2016, Vol. 37
2. 华南农业大学 食品学院，广东 广州 510642
2. College of Food Science, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China
消化率(Digestibility coefficients)是指被动物消化道吸收的能量或营养物质占摄入食物总量的百分比。消化率反映了养殖动物对饲料营养物质的消化、吸收状况，是饲料营养价值评定的重要指标之一，也是配制成本合理、营养均衡的配合饲料的基础[1-2]。研究鱼类对饲料的表观消化率，不仅能够提高水产配合饲料的营养价值、降低饲料成本、减少对养殖水体的污染，同时，可丰富鱼类营养生理学的专业知识。
众所知周，鱼粉和豆粕是水产养殖动物的优质蛋白源。近年来，随着水产养殖业的迅猛发展，饲料需求逐年增加，致使优质蛋白源供求紧张、价格高涨，严重制约水产养殖业的可持续发展。寻找质优价廉、来源丰富的蛋白源成为解决这一问题的重要途径[3-4]。因此，有必要研究鱼类对新资源蛋白源的消化率，为饲料配方和鱼类生长提供参考数据。
中国是啤酒生产量最大的国家。据统计，2014年中国境内的酿造厂共生产啤酒492亿L，占全球产量的1/4。干啤酒糟(Dried brewer’s grain)是啤酒生产的最主要的副产物，其主要成分是大麦芽壳[5]。随着啤酒产量的不断增加，酿造过程中副产物——干啤酒糟产量也迅速增加。目前，酿造厂主要将干啤酒糟作为粗饲料或有机肥低价出售，如何开发和合理利用干啤酒糟成为当前营养饲料研究者关心的热点。因干啤酒糟中粗纤维含量较高，限制了其在养殖业上的广泛应用，目前应用研究多集中在畜禽动物[6-7]，在水产养殖业的研究较少。早期研究认为，鱼类饲料中干啤酒糟的适宜添加量为25%~30%[8-9]，过量添加将导致养殖水体富营养化，引起鱼浮头或泛池死亡。有研究指出，干啤酒糟经过二次加工处理，可以改善营养结构，提高营养价值，从而成为较理想的蛋白源，扩大其在养殖业上的应用范围[10-11]。
本试验以草鱼Ctenopharyngodon idellus、尼罗罗非鱼Oreochromis niloticus、黄颡鱼Peltobagrus fulvidraco和高体革鯻Scortum barcoo为研究对象，旨在通过消化率试验评估干啤酒糟和发酵啤酒糟在草食性、杂食性和肉食性鱼类配合饲料中的营养价值，进一步完善饲料消化率数据库，为其在鱼类饲料中的合理应用提供理论依据。
1 材料与方法 1.1 饲料配制试验用干啤酒糟由广州珠江啤酒集团有限公司提供；发酵啤酒糟是以干啤酒糟为原料，在华南农业大学食品学院进行微生物发酵后制得的产品，两者营养成分见表 1。依据草鱼、尼罗罗非鱼、黄颡鱼和高体革鯻的营养需要，分别配制草鱼、尼罗罗非鱼、黄颡鱼和高体革鯻的参考饲料，其配方及基本营养成分见表 2。为测定4种鱼对干啤酒糟和发酵啤酒糟的表观消化率，配制由70%的参考饲料和30%待测饲料组成[12]的试验饲料，试验饲料营养成分见表 3。饲料粉碎后过40目筛，同时添加质量分数为0.2%的Cr2O3作为外源指示剂，采用逐级扩大法将微量成分与其他饲料混合均匀，用单螺杆挤压制成直径为1.2~1.5 mm的颗粒饲料，室温风干后于-20 ℃条件下保存备用。
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表 1 干啤酒糟和发酵啤酒糟的营养成分组成(干物质) Table 1 Nutritional compositions of dried and fermented brewer's grains (dry mass) |
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表 2 4种鱼参考饲料组成及营养水平(干质量) Table 2 Compositions and nutritional levels of reference diets for four fish species (dry mass) |
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表 3 试验饲料营养组成(干物质) Table 3 Nutritional compositions of the test diets (dry mass) |
4种试验用鱼均由广州白云区鱼苗场提供。养殖试验在室内循环过滤系统(300 L)中进行，水源为曝气自来水，养殖期间不间断充氧。试验开始前投喂参考饲料对养殖鱼进行为期2周的驯养。选取初始平均体质量分别为2.5、5.5、2.3和12.8 g的草鱼、尼罗罗非鱼、黄颡鱼和高体革鯻，随机分布于24个试验桶中，每种鱼分2个试验组，分别为干啤酒糟饲料组(DBG)和发酵啤酒糟饲料组(FBG)，每个试验组设3个重复，每个重复30尾鱼，进行为期60 d的养殖试验。每天投喂2次(08:30、15:30)，投喂量为鱼体质量的4%~5%。试验期间水温为(26.6±1.2) ℃，pH为7.4~7.8，溶解氧 > 5.0 mg·L-1，氨氮＜0.3 mg·L-1。
1.3 样品采集正式饲养4周后，每天下午于投喂1 h后用虹吸法收集成型、包膜完整的粪便，于65 ℃烘干，置于密封袋中于-20 ℃条件保存，连续收集直至收集到足够分析的样品。
1.4 指标测定与计算公式水分含量采用105 ℃常压干燥法(GB 6435—1986)测定；粗蛋白质含量采用微量凯氏定氮法(GB/T 6432—1994)测定；粗脂肪含量采用索氏抽提法(GB/T 6433—2006)测定；粗纤维采用滤袋法(GB5515—85)测定；钙含量采用高锰酸钾法(GB/T 6436—2002)测定；磷含量采用钼黄分光光度计法(GB/T 6437—2002)测定；铬含量采用火焰原子吸收法(GB/T 13088—2006)进行测定。
参考饲料和试验饲料表观消化率计算公式为：
饲料干物质表观消化率=(1-饲料中Cr含量/粪便Cr含量)×100 %，
饲料中某种营养成分及能量表观消化率=100-100×(饲料中Cr含量/粪便中Cr含量×粪便中该营养成分含量/饲料中该营养成分含量)，
待测饲料原料干物质、各营养成分表观消化率=(试验饲料某营养成分表观消化率-0.7×参考饲料某营养成分的表观消化率)/0.3×100 %。
1.5 数据处理与分析试验数据用SAS.8.0软件进行双因素方差分析(Two-way ANOVA)，LSD多重比较检验均值的差异显著性。
2 结果草鱼、尼罗罗非鱼、黄颡鱼和高体革鯻对干啤酒糟和发酵啤酒糟饲料主要营养成分的表观消化率如表 4所示。方差分析表明，鱼种和饲料对干啤酒糟和发酵啤酒糟饲料干物质、粗蛋白质、粗脂肪和粗纤维的表观消化率均有极显著的交互作用(P < 0.001)。不同的鱼种对干啤酒糟和发酵啤酒糟饲料主要营养成分的表观消化率也存在极显著的差异(P < 0.001)。
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表 4 4种鱼对干啤酒糟和发酵啤酒糟主要营养成分的表观消化率 Table 4 Apparent digestibility coefficients of main nutritional compositions of dried and fermented brewer's grains in four fish species |
对干啤酒糟干物质的表观消化率由高至低依次为草鱼、尼罗罗非鱼、高体革鯻、黄颡鱼，在26.88%~ 64.25%之间，种间差异显著(P < 0.05)。4种鱼对发酵啤酒糟干物质的表观消化率在42.80%~67.69%之间，其中，草鱼对发酵啤酒糟干物质的表观消化率显著高于尼罗罗非鱼(P < 0.05)，且两者均显著高于黄颡鱼和高体革鯻对发酵啤酒糟干物质的表观消化率(P < 0.05)，而高体革鯻和黄颡鱼干物质的表观消化率之间差异不显著(P > 0.05)。
对干啤酒糟粗蛋白质的表观消化率由高至低依次为草鱼、高体革鯻、尼罗罗非鱼、黄颡鱼，在59.97%~ 74.93%之间，种间差异显著(P < 0.05)。4种鱼对发酵啤酒糟粗蛋白质的表观消化率由高至低依次为草鱼、尼罗罗非鱼、高体革鯻、黄颡鱼，在67.43%~87.33%之间，种间差异显著(P < 0.05)。
对干啤酒糟粗脂肪的表观消化率由高至低依次为尼罗罗非鱼、高体革鯻、草鱼、黄颡鱼，在62.66%~ 98.94%之间，种间差异显著(P < 0.05)。4种鱼对发酵啤酒糟粗脂肪的表观消化率在68.72%~99.78%之间，草鱼和尼罗罗非鱼对发酵啤酒糟粗脂肪的表观消化率均显著高于黄颡鱼和高体革鯻(P < 0.05)，其中，高体革鯻对发酵啤酒糟粗脂肪的表观消化率显著高于黄颡鱼(P < 0.05)，而草鱼和尼罗罗非鱼两者之间差异不显著(P > 0.05)。
对干啤酒糟粗纤维的表观消化率由高至低依次为尼罗罗非鱼、草鱼、黄颡鱼、高体革鯻，在6.50%~8.91%之间。尼罗罗非鱼和草鱼对干啤酒糟粗纤维的表观消化率均显著高于黄颡鱼和高体革鯻(P < 0.05)，而草鱼和尼罗罗非鱼之间、黄颡鱼和高体革鯻之间差异不显著(P > 0.05)。4种鱼对发酵啤酒糟粗纤维的表观消化率由高至低依次为草鱼、尼罗罗非鱼、黄颡鱼、高体革鯻，在10.47%~18.44%之间。草鱼和尼罗罗非鱼对发酵啤酒糟粗纤维的表观消化率均显著高于黄颡鱼和高体革鯻(P < 0.05)，而黄颡鱼又显著高于高体革鯻对发酵啤酒糟粗纤维的表观消化率(P < 0.05)，但草鱼和尼罗罗非鱼两者之间差异不显著(P > 0.05)。
所有试验鱼种对发酵啤酒糟饲料的表观消化率均高于对干啤酒糟饲料的表观消化率。除草鱼外，其他3种鱼对发酵啤酒糟干物质的表观消化率均显著高于对干啤酒糟干物质的表观消化率(P < 0.05)。发酵处理后，4种鱼对饲料干物质表观消化率提升幅度由高至低依次为：黄颡鱼(15.92%)、尼罗罗非鱼(14.31%)、高体革鯻(8.32%)、草鱼(3.44%)。所有试验鱼种对发酵啤酒糟粗蛋白质的表观消化率均显著高于对干啤酒糟粗蛋白质的表观消化率(P < 0.05)。发酵处理后，4种鱼对饲料粗蛋白质表观消化率提升幅度由高至低依次为：尼罗罗非鱼(14.50%)、草鱼(12.80%)、黄颡鱼(7.83%)、高体革鯻(7.50%)。除尼罗罗非鱼外，其他3种鱼对发酵啤酒糟粗脂肪的表观消化率均显著高于对干啤酒糟粗脂肪的表观消化率(P < 0.05)。发酵处理后，4种鱼对饲料粗脂肪表观消化率提升幅度由高至低依次为：草鱼(24.60%)、高体革鯻(8.92%)、黄颡鱼(6.06%)、尼罗罗非鱼(0.93%)。所有试验鱼种对发酵啤酒糟粗纤维的表观消化率均显著高于对干啤酒糟粗纤维的表观消化率(P < 0.05)。发酵处理后，4种鱼对饲料粗纤维表观消化率提升幅度由高至低依次为：草鱼(10.53%)、尼罗罗非鱼(8.70%)、黄颡鱼(7.60%)、高体革鯻(3.90%)。
3 讨论与结论表观消化率是评估饲料营养价值的一个十分重要的指标。鱼类对饲料的消化率不仅与饲料组成以及其可消化利用状况有关，而且与鱼类自身对饲料的利用能力也存在密切的联系。表观消化率测定结果的准确性也受到粪便收集方法的影响。研究发现，在鱼类排粪高峰期收集包膜完整的粪便颗粒能够比较准确地反映饲料的消化率[13]。因此，本试验采用虹吸法，并于排粪高峰期收集包膜完整、新鲜的粪样本进行表观消化率的测定。试验采用“70%基础饲料+30%待测饲料”方法进行试验饲料的配制，同时补充其他元素，以满足试验鱼的生长营养需求[12]。
本试验结果表明，草鱼、尼罗罗非鱼对干啤酒糟和发酵啤酒糟饲料干物质、粗蛋白质、粗脂肪和粗纤维的表观消化率均高于黄颡鱼和高体革鯻，说明在草鱼和尼罗罗非鱼饲料配方中，适量添加干啤酒糟和发酵啤酒糟是可行的。
草鱼和尼罗罗非鱼分别为草食性和杂食性鱼类的典型代表，自身消化生理特性使得草鱼和尼罗罗非鱼可以很好地利用植物性的蛋白质饲料。干物质的表观消化率反映了鱼类对饲料总体的消化水平，其高低与饲料纤维素和灰分含量以及蛋白质、脂肪、碳水化合物等营养物质的吸收程度有关。研究发现，草鱼对棉籽粕、大豆粕等杂粕性饲料干物质的表观消化率均与对鱼粉饲料干物质的表观消化率差异不显著[1]。尼罗罗非鱼能够较好地利用植物性饲料，表现出较高的干物质表观消化率[14-15]。这些报道均与本试验草鱼和尼罗罗非鱼对干啤酒糟和发酵啤酒糟具有较高干物质表观消化率的结果相一致。
蛋白质饲料表观消化率的测定对饲料配方的设计尤为重要。一般认为，肉食性鱼类体内消化酶对动物性蛋白质饲料的消化率较高，因而，对动物性蛋白质的表观消化率要比对植物性蛋白质的表观消化率高[16]，饲料配方中的植物性饲料对肉食性鱼类的健康生长产生不良影响[16-17]。本试验也再次证实，肉食性鱼类对植物性蛋白质饲料粗蛋白质和粗脂肪的表观消化率要显著低于草食性和杂食性鱼类。
鱼类对糖的利用能力不仅与饲料中糖的复杂程度有关，还与养殖鱼种类和饲料纤维素含量的高低有关。有研究指出，草食性和杂食性鱼类对饲料纤维素的利用率显著高于肉食性鱼类[16, 18]。主要原因可能是草食性和杂食性鱼类的肠道较肉食性鱼类的肠道长，增加了肠道酶与纤维素的接触时间和接触面积，因而有效促进纤维素的降解和吸收。
微生物发酵技术是将大分子多糖分解为小分子单糖的有效方法[19]。本试验结果表明，经发酵处理后，草鱼、尼罗罗非鱼、黄颡鱼和高体革鯻对干啤酒糟饲料的表观消化率有了很大的改善。可能是因为经发酵处理后干啤酒糟中粗纤维的含量大大降低(质量分数由18.35%降低为13.89%)，从而提高了4种养殖鱼类对饲料营养成分的消化率。同时，发酵处理还可大幅降低饲料中的抗营养因子，从而提高养殖动物对饲料的利用能力。研究发现，发酵处理可显著降低豆粕中的棉籽糖和胰蛋白酶抑制因子，提高大马哈鱼Oncorhynchus keta[20]和卵形鲳鲹Trachinotus ovatus[21]的生长性能。此外，发酵处理还能补充一些有益微量成分，如小肽、微生物菌体、核苷酸等[19]。在仔猪的养殖试验中发现，用微生物发酵大豆蛋白饲喂仔猪，不仅可提高仔猪的生长性能，同时提高肠黏膜的绒毛高度、隐窝深度，改善仔猪肠道组织形态[22]。
综上所述，4种鱼对干啤酒糟和发酵啤酒糟饲料主要营养成分表观消化率的研究结果表明：草食性和杂食性鱼类可以较好地利用干啤酒糟饲料，而肉食性鱼类对干啤酒糟的利用能力较差；干啤酒糟经发酵处理后，4种养殖鱼类对其的利用均得到有效改善；发酵后的干啤酒糟可在草食性和杂食物性鱼类中适量应用，但在肉食性鱼类中仍要限制其用量。
致谢:感谢广州市博善生物饲料有限公司潘军老师在发酵方面给予的指导和帮助！
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