发酵碳源与有机基质联用强化枝角类种群增长及营养品质的富集系统

《Aquaculture Reports》：An enrichment system using combined organic substrates and carbon sources enhanced cladoceran population growth and nutritional profiles

　　

枝角类因具有适宜规格、可消化性及营养价值，被广泛公认为淡水土著鱼类和甲壳类幼体及后期幼体阶段最适宜的活饵料之一。本研究评估了发酵碳源及其与有机基质联用对淡水枝角类种群增长、营养成分、选定多不饱和脂肪酸（PUFAs）、细菌丰度及水质的影响。实验1中，采用五种发酵碳源——玉米淀粉（MS）、米糠（RB）、大豆粉（SB）、糖蜜（MO）和面包酵母（Y）——培养三种枝角类：Moina macrocopa（MM）、Ceriodaphnia cornuta（CC）和Chydorus sp.（CS）。实验1中鉴定出的最有效碳源随后与竹（MS-BB）、稻草（MS-PS）和椰糠（MS-CO）联用，以构建改良的基质培养系统用于M. macrocopa。在碳源处理中，MM-MS产生最高的种群密度（46.56 ± 2.00 ind. mL^-1）、可提取（可溶性）蛋白（81.58 ± 0.84 mg g^-1干重）、脂质（18.05 ± 0.05%）、α-亚麻酸（ALA；8.81 ± 0.01%）和总定量PUFAs（22.92 ± 0.15%），而EPA浓度居于最高之列（5.84 ± 0.05%）。实验2中，竹基质联合玉米淀粉（MS-BB）较其他基质处理显著（p < 0.05）提高了种群增长率，并改善了可提取蛋白（83.09 ± 0.11 mg g^-1干重）、脂质（19.38 ± 0.04%）、EPA（6.23 ± 0.04%）、DHA（1.92 ± 0.04%）和总定量PUFAs（24.60 ± 0.64%）。玉米淀粉–竹集成培养系统在整个培养期间亦维持了良好的水质条件。上述结果表明，发酵玉米淀粉与竹联用可为提高M. macrocopa的产量和营养品质提供有效的培养策略，适用于淡水水产养殖。

在水产养殖中，鱼和甲壳类幼体的成功培育在很大程度上依赖于早期发育阶段营养优良活饵料的持续供应。活饵料不仅提供必需营养，还具备适宜猎物规格、可消化性和摄食刺激，这些对幼体生长、存活和生理发育至关重要。在淡水活饵料中，枝角类因繁殖快、营养价值高、易于培养且适用于广泛的淡水鱼和甲壳类而备受关注。M. macrocopa、C. cornuta和Chydorus sp.等种类因含有高质量蛋白质、脂质、维生素和多不饱和脂肪酸（PUFAs）而尤为受重视。传统上，微藻（如Chlorella、Scenedesmus和Ankistrodesmus）被广泛用作主要饵料，但无菌微藻培养需持续光照、通气、营养补充和熟练管理，大规模生产成本高且劳动密集。因此，面包酵母（Saccharomyces cerevisiae）、大豆制品、米糠和农业副产物等非藻类饵料被研究作为枝角类规模化生产的经济替代品，但这些饵料通常缺乏必需长链多不饱和脂肪酸（LC-PUFAs），导致培养浮游动物营养品质下降。为克服营养缺陷，生物包埋（bioencapsulation）成为活饵料生产中最广泛采用的富集策略之一，但其存在 encapsulated 营养物保留时间较短、额外生产成本、重复富集需求和专用富集介质等局限。低成本有机施肥技术也被广泛用于淡水养殖浮游生物生产，但养分释放随基质组成、环境条件和微生物活性变化，效果常不稳定；过量有机负载可能通过氨积累、氧耗竭和微生物演替不稳定恶化水质。有机材料利用的主要挑战之一是机会性致病细菌和真菌的增殖。微生物基水产养殖系统的最新进展表明，选定碳源可刺激有益异养细菌，回收含氮废物、改善水质并提高微生物生物量。物理基质为微生物定殖和生物膜发育提供额外表面，生物膜可补充滤食性枝角类的营养，同时改善养分循环。竹和稻草等农业副产物因表面特性良好和可生物降解性被报道支持广泛生物膜形成，而椰糠在分解过程中可能释放酚类、单宁等浸出物，若使用前调理不当可能对微生物群落和水生生物产生负面影响。尽管Moina和Daphnia仍是商业孵化场的主要枝角类，Chydorus也因其适宜规格和营养特性被报道作为淡水鱼苗和虾幼体的补充活饵料。以往研究主要独立评估饵料富集或基质培养系统，关于发酵碳源与有机基质联合应用以同时增强微生物发育、水质、枝角类种群增长和营养成分的信息甚少。研究人员假设，将发酵碳源与适宜有机基质整合可刺激有益微生物群落和生物膜形成，从而提供更稳定的培养环境并改善培养枝角类的营养品质。因此，本研究评估了不同发酵碳源对三种淡水枝角类（M. macrocopa、C. cornuta和Chydorus sp.）种群增长、营养成分、脂肪酸谱、细菌丰度和水质的影响，随后将最有效碳源与不同有机基质联用，以构建用于大规模生产营养强化淡水枝角类的改良富集培养系统。研究结论表明，淡水枝角类对发酵碳源的响应具有物种特异性；M. macrocopa在发酵玉米淀粉培养下达到最高最大种群密度，而Chydorus sp.在面包酵母培养下于共同指数期表现出最高内禀种群增长率，强调评估枝角类生产时区分种群增长率与最大种群密度的重要性。发酵碳源补充还影响细菌丰度和氮动态，但未对测定的物理水质参数产生不利影响；某些处理中氨和亚硝酸盐降低、硝酸盐升高，提示硝化作用和异养同化等多种微生物氮转化过程参与系统内养分循环。发酵玉米淀粉与有机基质联用进一步改善了M. macrocopa的半集约化培养性能；在所测基质中，竹持续产生最高内禀种群增长率，并改善水质特征、提高测定可提取蛋白、脂质和选定PUFA值。生化结果应在所用分析方法范围内解释：所报道蛋白值为Bradford法测定的可提取可溶性蛋白而非总粗蛋白，脂肪酸数据为选定定量PUFAs而非完整脂肪酸谱。因此，未来研究应使用标准方法验证概略成分、表征相关微生物群落、评估体长和生物量生产、研究直接繁殖性状，并测定投喂经优化玉米淀粉–竹培养系统生产的枝角类对鱼和淡水虾幼体的饲养效果。总体而言，发酵玉米淀粉与竹联用代表了一种有前景且实用的培养策略，可改善M. macrocopa的产量和选定营养特征，并有望应用于可持续淡水活饵料生产。