中性电化水对泥鳅卵孵化的影响

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  摘要:制备有杀菌效力、高氧化还原电位的中性杀菌电化水,并采用不同浓度电化水组(以池塘水孵化为对照组)进行孵化试验。结果表明,15.00%~24.27%中性电化水能有效提高泥鳅卵孵化率,其中24.27%浓度组孵化率为82.9%,比对照组高9.7百分点。通过显微拍摄对照电化水组和对照组泥鳅卵典型胚胎发育阶段可知,电化水不影响泥鳅卵的胚胎发育。说明中性电化水可代替化学药品应用于泥鳅卵孵化,有效提高泥鳅卵孵化率,有较大的应用潜力。
  关键词:中性电化水;泥鳅卵;孵化;杀菌
  中图分类号: S961.1 4文献标志码: A文章编号:1002-1302(2015)11-0308-06
  收稿日期:2014-11-24
  基金项目:四川省科技成果转化项目(编号:13CGZHZX0191)。
  作者简介:梁勤朗(1987—),男,四川邛崃人,硕士,中级工程师,从事设施渔业与养殖技术研究。Tel:(028)86168114;E-mail:liangql@tongwei.com。
  通信作者:吴宗文(1946—),男,四川安岳人,硕士,研究员,从事设施渔业与养殖技术研究。Tel:(028)86168116;E-mail:wuzw@tongwei.com。泥鳅隶属于鲤形目泥鳅属,其肉质鲜嫩,富含营养价值和药用价值[1-3],别称“水中人参”,深受国内外消费者的喜爱。近年来泥鳅市场需求量日益增大,因此也带动了泥鳅苗种繁育产业的发展,而孵化用水水质则往往决定其繁育是否成功。关于泥鳅卵孵化过程中由细菌以及剑水蚤、水蚤为代表的浮游动物和水生昆虫导致的孵化率与存活率低、鳅苗活力差等病害时有报道[4],这已经成为泥鳅规模化人工繁殖技术亟待解决的问题。中性电化水是一种新型的杀菌、灭藻剂,笔者研究发现,中性电化水作用1 min,能完全杀灭菌落对数为7.3 lg (CFU/mL)的金黄色葡萄球菌和7.1 lg (CFU/mL)的大肠埃希菌。试验结果与武汉工业学院朱玉婵教授等的研究结果相近,其试验结果表明中性电解水能有效杀灭菌落对数为7.8 lg (CFU/mL)的枯草杆菌黑色变种芽孢和8.94 lg (CFU/mL)大肠杆菌[5],且该项技术成本较低,主要设备为一次性投入,操作简便,根据养殖户实际需求现制现用,减免了运输费用。该技术已逐渐应用于医疗卫生、环保等行业,但在水产养殖行业国内外尚未见相关研究报道。
  本研究采用中性杀菌电化水孵化泥鳅卵,以物理方式电絮凝、电离净化过滤水中杂质,通过产生强氧化性物质代替化学药品杀灭细菌、水藻和寄生虫,从食物源头杜绝药物残留,避免造成二次环境污染。通过对照比较泥鳅卵孵化率,确认中性电化水是否有助于鱼卵孵化,且分次试验不同浓度电化水,以期探索最适泥鳅卵孵化的电化水浓度,为该技术在水产养殖中的进一步推广应用提供技术参数。
  1材料与方法
  1.1材料与仪器设备
  1.1.1试验材料亲鱼选择四川省双流县万福省级繁育场,亲本在试验前经4个月营养强化和性腺促熟培育而成;每次试验鱼卵均采用同一批亲本同一时段所产受精卵,所选受精卵颗粒饱满(800~900粒/g)、颜色淡黄,避免寡蛋等影响试验结果。
  对照组采用该繁育场同一池塘水;采用中性电化水设备制备的中性杀菌电化水,其有效氯含量75 mg/L、臭氧 30 mg/L、双氧水25 mg/L,氧化还原电位824 mV。
  阳极反应:
  Cl--2e H2O = HClO H ;
  2H2O-4e =4H O2;
  3H2O-6e =6H O3。
  阴极反应:
  O2 2H 2e = H2O2;
  2H2O 2e = H2 2OH-。
  1.1.2仪器设备通威中性电化水设备(TW-FC/EC200L);便携式pH测定仪;广州明美ML10显微镜;MD30 数字摄像头;相同规格、相同颜色孵化桶12个(595 mm× 490 mm ×340 mm)。
  1.2试验设计
  1.2.1预试验设计本研究预试验设计4组不同浓度电化水,在不同繁殖时段,进行静水孵化。对照组(D组)选择原池塘水进行孵化,电化水组采用处理原池塘水,现场现制电化水,配制不同浓度,各浓度组无平行组(表1)。每组浓度孵化用水质量及泥鳅卵粒数均保持一致。
  1.2.2重复验证试验在预试验基础上分别采用不同浓度电化水,在不同繁殖时段分别进行4次重复验证孵化试验(表2),每个浓度组均设3个重复,每个重复投放泥鳅卵1 000粒。其中第3次试验设置15%浓度2组:一组为提前12 h制水(15%前),一组是试验前30 min制水(15%后)。并且根据华罗庚-优选法(黄金分割点0.618),在15%浓度组基础上设定24.27%浓度组。
  1.2.3胚胎发育观察试验过程中,每隔0.5 h分别取电化水组和对照组5粒卵,在显微镜下观察胚胎发育情况,显微拍摄典型时期照片。
  2结果与分析
  2.1中性电化水孵化泥鳅卵预试验
  预试验孵化结果表明,电化水组孵化率均高于对照组,以10%组孵化率最高,为62.7%,且随电化水浓度升高,泥鳅卵孵化率呈递减趋势(表3、图1)。
  2.2不同浓度中性电化水孵化泥鳅卵试验结果
  由表4、图2至图5可知,第1次泥鳅卵孵化试验结果中除5%浓度组外,其余电化水组孵化率均高于对照组,15%浓度组孵化率最高,为75.1%;第2次孵化试验中, 随电化水浓
  度升高孵化率呈下降趋势,孵化率最高为15%浓度组;第3次重复试验中,电化水组孵化率均高于对照组,其中电化水15%(后)组孵化率略高于15%(前)组,24.27%组孵化率最高,达73.3%;第4次重复验证试验中,24.27%浓度组孵化率最高,达67.7%。   2.3中性电化水与池塘水孵化泥鳅卵胚胎发育对照情况
  本研究对泥鳅卵胚胎发育观察从受精卵开始,根据文献[6-9],分别记录24.27%浓度电化水组与对照组的受精卵、卵裂、囊胚、原肠胚、神经胚、器官发生和孵化7个阶段及典型的发育时期(表5、图6)。
  主要发育阶段特征描述电化水组胚胎对照组胚胎器官发生/肌肉效应期肌节22对,胚体中断出现间歇性肌肉收缩孵化期胚胎即将出膜,胚体在膜内不时滚动
  3讨论
  3.1中性电化水对泥鳅卵孵化率的影响
  本研究的预试验结果显示,100%、50%、10%孵化率均高于对照组,其中10%组孵化率最高(表3、图1),因此,以预试验结果为基础,进行4次重复验证试验。分别试验不同浓度梯度电化水对泥鳅卵的孵化效果(表2)。每次试验进行组内比较,甄选最适电化水孵化浓度,已有结果表明, 15.00%~24.27% 为最适电化水孵化浓度范围,其中与对照组相比孵化率最多可提高9.7百分点。在第1次孵化试验中5%电化水浓度组孵化率低于对照组,第4次试验中75%电化水组孵化率59.23%,接近对照组58.5%(表4、图2至图5)。综合不同电化水浓度组孵化率分析,电化水浓度过低、过高均不能有效提高孵化率,甚至可能产生负面效应。
  在本试验中不同批次相同浓度组孵化率不尽相同,如第1次15%浓度组孵化率为75.1%,第2次15%浓度组孵化率为67.4%。4次重复验证试验使用池塘水孵化的对照组孵化率也均不相同(表4),其原因主要为以下3点:(1)亲本不同。为保证本次试验具有代表性,每次取卵均在亲鱼统一催产后,随机选择同一批亲本进行收集,而不同亲本的体质、受精卵活性均有差异,因此对孵化率也存在一定影响。(2)水温。本研究为确保该项技术的可推广性,全程模拟该繁育场常规操作流程,试验点选择其孵化车间,水温不可控。而已有研究表明,水温变化对泥鳅繁殖有重要影响[10-11]。水温在22~24 ℃ 范围内,泥鳅孵化率为73.5%;24~26 ℃时,孵化率达77.4%,温度升至26~28 ℃时,孵化率降低为60.1%。孟庆磊等也报道水温对泥鳅卵孵化的畸形率、死亡率均存在较高影响[8]。而本研究中,4次试验的初始水温分别为 27.5、262、28.2、17.5 ℃,且昼夜水温不一致,因此水温也是影响孵化率的一个主要因素。(3)试验环境。4次孵化试验的时间前后相差8个月(表2),因此试验环境也略有不同,包括水质状况,如池塘水中的溶氧量、水生生物的种类及数量等,孵化车间的采光强度、室温等也都会影响泥鳅卵的孵化率[12]。
  综上所述,由于亲本、水温、试验环境的因素,泥鳅卵孵化存在外界影响因素,但通过比较各批次试验组组内孵化率,一定浓度的电化水用于泥鳅卵孵化是可行的。
  3.2 中性电化水对孵化率的影响因素
  鱼卵孵化用水关系繁育成败。戈贤平等研究发现,池塘水中卵、苗的敌害生物很多,其中以剑水蚤(本研究中也有发现,图7)、水蚤、轮虫、霉菌等最为常见[12],它们不仅消耗水中氧气,且对卵、苗的攻击力极强,能破坏卵膜、损害胚胎、啄死鱼苗,严重时可造成卵、苗全军覆没,且剑水蚤等幼体繁殖速度快,因此必须在孵化前进行根治。传统鳅卵孵化操作常需在孵化过程中多次应用90%晶体敌百虫或亚甲基蓝、灰黄霉素、制霉菌素、克霉唑等泼洒、浸泡处理。在本研究中均未使用任何化学药品,而对照组中发现有卵感染水霉菌(图8),同时在对照组孵化池水发现有较多的剑水蚤、轮虫等水生动物(图7),而在电化水组中,则未出现上述现象。
  有研究表明,中性电解水3 min内能有效杀灭鸡蛋表面鸡白痢沙门氏菌[初始菌落对数为6.19~6.26 lg (CFU/g)],大肠杆菌O157 ∶H7[初始菌落对数为6.12~ 6.19 lg(CFU/g)],且处理废液中无残存菌、无二次污染问题[13-14]。在蛋种鸡场应用中性电化水喷雾灭菌时发现,其效果优于过氧乙酸/双氧水消毒剂与聚维酮碘消毒剂。笔者利用池塘水含多种水生
  生物的导电特性,通过钛电极板输送电能至水体,改变水体理化特性,产生电气浮、电离净化、电絮凝等效能,通过精密介质过滤器将原水中藻类、寄生虫等残渣、凝物清除,同时产生 75 mg/L 有效氯、30 mg/L臭氧以及25 mg/L双氧水,pH值在6.5~8.0,氧化还原电位在800~ 1 300 mV 的中性杀菌电化水,经试验验证,该中性杀菌电化水作用时间5 min,可定量杀灭水产养殖常见菌嗜水气单胞菌落对数8.82 lg (CFU/g)、维氏气单胞菌落对数8.64 lg (CFU/g)、豚鼠气单胞菌落对数7.79 lg (CFU/g)、不动杆菌菌落对数8.94 lg (CFU/g)。且保存24 h后对上述病菌杀灭率依然达100%,表明中性杀菌电化水能有效杀灭养殖水体中的细菌。
  通常好氧菌生长环境的适宜ORP值范围在200~ 800 mV ,厌氧菌适宜ORP值范围在-700~200 mV。而中性电化水具有的高氧化还原电位改变病菌生存条件,杀灭、抑制细菌生长,达到物理杀菌效果。电化水中有效氯主要为次氯酸分子(HClO),有研究表明,相同有效氯浓度和处理时间,次氯酸对大肠杆菌的杀灭能力是次氯酸根离子的80~150倍[15],且由于强氧化性物质及高氧化还原电位均不稳定,杀菌后可还原成普通水,对环境无污染[16-17]。
  笔者在相关研究中尝试用中性电化水孵化卵径较大、卵膜较薄的南方大口鲇卵,结果发现在100%、75%电化水浓度下,细胞膜在2~4 h内卵膜破裂,这也印证了中性电化水具有与化学药物相近的杀灭细菌、水藻、寄生虫的能力,适宜的电化水浓度有助于提高孵化用水品质,有效降低病菌、寄生虫等对卵孵化的影响,且避免使用化学药品,降低养殖成本,确保持续产出质量安全的水产品,杜绝二次污染。
  目前,笔者所在的项目组开展相关研究探索中性电化水的效用时间、影响因子等,进一步改进电化设备,以期将该技术扩展应用于更多名优鱼种的鱼卵孵化,减轻环境污染,提高养殖户效益。   3.3中性电化水孵化泥鳅卵胚胎发育影响
  通过对照24.27%电化水组与对照组泥鳅卵不同胚胎发育阶段以及苗种的形态观察,适宜浓度的中性电化水不会对泥鳅卵胚胎发育造成不良影响。而针对电化水是否影响鳅卵胚胎发育阶段时程,将在后续研究中进一步探索。
  4结论
  本试验结果显示,通过物理方法絮凝过滤池塘水中污物杂质,产生强氧化性物质代替化学药品杀灭细菌、水藻、寄生虫的中性电化水,有助于提高鳅卵孵化率,其最适孵化浓度范围在15.00%~24.27%,24.27%浓度组孵化率为82.9%,比对照组高9.7百分点,且不会影响泥鳅卵的胚胎和鳅苗的发育。
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