山東九通生物工程有限公司
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飼用酶制劑是一種以酶為主要功能性因子,通過(guò)特定生產(chǎn)工藝加工而成的飼料添加劑。飼用酶制劑可刺激內(nèi)源消化酶分泌,降低腸道食糜黏度,**飼料轉(zhuǎn)化率;減少或**飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子;**機(jī)體免疫抵抗能力,促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物健康生長(zhǎng) 。目前,酶制劑在飼料中的應(yīng)用主要集中于畜禽方面, 在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用僅見(jiàn)于草魚(yú) 、異育銀鯽、尼羅羅非魚(yú) 、大黃魚(yú)等少數(shù)種類,在刺參上的應(yīng)用鮮有報(bào)道。
刺參屬海參綱,海參科。近年來(lái)隨著刺參食用和**價(jià)值不斷被發(fā)現(xiàn),其越來(lái)越受到養(yǎng)殖者和消費(fèi)者青睞。隨著刺參養(yǎng)殖規(guī)模的擴(kuò)大,各種病害及環(huán)境脅迫影響也愈漸顯著,給刺參養(yǎng)殖業(yè)帶來(lái)巨大損失。酶制劑作為一種綠色環(huán)保、無(wú)**殘留的新型飼料添加劑,可有效**養(yǎng)殖動(dòng)物的生長(zhǎng)性能和疾病抵抗能力,得到了許多研究者的關(guān)注 。刺參飼料中含有大量的纖維素和半纖維素,很難被直接吸收利用。酶制劑能破壞植物細(xì)胞壁,將植物纖維分解為容易被吸收利用的小分子多糖或葡萄糖,促進(jìn)內(nèi)源酶的分泌,**飼料利用率。本試驗(yàn)擬通過(guò)研究幾種單體酶及其復(fù)合酶對(duì)刺參生長(zhǎng)、體成分、免疫能力及氨氮脅迫下免疫酶活力和熱休克蛋白70含量的影響,以期為酶制劑在刺參配合飼料中的應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),促進(jìn)綠色飼料添加劑的發(fā)展。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)設(shè)5 個(gè)組,分別為對(duì)照組、木聚糖酶組、纖維素酶組、淀粉酶組和復(fù)合酶組,每個(gè)組3 個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)放養(yǎng)體重(4.02 ± 0.04) g 的幼參40頭。試驗(yàn)所用木聚糖酶、纖維素酶和淀粉酶活力分別為10000、1000、2000 U / g。共配制粗蛋白質(zhì)含量為20% 的5 種試驗(yàn)飼料,首先配制不添加酶制劑的基礎(chǔ)飼料作為對(duì)照,然后分別以0.04%木聚糖酶、0.10% 纖維素酶、0.01% 淀粉酶、0.15%復(fù)合酶(由0.04% 木聚糖酶、0.10% 纖維素酶和0.01%淀粉酶組成)等量替代基礎(chǔ)飼料中的α-淀粉。飼料組成及營(yíng)養(yǎng)水平見(jiàn)表1。固體原料超微粉碎過(guò)200 目標(biāo)準(zhǔn)篩,按配比稱重,加入新鮮魚(yú)油及適量蒸餾水混勻,用小型顆粒飼料擠壓機(jī)制成直徑為0.3cm 的顆粒,60 ℃ 烘干,用小型粉碎機(jī)破碎,篩選粒度在80 ~ 100 目之間的顆粒備用。
1.2 飼養(yǎng)管理
飼養(yǎng)試驗(yàn)在山東省海洋資源與環(huán)境研究院東營(yíng)試驗(yàn)基地循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中進(jìn)行,試驗(yàn)用刺參為該基地當(dāng)年繁育的同一批參苗。試驗(yàn)開(kāi)始前,將1000 頭刺參幼參放養(yǎng)于養(yǎng)殖系統(tǒng)中,暫養(yǎng)15d,期間投喂基礎(chǔ)飼料,待其完全適應(yīng)飼養(yǎng)條件后,選擇體質(zhì)健壯、體重(4.02 ±0.04)g的刺參幼參600頭,平均放養(yǎng)于15個(gè)圓柱形玻璃鋼養(yǎng)殖桶中。每種飼料投喂3 個(gè)養(yǎng)殖桶,試驗(yàn)期為56d。試驗(yàn)在微流水環(huán)境中進(jìn)行,采用充氣增氧,保證溶氧濃度>7mg / L,控制水溫在18~ 20 ℃ ,pH7.8~8.2,鹽度24~26,亞硝酸氮濃度<0.05 mg / L、氨氮濃度<0.05 mg / L。養(yǎng)殖試驗(yàn)持續(xù)56d,每天投喂2次(08:00、16:30),日投喂量為刺參體重的2%,根據(jù)試驗(yàn)刺參攝食情況及時(shí)調(diào)整投喂量。每隔2d吸底1 次,用虹吸法將殘餌及糞便吸出。
1.3 樣品收集
試驗(yàn)結(jié)束后,禁食48h,記錄每桶刺參總數(shù)并稱量總重,用于成活率、增重率及特定生長(zhǎng)率的計(jì)算。每桶取10 頭刺參,用濾紙輕輕吸干體表水分,稱體重,待其自然舒展后量體長(zhǎng),用于肥滿度的計(jì)算。用2 mL 無(wú)菌注射器抽取體腔液后,置冰盤上解剖,分別稱量體壁與腸道重量,并測(cè)量腸道長(zhǎng)度。體腔液在4 ℃ 條件下,以3000r/min 離心15min,取上清液分裝于2 mL 的離心管中,同體壁、腸道樣品一同保存于-80 ℃ 冰箱,待測(cè)。
1.4 氨氮脅迫試驗(yàn)
樣品收集后,封閉循環(huán)水系統(tǒng), 用氯化銨(NH4Cl)調(diào)節(jié)養(yǎng)殖水氨氮濃度約為5mg / L,繼續(xù)飼養(yǎng)試驗(yàn)刺參5d,并分別在試驗(yàn)的0、24、48、72、96、120h 采集試驗(yàn)刺參的體腔液,用于免疫酶活力和HSP70 含量的測(cè)定。
1.5 測(cè)定指標(biāo)和方法
1.5.1 生長(zhǎng)指標(biāo)
成活率(%)= (試驗(yàn)?zāi)﹨⒖倲?shù)/試驗(yàn)初參總數(shù))×100;
增重率(%)= [(試驗(yàn)?zāi)﹨⒖傊兀囼?yàn)初參總重) / 試驗(yàn)初參總重]×100;
特定生長(zhǎng)率(%/d)= [(ln 試驗(yàn)?zāi)┢骄鶇⒅兀?span style="line-height:1.6;">ln 試驗(yàn)初平均參重) / 試驗(yàn)天數(shù)]×100;
肥滿度(%)= (體重/ 體長(zhǎng)3)×100;
臟體比(%)= (內(nèi)臟重/ 體重)×100;
腸體比(%)= (腸重/ 體重)×100;
腸長(zhǎng)比(%)= (腸長(zhǎng)/ 體長(zhǎng))×100。
1.5.2 飼料及體壁基本營(yíng)養(yǎng)成分的測(cè)定
飼料及體壁基本營(yíng)養(yǎng)成分采用常規(guī)方法測(cè)定:干物質(zhì)含量采用105 ℃ 烘干至恒重法(GB / T6435—2006);粗蛋白質(zhì)含量采用杜馬斯燃燒法(Leco⁃FP528);粗脂肪含量采用索氏抽提法(GB /T 6433—1994);粗灰分含量采用550 ℃ 馬福爐灼燒法(GB / T 6438—2007);木聚糖含量采用分光光度法;粗纖維含量采用過(guò)濾法( GB / T 6434—2006); 淀粉含量采用旋光法( GB / T 20194—2006);能量采用燃燒法(PARR,6100)。
1.5.3 免疫酶活力的測(cè)定
溶菌酶(LZM) 活力采用空白對(duì)照比濁法測(cè)定;超氧化物歧化酶(SOD)活力采用羥胺法測(cè)定,定義為每毫升反應(yīng)液中SOD **率達(dá)50% 時(shí)所對(duì)應(yīng)的SOD 量為1 個(gè)活力單位(U);過(guò)氧化氫酶(CAT)活性采用可見(jiàn)光分光光度計(jì)法測(cè)定,定義為每毫升體腔液每秒鐘分解1 μmol 的過(guò)氧化氫(H2 O2 )的量為1 個(gè)活力單位(U)。以上指標(biāo)均采用南京建成生物工程研究所的試劑盒進(jìn)行測(cè)定。
1.5.4 HSP70 含量的測(cè)定
HSP70 含量采用上海拜沃生物科技有限公司的試劑盒以酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)法進(jìn)行測(cè)定。將標(biāo)準(zhǔn)品、待測(cè)樣品加入到純化的海參HSP70 單克隆抗體包被的微孔板中,加入酶聯(lián)親和物,37 ℃ 孵育60 min,洗滌除去未結(jié)合的成分。依次加入底物A 和B,底物3,3′,5,5′-四甲基聯(lián)苯胺(TMB)在辣根過(guò)氧化物酶(HRP) 催化下先轉(zhuǎn)化為藍(lán)色后變?yōu)辄S色。在450 nm 波長(zhǎng)下測(cè)定光密度(OD)值,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)品和樣品的OD 值計(jì)算樣品中HSP70 的含量。
1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)
試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)采用MicrosoftExcel2007及spss11.0軟件進(jìn)行單因素方差分析(one-wayANOVA),結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(mean ±SD) 表示,差異顯著(P<0.05)時(shí)用Duncan氏法進(jìn)行多重比較分析。
2 結(jié)果
2.1 酶制劑對(duì)刺參生長(zhǎng)性能的影響
由表2 可見(jiàn),飼料中添加木聚糖酶、纖維素酶和復(fù)合酶均能顯著**刺參的增重率和特定生長(zhǎng)率(P<0.05),且添加木聚糖酶和復(fù)合酶的促生長(zhǎng)效果尤其明顯,其增重率分別比對(duì)照組**了17.38%和20.75%。木聚糖酶組的臟體比和腸長(zhǎng)比均顯著高于對(duì)照組(P <0.05),纖維素酶組的臟體比顯著高于對(duì)照組(P <0.05),淀粉酶組的肥滿度顯著高于對(duì)照組(P<0.05),復(fù)合酶組的肥滿度、臟體比、腸體比和腸長(zhǎng)比均顯著高于對(duì)照組(P <0.05)。飼料中添加單體酶和復(fù)合酶對(duì)成活率也有一定**,但影響不顯著(P>0.05)。
2.2 酶制劑對(duì)刺參體壁基本營(yíng)養(yǎng)成分的影響
由表3 可見(jiàn),飼料中添加不同酶制劑對(duì)刺參體壁水分含量無(wú)顯著影響(P>0.05),但添加木聚糖酶、纖維素酶、淀粉酶和復(fù)合酶均顯著**了體壁粗蛋白質(zhì)和粗灰分的含量(P <0.05),添加淀粉酶和復(fù)合酶均顯著**了體壁粗脂肪的含量(P<0.05)。
2.3 酶制劑對(duì)刺參免疫能力的影響
由表4 可見(jiàn),飼料中添加木聚糖酶、纖維素酶和復(fù)合酶均顯著**了體腔液中過(guò)氧化氫酶的活力(P < 0.05);添加淀粉酶顯著**了體腔液中溶菌酶、超氧化物歧化酶、過(guò)氧化氫酶活力(P<0.05)。體腔液中溶菌酶和超氧歧化酶活力均以淀粉酶組**高,過(guò)氧化氫酶活力以復(fù)合酶組**高。
2.4 酶制劑對(duì)氨氮脅迫下刺參體腔液中免疫酶活力和HSP70 含量的影響
由圖1 可見(jiàn),氨氮脅迫過(guò)程中各組刺參體腔液中溶菌酶活力的總體趨勢(shì)是先升高后降低,對(duì)照、木聚糖酶、纖維素酶、淀粉酶、復(fù)合酶組**大值分別出現(xiàn)在72、72、96、96 和96 h。其中,淀粉酶、復(fù)合酶組的**大值要高于其余各組。氨氮脅迫過(guò)程中各組刺參體腔液中SOD 活力均先升高,并均在24 h 達(dá)到**大值,之后降低并于48 h 后趨于穩(wěn)定,且其穩(wěn)定值略低于初始值。氨氮脅迫過(guò)程中各組刺參體腔液中CAT 活力均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì),并均在96 h 達(dá)到**大值,其中淀粉酶組的**大值要高于其他各組。
氨氮脅迫下,試驗(yàn)初期復(fù)合酶組刺參體腔液中HSP70 含量明顯高于其他各組。木聚糖酶組刺參體腔液中HSP70 的含量呈現(xiàn)一直升高的趨勢(shì),其余各組均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。復(fù)合酶組體腔液中HSP70 含量比其他組率先達(dá)到**高點(diǎn),且在96 h 后趨于穩(wěn)定。對(duì)照、纖維素酶、淀粉酶組體腔液中HSP70 含量于96 h 達(dá)到**大值。除纖維素酶組外,其余加酶組體腔液中HSP70 含量的**大值均高于對(duì)照組。
3 討論
3.1 酶制劑對(duì)刺參生長(zhǎng)性能和體成分的影響
本研究表明,飼料中添加酶制劑顯著**了刺參的增重率和特定生長(zhǎng)率,這與在鯽魚(yú) 、尼羅羅非魚(yú)、黃河鯉和大西洋鮭上的研究結(jié)果相一致。
酶制劑促進(jìn)刺參生長(zhǎng),可能有以下幾方面原因:
1)飼料中添加木聚糖酶能有效降低腸道食糜黏度,降解非淀粉質(zhì)抗?fàn)I養(yǎng)因子,**養(yǎng)殖動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收,從而改善養(yǎng)殖動(dòng)物的生產(chǎn)性能。
2)纖維素酶能破壞細(xì)胞壁、降低飼料密集黏度,同時(shí)刺激內(nèi)源酶的分泌,從而**水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的消化吸收。
3) 飼料中添加淀粉酶起作用的主要為α-淀粉酶和糖化酶。α-淀粉酶為內(nèi)切酶,將淀粉大分子水解成易溶解的中等和低分子物質(zhì),有利于糖化酶的水解。糖化酶為內(nèi)切酶,其活性的高低直接影響到動(dòng)物的生長(zhǎng)。
4) 復(fù)合酶綜合了幾種單體酶的作用,又不僅僅是單個(gè)酶作用的復(fù)合。
鄧岳松在研究中發(fā)現(xiàn)由纖維素酶、淀粉酶、蛋白酶等組成的復(fù)合酶對(duì)飼料中的一些抗?fàn)I養(yǎng)因子具有滅活作用,可**草魚(yú)對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收困難,從而**魚(yú)體的生長(zhǎng)性能。黃峰等 研究表明,添加復(fù)合酶促進(jìn)異育銀鯽生長(zhǎng)的效果稍好于單一添加木聚糖酶,這可能得益于復(fù)合酶的疊加效應(yīng)和協(xié)同效應(yīng)。本試驗(yàn)結(jié)果也表明,添加復(fù)合酶的促生長(zhǎng)效果優(yōu)于添加單體酶。
本研究表明,飼料中添加酶制劑對(duì)刺參體壁粗蛋白質(zhì)、粗脂肪和粗灰分含量均有顯著影響。這與王俊麗等 、黃燕華等的研究結(jié)果相一致。飼料中添加木聚糖酶能**腸道蛋白酶活力,增加腸道內(nèi)游離氨基酸和小肽數(shù)量,從而促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成和積累。同時(shí),添加木聚糖酶降低了腸道食糜黏度,腸道活動(dòng)增強(qiáng),從而促進(jìn)了對(duì)脂肪的吸收,增加了體壁中脂肪的沉積。添加木聚糖酶使腸道中低聚木糖增加,低聚木糖的代謝降低了腸道pH,增強(qiáng)了鈣鹽的溶解性,促進(jìn)了鈣的吸收,從而**了粗灰分的含量。而鐘國(guó)防等、張璐等的研究證明,飼料中添加酶制劑對(duì)養(yǎng)殖動(dòng)物的基本營(yíng)養(yǎng)成分均無(wú)顯著影響。這可能與添加酶的種類、活力及養(yǎng)殖動(dòng)物種類有關(guān)。
3.2 酶制劑對(duì)刺參免疫能力的影響
刺參沒(méi)有完善的特異性免疫,溶菌酶、超氧化物歧化酶及過(guò)氧化氫酶在其免疫及抗氧化過(guò)程中起著重要作用。溶菌酶活力的高低直接反映出溶菌能力的強(qiáng)弱,超氧化物歧化酶活力與生物體免疫水平密切相關(guān) ,過(guò)氧化氫酶保護(hù)機(jī)體組織免受損害。本試驗(yàn)結(jié)果表明,飼料中添加酶制劑對(duì)刺參各免疫指標(biāo)均有促進(jìn)作用。其中,木聚糖酶組體腔液中溶菌酶和過(guò)氧化氫酶活力與對(duì)照組相比有顯著**;淀粉酶體腔液中溶菌酶、超氧化物歧化酶及過(guò)氧化氫酶活力均較對(duì)照組有顯著**。這與黃燕華等、鐘國(guó)防等、黃峰等的研究結(jié)果一致。黃燕華等 研究證實(shí),飼料中添加淀粉酶能顯著**對(duì)蝦血清超氧化物歧化酶活力。鐘國(guó)防等研究表明,在尼羅羅非魚(yú)飼料中添加木聚糖酶和復(fù)合酶能顯著**魚(yú)體肝臟和脾臟中超氧化物歧化酶和溶菌酶活力。目前關(guān)于刺參體腔液中溶菌酶、超氧化物歧化酶及過(guò)氧化氫酶正常活力范圍的研究并不充足,尤其是酶活力升高的機(jī)理尚不清楚,因此不能單純依據(jù)酶活力來(lái)評(píng)定其免疫及抗氧化能力的強(qiáng)弱,但是在大菱鲆等魚(yú)類上的研究表明,魚(yú)體抗病能力的**往往伴隨著溶菌酶、超氧化物歧化酶及過(guò)氧化氫酶活力的升高,由此可以推測(cè)在一定范圍內(nèi),上述3 種酶活力的升高**了機(jī)體的抗逆性。
3.3 酶制劑對(duì)氨氮脅迫下刺參體腔液中免疫酶活力和HSP70 含量的影響
熱休克蛋白是一種應(yīng)激反應(yīng)的指示器,它能使細(xì)胞處于保護(hù)狀態(tài),它的產(chǎn)生能使細(xì)胞抵抗致死性損傷,增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)外界損害的耐受力 。本試驗(yàn)過(guò)程中,在5 mg / L 的氨氮濃度脅迫下,各組刺參體腔液中免疫酶活力均表現(xiàn)出一定的上升趨勢(shì)。這主要是由于氨氮脅迫增強(qiáng)了刺參體內(nèi)水解系統(tǒng)的活性,表現(xiàn)出明顯的毒物興奮作用 。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),飼料中添加酶制劑能**刺參的免疫性能,因此在短時(shí)間內(nèi)各加酶組表現(xiàn)出比對(duì)照組更迅速和強(qiáng)烈的免疫抵抗反應(yīng)。隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),刺參自身的水解系統(tǒng)活性降低,抵抗力下降 ,因此各組免疫酶活力隨后表現(xiàn)出下降趨勢(shì)。氨氮脅迫72 h 內(nèi),各組刺參體腔液中HSP70含量均呈上升趨勢(shì)。這說(shuō)明, 刺參通過(guò)**HSP70 的表達(dá)量,增強(qiáng)抗逆性,以適應(yīng)氨氮脅迫的環(huán)境。氨氮脅迫開(kāi)始前(即0h),復(fù)合酶組刺參體腔液中HSP70 的含量明顯高于其他各組,其次為木聚糖酶組。氨氮脅迫48 h 內(nèi),纖維素酶、淀粉酶和復(fù)合酶組刺參體腔液中HSP70 含量與對(duì)照組相比表現(xiàn)出較快的升高,且復(fù)合酶組更早的達(dá)到**高點(diǎn)。這可能與酶制劑促進(jìn)刺參自身免疫和脅迫抵抗有關(guān)。
4 結(jié)論
① 飼料中適量添加木聚糖酶、纖維素酶、淀粉酶或其復(fù)合酶均能**刺參的生長(zhǎng),**免疫能力,并對(duì)刺參體壁粗蛋白質(zhì)、粗脂肪和粗灰分的含量也有一定影響,且木聚糖酶的促生長(zhǎng)作用更明顯,而淀粉酶的促免疫作用更明顯。
② 氨氮脅迫下,飼料中適量添加聚糖酶、纖維素酶、淀粉酶或其復(fù)合酶均能使刺參更迅速和強(qiáng)烈的表現(xiàn)出免疫抵抗反應(yīng)。
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