■ 文｜廣東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心 甘松永 黃錦雄 陳吉圣 吳錦輝

仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院動物科技學(xué)院 張瀟瀟 譚鑫 鄔穎欣 林蠡 鄒翠云

茂名市大漁水產(chǎn)品有限公司 歐佰僑

循環(huán)水養(yǎng)殖是一種新型的現(xiàn)代化養(yǎng)殖模式。在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中，水處理環(huán)節(jié)是核心，包括固液分離器、生物濾池、消毒器等，它們可以有效地去除對水生生物有害的成分，如氨氮、亞硝酸鹽氮和病原菌等。水的循環(huán)利用和水質(zhì)的穩(wěn)定十分關(guān)鍵，而水質(zhì)的穩(wěn)定性又與水的過濾處理密切相關(guān)?；⌒魏Y過濾系統(tǒng)和微濾機過濾系統(tǒng)是兩種常用的生物過濾系統(tǒng)，它們在循環(huán)水養(yǎng)殖中都有著重要的應(yīng)用，能降低懸浮顆粒濃度，提高水體透明度，同時也具有去除水中的氨氮等有害物質(zhì)的作用?；⌒魏Y過濾系統(tǒng)是一種物理、生物過濾系統(tǒng)，它通過弧形篩網(wǎng)過濾污水中的固體顆粒，同時利用生物膜附著在篩網(wǎng)上的微生物分解有機物質(zhì)。這種過濾系統(tǒng)適用于小型水產(chǎn)養(yǎng)殖場，對于魚蝦等小池養(yǎng)殖效果顯著。微濾機過濾系統(tǒng)作為一種機械生物過濾系統(tǒng)，以其簡約的結(jié)構(gòu)、維護的方便、長久的使用壽命、高效的性能、高精度的過濾、穩(wěn)定的出水水質(zhì)、占地面積小、低運行費用、全自動連續(xù)工作、無需專人看管等特點，被廣泛應(yīng)用于過濾去除，是常用的過濾去除設(shè)備。它在循環(huán)水養(yǎng)殖過程中起到了過濾微小顆粒、富集營養(yǎng)物質(zhì)和生物降解有機物的作用，在篩網(wǎng)的上部，還有一道反沖洗的水流，可以有效清洗掉雜質(zhì)，將被攔截在篩網(wǎng)上的顆粒物清理掉，并將其排放到內(nèi)部排污管道中，以確保篩網(wǎng)干凈且不會滯留顆粒物，通過加入機械過濾器、曝氣器和生物膜等組件，對循環(huán)水進行過濾并利用生物膜中的微生物降解有機物。這種過濾系統(tǒng)適用于大中型養(yǎng)殖場，其優(yōu)點是操作簡單方便，能夠大量降解有機物質(zhì)，提高水質(zhì)的穩(wěn)定性?？傮w來說，這兩種生物過濾系統(tǒng)都有各自的優(yōu)缺點，并且適用于不同的應(yīng)用場景，依據(jù)實際情況進行選擇。

石斑魚被譽為海洋中的美食珍品，其肉質(zhì)細嫩潔白，富含高蛋白質(zhì)和多種營養(yǎng)成分，而且脂肪含量低，被譽為極品海鮮。但養(yǎng)殖環(huán)境對石斑魚的生長及發(fā)育至關(guān)重要。傳統(tǒng)的石斑魚養(yǎng)殖方式也存在一些問題，如水的消耗、污染等，這些問題導(dǎo)致養(yǎng)殖出的石斑魚質(zhì)量參差不齊，也對水產(chǎn)品長期的可持續(xù)發(fā)展帶來挑戰(zhàn)。因此，石斑魚循環(huán)水養(yǎng)殖成為了當(dāng)今石斑魚養(yǎng)殖業(yè)的熱點和趨勢。

本研究旨在探究不同生物過濾系統(tǒng)對石斑魚循環(huán)水養(yǎng)殖效果的影響，為石斑魚循環(huán)水養(yǎng)殖中生物過濾系統(tǒng)的選擇提供參考。本研究采用了兩種不同的生物過濾系統(tǒng)（一種是弧形篩過濾系統(tǒng)，一種是微濾機過濾系統(tǒng)），以石斑魚為養(yǎng)殖對象并分為兩組，探究其對水質(zhì)、石斑魚生長性能及形態(tài)參數(shù)、石斑魚肝組織和腸道組織抗氧化能力、肝組織和腸道組織免疫相關(guān)基因表達的影響。研究結(jié)果有望為今后石斑魚循環(huán)水養(yǎng)殖中生物過濾系統(tǒng)的選擇提供有益的參考。同時，本研究也有助于推動循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)的發(fā)展和推廣，促進水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和解決糧食安全問題。

一、材料和方法

1.實驗設(shè)計

選取虎龍雜交石斑魚作為實驗養(yǎng)殖對象，使用海水作為養(yǎng)殖用水。選取的石斑魚規(guī)格均勻（200.0±5.0g）、個體健康。將石斑魚隨機分為2組，分別為：F1弧形篩過濾系統(tǒng)組與F2微濾機過濾系統(tǒng)組，每組進行3個重復(fù)，每個組200尾魚。在養(yǎng)殖實驗開始前，將石斑魚放入循環(huán)水系統(tǒng)中進行暫養(yǎng)處理，以適應(yīng)循環(huán)水養(yǎng)殖環(huán)境，并對實驗條件進行嚴格控制，實驗控制條件為：水溫27.4±2.1℃，pH7.9～8.3，溶氧>6.0mg/L。在為期4個月的養(yǎng)殖試驗中，每天固定時間對各組石斑魚進行投喂；一周對水體進行一次采樣，用于水質(zhì)指標(biāo)檢測；每天最后一次投餌結(jié)束后對弧形篩進行清潔工作。

2.方法

經(jīng)過為期四個月的養(yǎng)殖實驗，對石斑魚進行隨機取樣，隨機從每組中取出20條魚。取樣時，通過給石斑魚注射麻醉劑進行麻醉處理，待石斑魚麻醉后，通過使用測量儀器，準(zhǔn)確測量石斑魚的體重和體長，麻醉致死后將魚解剖，取出內(nèi)臟、肝臟用于形體指標(biāo)的測定，對石斑魚各個參數(shù)進行記錄，依次進行重復(fù)操作，然后計算石斑魚的增重率（WG）、肥滿度（CF）、肝體比（HSI）和臟體比（VSI），見表1。

3.樣本檢測

（1）水質(zhì)檢測。選取固定的點位進行取樣，以保證所取樣品的準(zhǔn)確性和可靠性。為了消除樣品中雜質(zhì)對檢測結(jié)果的影響，對所取樣品先進行過濾處理，然后運用對應(yīng)的檢測方法對各項指標(biāo)進行檢測，得到檢測結(jié)果后對結(jié)果進行計算，以毫克/升（mg/L）為單位，用于對水體中氨氮和亞硝酸鹽的濃度進行衡量，檢測方法如表2所示。

表2 水質(zhì)指標(biāo)檢測

（2）酶活檢測。本研究檢測的抗氧化酶主要為過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH）、堿性磷酸酶（AKP）、谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）和谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）。

（3）肝腸組織樣本的前處理（10%肝組織或腸組織勻漿的制備）。在進行肝腸組織取樣前，需要提前準(zhǔn)備好生理鹽水，并將其放到冰箱中預(yù)冷，首先從超低溫冰箱中取出石斑魚的肝腸組織，將肝或腸組織切成小塊，移至高速離心管中，加入勻漿介質(zhì)，再將離心管放入冰水中進行破碎，使用離心機離心15分鐘，離心管中的上清液為組織勻漿，將其收集到新的離心管中。將組織勻漿離心10分鐘，然后將上清液轉(zhuǎn)移至新的離心管中，加入勻漿介質(zhì)混合均勻。將最終的組織勻漿分裝至適當(dāng)?shù)碾x心管中，放在-80℃的冷凍冰箱中備用。

（4）酶活實驗操作流程。在測定之前，先將分光光度計預(yù)熱30min以上，然后根據(jù)不同酶檢測試劑盒說明書的要求，調(diào)節(jié)分光光度計的不同波長以適應(yīng)不同的酶檢測。調(diào)節(jié)完成后，使用蒸餾水進行零點校準(zhǔn)。取出配置好的組織勻漿液試樣，加入試劑盒中提供的試劑，按照指定的時間間隔取樣，并將其加入分光光度計中進行測定，測定石斑魚肝組織和腸組織的抗氧化酶。然后根據(jù)試劑盒說明書上提供的公式，計算各種酶的活力值。

（5）實時熒光定量PCR（Reatime quantitative PCR, qRT-PCR）檢測。按試劑盒提取方法進行總RNA的提取，再進行PCR逆轉(zhuǎn)錄，通過熒光定量PCR（qPCR）方法測定相對mRNA表達水平。數(shù)據(jù)分析：本研究中測定免疫炎癥基因（TNF-α；IL-1β；IL-8；Fas；IkBα；BAX）相對表達量，所用基因特異性引物如表3所示。

表3 本研究所用相關(guān)的引物序列Table 3 Primer design forrelated genes in this study

4.數(shù)據(jù)統(tǒng)計

本研究采用平均值 ±標(biāo)準(zhǔn)差（Mean±SD）來表示所有數(shù)據(jù)結(jié)果。數(shù)據(jù)利用方差分析和SPSS22.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析，以P<0.05表示差異性顯著。

二、結(jié)果

1.生長性能和形態(tài)參數(shù)

循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)不同濾器對石斑魚增重率的影響如圖1所示，在第1、2、3月時F1濾器組和F2濾器組在增重率均無顯著差異（P>0.05），但在第4個月時F1濾器組在增重率上顯著高于F2濾器組（P<0.05），增重率達到了204.81%±7.21d。

圖1 循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)不同濾器對石斑魚生長性能的影響

循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)不同濾器對石斑魚形態(tài)指標(biāo)的影響如表4所示。在肥滿度、在肝體比和臟體比指標(biāo)上，F(xiàn)1濾器組和F2濾器組沒有顯著差異（P>0.05）。

2.水質(zhì)指標(biāo)

不同時間段循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)不同濾器對水體氨氮的影響如圖2所示，該圖記錄了從2022年8月2日至2022年10月24日的氨氮濃度，F(xiàn)2濾器組在8月份的氨氮量一直低于F1濾器組氨氮值；F2濾器組氨氮量在9月份時只有一次檢測略高于F1濾器組氨氮值，其余時間都低于F1濾器組氨氮值；F2濾器組在10月份的氨氮值也一直低于F1濾器組氨氮值。

如圖3所示，通過8、9、10月份對循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)水體中亞硝酸鹽含量的檢測，發(fā)現(xiàn)F2濾器組在8月份亞硝酸鹽含量一直低于F1濾器組；F2濾器組在9月份的亞硝酸鹽含量一直低于F1濾器組的亞硝酸鹽含量；在10月份時，F(xiàn)2濾器組亞硝酸鹽含量只有一次檢測略高于F1濾器組亞硝酸鹽含量，其余時間都低于F1濾器組亞硝酸鹽含量。

3.肝組織抗氧化能力

肝臟組織上清液酶活性檢測結(jié)果表明：過氧化氫酶（CAT）F1濾器組和F2濾器組無顯著差異（P>0.05）（圖4 A）；超氧化物歧化酶（SOD）F1濾器組顯著高于F2濾器組（P<0.05）（圖4B）；谷胱甘肽（GSH）F1濾器組顯著高于F2濾器組（P<0.05）（圖4C）；谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）F1濾器組顯著高于F2濾器組（P<0.05）（圖4E）；堿性磷酸酶（AKP）和谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）F1濾器組和F2濾器組無顯著差異（P>0.05）（圖4D和圖4F）。

圖4 循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)不同濾器對石斑魚肝組織抗氧化能力的影響

4.腸道組織抗氧化能力

腸道組織酶活性檢測進一步評估了循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)不同濾器對石斑魚抗氧化能力的影響（圖5）。在腸道組織中，F(xiàn)2組過氧化氫酶（CAT）的表達量顯著高于 F1組（P<0.05）（圖5A）；F2組超氧化物歧化酶（SOD）的表達量顯著高于F1組（P<0.05）（圖5B）；谷胱甘肽（GSH）F2濾器組顯著高于F1濾器組（P<0.05）（圖5C）；堿性磷酸酶（AKP）F1濾器組和F2濾器組無顯著差異（P>0.05）（圖5D）。

圖5 循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)不同濾器對石斑魚腸道組織抗氧化能力的影響

5.肝組織和腸道組織免疫相關(guān)基因表達

石斑魚肝臟及腸道免疫相關(guān)基因的mRNA表達如圖6所示。在肝臟中，免疫相關(guān)基因Fas、IL-1β、BAX、IL-8、TNF-α和IkBα的表達F1濾器組和F2濾器組均無顯著差異（P>0.05）（圖6A、B、C）。在腸道中，與F1濾器組相比，F(xiàn)2濾器組腸道Fas基因表達量顯著升高（P<0.05）（圖6D），而免疫相關(guān)基因IL-1β、BAX、IL-8、TNF-α和IkBα的表達F1濾器組和F2濾器組均無顯著差異（P>0.05）（圖6D、E、F）。

圖6 循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)不同濾器對石斑魚免疫相關(guān)基因表達的影響

三、討論

循環(huán)水養(yǎng)殖相較于傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖模式，在餌料利用率、生長性能等方面都具有較大的優(yōu)勢。不同的養(yǎng)殖環(huán)境不僅會影響水產(chǎn)養(yǎng)殖動物的營養(yǎng)風(fēng)味、規(guī)格均一性等，還會影響?zhàn)B殖魚類的生長性能。從本實驗的結(jié)果可以看出，微濾機過濾系統(tǒng)組在循環(huán)水養(yǎng)殖中可以顯著提高石斑魚的生長性能。李海軍實驗指出，微濾機的使用可以增加草龜?shù)钠骄w重。周勝杰等研究表明，小頭鮪在循環(huán)水養(yǎng)殖中肥滿度更好。形態(tài)特征主要由遺傳基因決定，但同時也會受到環(huán)境條件的影響。

弧形篩過濾系統(tǒng)和微濾機過濾系統(tǒng)是兩種常用的生物過濾系統(tǒng)，它們都有降低懸浮顆粒濃度的作用。在本研究中，微濾機過濾系統(tǒng)組表現(xiàn)出比弧形篩過濾系統(tǒng)組更好的水質(zhì)凈化效果，這可能是由于微濾機過濾系統(tǒng)的濾孔較小，能夠有效去除水中的顆粒物質(zhì)和有機物質(zhì)，從而提高水質(zhì)。同時，微濾機過濾系統(tǒng)的濾材表面積較大，微生物附著量高，使得生物附著膜的生長和發(fā)展更好。魚類養(yǎng)殖密度過高或飼料投放量過多都會導(dǎo)致水體中氨氮濃度升高。氨氮含量的升高不僅會降低魚類的生長速率，還會導(dǎo)致魚類免疫力的下降，這樣就導(dǎo)致魚類對外界環(huán)境的抵抗力變差，這會間接引起魚類疾病的發(fā)生，從而導(dǎo)致魚類的死亡；其中幼魚對氨氮的敏感度更高，受到的影響更大。氨氮的濃度超過魚類生存的最高限度，即毒性濃度，會對魚類造成急性毒性，損害其生命健康，進而影響魚類養(yǎng)殖的經(jīng)濟效益。在水體氨氮含量方面，F(xiàn)2濾器組含量要低于F1濾器組。李海軍實驗指出，微濾機對烏龜養(yǎng)殖水體中的氨氮具有良好的消除作用。水體中的亞硝酸鹽的含量是影響水生生物健康的重要因素之一，如果水體中的溶氧不足，亞硝酸鹽的含量會大幅升高，高濃度的亞硝酸鹽會對水生生物的生長和繁殖產(chǎn)生嚴重的影響，還會導(dǎo)致水生生物的免疫力下降，從而影響生物體的正常代謝功能，甚至引起疾病感染。在水體亞硝酸鹽含量方面，F(xiàn)2濾器組含量要低于F1濾器組，李葉指出，微濾機顯著降低了亞硝酸鹽的濃度，提高了水處理能力。

肝臟是重要的代謝器官。在肝臟組織酶活檢測中，弧形篩濾器組的SOD、GOT和GSH含量顯著高于微濾機濾器組，這說明弧形篩濾器組在提高石斑魚肝臟抗氧化能力方面要強于微濾機濾器組，但這兩組的含量值都處于正常水平并且比較接近。在這方面相關(guān)研究報道較少，具體情況還需進一步探究。王孝杉等指出，循環(huán)水養(yǎng)殖對大黃魚肝臟抗氧化能力具有明顯的提高。因此在兩種系統(tǒng)選擇時還需參考其他因素的影響。在腸道組織酶活檢測中，微濾機濾器組的CAT、SOD和GSH含量顯著高于弧形篩濾器組，這說明微濾機濾器組在石斑魚腸道抗氧化能力方面要強于弧形篩濾器組。

在本實驗探究中，微濾機過濾系統(tǒng)組在肝臟Fas、TNFα、IL-1β、IL-8、BAX、IkBα基因表達與弧形篩過濾系統(tǒng)組差異不顯著；微濾機過濾系統(tǒng)組的腸道Fas基因表達顯著高于弧形篩過濾系統(tǒng)組，這說明微濾機濾器組在腸道免疫相關(guān)基因表達方面具有更好的作用。然而，此類研究報道極少，還需進一步探究。

綜上所述，本研究通過對石斑魚進行循環(huán)水養(yǎng)殖，運用兩種不同的生物過濾系統(tǒng)進行比較實驗，得出以下結(jié)論：微濾機過濾系統(tǒng)比弧形篩過濾系統(tǒng)更適合石斑魚的循環(huán)水養(yǎng)殖，具有更好的水質(zhì)凈化效果以及在石斑魚的生長性能、腸道抗氧化能力和腸道免疫相關(guān)基因表達方面具有更好的作用。但是，本研究還需要進一步探索微濾機過濾系統(tǒng)的優(yōu)化方法和實際應(yīng)用效果，以更好地為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)提供技術(shù)支持和指導(dǎo)