大菱鲆饲料中鱼粉替代蛋白源的研究进展

■刘 敏 孙广文 张海涛王卓铎

（广东恒兴饲料实业股份有限公司，农业农村部华南水产与畜禽饲料重点实验室，广东湛江524000）

大菱鲆(ScophthalmusmaximusL.)属肉食性海水鱼类，对饲料蛋白质需求较高，近年来其养殖在我国已形成了较好的技术和产业优势。鱼粉一直以来是大菱鲆饲料中主要的优质蛋白源，但近年来海洋渔业资源衰减，全球水产饲料中对鱼粉的需求量却持续增加，供需的不平衡导致了鱼粉价格不断上涨，大菱鲆养殖成本也随之增加。因此，从经济利益和生态效益的角度出发，当务之急是开发并利用能部分或完全替代鱼粉的蛋白源。文章综述了不同的动植物蛋白源以及单细胞蛋白源单一或混合替代鱼粉在大菱鲆养殖中的应用效果，并总结了各类蛋白源及各种替代方式的适宜范围，以期为大菱鲆高效低成本环保配合饲料的开发和利用提供有效参考。

1 单一植物蛋白源及单一单细胞蛋白源替代鱼粉

饼粕类是饲料中鱼粉替代的研究热点。其中豆粕（SBM）蛋白含量高、纤维含量低，但其缺乏蛋氨酸、赖氨酸等必需氨基酸（EAA），且适口性较差、抗营养因子含量较高。部分研究表明，日粮中SBM范围为26%～54%时均有损大菱鲆肠道健康，降低其生长性能和饲料利用率，且补足氨基酸（AA）也不能改善SBM造成的差异性影响[1-2]，基于生长性能和饲料利用考虑，SBM替代鱼粉的比例应当控制在10%以下[3]；而另有研究则发现，使用未发酵SBM替代30%的鱼粉，对大菱鲆生长性能、饲料利用、抗氧化性能和血清生化指标等均不会产生显著影响，且SBM经发酵或酶处理后替代水平可由30%提高到45%[4-7]。大豆浓缩蛋白（SPC）提取自低温脱溶豆粕，豆味物质及大豆胀气因子被去除，粗蛋白含量在65%以上[8]。研究表明，SPC替代海鲈日粮中40%的鱼粉[9]、替代黄颡鱼日粮中20%的鱼粉[10]、替代大黄鱼日粮中75%的鱼粉[11]，均不会显著影响他们的生长性能。而在大菱鲆上的研究发现，SPC替代日粮中20%～100%的鱼粉会降低大菱鲆的生长性能，损伤肝脏功能，影响鱼体内分泌[12-13]；但添加0.5%～2.0%的牛磺酸（Tau）可一定程度上缓解SPC导致的脂肪代谢异常，以促进生长[14]。棉粕（CM）中AA种类丰富，蛋白质含量为33.21%～50.00%[15]；但CM中含有游离棉酚、单宁、植酸等抗营养因子[16]。Bian等[17]的研究发现，新疆棉粕（Xinjiang cottonseed meal，XC）替代饲料中35%的鱼粉，不会降低大菱鲆的生长性能；而山东棉粕（Shandong cottonseed meal，SC）即使只替代15%的鱼粉也会对大菱鲆的生长性能造成不利影响。与鱼粉组相比，45%XC和SC替代水平均能引起远端肠绒毛高度缩短和肝脏结构损伤。菜粕（RM）粗蛋白含量为35%～42%，除赖氨酸含量低于豆粕外，其他AA含量与豆粕相接近[18]。但RM含大量抗营养因子，且同时具有涩味和辛辣味[19]。马俊享等[20]报道，去皮菜籽粕浓缩蛋白（Rapeseed/canola protein concentrate，RCPCD）可替代大菱鲆日粮中50%的鱼粉而不影响其生长性能。玉米蛋白粉（CGM）营养组成丰富、抗营养因子含量少。有研究发现，CGM替代日粮中0～67%的鱼粉显著抑制了大菱鲆幼鱼的生长，降低了饲料效率，影响了肠道健康和鱼体成分[21-22]。但刘兴旺等[23]对综合摄食率、特定生长率、饲料效率、蛋白质效率、体成分等分析认为，大菱鲆日粮中CGM对鱼粉的替代保持在25%以内是可行的；且添加胆汁酸和酶制剂均能够提高大菱鲆幼鱼对CGM中营养物质的表观消化率[24]。此外有研究表明，基于摄食生长和消化生理考虑，膨化大豆作为大菱鲆的唯一植物蛋白源效果最好，其次是发酵豆粕（FSBM），最差的为CGM[25]；膨化处理可改善大菱鲆对秘鲁红鱼粉、SBM、葵花粕和CGM中营养物质的表观消化率[26]。

单细胞蛋白源蛋白质、AA含量高，维生素和矿物质相对丰富，还含有核苷酸和免疫多糖等；其中单细胞藻类还有丰富的胡萝卜素，可改善水产动物的免疫力和体色[27]。研究发现，拟微绿球藻粉（Nannochloropsissp.meal，NM）替代大菱鲆幼鱼饲料中15.52%的鱼粉对其生长性能无显著影响，替代7.76%的鱼粉可显著提高其非特异性免疫力、降低血脂水平[28]。日粮中使用10%的NM对鱼类生长性能和肌肉AA组成没有不良影响。日粮中使用5%的NM即可显著提高幼鱼的抗氧化能力[29]。此外，综合考虑大菱鲆的生长指标、形体指标、鱼体成分、免疫机能、肠道显微结构和饲料成本等因素，推荐大菱鲆饲料中获得最佳养殖效益的啤酒酵母（BY）的添加量以15%（对应替代比例为17%）为宜[30-31]。Diógenes等[32]的研究表明，10%～25%的玉米酒糟（DDGS）替代大菱鲆幼鱼日粮中的鱼粉会降低其生长性能，并对其总氮和能量代谢造成不利影响。表1为大菱鲆配合饲料中单一植物蛋白源替代鱼粉的研究。

2 单一动物蛋白源替代鱼粉

畜禽加工副产品是饲料中鱼粉替代的研究热点。鸡肉粉（PBM）营养丰富、消化率高、生物转化率高，研究表明，综合大菱鲆生长性能、体组成、血清生化指标、消化性能等因素分析，其日粮中PBM对鱼粉的最适替代比例为20%[33]。利用生物酶技术将羽毛粉和血粉（BM）分解为单个小肽和多肽制成的家禽副产物酶解肽（Peptides hydrolyzed frompoultry by-products，PHFPBP）可替代大菱鲆饲料中8%的鱼粉，而不影响其生长性能[34]；而酶解鸡骨蛋白粉（Enzymatic hydrolysis chicken bone protein meal，EHCBPM）可替代大菱鲆饲料中10%的鱼粉[35]。此外，有关大菱鲆对鱼粉和肉骨粉（MBM）响应机制的研究表明，MBM替代日粮中45%的鱼粉显著上调了肌肉和肠道中AA应答信号通路中相关基因的表达，而添加晶体AA可以在一定程度上改善这种现象[36-37]。增重率经SASNLIN回归分析发现，富含蛋白质、AA与小肽，且消化率高的喷雾干燥猪血浆蛋白(Spray-dried porcine blood plasma，SDPBP)在大菱鲆幼鱼配合饲料中的适宜添加量为0.083%[38]。

表1 大菱鲆配合饲料中单一植物蛋白源替代鱼粉的研究

近年来，蛋白质含量高且产量大的昆虫蛋白也受到了饲料行业的广泛关注。其中，黄粉虫干粉（TenebriomolitorL.meal，TM）的粗蛋白含量高达60%。相关研究综合生长指标、形体指标和体成分分析，得出大菱鲆日粮中TM的最适添加量为20%～25%[39]。蛹肽蛋白（Feremented silkworm pupae，FSP）蛋白含量也基本在54%以上，且能量高、AA平衡性较好[40]。彭强[41]的研究以生长、血液生理指标以及肠道形态指标为考量依据，得出大菱鲆日粮中FSP替代鱼粉的水平不可超过30%。梅琳[42]、梅琳等[43]的研究也发现，经水洗、醇洗或未处理的FSP均可以替代大菱鲆幼鱼饲料中15%的鱼粉而不影响其生长、饲料利用和健康水平。

虾贝类海产品蛋白质含量高，AA组成大都与鱼粉相似，其中蓝贻贝粉（Bluemusselmeal，BMM）粗蛋白含量约为65%，用100%或50%的BMM代替鱼粉会抑制大菱鲆幼鱼[(50±12)g]的生长，用10%或25%的BMM代替鱼粉不会降低大菱鲆幼鱼生长，也不会对大菱鲆的健康产生不利影响[44]。南极磷虾约含64.44%的粗蛋白，富含EPA和DHA，且含多种金属元素以及丰富的胡萝卜素[45]。孔凡华等[45]的研究表明，20%～60%的南极磷虾粉（Antarctic krillmea，AKM）有促进大菱鲆生长的趋势，并可提高抗氧化性能和干物质的表观消化率。

蛋白水解物（Protein hydrolysate，PH）包含了肽类和AA，其中小肽在AA的消化吸收和代谢中起着重要作用；某些小肽和AA可提高动物的摄食率。研究表明，日粮中以10%的磷虾水解物（Krill hydrolysates，KH）替代对照组26%的鱼粉能够显著促进大菱鲆幼鱼的生长和饲料利用率，上调相关生长基因的表达量，提高肠道消化酶活性及改善肠道组织结构，促进蛋白质沉积[7,46]。Xu等[47]、牟玉超[48]比较分析了不同来源的PH替代大菱鲆幼鱼高植物蛋白日粮中10%或6.8%的鱼粉对大菱鲆的影响，结果表明PH替代10%的鱼粉条件下，鱼蛋白水解物（FPH）是一种很好的替代蛋白源，酵母蛋白水解物、鸡蛋白水解物也具有应用潜力，但猪血蛋白水解物和大豆蛋白水解物会对大菱鲆生长和健康造成不利影响；蛋白水解物替代6.8%的鱼粉条件下，综合分析认为FPH替代鱼粉的效果最好，其次是酵母蛋白水解物；猪血蛋白水解物、豆粕水解蛋白替代效果较差，其生长效果低于对照组。此外，相关研究表明，高植物蛋白饲料中FPH替代20%或46.6%的鱼粉可促进大菱鲆幼鱼的生长[47-49]、提高饲料利用率、促进肌肉EAA的积累[47-48]；FPH替代90%以上的鱼粉则会抑制生长[12，48]，且以剂量和组织依赖的方式显著地调节大菱鲆组织中的脂质积累和脂肪酸组成[50]。另外，添加高水平（18%）的FPH同时降低植物蛋白用量，会下调大菱鲆AA转运蛋白的表达、加快餐后血清游离AA抵达峰值、增加肌肉蛋白的合成，从而促进生长[51]。有关超滤鱼蛋白水解物（Ultrafiltered fish protein hydrolysate，UF）替代大菱鲆日粮中鱼粉的研究结果则差异较大：UF替代20%[49]或28%[52]的鱼粉，提高了大菱鲆的生长性能、饲料利用率和总抗氧化能力；UF替代14%～56%的鱼粉，生长性能、饲料利用率随日粮UF水平的升高呈下降趋势[53]。表2为大菱鲆配合饲料中单一动物蛋白源及单细胞蛋白源替代鱼粉的研究。

表2 大菱鲆配合饲料中单一动物蛋白源及单细胞蛋白源替代鱼粉的研究

3 植物蛋白源混合替代

综上可见，尽管一系列单一植物性蛋白源可用于部分替代饲料中的鱼粉而不影响大菱鲆的生长及生理特性，但其替代比例很难超过50%。相较于单一蛋白源替代，多种植物蛋白源混合替代饲料中的鱼粉可同时缓解AA不平衡与抗营养因子过多的问题[54-55]。

Song等[56]的研究发现，水解大豆（Hydrolyzed soybean，HS）和CM混合替代大菱鲆日粮中的0～58.8%鱼粉提高了增重，降低了饵料系数；提高了干物质、蛋白质以及能量表观消化率。综合分析得出大菱鲆幼鱼日粮中HS和CM混合物对鱼粉的替代水平为27.14%～30.70%。此外，相比于其他植物蛋白源，CGM和与SBM在混合替代中应用更为广泛。研究表明，基于生长性能考虑，CGM和SPC等氮1∶1混合替代大菱鲆日粮中30%的鱼粉是可行的，且大菱鲆对SPC的利用率优于CGM[57-58]。添加赖氨酸、Tau和磷酸二氢钙的前提下，CGM∶SBM为58∶42也可替代大菱鲆日粮中30%的鱼粉[59]。以CGM、SBM和RM混合替代44%的鱼粉并降低小麦粉的用量，不会影响大菱鲆幼鱼（＜500 g）的特定生长率、饲料转化率和采食量[60]。魏艳洁[61]用植物复合蛋白[花生粕（PM）∶CGM∶SBM∶谷朊粉（WGM）=19∶44∶15∶22]、植物复合蛋白+5%蚕粉蛋白（Silkworm meal，SM）（或10%SM、或5%蚕蛹蛋白或10%蚕蛹蛋白）分别替代对照组饲料中40%的鱼粉蛋白。结果表明，40%的替代水平不影响大菱鲆的生长和饲料利用，而且当以植物蛋白替代鱼粉时，复合5%的SM能够显著提高大菱鲆的生长和摄食，而复合蚕蛹粉并没有起到很好的作用。此外，以PM、CGM、SBM、WGM混合替代大菱鲆幼鱼饲料中60%的鱼粉而不影响大菱鲆的生长、体组成以及血液生理指标，然而会降低饲料利用、蛋白质效率以及饲料的消化率[61]。以芥花油、豆油替代鱼油，以大豆分离蛋白、CGM、FSBM、PM、WGM替代大菱鲆日粮中100%的鱼粉，会抑制其生长性能、抗逆性能，且影响全鱼及肝脏AA及脂肪酸的组成[62]。将10%江蓠（Gracilaria verrucosa）、藻渣（Algae residue，AR）和菌渣（Fungi residue，FR）与植物蛋白质配合后替代饲料中35%的鱼粉对大菱鲆幼鱼的生长性能无不良影响，并且AR和FR对大菱鲆幼鱼的肠道组织结构有改善作用[63-64]。以SBM、CGM、小麦面筋、PM混合替代日粮中40%的鱼粉并降低面粉用量，影响了大菱鲆幼鱼AA信号通路，抑制了其生长[65]。表3为大菱鲆配合饲料中混合植物蛋白源替代鱼粉的研究。

4 动物蛋白源混合替代及动植物蛋白源混合替代鱼粉

相对于植物蛋白而言，动物蛋白AA含量高且更加趋于平衡，不含抗营养因子，且功能性物质（胆固醇、Tau等）含量丰富。研究表明，动物复合蛋白（MBM、BM、PBM、ESP）替代大菱鲆饲料中30%的鱼粉对其生长、消化以及血液生理指标无显著性影响；当以更高比例动物蛋白替代鱼粉时，AA不平衡和消化率低是造成生长下降的主要原因[61]。

与单一植物或单一动物蛋白源替代鱼粉不同，复合蛋白源兼具了动植物蛋白的优点而倍受青睐，不同类型的蛋白源组合有利于营养成分互补和AA平衡，从而促进动物体的吸收利用和生长发育[66]。研究发现，通过L-赖氨酸和L-蛋氨酸补足日粮AA的前提下，动植物复合蛋白（PM、CGM、SBM、WGM、MBM、BM、PBM、FSP）对大菱鲆日粮中鱼粉的替代比例可达60%[61]，而不影响大菱鲆的生长、消化、血液生理指标以及肠道组织结构。SBM、CGM、WGM与6.2%的FPH混合使用并添加0.8%的Tau代替73%的鱼粉可能不会影响Tau的合成、运输和代谢[67]。基于生长性能、体成分及纤维组织结构形态考虑，在添加18%的FPH的前提下，PM、SPC、WGM、CGM混合使用可替代大菱鲆饲料中50%的鱼粉[68]。以SPC、CGM、SBM替代大菱鲆基础日粮中73%的鱼粉，并添加5.4%的UF，对大菱鲆生长性能和饲料效率没有显著影响[52]。此外，添加5.4%的UF、5.5%的FPH以及5.5%超滤截留水解鱼蛋白（Retentate fish protein hydrolysate，RF），都显著提高了大菱鲆对饲料干物质、蛋白质和AA的消化率，且UF对消化率的提高优于FPH和RF[69]。另外，SBM、CGM、WGM与6.2%的UF混合使用并添加0.8%的Tau可将大菱鲆幼鱼饲料中的鱼粉由30%降低到8%而不影响其生长性能[52]。

表3 大菱鲆配合饲料中混合植物蛋白源替代鱼粉的研究

此外，以SBM∶PM∶鱼溶浆粉（Fish solubles meal，FSM）∶PBM(2∶1∶3∶2)替代基础日粮中40%～70%的鱼粉，对大菱鲆存活率、饲料系数、摄食率、体成分、碱性磷酸酶浓度均无显著性影响，综合生长性能和部分生理生化指标考虑，上述复合动植物蛋白可有效替代大菱鲆饲料中50%的鱼粉[70]。SBM、CGM、WGM和PM另加3%的蛆粉（Maggotmeal，MM）可混合替代大菱鲆幼鱼日粮中40%的鱼粉而不影响其生长性能[71-72]。综合生长、摄食、存活、体组成和肉质考虑，小麦粉（WM）、SBM、CGM、WGM、PM与酶解动物软骨蛋白粉（enzyme hydrolyzed animal protein，EHAP）可混合替代大菱鲆日粮中40%的鱼粉[66]。另外，相关研究表明，基于摄食、生长、饲料利用和体成分考虑，WGM最适合作为大菱鲆粉状饲料的蛋白源，PBM次之，FSBM和BY较差[73]；大菱鲆对单一蛋白源的适口效果为：FM＞宠物级鸡肉粉（Pet-food grade poultry by-productmeal，PGPBM）＞MBM＞SBM＞WGM＞PM＞CGM[74]。WGM、PGPBM、MBM和CGM（1∶6∶1∶2）复合替代大菱鲆日粮中鱼粉的水平最好在35%～50%。以生长性能作为评价指标，WGM、PGPBM、MBM、SBM和CGM（1∶1∶4∶1∶3）混合替代大菱鲆日粮中鱼粉的水平应低于35%[75]。此外，张红娟等[76]、赵庆超等[77]报道，植物蛋白源替代大菱鲆配合饲料中的动物蛋白源后显著降低了各营养物质的消化率，当动植物蛋白比在2∶1以上，氮的生长效率没有受到显著影响，大菱鲆配合饲料中的最适动植物蛋白比为2∶1。表4为大菱鲆配合饲料中混合动物蛋白源及混合动植物蛋白源替代鱼粉的研究。

5 总论及展望

近年来，大菱鲆饲料中鱼粉替代蛋白源的研究主要集中在饼粕类、玉米蛋白粉、微藻粉、酵母类、畜禽加工副产品等原料上。研究发现，大菱鲆配合饲料中未发酵豆粕对鱼粉的替代水平需控制在30%以下，发酵豆粕的替代水平则最高可达45%；新疆棉粕、去皮菜籽粕浓缩蛋白、玉米蛋白粉对鱼粉的替代水平分别为35%、50%、25%；基于不同评价条件，拟微绿球藻粉对鱼粉的替代水平在5.00%～15.52%；饲料酵母的替代水平则以17%为宜。鸡肉粉、家禽副产物酶解肽、酶解鸡骨蛋白粉、喷雾干燥猪血浆蛋白对鱼粉的替代水平分别为20%、8%、10%、5%；黄粉虫、蛹肽蛋白、蓝贻贝粉、南极磷虾粉的替代水平分别为20%～25%、15%～30%、10%～25%、20%～60%；各类蛋白水解物的替代水平在15%～30%。不同于替代水平基本在50%以内的单一蛋白源，各类动植物蛋白源及单细胞蛋白源以不同比例搭配混合后可将替代水平提高到50%以上。

表4 大菱鲆配合饲料中混合动物蛋白源及混合动植物蛋白源替代鱼粉的研究

饲料中非鱼粉蛋白源含量的增加通常会降低水产动物的生长性能和饲料效率，其影响因素是多方面的，主要包括：植物蛋白存在大量抗营养因子、蛋白消化利用率低、饲料适口性差，非鱼粉蛋白源氨基酸平衡性不如鱼粉等。目前，在替代鱼粉的研究中可通过添加酶制剂、改善加工工艺以及在饲料中添加一些外源性氨基酸来弥补这些不足。此外，尽管大菱鲆蛋白质需求及蛋白源替代的相关研究已取得较大进展，但要实现大菱鲆饲料配方精准化、养殖产业效益最大化仍任重而道远。为优化替代蛋白源在大菱鲆饲料配方中的应用，值得深入研究的领域包括：大菱鲆蛋白质氨基酸营养代谢机理；大菱鲆对于各种蛋白源吸收差异的分子水平调控机理；提高蛋白原料营养价值的加工工艺；蛋白原料中不同营养素的比例关系与大菱鲆需要的不同种类的营养素的比例关系的综合评价。