小球藻生长因子对凡纳滨对虾生长及营养成分的影响

韩朝婕，陈屹洋，贺振楠，张严匀，周文礼，邓宇彤，贾旭颖

( 天津农学院 水产学院，天津市水产生态及养殖重点实验室，天津 300384 )

凡纳滨对虾(Litopenaeusvannamei)又称南美白对虾，因具有生长速度快、盐度适应范围广、低投入、高回报等优势，是目前世界上优质对虾养殖中产量最高的品种[1-2]。然而，由于集约化高密度养殖的迅猛发展[3]，对虾养殖过程中受到各种环境因子的应激影响，养殖对虾高生长速度、高产量和营养成分下降的矛盾将会越来越尖锐，势必会影响水产业的可持续发展[4-5]。目前，在保证产量的前提下，提高人工养殖水产品的营养成分，是我国水产养殖业尤其是集约化养殖业亟需解决的现实问题。通过在饲料中添加功能性添加剂提高凡纳滨对虾生长性能、营养物质积累是解决该问题的重要途径之一[6]。

小球藻(Chlorellavulgaris)属绿藻门，不仅营养价值高，而且富含多种生物活性物质，联合国粮食及农业组织将其列为21世纪人类绿色营养源健康食品[7]，而其中最令人关注的是小球藻生长因子，小球藻生长因子是小球藻独有的细胞活性物质[8]。研究发现：小球藻生长因子的主要成分中蛋白质占56.6%(主要以短链蛋白、多肽存在)；氨基酸占42.59%(19种氨基酸，7种为人体必需氨基酸)，其中功能性氨基酸含量(精氨酸、脯氨酸、赖氨酸等)较高；核苷酸占6.8%(腺嘌呤核苷酸、次黄嘌呤核苷酸、胞嘧啶核苷酸、脱氧腺嘌呤核苷酸)；此外还含有维生素A、B以及生物素等；其主要成分及稳定性见表1[9]。已有研究发现，小球藻生长因子不仅能够增强机体免疫能力、提高机体抗氧化活性，而且能促进细胞生长、提高正常细胞再生能力[10-11]。小球藻生长因子中含有丰富的核蛋白，而核蛋白有助于细胞更新、修复及成长[12]，故能够加快啤酒酵母菌和乳酸菌等有益菌的细胞分裂速度，促进其细胞生长，同时还能提高酵母在高盐环境中的生存能力[11,13-14]。以前小球藻生长因子主要是从小球藻鲜活细胞或干粉中提取[15]，原料成本过高，应用有限[16]。随着微藻制油技术的出现与发展，小球藻生长因子的生产成本大幅降低，所以使得小球藻生长因子作为一种天然绿色的功能性添加剂在水产养殖业中具有巨大的开发潜力[17]。但是目前尚未见小球藻生长因子在水产动物养殖中的应用研究，笔者通过向饲料中添加不同水平的小球藻生长因子，进而研究小球藻生长因子对凡纳滨对虾生长性能、体成分和营养物质的影响，从而为小球藻生长因子在凡纳滨对虾饲料中的应用提供相关理论依据。

表1 小球藻生长因子的主要成分及稳定性[9] %

1 材料与方法

1.1 饲料制备

试验所用小球藻生长因子由天津东峰生物科技有限公司提供。对虾基础饲料主要由鱼粉、花生粕、豆粕、乌贼膏、虾壳粉、面粉等组成，基础饲料配方见表2。将小球藻生长因子按质量百分比0%(对照组)、0.5%、1.0%、5.0%、10.0%、15.0%添加于对虾基础饲料中，饲料中添加2%海藻酸钠用于黏合，混匀后制成粒径为1.2 mm的颗粒，各处理组营养水平见表3。避光晾干，密封冷冻保存备用。

表2 基础饲料配方(干物质基础) %

表3 添加不同比例小球藻生长因子饲料营养水平 %

1.2 试验虾及养殖管理

养殖试验在天津农学院水产学院天津市水产生态与养殖重点实验室循环水养殖系统中进行，试验用凡纳滨对虾购自天津市海乐养殖合作社。养殖系统由规格60 cm×30 cm×50 cm的玻璃缸组成，试验用水为砂滤海水和曝气后的自来水。试验开始前暂养14 d，暂养期间投喂基础饲料。暂养结束禁食24 h后开始试验。选取初始平均体质量为(0.85±0.05) g的凡纳滨对虾幼虾900尾，随机分为6组，每组设3个平行，每个平行50尾，分别投喂添加比例为0(对照组)、0.5%、1.0%、5.0%、10.0%、15.0%的小球藻生长因子试验饲料，试验周期为45 d。试验期间日投喂4次(8:00，12:00，17:00和21:00)，饱食投喂，日投喂量为体质量的7%～8%，根据虾苗的摄食情况随时调整投喂量。每次投喂后1.0～1.5 h，用虹吸法吸出残饵和粪便，并补充1/3水体，监测水质并及时调整，使溶解氧、pH、氨氮质量浓度等水质指标维持在正常水平，收集残饵烘干并测定其干质量。每日19:00固定换水，换水量为水体的1/2。试验期间关注凡纳滨对虾健康情况，记录死亡数。试验期间持续充气培养，水温28～30 ℃，水体盐度18～20，溶解氧质量浓度>6 mg/L，pH 7.6～8.1，氨氮质量浓度<0.1 mg/L，光照周期12L∶12D。

1.3 样品采集

养殖试验结束禁食24 h后计数、称量质量，用于计算存活率(RS，%)、质量增加率(wWGR，%)、特定生长率(RSG，%/d)、饲料系数(RFC)，生长性能计算公式如下：

RS=nt/n0×100%

wWGR=(m2-m1)/m1×100%

RSG=(lnm4-lnm3)/t×100%

RFC=m5/(m4-m3)

式中，n0、nt为每个平行凡纳滨对虾初始数量(尾)和终末数量(尾)，m1、m2为试验开始时每尾虾的平均体质量(g)和试验结束时每尾虾的平均体质量(g)，m3、m4为初始体质量(g)和终末体质量(g)，m5为养殖试验中每尾虾平均摄食总量(g)，t为养殖试验时间(d)。

另外每组取6尾全虾测定基础体成分，另取6尾冰盘解剖取肌肉用于脂肪酸、氨基酸成分的测定。

1.4 测定方法

采用GB 5009.3—2010烘干法测定肌肉样品的水分，采用GB 6432—1986微量凯氏定氮法测定肌肉样品的粗蛋白质，粗脂肪含量采用索氏抽提法，脂肪酸和氨基酸采用液相色谱仪测定。

1.5 数据处理

试验数据统计使用SPSS 17.0软件，采用单因素方差分析和邓肯多重比较进行数据的差异显著分析，使用Excel绘图，所有数据用平均值±标准误表示，P<0.05表示差异显著。

2 结 果

2.1 饲料中添加小球藻生长因子对凡纳滨对虾生长性能的影响

凡纳滨对虾的终末平均体质量、质量增加率、特定生长率、饲料系数和存活率见表4。饲料中添加小球藻生长因子显著影响凡纳滨对虾终末平均体质量、质量增加率、特定生长率、饲料系数和存活率(P<0.05)。凡纳滨对虾存活率在1.0%组达到最高，显著高于除10.0%组外的其他处理组(P<0.05)，15.0%组存活率最低。与对照组相比，饲料中添加0.5%～10.0%的小球藻生长因子能够显著提高凡纳滨对虾的终末平均体质量、质量增加率和特定生长率(P<0.05)，各指标均在1.0%处理组达到最大值。饲料添加小球藻生长因子后饲料系数显著降低(P<0.05)，其在1.0%组最低，显著低于除0.5%以外的其他处理组。

表4 饲料中添加小球藻生长因子对凡纳滨对虾生长性能的影响

2.2 饲料中添加小球藻生长因子对凡纳滨对虾基础体成分的影响

饲料中添加小球藻生长因子对凡纳滨对虾水分、粗蛋白、粗脂肪和灰分的影响见表5。饲料中添加小球藻生长因子对水分、粗蛋白、灰分均有显著影响(P<0.05)。饲料添加小球藻生长因子后对虾水分显著降低(P<0.05)，饲料中添加小球藻生长因子对粗脂肪无显著影响(P>0.05)。饲料添加1.0%小球藻生长因子能够显著提高对虾粗蛋白含量(P<0.05)。粗脂肪和灰分则随着小球藻生长因子添加比例的升高而呈现出先降后升的趋势，均在1.0%组达到最低。

表5 饲料中添加小球藻生长因子对凡纳滨对虾体成分的影响 %

2.3 饲料中添加小球藻生长因子对凡纳滨对虾肌肉营养成分的影响

饲料添加小球藻生长因子对凡纳滨对虾肌肉脂肪酸和氨基酸含量的影响见表6。凡纳滨对虾的肌肉脂肪酸总量及饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸含量在饲料添加不同比例的小球藻生长因子后发生显著变化(P<0.05)，随着小球藻生长因子添加量的升高均出现先降后升的趋势。同时，随着小球藻生长因子添加量的升高，饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸占比出现先降后升的趋势，多不饱和脂肪酸占比则呈现升高趋势，其中1.0%组饱和脂肪酸占比最低，显著低于对照组(图1)。饲料添加小球藻生长因子对凡纳滨对虾必需氨基酸含量和肌肉氨基酸总量均产生显著影响(P<0.05)，饲料中添加不同比例小球藻生长因子后，除10.0%组外，其余各处理组氨基酸总量和必需氨基酸含量均显著高于对照组，其中1.0%和5.0%组两指标均显著高于其他处理组(P<0.05)(表6)。

表6 饲料中添加小球藻生长因子对凡纳滨对虾脂肪酸和氨基酸含量的影响 mg/kg

图1 饲料中添加小球藻生长因子对凡纳滨对虾肌肉各类脂肪酸占比的影响Fig.1 Effects of dietary CGF on the proportions of various fatty acids in muscle of Pacific white shrimp L. vannamei

3 讨 论

3.1 饲料中添加小球藻生长因子对凡纳滨对虾生长的影响

微藻中含有丰富的氨基酸、糖类、维生素等营养物质，已有研究表明，在水产动物饲料中直接加入微藻对提升水产动物生长性能有显著影响[18-19]。有学者研究发现，用小球藻喂养的轮虫投喂尖吻鲈(Latescalcarifer)、卵形鲳鲹(Trachinotusovatus)、眼斑拟石首鱼(Sciaenopsocellatus)仔鱼，能够显著提高其存活率[20]；用小球藻混合动物性饵料[卤虫(Artemiasalina)、臂尾轮虫(Brachionusplicatilis)]投喂泥鳅(Misgurnusanguillicaudatus)仔鱼，能够同时提高泥鳅仔鱼特定生长率和存活率[21]；在鱼类仔苗培育与水产饲料中，小球藻的应用效果表明，其含有鱼类仔鱼生长所需的促生长因子。在基础饲料中添加1%小球藻能够显著提高凡纳滨对虾的存活率并提高其生长性能和饲料效率[22]；在饲料中添加小球藻乙醇提取物对黄颡鱼(Peltobagrusfulvidraco)幼鱼的生长性能有明显的提高作用，其最佳添加量为1.5%[23]；鲫(Carassiusauratus)的养殖试验结果表明，小球藻作为蛋白源替代鱼粉，不仅促进鲫的生长，而且在适宜范围内对其摄食率有显著提高，降低饲料系数[24]。小球藻生长因子是小球藻特有并含较高营养价值的活性物质，其主要成分为蛋白质、氨基酸，特别是核苷酸、功能性氨基酸和多种维生素[7]。由于小球藻生长因子是多种生物活性物质的复合物，所以也含有这些活性物质所具备的生物活性功能。大量基础和临床研究发现，小球藻生长因子不仅能够增强机体免疫能力，提高机体抗氧化活性，而且能够促进细胞生长、提高正常细胞再生能力。小球藻生长因子中含有丰富的核蛋白，有助于细胞更新、修复及生长，能促进生物的生长，提高生产性能，降低饲料消耗，增加机体免疫力[17]。为了高效充分地利用细胞内丰富的营养物质，可以通过高压热水提取法、超声水提法和酶解法等对藻细胞进行破壁，使其释放出胞内物质后，再经多次萃取和离析浓缩从而得到富含较高营养价值的活性物质，能够被动物体消化利用[25]。但目前国内外有关小球藻生长因子的研究主要集中在家禽与小鼠等方面，研究发现，小球藻生长因子对肉鸡和小鼠生长有促进作用[26-27]，在水产研究应用中尚未见报道。本试验结果表明，饲料添加小球藻生长因子能够有效提高凡纳滨对虾幼虾的存活率、质量增加率和特定生长率，而降低其饲料系数，说明小球藻生长因子含有促进凡纳滨对虾生长的物质；随着小球藻生长因子添加量的升高，对虾生长性能呈先升高后回落的趋势，各指标在1.0%组达到最佳，在高添加量组(10.0%～15.0%)中并未表现出明显优势，可能是由于过高的蛋白含量会抑制凡纳滨对虾生长速度[28]，使其肝胰腺的结构发生变化，存活率降低[29]，也可能与小球藻生长因子中含有过高的植物蛋白有关，动物摄取过高的植物蛋白会产生不适[30-32]。因此饲料中适量添加小球藻生长因子可以提高凡纳滨对虾幼虾的生长性能。

3.2 饲料中添加小球藻生长因子对凡纳滨对虾基础体成分的影响

虾体成分能反映对虾虾体对养分的沉积状况，是判定试验饲料营养状态优劣的方式之一。已有研究表明，在凡纳滨对虾饲料中添加植物性或动物性蛋白源添加剂，凡纳滨对虾取得了很好的生长效果[33]。同时，通过改变饲料中蛋白源、脂肪源等营养成分或添加饲料添加剂对凡纳滨对虾肌肉质构与脂肪酸、胶原蛋白等营养成分有一定的改善作用[34-36]。在饲料中添加乳酸菌后，凡纳滨对虾肌肉中水分含量有所减少，而粗蛋白含量显著提升，表明饲料中添加乳酸菌对凡纳滨对虾幼虾肌肉营养成分有一定的调节作用[37]。在饲料中添加海水螺旋藻(Spirulina)粉对凡纳滨对虾的粗脂肪含量无显著影响，但能够明显提高其肌肉中粗蛋白含量[38]。褐牙鲆(Paralichthysolivaceus)在喂食添加小球藻粉的饲料后其机体粗蛋白质含量提高，且粗脂肪含量降低[39]。在饲料中添加6%的浒苔(Enteromorphaprolifera)能够显著提高凡纳滨对虾肌肉胶原蛋白含量，并且降低失水率[40]。小球藻替代鱼粉作为饲料，在添加量为43.6%时，对虾肌肉中粗蛋白含量显著性提高[24]。小球藻乙醇提取物也对黄颡鱼幼鱼有显著影响，能够显著降低幼鱼肌肉水分含量[23]。同时蔡荣等[41]也发现，在鱼粉中添加小球藻乙醇提取物投喂花鲈(Lateolabraxmaculatus)，对花鲈体成分有显著影响，不仅降低了花鲈肌肉中水分的含量，同时还提高了蛋白效率，从而能够进一步提升花鲈肌肉中蛋白质含量。本试验结果显示，在饲料中添加小球藻生长因子对凡纳滨对虾的水分、粗蛋白和灰分均有显著影响，其中小球藻生长因子添加量为1.0%时，对虾粗蛋白含量显著提高，水分明显降低。粗蛋白含量是研究肌肉品质的指标，而水分是反映凡纳滨对虾肌肉品质的重要品质之一，水分含量越低，蛋白质和灰分含量越高。一般而言，水分含量高，粗蛋白、粗脂肪含量就会相对减少，动物肉质的品质就差；反之则肥嫩味美，口感好，品质好[42]。由此可知，小球藻生长因子添加量1.0%组凡纳滨对虾的肌肉品质最好，这可能是因为小球藻生长因子中蛋白质含量高，解决了普通鱼粉饲料中蛋白质不足等问题，进而提高了凡纳滨对虾的肌肉品质。这表明饲料中添加1.0%的小球藻生长因子，对凡纳滨对虾的体成分最为适宜，能够有效降低凡纳滨对虾水分，提升对虾肌肉品质。这可能是因为小球藻生长因子是一种易于被机体吸收且营养价值较高的活性物质，能够在凡纳滨对虾生长的各项指标中产生积极影响，提高其生长速度，降低其水分含量，提升其蛋白质含量，从而进一步提高其肌肉品质。

3.3 饲料中添加小球藻生长因子对凡纳滨对虾肌肉营养成分的影响

水产品肌肉中营养成分的组成状况及其含量直接反映产品的营养价值，也是衡量水产品质量的重要指标和依据，也是感官评价中定性产品风味参数差异的指标，其中多不饱和脂肪酸在肌肉脂肪的加热过程中能够显著增加其香味，也能够反映肌肉的多汁性[43]。对于甲壳动物幼体来说，其体内必需脂肪酸含量对其具有重要的生理意义，与其存活、生长发育具有密切关系[44]。本试验中，添加高比例小球藻生长因子能够明显促进对虾脂肪酸的积累，而添加适宜比例(1.0%～5.0%)的小球藻生长因子能够显著降低饱和脂肪酸的比例，从而提高多不饱和脂肪酸的比例，表明饲料添加适宜比例小球藻生长因子的养殖对虾在脂质方面具有较高的食用价值与保健作用。氨基酸的组成和含量是评价蛋白质营养价值的重要指标[45-47]，同时在决定虾肉味道鲜美程度的因素里，氨基酸的组成和含量起到决定性作用[48]。研究发现，小球藻生长因子除了含有丰富的氨基酸，并且必需氨基酸含量占总氨基酸含量的20%[9]。本试验中，饲料添加不同比例小球藻生长因子可以提高对虾肌肉氨基酸总量、必需氨基酸含量，其中1.0%添加组必需氨基酸含量均显著高于对照组和其他添加组，表明饲料添加1.0%小球藻生长因子最有利于对虾肌肉蛋白质品质的提升。

4 结 论

饲料中添加一定量的小球藻生长因子能够提高凡纳滨对虾存活率和生长性能，降低水分、脂肪、灰分比例，提高蛋白比例。饲料中添加小球藻生长因子能够提高对虾脂肪酸含量、氨基酸总量、必需氨基酸含量，降低其饱和脂肪酸比例，最佳添加量为1.0%。