提高魚類對急性低氧耐受性的營養方法及飼料與流程
2023-10-21 18:49:50
1.本發明屬於水產動物營養學領域，具體涉及一種提高魚類對急性低氧耐受性的營養方法及飼料。
2.提高紅鰭東方魨(takifugu rubripes)和羅非魚(oreochromis niloticus)急性低氧耐受性的營養學方法。
背景技術：
3.氧氣(o2)是生命的關鍵要素，大氣中o2的含量穩定在21％左右，但水環境的溶解氧(do)卻處於不斷波動的狀態，因此與陸生動物不同，水生動物更容易面臨低氧應激。我國是世界第一水產養殖大國，隨著池塘、網箱和工廠化高密度養殖的迅速發展，低氧已成為水產養殖過程中最常見和最具威脅的環境應激，影響水產動物的行為、攝食、生長、繁殖、代謝、抗氧化和免疫等生理過程。尤其是急性低氧，會在短時間導致魚類大量死亡，在水產養殖中俗稱「翻塘」，會造成嚴重的經濟損失。因此尋找提高魚類對急性低氧耐受性的方法對水產養殖業的健康發展具有重要意義。
4.在低氧狀態下，線粒體呼吸鏈中的電子傳遞效率會降低，一方面會阻礙atp生成，造成魚體能量缺乏；另一方面會導致o2的不完全還原，形成對細胞有害的活性氧(ros)，造成魚體氧化損傷。營養幹預可以幫助水生動物應對環境應激，但目前絕大多數的研究都是通過在飼料中添加維生素c、蝦青素或各種植物提取物等具有抗氧化的物質，來提高魚體的抗氧化系統和健康狀態，從而來提高魚類對急性低氧的耐受性。但幾乎沒有研究通過調控魚體能量代謝來提高魚類對急性低氧的耐受性。
技術實現要素：
5.本發明要解決的技術問題是提供一種可以提高紅鰭東方魨和羅非魚急性低氧耐受性的營養學方法。本發明針對不同食性魚類養殖過程中廣泛存在的急性低氧應激問題，運用營養學調控手段，對現有商品飼料配方進行了改良。即通過適當地增加飼料中的碳水化合物(小麥澱粉)含量，從而提高紅鰭東方魨和羅非魚對急性低氧的耐受性。
6.本發明的原理：急性低氧會直接激活缺氧誘導因子(hif)和無氧糖酵解信號通路，促進糖原的分解和利用。無氧糖酵解是指葡萄糖在細胞質中分解生成乳酸的過程，可以在不消耗氧氣的情況下生成atp，促進魚類對低氧環境的適應。與價格昂貴且效果不穩定的抗氧化添加劑相比，碳水化合物(糖類)是飼料中最廉價的能量來源，因此本文的出發點是從調控飼料糖水平和魚體糖代謝的角度來尋找提高魚類對急性低氧耐受性的方法。
7.本發明是按以下技術方案實現的：
8.一種可以提高紅鰭東方魨急性低氧耐受性的肉食性高糖飼料和一種可以提高羅非魚急性低氧耐受性的雜食性高糖飼料，所述的兩種高糖飼料的糖源均為小麥澱粉。
9.一種提高魚類對急性低氧耐受性的營養方法，在魚類飼料中提高澱粉含量的質量百分比7-12％。
10.進一步，在雜食性魚類中提高澱粉含量的質量百分比10-12％，在肉食性魚類中提高澱粉含量的質量百分比7-8％。
11.一種提高紅鰭東方魨(takifugu rubripes)對急性低氧耐受性的飼料，所述飼料中營養成份及實測的乾物質含量包括粗蛋白44.94％、粗脂肪9.98％和澱粉23.16％。
12.進一步，所述飼料的蛋白源為魚粉和大豆濃縮蛋白，脂肪源為魚油和大豆卵磷脂，糖源為小麥澱粉。
13.本發明還提供一種提高羅非魚(oreochromis niloticus)對急性低氧耐受性的飼料，所述飼料的營養成份及實測的乾物質含量包括粗蛋白31.12％、粗脂肪6.47％和澱粉44.92％。
14.進一步，所述飼料的蛋白源為魚粉和大豆濃縮蛋白，脂肪源為魚油和大豆卵磷脂，糖源為小麥澱粉。
15.本發明與現有技術相比的有益效果：
16.(1)本發明的肉食性高糖飼料能夠顯著提高紅鰭東方魨肝臟中的糖原含量，並激活了無氧糖酵解通路，可在低氧時為魚體提供更多的能量，從而提高紅鰭東方魨在急性低氧下的存活率。
17.(2)本發明的雜食性高糖飼料能夠顯著提高羅非魚肝臟中的糖原含量，並激活了無氧糖酵解通路，可在低氧時為魚體提供更多的能量，同時降低了魚體耗氧率，從而提高羅非魚在急性低氧下的存活率。
18.(3)糖類是飼料中最廉價的能量來源，本發明選擇了兩種具有代表性的魚類，針對性地開發了兩種高糖飼料，均可顯著提高魚類對急性低氧的耐受性。
附圖說明
19.圖1肉食性高糖飼料對紅鰭東方魨急性低氧耐受性的影響；
20.圖2肉食性高糖飼料對紅鰭東方魨增重率的影響；
21.圖3肉食性高糖飼料對紅鰭東方魨肝臟糖原含量的影響；
22.圖4肉食性高糖飼料對紅鰭東方魨低氧下血清葡萄糖含量的影響；
23.圖5肉食性高糖飼料對紅鰭東方魨低氧下血清乳酸含量的影響；
24.圖6雜食性高糖飼料對羅非魚急性低氧耐受性的影響；
25.圖7雜食性高糖飼料對羅非魚生長的影響；
26.圖8雜食性高糖飼料對羅非魚耗氧率的影響；
27.圖9雜食性高糖飼料對羅非魚肝臟糖原含量的影響；
28.圖10雜食性高糖飼料對羅非魚低氧下血清葡萄糖含量的影響；
29.圖11雜食性高糖飼料對羅非魚低氧下血清乳酸含量的影響；
30.圖12雜食性高糖飼料對羅非魚低氧下肝臟atp含量的影響；
具體實施方案
31.下面通過具體實施例來詳細說明本發明的技術方案，但本發明的保護範圍不受實施例任何形式上的限制：
32.紅鰭東方魨是一種肉食性魚類，對飼料中蛋白質和脂肪的需求量較高，對糖類的
需求量較低，其飼料中蛋白質、脂肪和糖類的適宜含量分別為45％、10％和15％左右。紅鰭東方魨對急性低氧耐受性較差，水體溶氧降至1.5mg/l左右就會出現大量死亡。羅非魚是一種雜食性魚類，對飼料蛋白質和脂肪的需求量較低，對糖類的需求量較高，其飼料中蛋白質、脂肪和糖類的適宜含量分別為32％、6％和35％左右。羅非魚對急性低氧耐受性較強，水體溶氧降至0.1mg/l左右才會出現大量死亡。已知在急性低氧下，魚體主要通過分解糖原和激活無氧糖酵解來提供能量，我們推測羅非魚比紅鰭東方魨更耐低氧的原因是羅非魚對飼料中碳水化合物的需求量更高，可以更好地利用糖類來供能。因此我們選擇這兩種具有代表性的經濟魚類，嘗試通過適當地提高這兩種魚飼料中的糖類水平來增強其對急性低氧的耐受性。
33.實施例1肉食性高糖飼料提高紅鰭東方魨急性低氧耐受性的養殖實驗和效果評價
34.(1)實驗設計與養殖管理
35.紅鰭東方魨實驗設置了肉食性對照組和肉食性高糖組兩個處理組，兩種飼料等氮等脂，小麥澱粉含量分別為14.54％和23.16％。每個處理組有3個重複缸，共6個養殖缸，每個養殖缸(250升)放20尾魚，實驗魚初始體重為20克左右。每天按照每缸魚總重的4％進行投喂，養殖周期為6周。養殖期間採用自然光照，海水流水養殖，水溫為18-20℃，鹽度為25-30
‰
，ph保持在7-8，do保持在6.5-7.5mg/l。飼料配方及營養組成見表1。
36.表1紅鰭東方魨實驗飼料配方(g/100g乾物質)。
[0037][0038]
註：a維生素預混料(mg或iu/kg)：10,000mg維生素b2；50,000mg維生素c；15,000mg維生素e；7000,000iu維生素a；1000mg葉酸；60,000mg肌醇；6000mg維生素k3；10,000mg維生素b6；35,000mg煙醯胺；1500,000iu維生素d3；20,000mg泛酸鈣；8000mg維生素b1；100mg生物素；20mg維生素b12和米糠粉。
[0039]b礦物質預混料(g/kg)：12g鋅；20g鎂；25g鉀；40g鐵；0.3g碘；4g錳；3.6g銅；0.4g鈷
和沸石粉。
[0040]
(2)急性低氧存活率比較
[0041]
6周養殖結束後，從每個處理組中隨機撈取30條紅鰭東方魨(每個處理有3個養殖缸，每個養殖缸各取10條魚)，分別放入定製的水生動物低氧裝置中(實用新型專利號：zl202020482406.9)。水體初始溶氧為6.5mg/l，隨著實驗魚的呼吸作用，水體溶氧會不斷下降，紅鰭東方魨會逐漸缺氧死亡。通過記錄和比較兩個處理實驗魚的死亡時間和數量，來評估肉食性高糖飼料對紅鰭東方魨急性低氧存活率的影響。
[0042]
(3)常氧和低氧樣品的採集與指標測定
[0043]
從每個處理組中再隨機撈取18條紅鰭東方魨(每個處理有3個養殖缸，每個養殖缸各取6條魚)，其中9條魚依然放在溶氧量正常(do＝6.5
±
0.5mg/l，常氧組)的養殖缸中，另外9條魚直接放入溶氧量較低(do＝2.0
±
0.5mg/l，低氧組)的低氧裝置中。常氧或低氧6小時後將魚麻醉、解剖、採集血液和肝臟，用液氮速凍後存於-80℃冰箱備用。通過商業試劑盒測定血清中的葡萄糖和乳酸含量，肝臟中的糖原含量。
[0044]
(4)數據分析
[0045]
所測得的數據採用平均值
±
標準誤來表示，用spss19.0軟體的獨立樣本t檢驗來進行差異分析，p《0.05時表示兩個處理之間存在著顯著差異。「*」表示同一溶氧水平下對照組和高糖組之間存在顯著性差異，「#」表示同一飼料糖水平下常氧組和低氧組之間存在顯著性差異。
[0046]
(5)實驗結果
[0047]
肉食性高糖飼料對紅鰭東方魨急性低氧耐受性的影響如圖1所示，隨著低氧時間的延長，高糖組在1.0-1.4mg/l溶氧時的存活率顯著高於對照組(p＜0.05)，但高糖組與對照組的增重率無顯著性差異(p＞0.05)。如圖2、3、4和5所示，與常氧下的對照組相比，飼餵6周的高糖飼料可導致紅鰭東方魨肝臟糖原含量顯著升高(p＜0.05)，血清葡萄糖和乳酸含量顯著降低(p＜0.05)，說明高糖飼料促進了肝臟糖原的合成和葡萄糖的利用。低氧6小時後，高糖組肝臟糖原含量顯著降低(p＜0.05)，血清葡萄糖和乳酸含量顯著升高(p＜0.05)，而對照組這些指標在低氧前後無明顯變化(p＞0.05)，說明在低氧下，高糖飼料可通過激活無氧糖酵解來為魚體提供更多的能量，從而提高紅鰭東方魨在急性低氧下的存活率。
[0048]
實施例2雜食性高糖飼料提高羅非魚急性低氧耐受性的養殖實驗和效果評價
[0049]
(1)實驗設計與養殖管理
[0050]
羅非魚實驗設置了雜食性對照組和雜食性高糖組兩個處理組，兩種飼料等氮等脂，小麥澱粉含量分別為34.47％和44.92％。每個處理組有3個重複缸，共6個養殖缸，每個養殖缸(200升)放30尾魚，實驗魚初始體重為5克左右。每天按照每缸魚總重的4％進行投喂，養殖周期為6周。養殖期間採用12小時光照和12小時黑暗交替，淡水循環水養殖，水溫為28-30℃，鹽度為0.3-0.5
‰
，ph保持在7-8，do保持在5.5-6.5mg/l。飼料配方及營養組成見表2。
[0051]
表2羅非魚實驗飼料配方(g/100g乾物質)。
[0052][0053][0054]
註：a維生素預混料(mg或iu/kg)：10,000mg維生素b2；50,000mg維生素c；15,000mg維生素e；7000,000iu維生素a；1000mg葉酸；60,000mg肌醇；6000mg維生素k3；10,000mg維生素b6；35,000mg煙醯胺；1500,000iu維生素d3；20,000mg泛酸鈣；8000mg維生素b1；100mg生物素；20mg維生素b12和米糠粉。
[0055]b礦物質預混料(g/kg)：12g鋅；20g鎂；25g鉀；40g鐵；0.3g碘；4g錳；3.6g銅；0.4g鈷和沸石粉。
[0056]
(2)急性低氧存活率比較
[0057]
養殖6周後，從每個處理組中隨機撈取30條羅非魚(每個處理有3個養殖缸，每個養殖缸各取10條魚)，分別放入定製的水生動物低氧裝置中，水體初始溶氧為6.0mg/l，隨著實驗魚的呼吸作用，水體溶氧會不斷下降，羅非魚會逐漸缺氧死亡。通過記錄和比較兩個處理實驗魚的死亡時間和數量，來評估雜食性高糖飼料對羅非魚急性低氧存活率的影響。
[0058]
(3)常氧和低氧樣品的採集與指標測定
[0059]
從每個處理組中再隨機撈取12條羅非魚(每個處理3個養殖缸，每個養殖缸各取4條魚)，其中6條魚依然放在溶氧量正常(do＝6.0
±
0.5mg/l，常氧組)的養殖缸中，另外6條魚直接放入溶氧量較低(do＝0.5
±
0.1mg/l，低氧組)的低氧裝置中。常氧或低氧12小時後將魚麻醉、解剖、採集血液和肝臟，用液氮速凍後存於-80℃冰箱備用。通過商業試劑盒測定血清中的葡萄糖和乳酸含量，肝臟中的糖原和atp含量。
[0060]
(4)數據分析
[0061]
數據分析過程同實施例1。
[0062]
(5)實驗結果
[0063]
圖6為雜食性高糖飼料對羅非魚急性低氧耐受性的影響，隨著低氧時間的延長，高糖組在0.05-1mg/l和0.3mg/l溶氧時的存活率顯著高於對照組(p＜0.05)，但高糖組與對照組的6周增重率無顯著性差異(p＞0.05)。雜食性高糖飼料對羅非魚耗氧率的影響如圖8所示，高糖組羅非魚的耗氧率顯著低於對照組，說明利用更多的糖可減少魚體對氧氣的消耗，促進對低氧環境的適應。如圖9所示，在常氧下，高糖組肝臟糖原含量顯著高於對照組(p＜
0.05)；低氧12小時後，高糖組的肝臟糖原含量顯著降低(p＜0.05)，而對照組的糖原含量在低氧前後無明顯變化(p＞0.05)，說明高糖組羅非魚在急性低氧下可以更快速地分解肝臟糖原來產生葡萄糖。如圖10、11和12所示，與常氧狀態相比，低氧12小時導致雜食性對照組和高糖組的血清葡萄糖和乳酸含量均顯著升高(p＜0.05)，肝臟atp含量均顯著降低(p＜0.05)。但在低氧下，高糖組肝臟的atp含量仍顯著高於對照組(p＜0.05)，說明高糖組可以更好地激活無氧糖酵解來產生更多的atp，從而提高羅非魚對急性低氧的耐受性。