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论文:蚕豆对鱼类生长和健康的影响研究进展

发表时间:2024/02/01 19:49:34  来源:海洋与渔业 2022年6期  浏览次数:2860  
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蚕豆对鱼类生长和健康的影响研究进展

茂名市农业科技推广中心 彭振 李玲 伍赞瑞

广东省农业科学院动物科学研究所 陈冰 彭凯

广东海洋大学水产学院 李金鸿

草鱼喂食蚕豆进行脆化后的脆肉鲩是广东省中山地区的标志产品,利用普通饲料将鱼类喂养到合适规格再投喂约90d单一蚕豆蛋白源饲料后,鱼类肉质清爽弹牙,有着人们喜爱且独特的口感。蚕豆(Vicia Faba.L),又名胡豆、南豆、兰花豆、坚豆等,是人类主要的食用豆类之一,中国的蚕豆产量约占全球总产量的40%。蚕豆富含蛋白质、淀粉、维生素C、叶酸、铁、钙、磷等营养成分,在豆类饲料,蚕豆蛋白质含量(26%~33%)仅次于大豆。在鱼粉和肉粉供不应求、价格飞涨的环境下,经济实惠且容易获取的植物蛋白是首选替代品。对水产养殖而言,饲料中添加蚕豆能降低饲料原料成本、改善鱼类肉质、丰富养殖品种,对水产养殖高质量发展有一定的意义。本文综述了蚕豆脆化作用对鱼类生长性能、肌肉品质、肠道健康、肝脏功能等的研究现状,为脆化鱼类的健康养殖提供参考。

蚕豆对鱼类生长性能的影响

适量比例蚕豆替代饲料对鱼类的生长无不良影响,不同鱼类对蚕豆消化吸收效率不一致。有研究发现,10%蚕豆替代欧鳇幼鱼饲料、24%蚕豆替代尼罗罗非鱼饲料,对鱼体无负面影响,但大量投饲蚕豆脆化草鱼的增重率显著小于投喂普通饲料的草鱼,其生长性能、脏体指数和肥满度均低于普通草鱼。罗非鱼、斑点叉尾鮰、异育银鲫等,其他鱼类也出现了同样情况。蚕豆抗营养因子的存在使鱼类生长性能发生改变,难以满足鱼类生长发育的营养需求。去除或者减少抗营养因子可以极大提高蚕豆的应用,提纯蚕豆中有效的脆化因子能更高效安全地脆化鱼类。有研究发现,饲喂浸泡蚕豆和发芽蚕豆的草鱼增重率为40.32%和50.10%,饵料系数4.78和4.31,发芽处理相对浸泡处理后的蚕豆能够在降低饲料成本的基础上增加脆化鱼类质量。也有研究发现,蚕豆醇提取物和蚕豆水提取物脆化效果最为显著,较未处理蚕豆鱼类生长速度提高47.3%和40.12%。

蚕豆对鱼类肌肉的影响

鱼类的肌肉是主要食用部分,肌肉品质是一个较综合性的指标,可分为四类:一为肌肉的物理特性,如肌肉的硬度、咀嚼度、弹性等;二为肌肉的营养成分,如粗蛋白、粗脂肪、灰分、水分、维生素和矿物质等;三为肌肉的组织结构,如肌肉纤维形态结构等;四为肌肉的风味物质,如氨基酸、挥发性物质等。对于肉质来说,质构特性的硬度越大,弹性越高,咀嚼性也就越高。现有研究发现,饲喂蚕豆后草鱼的肌肉硬度、咀嚼性、弹性,均高于普通草鱼,脆化90d和脆化120d的草鱼背肌和腹肌的硬度、咀嚼性和弹性变化了5.71%和-6.8%、-1.81%和12.78%、-19.32%和-5.72%。在脆化过程中,鱼类肌肉会随蚕豆投喂时间增加而逐渐变化,时间过长,会使鱼类硬度过高而咀嚼难度增加、弹性下降。

肌纤维的直径和密度与肌肉的硬度、弹性和粘着性等的质构特性相关,咀嚼性较好的肌肉质构特性表现为肌纤维直径小、密度大,在一定范围内,肌纤维密度越高,肌肉硬度就越大。研究发现投喂蚕豆饲料能够使鱼类肌纤维在数量上比普通鱼类的更丰富,肌纤维变细,密度增大,粗细肌丝之间的排列更加紧密和有序。尽管纤维直径等指标显著变化,脆化鱼类仍然以较低的生长速度增重,没有出现肌肉纤维过细而萎缩的现象。推测蚕豆脆化鱼类的肌肉口感变化来源于肌纤维增生。胶原蛋白是结缔组织中的重要成分,丰富的胶原蛋白会在肌肉肌纤维之间和肌束包裹,形成膜鞘结构,能降低肌肉中水分蒸发和汁液外渗损失,形成良好的系水力,有助于保持肉类鲜度和风味。有研究表明蚕豆脆化饲料能显著提高罗非鱼的胶原蛋白含量和肌原纤维的耐折力,蚕豆组肌肉胶原蛋白含量较普通草鱼提高了29.7%,且4%蚕豆的提取物—蚕豆甙使胶原蛋白提取物较普通草鱼增加37%。

在肌肉营养成分方面,有研究发现,投喂蚕豆脆化草鱼后其粗蛋白含量高于普通草鱼,投喂蚕豆使鱼类肌肉异常纤维化的同时也使矿物质含量在肌肉中明显积累,脆化后肌肉中的矿物质Ca2+含量比投喂普通饲料的草鱼有明显提高,Mg+含量也显著增加了46.05%。说明随着脆化的进行,鱼类肌肉的营养价值有所提高。

鱼肉的口感不仅来源于肌肉的脆度,还有肉质风味的鲜度,鲜味氨基酸的含量决定了鱼肉的鲜美程度,如鱼肉中的酸味与赖氨酸、特殊香味和甜味与丙氨酸和苯丙氨酸、鲜味与肌酐和组氨酸之间存在密切关联。研究表明脆化草鱼的鲜味氨基酸总量比普通草鱼有明显提升,且脆化草鱼中谷氨酸含量比黄鳝、鳜鱼、鲶鱼、沟鲶、黄颡鱼等都要高。鱼肉气味受到水、饲料和藻类等环境影响,肌肉的挥发性物质如醛类物质,具有较低的阈值。有研究发现,普通草鱼体内含量最高是18.18%的壬醛,有青草味、鱼腥味,随着脆化开始,壬醛含量减少,脆化后期降低至5.45%,后期主要挥发性物质为脂肪风味的己醛,含量65.52%。鱼类脆化过程中肌肉不良风味显著降低。

蚕豆对鱼类血液的影响

鱼类血细胞是检验鱼类免疫能力的一个重要指标,血细胞参与鱼类机体的伤口恢复、防御等生理机制,而红细胞数目、血红蛋白含量代表了鱼体血液供氧能力。有研究发现,投喂蚕豆脆化鱼类时,草鱼红细胞与血红蛋白较未脆化组显著降低。葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)在磷酸戊糖代谢途径起关键作用,其通过催化反应产生的烟嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)是还原型谷胱甘肽(GSH)重要辅酶。血液中的GSH有助于保持血红蛋白稳定性,是维持红细胞膜完整性的必要条件。有研究指出脆化草鱼肌肉中G6PD的活性下降到普通草鱼的3%,蚕豆中抗营养因子引发G6PD的活性和含量降低,致使鱼体内环境氧化还原能力的下降,在饲喂蚕豆4w~12w中草鱼肝脏、鳃、肌肉的GSH含量逐渐降低,这进一步造成了鱼体内的红细胞和血红蛋白减少,产生类似其他哺乳动物大量进食蚕豆而引发的“蚕豆病”溶血现象。

生物体内蛋白质代谢的终末产物主要是尿素氮,大部分尿素氮由肾小球再过滤后排出体外,肾脏功能正常时,血清中尿素氮的含量极低。有研究发现,120d脆化草鱼实验中蚕豆组和去皮蚕豆组草鱼的血清中尿素氮含量显著高于投喂商品饲料的对照组。谷丙转氨酶(ALT)和谷草转氨酶(AST)主要存在于健康肝脏,肝脏受损则游离至血液中,是判断肝脏功能的有效指标。研究发现经过60d投喂1%食盐水浸泡24h的蚕豆的脆化罗非鱼中AST和ALT的变化也得到了相似的结果。说明鱼类肝脏和肾在食用蚕豆后受到损伤,致使鱼体免疫力下降,且去皮、盐水浸泡等并不能完全去除蚕豆中的有害物质。

蚕豆对鱼类肠道的影响

在人工养殖过程中鱼类的肠道是最容易受饲料影响的,而鱼类肠道的健康和肠道的菌群结构也可以反映鱼体的健康状况。研究发现,草鱼摄食蚕豆后,体内出现了维氏气单胞菌、温和气单胞菌和鳗弧菌等条件致病菌,而能改善草鱼肠道菌群组成、提高消化道特定消化酶活性的芽胞杆菌和维持肠道微生物生态平衡的优杆菌属,这两种肠道有益菌在脆化后消失。脆化草鱼肠道内霍乱弧菌、产气荚膜梭菌等条件致病菌丰度较普通草鱼偏高,且脆化草鱼肠道结构的完整性受到破坏,上皮细胞空泡严重。投喂蚕豆组草鱼有益的梭杆菌门减少,变形杆菌门增加,肠道中能量代谢和维生素代谢效率下降,这表明饲喂蚕豆导致草鱼肠道微生物群的代谢发生了变化。食用蚕豆会改变肠道微生物群组成,从而增加产生内毒素的菌群丰度,并导致草鱼肠道炎症因子的上调,使鱼类肠道的消化功能下降。随着投喂蚕豆脆化的进行,鱼类肠道菌群结构逐渐失衡,有益菌的种类和数量减少、致病菌增加,更易引发肠道感染。肠道消化酶活性不仅反应鱼类对饲料的适应和利用程度,也对鱼体生长发育有着决定性作用。对肠道内消化酶的研究发现,蚕豆脆化后的鱼体肠道内前肠蛋白酶活力、淀粉酶、脂肪酶活力显著降低。投饲蚕豆既诱导了鱼类肠道炎症的发生,也降低了鱼类对营养物质的消化吸收。

肠道是鱼类对营养物质进行消化和吸收的主要场所,肠道病变往往引起鱼体其他器官(如肝胰脏)的损伤和功能障碍。正常肠道表面绒毛排布均匀而细密的,肠道绒毛不仅在营养物质吸收方面起着重要作用,其随着肠蠕动而摆动,有助肠道食物的混匀、消化和排空。正常草鱼的肠道粘膜表面微绒毛分布正常,而研究发现,脆化30d到60d的草鱼肠道上皮细胞表面微绒毛逐渐减少;脆化90d的肠道上皮细胞部分区域表面受损,微绒毛完全消失;脆化120d受损区域进一步扩大。脆化120d再转投饲料30d后肠道粘膜受损部位无法恢复。蚕豆对鱼体肠道粘膜的损害随着脆化时间增加而扩大,后期不可逆转。

蚕豆对鱼类肝脏的影响

蚕豆为主要饵料投喂使脂肪在肝脏中大量蓄积,脂质积聚直接降低了鱼类肝脏的抗氧化能力,也降低了鱼类的生长性能、免疫能力和抗病能力。研究发现,蚕豆脆化组草鱼肝脏外观上明显颜色发黄,肝形肿大,较为油腻,表面有白色坏死斑点;投喂四个月蚕豆后,草鱼肝脏中的粗脂肪含量增多。蚕豆导致草鱼肝脏中的脂肪代谢失衡,肝脏出现严重的脂肪变性,表现为典型的空泡状外观。饲喂蚕豆养殖60d时,脆化草鱼组肝指数已经显著高于普通草鱼组,此时草鱼肝脏的脂肪代谢已经出现紊乱,肝脏开始蓄积脂肪。观察饲喂蚕豆的草鱼肝脏细胞超微结构,可发现肝细胞内皮细胞和肝细胞微绒毛有部分损坏,甚至完全缺失;脆化时间延长至120d时,观察到肝细胞的核形状出现异常。研究发现,在脆化后期120d的草鱼肝脏中IL-1β、TNF-α的表达量均显著高于对照组,说明脆化草鱼肝脏处于炎症状态,长期投喂蚕豆会降低鱼类抗病能力。蚕豆饲料对鱼类肝细胞膜功能产生了抑制作用,肝细胞内皮细胞、肝细胞微绒毛被损坏,且脂肪在肝脏中大量堆积,影响了鱼类肝脏健康。

展望

在投喂蚕豆对鱼类肌肉进行脆化的过程中,肌肉品质虽能得到有效改善,但会伴随着肝脏和肠道的损伤和病变。长时间投饲蚕豆,活性氧在鱼体内大量积累,鱼体抗氧化能力和抗应激能力下降,最后导致鱼类死亡。未来的研究方向,一是提取纯化蚕豆中的一种或多种有效成分,提高脆化效果,进一步降低脆化成本;二是在蚕豆配合饲料中添加保肝护胆类、促进肠道健康等功能性产品,减少鱼类脆化过程中各组织器官的损伤;三是规范鱼类脆化养殖技术规程,制定鱼类脆化生产及脆度标准,防止“过脆”和“半脆”等不合格产品流入市场;四是开发其他鱼类的脆化品种,丰富人们对优质水产品的选择。

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