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        論文:蠶豆對魚類生長和健康的影響研究進展

        發表時間:2024/02/01 19:49:34  來源:海洋與漁業 2022年6期  瀏覽次數:880  
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        蠶豆對魚類生長和健康的影響研究進展

        茂名市農業科技推廣中心 彭振 李玲 伍贊瑞

        廣東省農業科學院動物科學研究所 陳冰 彭凱

        廣東海洋大學水產學院 李金鴻

        草魚喂食蠶豆進行脆化后的脆肉鯇是廣東省中山地區的標志產品,利用普通飼料將魚類喂養到合適規格再投喂約90d單一蠶豆蛋白源飼料后,魚類肉質清爽彈牙,有著人們喜愛且獨特的口感。蠶豆(Vicia Faba.L),又名胡豆、南豆、蘭花豆、堅豆等,是人類主要的食用豆類之一,中國的蠶豆產量約占全球總產量的40%。蠶豆富含蛋白質、淀粉、維生素C、葉酸、鐵、鈣、磷等營養成分,在豆類飼料,蠶豆蛋白質含量(26%~33%)僅次于大豆。在魚粉和肉粉供不應求、價格飛漲的環境下,經濟實惠且容易獲取的植物蛋白是首選替代品。對水產養殖而言,飼料中添加蠶豆能降低飼料原料成本、改善魚類肉質、豐富養殖品種,對水產養殖高質量發展有一定的意義。本文綜述了蠶豆脆化作用對魚類生長性能、肌肉品質、腸道健康、肝臟功能等的研究現狀,為脆化魚類的健康養殖提供參考。

        蠶豆對魚類生長性能的影響

        適量比例蠶豆替代飼料對魚類的生長無不良影響,不同魚類對蠶豆消化吸收效率不一致。有研究發現,10%蠶豆替代歐鰉幼魚飼料、24%蠶豆替代尼羅羅非魚飼料,對魚體無負面影響,但大量投飼蠶豆脆化草魚的增重率顯著小于投喂普通飼料的草魚,其生長性能、臟體指數和肥滿度均低于普通草魚。羅非魚、斑點叉尾鮰、異育銀鯽等,其他魚類也出現了同樣情況。蠶豆抗營養因子的存在使魚類生長性能發生改變,難以滿足魚類生長發育的營養需求。去除或者減少抗營養因子可以極大提高蠶豆的應用,提純蠶豆中有效的脆化因子能更高效安全地脆化魚類。有研究發現,飼喂浸泡蠶豆和發芽蠶豆的草魚增重率為40.32%和50.10%,餌料系數4.78和4.31,發芽處理相對浸泡處理后的蠶豆能夠在降低飼料成本的基礎上增加脆化魚類質量。也有研究發現,蠶豆醇提取物和蠶豆水提取物脆化效果最為顯著,較未處理蠶豆魚類生長速度提高47.3%和40.12%。

        蠶豆對魚類肌肉的影響

        魚類的肌肉是主要食用部分,肌肉品質是一個較綜合性的指標,可分為四類:一為肌肉的物理特性,如肌肉的硬度、咀嚼度、彈性等;二為肌肉的營養成分,如粗蛋白、粗脂肪、灰分、水分、維生素和礦物質等;三為肌肉的組織結構,如肌肉纖維形態結構等;四為肌肉的風味物質,如氨基酸、揮發性物質等。對于肉質來說,質構特性的硬度越大,彈性越高,咀嚼性也就越高?,F有研究發現,飼喂蠶豆后草魚的肌肉硬度、咀嚼性、彈性,均高于普通草魚,脆化90d和脆化120d的草魚背肌和腹肌的硬度、咀嚼性和彈性變化了5.71%和-6.8%、-1.81%和12.78%、-19.32%和-5.72%。在脆化過程中,魚類肌肉會隨蠶豆投喂時間增加而逐漸變化,時間過長,會使魚類硬度過高而咀嚼難度增加、彈性下降。

        肌纖維的直徑和密度與肌肉的硬度、彈性和粘著性等的質構特性相關,咀嚼性較好的肌肉質構特性表現為肌纖維直徑小、密度大,在一定范圍內,肌纖維密度越高,肌肉硬度就越大。研究發現投喂蠶豆飼料能夠使魚類肌纖維在數量上比普通魚類的更豐富,肌纖維變細,密度增大,粗細肌絲之間的排列更加緊密和有序。盡管纖維直徑等指標顯著變化,脆化魚類仍然以較低的生長速度增重,沒有出現肌肉纖維過細而萎縮的現象。推測蠶豆脆化魚類的肌肉口感變化來源于肌纖維增生。膠原蛋白是結締組織中的重要成分,豐富的膠原蛋白會在肌肉肌纖維之間和肌束包裹,形成膜鞘結構,能降低肌肉中水分蒸發和汁液外滲損失,形成良好的系水力,有助于保持肉類鮮度和風味。有研究表明蠶豆脆化飼料能顯著提高羅非魚的膠原蛋白含量和肌原纖維的耐折力,蠶豆組肌肉膠原蛋白含量較普通草魚提高了29.7%,且4%蠶豆的提取物—蠶豆甙使膠原蛋白提取物較普通草魚增加37%。

        在肌肉營養成分方面,有研究發現,投喂蠶豆脆化草魚后其粗蛋白含量高于普通草魚,投喂蠶豆使魚類肌肉異常纖維化的同時也使礦物質含量在肌肉中明顯積累,脆化后肌肉中的礦物質Ca2+含量比投喂普通飼料的草魚有明顯提高,Mg+含量也顯著增加了46.05%。說明隨著脆化的進行,魚類肌肉的營養價值有所提高。

        魚肉的口感不僅來源于肌肉的脆度,還有肉質風味的鮮度,鮮味氨基酸的含量決定了魚肉的鮮美程度,如魚肉中的酸味與賴氨酸、特殊香味和甜味與丙氨酸和苯丙氨酸、鮮味與肌酐和組氨酸之間存在密切關聯。研究表明脆化草魚的鮮味氨基酸總量比普通草魚有明顯提升,且脆化草魚中谷氨酸含量比黃鱔、鱖魚、鯰魚、溝鯰、黃顙魚等都要高。魚肉氣味受到水、飼料和藻類等環境影響,肌肉的揮發性物質如醛類物質,具有較低的閾值。有研究發現,普通草魚體內含量最高是18.18%的壬醛,有青草味、魚腥味,隨著脆化開始,壬醛含量減少,脆化后期降低至5.45%,后期主要揮發性物質為脂肪風味的己醛,含量65.52%。魚類脆化過程中肌肉不良風味顯著降低。

        蠶豆對魚類血液的影響

        魚類血細胞是檢驗魚類免疫能力的一個重要指標,血細胞參與魚類機體的傷口恢復、防御等生理機制,而紅細胞數目、血紅蛋白含量代表了魚體血液供氧能力。有研究發現,投喂蠶豆脆化魚類時,草魚紅細胞與血紅蛋白較未脆化組顯著降低。葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(G6PD)在磷酸戊糖代謝途徑起關鍵作用,其通過催化反應產生的煙嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)是還原型谷胱甘肽(GSH)重要輔酶。血液中的GSH有助于保持血紅蛋白穩定性,是維持紅細胞膜完整性的必要條件。有研究指出脆化草魚肌肉中G6PD的活性下降到普通草魚的3%,蠶豆中抗營養因子引發G6PD的活性和含量降低,致使魚體內環境氧化還原能力的下降,在飼喂蠶豆4w~12w中草魚肝臟、鰓、肌肉的GSH含量逐漸降低,這進一步造成了魚體內的紅細胞和血紅蛋白減少,產生類似其他哺乳動物大量進食蠶豆而引發的“蠶豆病”溶血現象。

        生物體內蛋白質代謝的終末產物主要是尿素氮,大部分尿素氮由腎小球再過濾后排出體外,腎臟功能正常時,血清中尿素氮的含量極低。有研究發現,120d脆化草魚實驗中蠶豆組和去皮蠶豆組草魚的血清中尿素氮含量顯著高于投喂商品飼料的對照組。谷丙轉氨酶(ALT)和谷草轉氨酶(AST)主要存在于健康肝臟,肝臟受損則游離至血液中,是判斷肝臟功能的有效指標。研究發現經過60d投喂1%食鹽水浸泡24h的蠶豆的脆化羅非魚中AST和ALT的變化也得到了相似的結果。說明魚類肝臟和腎在食用蠶豆后受到損傷,致使魚體免疫力下降,且去皮、鹽水浸泡等并不能完全去除蠶豆中的有害物質。

        蠶豆對魚類腸道的影響

        在人工養殖過程中魚類的腸道是最容易受飼料影響的,而魚類腸道的健康和腸道的菌群結構也可以反映魚體的健康狀況。研究發現,草魚攝食蠶豆后,體內出現了維氏氣單胞菌、溫和氣單胞菌和鰻弧菌等條件致病菌,而能改善草魚腸道菌群組成、提高消化道特定消化酶活性的芽胞桿菌和維持腸道微生物生態平衡的優桿菌屬,這兩種腸道有益菌在脆化后消失。脆化草魚腸道內霍亂弧菌、產氣莢膜梭菌等條件致病菌豐度較普通草魚偏高,且脆化草魚腸道結構的完整性受到破壞,上皮細胞空泡嚴重。投喂蠶豆組草魚有益的梭桿菌門減少,變形桿菌門增加,腸道中能量代謝和維生素代謝效率下降,這表明飼喂蠶豆導致草魚腸道微生物群的代謝發生了變化。食用蠶豆會改變腸道微生物群組成,從而增加產生內毒素的菌群豐度,并導致草魚腸道炎癥因子的上調,使魚類腸道的消化功能下降。隨著投喂蠶豆脆化的進行,魚類腸道菌群結構逐漸失衡,有益菌的種類和數量減少、致病菌增加,更易引發腸道感染。腸道消化酶活性不僅反應魚類對飼料的適應和利用程度,也對魚體生長發育有著決定性作用。對腸道內消化酶的研究發現,蠶豆脆化后的魚體腸道內前腸蛋白酶活力、淀粉酶、脂肪酶活力顯著降低。投飼蠶豆既誘導了魚類腸道炎癥的發生,也降低了魚類對營養物質的消化吸收。

        腸道是魚類對營養物質進行消化和吸收的主要場所,腸道病變往往引起魚體其他器官(如肝胰臟)的損傷和功能障礙。正常腸道表面絨毛排布均勻而細密的,腸道絨毛不僅在營養物質吸收方面起著重要作用,其隨著腸蠕動而擺動,有助腸道食物的混勻、消化和排空。正常草魚的腸道粘膜表面微絨毛分布正常,而研究發現,脆化30d到60d的草魚腸道上皮細胞表面微絨毛逐漸減少;脆化90d的腸道上皮細胞部分區域表面受損,微絨毛完全消失;脆化120d受損區域進一步擴大。脆化120d再轉投飼料30d后腸道粘膜受損部位無法恢復。蠶豆對魚體腸道粘膜的損害隨著脆化時間增加而擴大,后期不可逆轉。

        蠶豆對魚類肝臟的影響

        蠶豆為主要餌料投喂使脂肪在肝臟中大量蓄積,脂質積聚直接降低了魚類肝臟的抗氧化能力,也降低了魚類的生長性能、免疫能力和抗病能力。研究發現,蠶豆脆化組草魚肝臟外觀上明顯顏色發黃,肝形腫大,較為油膩,表面有白色壞死斑點;投喂四個月蠶豆后,草魚肝臟中的粗脂肪含量增多。蠶豆導致草魚肝臟中的脂肪代謝失衡,肝臟出現嚴重的脂肪變性,表現為典型的空泡狀外觀。飼喂蠶豆養殖60d時,脆化草魚組肝指數已經顯著高于普通草魚組,此時草魚肝臟的脂肪代謝已經出現紊亂,肝臟開始蓄積脂肪。觀察飼喂蠶豆的草魚肝臟細胞超微結構,可發現肝細胞內皮細胞和肝細胞微絨毛有部分損壞,甚至完全缺失;脆化時間延長至120d時,觀察到肝細胞的核形狀出現異常。研究發現,在脆化后期120d的草魚肝臟中IL-1β、TNF-α的表達量均顯著高于對照組,說明脆化草魚肝臟處于炎癥狀態,長期投喂蠶豆會降低魚類抗病能力。蠶豆飼料對魚類肝細胞膜功能產生了抑制作用,肝細胞內皮細胞、肝細胞微絨毛被損壞,且脂肪在肝臟中大量堆積,影響了魚類肝臟健康。

        展望

        在投喂蠶豆對魚類肌肉進行脆化的過程中,肌肉品質雖能得到有效改善,但會伴隨著肝臟和腸道的損傷和病變。長時間投飼蠶豆,活性氧在魚體內大量積累,魚體抗氧化能力和抗應激能力下降,最后導致魚類死亡。未來的研究方向,一是提取純化蠶豆中的一種或多種有效成分,提高脆化效果,進一步降低脆化成本;二是在蠶豆配合飼料中添加保肝護膽類、促進腸道健康等功能性產品,減少魚類脆化過程中各組織器官的損傷;三是規范魚類脆化養殖技術規程,制定魚類脆化生產及脆度標準,防止“過脆”和“半脆”等不合格產品流入市場;四是開發其他魚類的脆化品種,豐富人們對優質水產品的選擇。

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