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1材料與方法
1.1實驗飼料以大豆粕、次粉、米糠等配制全植物性基礎飼料(陰性對照組),在基礎飼料中添加2%磷酸氫鈣(dibasiccalciumphosphate,DCP)作為陽性對照組。飼料原料購自上海農好飼料有限公司,植酸酶活力為5000U/g(Danisco公司,所用植酸酶適宜pH。
1.2實驗用魚實驗用草魚幼魚為規(guī)格相近的當年同批魚種,取自上海海洋大學南匯濱海養(yǎng)殖基地,新吉富羅非魚購自海南寶路水產科技有限公司,兩種魚在上海海洋大學濱海養(yǎng)殖基地暫養(yǎng)1周后開始正式實驗。
1.3飼養(yǎng)管理挑選健壯、規(guī)格整齊、平均體質量為(12.59±0.09)g的草魚和平均體質量為(9.59±0.12)g的新吉富羅非魚隨機分入200L的塑料圓桶中,每種魚分6個組,每組設置5個重復,每個重復20尾魚。用上述對照飼料和實驗飼料飽食投喂草魚和羅非魚,每天投喂2次(07:30時、17:30時),投喂量為體重的3%~5%,隨魚體重量、天氣及攝食情況加以調整。養(yǎng)殖周期為8周,養(yǎng)殖期間,水溫25~30℃,NH+4-N<0.4mg/L,溶解氧(dissolvedoxygen,DO)>5mg/L。
1.4樣品的采集與處理養(yǎng)殖實驗結束前饑餓1d后取樣,每個重復隨機取3尾魚,每3尾魚合并成一個樣本,取肝胰臟、腸(去除內容物)、胃(羅非魚,去除內容物)分別裝入1.5ml離心管中,置于-20℃保存。酶活測定時,pH7.2的磷酸鹽緩沖液與所取內臟樣品以9∶1[體積(ml)∶重量(g)]移入勻漿管,按2000r/min的速度在勻漿機上勻漿,4000r/min4℃離心10min,取上清,置于4℃保存?zhèn)錅y,24h內測完。
1.5消化酶比活力的測定蛋白酶活力采用福林-酚法測定,總蛋白試劑盒(雙縮脲法)購自邁瑞公司。蛋白酶比活力定義:在pH=7.2(胃蛋白酶為pH=2.5)40℃條件下,組織中每克蛋白1min水解酪素產生1μg酪氨酸定為一個蛋白酶比活力單位(U/gprot)。淀粉酶比活力采用碘-淀粉比色法測定,試劑盒購自南京建成生物工程研究所。淀粉酶比活力定義:組織中每克蛋白在pH=7.2溫度37℃條件下與底物作用30min,水解10mg淀粉定義為一個淀粉酶比活力單位(U/gprot)。
1.6數據處理實驗數據用平均值±標準差表示。用SPSS17.0軟件進行統(tǒng)計,先進行單因素方差分析(one-wayanalysis,ANOVA),影響顯著者再進行Duncan’s多重比較,P<0.05表示差異顯著。
2結果
2.1植酸酶對草魚和羅非魚淀粉酶比活力的影響表3顯示,草魚腸淀粉酶比活力各組之間無顯著差異(P>0.05)。草魚陽性對照組肝胰臟淀粉酶比活力顯著高于陰性對照組(P<0.05),但與1000U/kg和2000U/kg植酸酶實驗組差異不顯著(P>0.05);肝胰臟淀粉酶比活力1000U/kg植酸酶實驗組比陰性對照組、250U/kg和500U/kg植酸酶實驗組分別提高57.85%、37.28%和50.22%(P<0.05);2000U/kg與1000U/kg植酸酶實驗組肝胰臟淀粉酶比活力差異不顯著(P>0.05);250U/kg和500U/kg植酸酶實驗組肝胰臟淀粉酶比活力比陰性對照組略有升高,但差異不顯著(P>0.05)。羅非魚腸淀粉酶比活力陰性對照組顯著低于陽性對照組(P<0.05);250U/kg和500U/kg植酸酶實驗組比陰性對照組略有升高,但差異不顯著(P>0.05);1000U/kg和2000U/kg植酸酶實驗組淀粉酶比活力比陰性對照組分別提高了53.37%和51.17%(P<0.05)。肝胰臟淀粉酶比活力各組之間差異不顯著(P>0.05)。胃淀粉酶比活力,植酸酶實驗組與陽性對照組差異不顯著,但均顯著高于陰性對照組,250U/kg、500U/kg、1000U/kg和2000U/kg植酸酶實驗組比陰性對照組分別升高27.15%、37.22%、39.48%和26.54%(P<0.05)。
2.2植酸酶對草魚和羅非魚蛋白酶比活力的影響,草魚腸蛋白酶比活力250U/kg和500U/kg植酸酶實驗組與陰性對照組差異不顯著;1000U/kg和2000U/kg植酸酶實驗組比陰性對照組分別提高了15.33%和16.69%(P<0.05),且與陽性對照組無顯著性差異(P>0.05)。草魚肝胰臟蛋白酶比活力250U/kg植酸酶實驗組比陰性對照組提高7.91%(P>0.05);500U/kg、1000U/kg和2000U/kg植酸酶實驗組比陰性對照組分別提1000U/kg植酸酶實驗組比陽性對照組提高60.64%(P<0.05)。羅非魚腸蛋白酶比活力各實驗組之間均無顯著性差異(P>0.05)。羅非魚肝胰臟蛋白酶比活力各植酸酶添加組與陰性對照組相比均無顯著性差異(P>0.05);1000U/kg和2000U/kg植酸酶實驗組可以達到陽性對照組水平(P>0.05)。羅非魚胃蛋白酶比活力250U/kg、500U/kg植酸酶實驗組略高于陰性對照組(P>0.05);1000U/kg和2000U/kg植酸酶實驗組顯著高于陰性對照組38.21%和41.12%(P<0.05),但與陽性對照組差異不顯著(P>0.05),4個植酸酶實驗組之間差異不顯著(P<0.05)。
3討論
植酸是植物細胞壁的組成成分,植酸酶的添加能破解細胞壁,水解植酸,消除其對消化酶的抑制作用,促進消化酶和底物的作用(祁艷霞等2004);植酸酶作為外源酶,適量添加能夠促進內源酶的分泌(黎軍勝等2005);同時植酸酶添加前后磷的吸收量變化也會因魚體內的能量代謝影響魚類消化酶的代謝過程。酸、堿、重金屬等是蛋白質立體結構的破壞體,二價金屬離子如Ca2+、Mg2+、Fe2+等對消化酶具有抑制作用(吳尚忠1983)。但不同的金屬離子對肝胰臟淀粉對不同部位消化酶的影響也不同(黎軍勝2004)。隨著植酸酶添加量的增加,原被螯合的金屬離子和重金屬離子被釋放,且濃度越來越高,成為抑制劑或激活劑(辛碧芬等2009)。本研究發(fā)現,植酸酶對草魚和羅非魚的消化酶比活力的影響隨著酶量和消化系統(tǒng)部位的變化而變化,如淀粉酶比活力在草魚肝胰臟中和羅非魚腸中變化顯著;而蛋白酶比活力除在羅非魚腸中變化不顯著外,在羅非魚的肝胰臟、胃以及草魚的腸、肝胰臟變化顯著,可能是植酸酶釋放了被植酸絡合的金屬離子,這些金屬離子對草魚和羅非魚各部位消化酶的影響不同所致。當植酸酶超過一定量后,消化酶比活力并不隨著植酸酶添加量的增加而繼續(xù)升高,這可能是消化酶在金屬離子作為抑制劑和激活劑雙重作用下表現出不同活性的結果。
3.1植酸酶對草魚和羅非魚淀粉酶比活力的影響本實驗中,草魚腸淀粉酶比活力各組之間無顯著性差異,而馬恒甲等(2011)認為當植酸酶添加量達到1000U/kg時,腸淀粉酶活力顯著高于陰性對照組,這種差異可能是兩者植酸酶品種或草魚規(guī)格不同所致。本實驗中,草魚肝胰臟淀粉酶比活力1000U/kg植酸酶實驗組最高,與陽性對照組的效果相近,說明植酸酶在草魚中可部分替代磷酸氫鈣,用于生產飼料中不會影響淀粉酶比活力。植酸酶添加量到達2000U/kg時,草魚腸道和肝胰臟淀粉酶比活力與1000U/kg植酸酶實驗組比無顯著變化,說明草魚的淀粉酶比活力對高水平植酸酶有一定的適應性。真骨魚類胃中發(fā)現有微弱淀粉酶活性,很可能是因為唾液淀粉酶隨食物進入胃中,剛攝入食物時,胃內容物的pH接近中性,隨著唾液淀粉酶繼續(xù)發(fā)揮作用,一直到胃內容物的pH變?yōu)?.5,唾液淀粉酶失活(孟慶聞等1987)。胃內低pH環(huán)境不利于淀粉酶起作用,因此,自然條件下羅非魚等有胃魚主要依靠肝胰腺和腸的淀粉酶對糖類起消化作用。羅非魚飼料中添加250U/kg植酸酶,腸淀粉酶比活力顯著提高,添加量達到1000U/kg時,腸淀粉酶比活力已經略超過陽性對照組,比直接添加無機磷源的效果更好,說明就淀粉酶比活力而言,在羅非魚飼料中用植酸酶全部替代磷酸氫鈣是可行的。研究認為植酸酶添加量在1000U/kg時,奧尼羅非魚前腸淀粉酶活性最高(姚瑞清等2008),這與本研究結果類似,但1500U/kg和2000U/kg植酸酶劑量組的前腸淀粉酶活力顯著下降,這與本實驗腸淀粉酶活力在2000U/kg時維持穩(wěn)定的結果不一致,可能是因為消化酶在全腸中呈不均勻分布,前腸的消化酶活力并不能代表全腸(朱愛意等2010)。
3.2植酸酶對草魚和羅非魚蛋白酶比活力的影響本實驗中,草魚蛋白酶比活力腸>肝胰臟。1000U/kg組為最佳添加組,其肝胰臟蛋白酶比活力顯著高于陽性對照組,比直接添加無機磷源的效果更好,此結果和馬恒甲等(2011)在草魚中的研究結果一致。羅非魚蛋白酶比活力肝胰臟>胃>腸,腸蛋白酶和肝胰臟蛋白酶比活力在各植酸酶實驗組和陰性對照組之間沒有顯著差異,說明植酸酶對羅非魚的腸蛋白酶和肝胰臟蛋白酶很敏感,并可能已作為底物被這兩種蛋白酶部分分解而造成植酸酶和蛋白酶活性的削弱(付石軍等2005),抑或植酸酶經過胃時,在胃中發(fā)揮作用的同時作為底物被胃蛋白酶部分分解。胃是進行消化作用的重要場所,胃內壁具有胃腺,主要功能是分泌胃蛋白酶。本實驗中羅非魚胃蛋白酶比活力在1000U/kg和2000U/kg植酸酶實驗組中得到顯著提高,說明植酸酶對羅非魚蛋白酶比活力的影響主要發(fā)生在胃且對胃蛋白酶有很強的抵抗力,沒有或者很少被胃蛋白酶分解,此結果和前腸蛋白酶比活力在植酸酶1000U/kg時達到最大(姚瑞清等2008)的結果有一定差異,其原因可能與對淀粉酶的影響相似,即前腸的消化酶活力并不代表全腸。
3.3魚類食性對植酸酶作用效果的影響食物消化時間在不同食性魚類中長短不一,常會影響外源酶的消化作用。草魚是典型的草食性無胃魚類,草食性魚類比雜食性魚類的比腸值大,食物在其腸中的停留時間相對較長,且腸絨毛發(fā)達,吸收能力強(畢冰等2011),因此在草魚消化道呈堿性的情況下,植酸酶在單位時間內發(fā)揮作用小,但隨著作用時間的積累,或能有效影響消化酶比活力。羅非魚是典型的雜食性有胃魚類,食物停留在胃內的時間較長,其胃排空時間為9h(孫曉鋒等2011),所以消化時間較長,有利于植酸酶的作用。消化酶的活性強弱與魚的食性密切相關,草魚的消化道中淀粉酶活性較高,羅非魚消化道中蛋白酶活性較草魚高。
作者:華雪銘陳瑤琴王世忠鐘國防周洪琪單位:上海海洋大學上海市水產養(yǎng)殖工程技術研究中心