血清超氧化物歧化酶、溶菌酶活性较对照组显著提高(P < 0.05),而丙二醛含量虽较对照组有所降低但差异不显著(P > 0.05)。
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表 3 GML对中华鳖血清生化指标的影响 Table 3 Effects of GML on serum biochemical indices of Chinese soft-shelled turtle (Pelodiscus sinensis) |
由表 4可知,无论是裙边和还是肌肉,试验组中华鳖的粗蛋白质含量均显著高于对照组(P < 0.05),说明GML可以增加中华鳖对蛋白质的积累,提高其营养价值。此外,中华鳖的裙边比肌肉拥有更高的粗蛋白质含量以及更低的粗脂肪含量,具有优良的营养价值。
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表 4 GML对中华鳖肌肉和裙边基本营养成分含量的影响 Table 4 Effects of GML on basic nutrient contents in muscle and calipash of Chinese soft-shelled turtle (Pelodiscus sinensis) |
由表 5可知,与对照组相比,试验组肌肉鲜味氨基酸中天冬氨酸、谷氨酸的含量显著增加(P < 0.05),必需氨基酸中赖氨酸、缬氨酸的含量也显著增加(P < 0.05),同时总鲜味氨基酸的含量也显著增加(P < 0.05),说明GML提升了中华鳖肌肉的口感风味与营养价值。
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表 5 GML对中华鳖肌肉氨基酸组成的影响 Table 5 Effects of GML on amino acid composition in muscle of Chinese soft-shelled turtle (Pelodiscus sinensis) |
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表 6 GML对中华鳖裙边氨基酸组成的影响 Table 6 Effects of GML on amino acid composition in calipash of Chinese soft-shelled turtle (Pelodiscus sinensis) |
由表 6可知,相比于肌肉,中华鳖裙边中总必需氨基酸占总氨基酸的比例较低,仅约为肌肉的1/2,但是裙边中甘氨酸的含量却高于肌肉中,同时丙氨酸与脯氨酸的含量也较高。试验组中华鳖裙边氨基酸组成也与对照组存在差异。与对照组相比,试验组裙边中总鲜味氨基酸、总必需氨基酸、总氨基酸含量均显著增加(P < 0.05)。从鲜味氨基酸看,试验组中华鳖裙边中天冬氨酸与谷氨酸的含量较对照组显著增加(P < 0.05),说明GML可以提高裙边的鲜美程度;从必需氨基酸看,试验组中华鳖裙边中蛋氨酸与赖氨酸的含量较对照组显著增加(P < 0.05),说明GML可以提高裙边的营养价值。
2.5 GML对中华鳖肌肉脂肪酸组成的影响表 7显示了中华鳖肌肉的脂肪酸组成。从中华鳖肌肉中共检测出22种脂肪酸,其中主要饱和脂肪酸(SFA)为C16:0和C18:0,主要单不饱和脂肪酸(MUFA)为C16:1n7和C18:1n9,而主要多不饱和脂肪酸(PUFA)为C18:2n6、C20:5n3(EPA)+ C22:6n6(DHA),其中EPA+DHA的含量在中华鳖肌肉脂肪酸中约占15%。总体上看,试验组肌肉中SFA含量较对照组显著降低(P < 0.05),相对地,PUFA含量较对照组显著升高(P < 0.05),达到33.98%,主要是PUFA中C18:2n6的含量得到显著增加(P < 0.05)。试验组中华鳖肌肉中MUFA含量与对照组相比未出现显著差异(P < 0.05)。
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表 7 GML对中华鳖肌肉脂肪酸组成的影响 Table 7 Effects of GML on fatty acid composition in muscle of Chinese soft-shelled turtle (Pelodiscus sinensis) |
生长指标是动物生长情况最直观的体现。据Hanczakowska等[12]研究报道,在饲料中添加0.5%的中链脂肪酸时,仔猪的增重率与饲料转化率显著增加,这主要是由于中链脂肪酸可以抑制肠道有害微生物,并提供仔猪以高效能量。此外,在饲料中添加0.4%~10.0%的中链脂肪酸时可以提高蛋鸡的产蛋率和蛋重,抑制入侵细菌的基因表达,降低蛋和其他家禽产品的污染[13-14]。
中链脂肪酸类添加剂虽在畜牧业得到广泛应用,但未见在水产养殖上的相关报道。本试验在饲料中添加低剂量GML后发现GML可以显著提高中华鳖的增重率、特定生长率、背甲长、背甲宽及存活率等多项生长指标,对中华鳖的生长有很强的促进作用。由于本试验中GML在饲料中的添加量仅为0.02%,因此由GML提供的能量很少,推测GML主要通过调节中华鳖的肠道微生态,使其营养吸收增加,从而达到促进生长的效果。
3.2 GML对中华鳖血清生化指标的影响血液中各种营养成分具有调节动物代谢活动、防御有害物质等作用,血清生化指标可以较好地反映动物的生理代谢情况。本研究发现试验组中华鳖血清中尿素氮、低密度脂蛋白含量与碱性磷酸酶活性等指标与对照组相比出现了显著变化。血清尿素氮含量反映了机体的氮代谢过程,如果机体糖原储备量充足,脂肪分解供能的能力较高,就可以减少剧烈运动过程中蛋白质的过量氧化分解,从而保护蛋白质在机体内各项生理生化活动的正常进行;当能量平衡遭到破坏时,蛋白质和含氮化合物分解代谢加强并伴随着尿素形成的增加,机体对运动负荷的适应性越低,这种分解代谢作用越强,形成的尿素也就越多[15]。本研究中试验组中华鳖血清中尿素氮的含量要显著高于对照组,其原因有待进一步研究。
碱性磷酸酶与钙、磷的代谢密切相关,在中华鳖软骨细胞和成骨细胞中起重要作用[16]。本研究中,试验组中华鳖血清中碱性磷酸酶活性显著高于对照组,但是其血清钙、磷含量却未产生显著变化,表明试验组血清中碱性磷酸酶活性的升高并未对钙、磷等矿质元素代谢造成影响。除了成骨能力,碱性磷酸酶也与机体健康程度有关,当机体处于亚健康时,碱性磷酸酶活性会出现波动性上升[17-18]。低剂量的GML是通过何种途径导致了血清碱性磷酸酶活性升高还有待进一步研究阐明。
低密度脂蛋白负责将体内的脂类向外周转运,其含量的增加将会引发血液中胆固醇与甘油三酯含量的增加,危害机体的健康[19]。有研究表明中链脂肪酸对人体脂质代谢有一定调节作用,适度地添加中链脂肪酸可以降低血清甘油三酯的含量[20-21]。本研究结果表明,低剂量的GML也可以类似地降低中华鳖血清中低密度脂蛋白和甘油三酯的含量,这意味着GML可能改变了中华鳖的脂质代谢过程,通过降低血清中低密度脂蛋白的含量来降低血清中甘油三酯的含量。
在血清免疫指标中,超氧化物歧化酶是机体中清除自由基的主要酶之一,而溶菌酶是吞噬细胞杀菌的物质基础,它是一种碱性蛋白质,可以水解革兰氏阳性菌细胞壁中的乙酰氨基多糖。本研究发现,低剂量的GML显著提高了中华鳖血清中超氧化物歧化酶和溶菌酶的活性,并可能因此显著降低了中华鳖的死亡率,说明GML可以通过提高超氧化物歧化酶与溶菌酶的活性来抵抗机体的氧化与病菌的入侵。
3.3 GML对中华鳖肌肉与裙边营养品质的影响中华鳖的营养价值主要集中于肌肉与裙边,是其主要食用部位。本研究结果表明饲料中添加GML能够显著增加中华鳖肌肉和裙边中粗蛋白质的含量,但是肌肉和裙边中粗脂肪的含量没有显著影响,与文献所报道的GML降低动物脂肪囤积现象[22]存在差异,可能由于GML主要加速的是中华鳖内脏的脂质代谢,从而降低血清中低密度脂蛋白与甘油三酯的含量有关。
根据氨基酸组成分析结果,试验组肌肉与裙边中总鲜味氨基酸、总必需氨基酸和总氨基酸的含量均显著增加,表明GML能够有效提高中华鳖的营养品质和口感风味。本课题组的相关研究表明,在肉鸡饲粮中添加GML能够提高鸡肉中总鲜味氨基酸与总氨基酸的含量[23]。这说明GML对不同种类动物肌肉的营养和风味改善有类似的作用。与对照组相比,试验组肌肉鲜味氨基酸中谷氨酸的含量显著增加,谷氨酸不仅是重要的呈味氨基酸,在改善神经发育,保护肝功能正常等方面也发挥重要的作用。此外,中华鳖肌肉中总必需氨基酸占总氨基酸的比例在40%左右,符合世界卫生组织(WHO)/联合国粮农组织(FAO)推荐的人类理想蛋白质模式,是优质的蛋白质源。中华鳖裙边中甘氨酸、丙氨酸与脯氨酸的含量均较高,而丙氨酸、脯氨酸与甘氨酸一起组成了胶原蛋白的三联体序列,说明中华鳖裙边含有丰富的胶原蛋白,具有很好的药用与营养价值。
中华鳖腿部肌肉含有2%的粗脂肪,其中主要为C16:0、C18:1、C18:2n6等长链脂肪酸。亚油酸(即C18:2n6)是人体必需氨基酸,同时是许多不饱和脂肪酸合成途径的中间产物[24]。PUFA能够有效增加肌肉的风味、多汁性,同时具有降血脂、提高免疫力等作用[25],PUFA含量的升高有助于提高鳖肌肉的营养价值。本试验中,试验组中华鳖肌肉中PUFA含量较对照组显著增加,达到了33.96%,同时SFA的含量显著降低。最近有研究表明摄入PUFA含量较高的鱼类可降低人类冠状心脏病的致死率,改善人体健康,提高免疫力等[26]。GML具有良好的乳化性,可以促进动物对脂肪的消化吸收[27]。中华鳖肌肉脂肪酸组成的变化也反映了GML对中华鳖的营养品质有正向的调节作用。
4 结论① 在中华鳖饲料中添加0.02%的GML可以显著提高增重率并降低死亡率,从而有效改善中华鳖的生长状况。
② 在中华鳖饲料中添加0.02%的GML可以显著提高血清中超氧化物歧化酶和溶菌酶的活性,从而提高中华鳖的抗病菌能力。
③ 在中华鳖饲料中添加0.02%的GML可以显著提高肌肉和裙边中粗蛋白质、总鲜味氨基酸、总必需氨基酸、总氨基酸以及肌肉中PUFA的含量,从而改善中华鳖的口感风味与营养品质。
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