《Animal Feed Science and Technology》:Effects of dietary yeast culture supplementation on the growth performance and health status of Pacific white shrimp (
Penaeus vannamei)
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摘要为探究酵母培养物(YC)在虾类养殖生产规模上的效应,本研究评估了日粮中添加YC对凡纳滨对虾(Penaeus vannamei)生长性能、肌肉营养品质、免疫与消化功能以及肠道微生物群落组成的影响。实验持续56天,包括未添加YC的对照组(CK)以及分别添加5‰和10‰ YC的
摘要
为探究酵母培养物(YC)在虾类养殖生产规模上的效应,本研究评估了日粮中添加YC对凡纳滨对虾(Penaeus vannamei)生长性能、肌肉营养品质、免疫与消化功能以及肠道微生物群落组成的影响。实验持续56天,包括未添加YC的对照组(CK)以及分别添加5‰和10‰ YC的YC(5‰)组和YC(10‰)组。结果表明,日粮中添加10‰ YC显著提高了对虾产量并降低了表观饲料转化率,而最终体重、最终体长、特定生长率、增重率和存活率在各组间无显著差异。第56天,YC(10‰)组的肠道黏膜褶高度高于CK组,而肝胰腺空泡率和肠壁厚度在各处理间相近。第28天,YC(5‰)组的粗蛋白含量显著高于其他两组(P?0.05)。YC(5‰)组的异亮氨酸和亮氨酸评分显著高于其他两组(P?0.05),且其赖氨酸评分高于YC(10‰)组(P?0.05),而必需氨基酸指数(EAAI)在各处理间相近。第56天,氨基酸评分(AAS)、化学评分(CS)、消化率校正氨基酸化学评分(PDCAAS)和EAAI在各组间无显著差异。试验结束时,YC(10‰)组的肝胰腺胰蛋白酶和脂肪酶活性以及肠道淀粉酶活性均显著高于CK组(P?0.05)。此外,与CK组相比,YC(10‰)组的血清SOD、LZM、POD和PPO活性显著更高(P?0.05)。在两次采样时,YC(5‰)组和YC(10‰)组的菌氧弧菌科(Vibrionaceae)丰度均数值上低于CK组,但差异未达统计学显著水平。功能预测分析显示,在两次采样时,YC(5‰)组预测的氨基酸运输与代谢相对丰度均数值上最高。综上所述,日粮中添加YC可改善生产效率和饲料利用率,并影响肌肉营养特性、消化与免疫酶活性、肠道形态以及肠道微生物组成。
引言
凡纳滨对虾(Penaeus vannamei)因其生长快、环境耐受性强以及商业价值显著,已成为最重要的水产养殖品种之一(Chen et al., 2019)。根据FAO的统计,P. vannamei的全球年产量已超过680万吨,中国和厄瓜多尔是其主要生产国(FAO, 2024)。然而,尽管集约化高密度养殖体系提高了产量,但也带来了一系列制约产业可持续发展的挑战。在集约化养殖系统中,未摄食饲料与代谢废物的积累容易导致水质恶化,而这种恶化会在水产集约化养殖条件下对虾的生理和肠道微生物群落产生不利影响(Vega-Carranza et al., 2024)。在这种情况下,单纯改善养殖环境不足以从根本上解决这些问题,优化饲料配方并添加兼具免疫调节与促生长作用的环保型添加剂已成为实现可持续发展的关键策略(Li et al., 2024)。
酵母培养物(YC)是一种通过对特定微生物菌株进行固态厌氧发酵,随后浓缩干燥而制得的功能性产品,富含小肽、有机酸、寡糖、核苷酸和维生素等生物活性成分。越来越多的证据表明其具有显著的免疫调节和促生长作用(Shurson, 2018; Santovito et al., 2018)。凭借其多样的功能特性,YC被广泛用作动物生产中的日粮添加剂。Halfen等(2021)证明,日粮中添加YC可显著改变荷斯坦奶牛的瘤胃发酵模式,提高纤维降解菌的丰度,从而改善瘤胃微生物生态。同样地,Dias等(2018)报道YC添加可有效提高奶牛产奶量并改善牛奶成分。在水产养殖方面,Hao等(2022)报道,用酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)培养物部分替代鱼粉可显著促进斑点叉尾鲶的肠道发育,并改善其免疫功能与抗病力。对P. vannamei的研究也表明,YC添加可显著提高对致病细菌的抵抗力并降低死亡率(Burgents et al., 2004; He et al., 2016)。此外,Guo等(2022)报道,日粮中添加YC可提高幼龄P. vannamei的消化道黏膜褶指数,调节微生物群落,并改变与免疫和炎症相关的反应。
尽管YC对虾类生理的益处已在受控的实验环境中得到充分记载,但这些效应在以高密度、实际饲喂制度和环境波动为特征的商业养殖条件下能否复现,目前研究仍不充分。因此,本研究旨在评估在生产规模养殖体系中,日粮中添加酵母培养物对P. vannamei生长性能、饲料利用率、健康状况和肠道微生物群落的效应,为商业化应用提供重要的参考数据。本研究系统评估了YC添加对P. vannamei的多种影响,包括其生长、肌肉营养品质、免疫与消化功能以及肠道微生物组成方面的效应。研究结果可为开发面向P. vannamei的高效、环保功能性饲料添加剂提供科学依据。
章节片段
实验设计与管理
本实验所用的YC由山东合来生物技术有限公司提供。该YC是一种以豆粕、麦麸和玉米等为主要成分的基质培养、经持续1080小时的兼性有氧—厌氧序贯发酵工艺生产的S. cerevisiae制剂。YC的主要营养指标见表S1。本研究设置了三个实验组,每组四个重复,包括未添加YC的对照组(CK)以及5‰ YC组
对虾生长性能与生产参数
如表1所示,YC(10‰)组的产量显著更高,而表观FCR则显著低于CK组(分别为P?0.05和P?0.01)。各组间的最终体长、最终体重、特定生长率、增重率或存活率均未检测到显著差异(P?>?0.05)。详细的一元方差分析结果和效应量估计见补充表S3。
对虾肝胰腺与肠道的组织形态学评估
H&E染色后的肝胰腺切片以及
日粮中添加YC对对虾生长性能及肠道/肝胰腺组织结构的影响
在本研究中,日粮中添加10‰ YC显著提高了对虾产量并降低了表观FCR。然而,未检测到其对最终体重、最终体长、特定生长率、增重率或存活率的显著影响。因此,这些结果表明生产效率与饲料利用率得到改善。本研究中观察到的表观FCR降低部分与Ayiku等(2020)及Yang等人的研究结果一致
结论
添加5‰酵母培养物提高了肌肉粗蛋白含量,并在第28天与异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸以及苯丙氨酸加酪氨酸评分的选择性差异相关联,而必需氨基酸指数在各处理间保持相近。添加10‰酵母培养物通过提高产量并降低表观FCR改善了生产效率,而个体生长与存活指标在各处理间无显著差异。在第
CRediT作者贡献声明
Feng Yibo:撰写——初稿、调查研究、正式分析、数据整理。Shi Junyi:调查研究、数据整理。Mei Xiaoming:资源。Chen Siyu:调查研究、概念构思。Wang Jinlin:资源。Jia Xiaogang:资源。Shan Hongwei:撰写——审阅与编辑、监督、方法学、资金获取、概念构思。
利益冲突声明
三位作者(Xiaoming Mei、Jinlin Wan和Xiaogang Jia)是山东合来生物技术有限公司的员工,该公司提供了本研究使用的酵母培养物产品并提供了研究资金。其余作者声明不存在利益冲突。该公司未参与研究设计、数据收集、统计分析、结果解释及论文撰写工作。所有作者均完整获取全部数据,并对数据的完整性承担全部责任
致谢
本研究由山东合来生物技术有限公司资助,该公司同时提供了本研究使用的酵母培养物产品。作者衷心感谢公司提供的实验材料与资金支持。
Yibo Feng|Junyi Shi|Xiaoming Mei|Siyu Chen|Jinlin Wang|Xiaogang Jia|Hongwei Shan