新型蛋白源在水產動物飼料中的應用研究進展

殷 彬，王用黎，金雄華，張 璐，陳效儒

(通威農業發展有限公司，水產健康養殖四川省重點實驗室，四川 成都 610041)

目前，對傳統蛋白源的研究進入瓶頸期，學者們除了保持對傳統蛋白源(豆粕、花生粕、棉籽粕等)的縱向研究(傳統植物蛋白加工、添加劑補充)外，還進一步利用日益先進的原料生產工藝橫向尋找許多新型的蛋白源，并進行研究，其中應用價值高的新型蛋白源主要包括以下幾類：①藻類蛋白，如小球藻蛋白、螺旋藻蛋白、雨生紅球藻蛋白等；②昆蟲蛋白，如黑水虻蛋白、黃粉蟲蛋白等；③細菌蛋白，如甲烷菌體蛋白、乙醇梭菌蛋白等。本文綜述新型可持續蛋白源的應用研究進展，以期為水產養殖業高質量可持續發展提供支持，以及為未來飼料蛋白質來源的研發提供參考。

一、藻類蛋白

藻類蛋白是一種新興的飼料原料，因其營養豐富、不受時間和地域限制、生產效率高、周期短等特點而逐漸被應用于飼料行業。隨著微生物發酵技術和發酵工藝的逐步成熟，規模化生產具有很大的可行性(Geada P等，2021)。

1.小球藻蛋白

小球藻的蛋白質水平通常在50%左右，氨基酸組成合理，含有魚所需要的多種必需氨基酸，并含有多種維生素和礦物質，如鐵、鉀、磷、生物素、葉酸等(Jung J Y 等，2017；Raji A A 等，2019)。在尖齒胡鲇上的應用研究表明，小球藻蛋白可以替代飼料中高達68%(質量分數，下同)的魚粉蛋白，而不會對其生長產生負面影響，同時還能提高全魚的粗蛋白質和能量水平(Raji A A 等，2019)。小球藻粉甚至可以完全替代歐洲鱸飼料中的魚粉，同時還能調節肝臟和腸道中抗氧化酶的活性(Castro C 等，2020)。在凡納濱對蝦中應用時也發現了類似的結果，小球藻粉的最適添加比例為38.88%，并且可完全替代魚粉而不會對蝦的生長產生負面影響。

2.螺旋藻蛋白

螺旋藻是常用微藻中營養最全面、易消化吸收、適口性好、安全性高的藻類。螺旋藻營養價值高，具有高蛋白質(60%～70%)、氨基酸組成豐富、低碳水化合物、低脂肪和低熱量的特點。螺旋藻蛋白被認為具有完全替代魚粉蛋白的潛力。螺旋藻粉可以完全替代凡納濱對蝦飼料中的魚粉，添加量高達30%，且不影響蝦生長(Pakravan S 等，2017)，還能通過減少細胞凋亡以改善免疫應答(Macias-Sancho J等，2014)。添加7.5%的螺旋藻粉不會對虹鱒的生長和色素沉著產生負面影響(Teimouri M等，2013)。添加5.28%的螺旋藻粉可顯著改善里海褐鱒的生長、魚體成分以及體色(Roohani A M，2019)。

3.雨生紅球藻蛋白

雨生紅球藻自身能合成大量蝦青素，同時還含有較平衡的氨基酸、多糖和各種微量元素。目前，雨生紅球藻被廣泛用于魚和甲殼動物飼料中。在黃金鱸飼料中添加10%的脫脂雨生紅球藻粉和10%大豆分離蛋白，不會影響魚生長和全魚營養成分(Jiang M 等，2019)。添加12%的雨生紅球藻粉對凡納濱對蝦生長沒有負面影響，而添加3%的雨生紅球藻粉能顯著改善蝦的生長和飼料利用率(Ju Z Y 等，2012)。雨生紅球藻還可用作飼料添加劑，在飼料中添加0.33%～0.67%的雨生紅球藻(每千克飼料含100～200 毫克蝦青素)可以提高凡納濱對蝦幼體存活率和低鹽度脅迫下的存活率(Xie S等，2018)。

二、昆蟲蛋白

昆蟲分布廣泛，易于飼養。昆蟲蛋白被認為是動物蛋白來源中相對優質的蛋白質。昆蟲每個生長階段的蛋白質水平都較高(30%～80%)，氨基酸組成也普遍較均衡。大多數昆蟲氨基酸水平、比例接近或高于糧農組織、世衛組織所設定的氨基酸標準，并含有豐富的礦物質元素。研究較多且具有較大發展潛力的昆蟲蛋白源有黑水虻蛋白和黃粉蟲蛋白。

1.黑水虻蛋白

黑水虻蛋白的粗蛋白質水平為30%～60%，必需氨基酸水平高，還含有豐富的不飽和脂肪酸和水產動物必需脂肪酸及豐富的抗菌物質。魚粉替代試驗進一步表明黑水虻具有巨大的市場潛力。黑水虻可完全替代大西洋鮭飼料中的魚粉，且對腸道健康無負面影響(Belghit I等，2019)，添加32.27%的黑水虻還對魚后腸發育有改善作用(Weththasinghe P 等，2021)。Fisher H J 等(2020)發現，黑水虻中富含鈣、鈉、錳和鋅等元素，這是大西洋鮭對飼料中黑水虻有良好耐受性的重要原因。在大菱鲆飼料中添加33.2%的黑水虻對魚采食量和飼料轉化率沒有影響(Kroeckel S等，2012)。用黑水虻替代真鯛飼料中41.7%的魚粉蛋白不會影響魚生長和飼料效率(Takakuwa F等，2021)。

凡納濱對蝦對蛋白質水平不同的黑水虻耐受程度不同。在對照組魚粉含量相同的情況下，粗蛋白質水平為52.03%的黑水虻的最佳替代比例達到了29.0%(Cummins V C 等，2017)，而粗蛋白質水平為32.60%的黑水虻的最佳替代比例僅為9.5%(Chen Y K 等，2021)，這表明提高黑水虻粗蛋白質水平可以改善其在凡納濱對蝦中的應用。此外，黑水虻替代魚粉后，也會對養殖魚免疫應答和營養素利用效率產生影響。研究發現，添加9.5%的黑水虻可促進凡納濱對蝦的脂質合成和脂肪分解(Chen Y K等，2021)。添加14.8%的黑水虻不僅不會影響歐洲鱸的生長，還能增強其非特異性免疫應答(Abdel-Latif等，2021)。在日本鱸飼料中添加19.2%的黑水虻后對魚生長、肝臟和腸道發育以及腸道免疫應答沒有負面影響(Wang G X等，2019)。

2.黃粉蟲蛋白

黃粉蟲是繼黑水虻后的另一種新興蛋白質來源。黃粉蟲易于養殖和飼喂，營養價值高，如粗蛋白質水平高、氨基酸組成豐富。黃粉蟲可成為另外一種較好的水產飼料蛋白質來源。在替代魚粉方面，不同養殖品種對黃粉蟲的耐受程度差異很大。

多項研究發現，凡納濱對蝦對黃粉蟲耐受程度較高。黃粉蟲可以完全替代凡納濱對蝦飼料中的魚粉，同時還可以顯著改善其生長性能，增強抗病力和免疫力(Choi I H 等，2018；Motte C 等，2019)。紅鯛飼料中添加黃粉蟲可高達65%，且有利于魚生長(Ido A等，2019)。在虹鱒上的研究也有類似的結果。虹鱒飼料中添加黃粉蟲通常可高達20%～28%(Henry M A等，2018)。在虹鱒飼料中完全用黃粉蟲替代魚粉后，SGR顯著增加(Rema P 等，2019)，且對飼料消化率沒有負面影響(Chemello G等，2020)。添加18.8%的黃粉蟲也大大提高了大口黑鱸的生長性能(Redman D H 等，2019)。

三、細菌蛋白

細菌蛋白又稱單細胞蛋白，是在酵母、真菌和非病原菌等單細胞微生物中產生的噬菌體蛋白，其蛋白質水平通常高達50%～90%，氨基酸種類齊全，且富含多種維生素和礦物質，生物價值普遍優于植物性蛋白飼料。目前，甲烷菌體蛋白和乙醇梭菌蛋白具有較高的研究價值和較大的應用潛力。

1.甲烷菌體蛋白

甲基球菌富含甲烷、氧、氮和礦物質，發酵后分離出蛋白質黏液(懸浮液)，干燥收集后形成甲烷菌體蛋白。甲烷菌體蛋白具有較高的粗蛋白質水平和均衡的氨基酸組成，具有替代魚粉蛋白的巨大潛力。對于凡納濱對蝦，甲烷菌體蛋白是很好的蛋白質來源，最適添加比例可達10.2%，且不會對蝦生長產生負面影響(Chen Y K 等，2021)。在大西洋鮭飼料中添加20.0%的由甲基球菌、酸性鈣球菌、短芽孢桿菌和堅固芽孢桿菌培養的細菌蛋白，也不會影響魚的感官質量(Marit-Berge G 等，2005)。在■魚飼料中，甲烷菌體蛋白的最適添加比例達20%，添加后對其生長性能和飼料效率無負面影響(Biswas A等，2020)。

2.乙醇梭菌蛋白

乙醇梭菌蛋白是以一氧化碳為原料、以乙醇梭菌為發酵菌株、通過液體發酵生產的一種新型細菌蛋白，其蛋白質水平高，氨基酸組成均衡。對大口黑鱸的應用研究發現，乙醇梭菌蛋白可替代49.8%的魚粉蛋白，且在此替代水平下可獲得最大增重率(Zhu S J 等，2022)。同時，添加18%的乙醇梭菌蛋白也不會影響黑鯛的生長、飼料利用率、抗氧化能力和消化酶活性(Chen Y 等，2020)。而過多添加乙醇梭菌蛋白會不可避免地導致一些負面效應，添加18%的乙醇梭菌蛋白不會對大口黑鱸消化道蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶產生負面影響(Yang P X 等，2021)，但是過量添加則會損害大口黑鱸的肝臟健康(Lu Q S 等，2021)。凡納濱對蝦飼料中的最適添加量為13.75%，在此添加量下不會影響蝦生長、血清免疫酶活性和腸道健康(Jiang X R等，2021)，而過量添加則會降低凡納濱對蝦的生長和肌肉品質，如風味氨基酸的水平降低(Yao W X等，2022)。

四、小結

目前所研發的新型蛋白源總體上具備緩解魚粉短缺的潛力。從目前來看，新型、來源廣泛且可持續的飼料蛋白質來源包括但不限于藻類蛋白(如小球藻蛋白、螺旋藻蛋白和雨生紅球藻蛋白)、昆蟲蛋白(如黑水虻蛋白和黃粉蟲蛋白)、細菌蛋白(如甲烷菌體蛋白和乙醇梭菌蛋白)。藻類蛋白的作用主要集中在抗氧化能力、免疫力的提高以及腸道保護上；昆蟲蛋白的作用主要集中在營養素利用率、免疫力和抗氧化能力的提高上，但同時伴隨著添加過量后導致肌肉品質和脂代謝能力降低等負面影響；細菌蛋白的作用主要集中在免疫力的提高和腸道炎癥的緩解上，同時也會帶來肌肉品質降低和適口性差等問題。相較于傳統植物蛋白，該類蛋白源在替代魚粉蛋白方面表現良好，但往往同時伴隨著飼料成本的增加。因此，如何降低培育新型蛋白質源的成本并擴大其應用范圍是亟待解決的問題之一。