新型蛋白源在水产动物饲料中的应用研究进展

殷 彬，王用黎，金雄华，张 璐，陈效儒

(通威农业发展有限公司，水产健康养殖四川省重点实验室，四川 成都 610041)

目前，对传统蛋白源的研究进入瓶颈期，学者们除了保持对传统蛋白源(豆粕、花生粕、棉籽粕等)的纵向研究(传统植物蛋白加工、添加剂补充)外，还进一步利用日益先进的原料生产工艺横向寻找许多新型的蛋白源，并进行研究，其中应用价值高的新型蛋白源主要包括以下几类：①藻类蛋白，如小球藻蛋白、螺旋藻蛋白、雨生红球藻蛋白等；②昆虫蛋白，如黑水虻蛋白、黄粉虫蛋白等；③细菌蛋白，如甲烷菌体蛋白、乙醇梭菌蛋白等。本文综述新型可持续蛋白源的应用研究进展，以期为水产养殖业高质量可持续发展提供支持，以及为未来饲料蛋白质来源的研发提供参考。

一、藻类蛋白

藻类蛋白是一种新兴的饲料原料，因其营养丰富、不受时间和地域限制、生产效率高、周期短等特点而逐渐被应用于饲料行业。随着微生物发酵技术和发酵工艺的逐步成熟，规模化生产具有很大的可行性(Geada P等，2021)。

1.小球藻蛋白

小球藻的蛋白质水平通常在50%左右，氨基酸组成合理，含有鱼所需要的多种必需氨基酸，并含有多种维生素和矿物质，如铁、钾、磷、生物素、叶酸等(Jung J Y 等，2017；Raji A A 等，2019)。在尖齿胡鲇上的应用研究表明，小球藻蛋白可以替代饲料中高达68%(质量分数，下同)的鱼粉蛋白，而不会对其生长产生负面影响，同时还能提高全鱼的粗蛋白质和能量水平(Raji A A 等，2019)。小球藻粉甚至可以完全替代欧洲鲈饲料中的鱼粉，同时还能调节肝脏和肠道中抗氧化酶的活性(Castro C 等，2020)。在凡纳滨对虾中应用时也发现了类似的结果，小球藻粉的最适添加比例为38.88%，并且可完全替代鱼粉而不会对虾的生长产生负面影响。

2.螺旋藻蛋白

螺旋藻是常用微藻中营养最全面、易消化吸收、适口性好、安全性高的藻类。螺旋藻营养价值高，具有高蛋白质(60%～70%)、氨基酸组成丰富、低碳水化合物、低脂肪和低热量的特点。螺旋藻蛋白被认为具有完全替代鱼粉蛋白的潜力。螺旋藻粉可以完全替代凡纳滨对虾饲料中的鱼粉，添加量高达30%，且不影响虾生长(Pakravan S 等，2017)，还能通过减少细胞凋亡以改善免疫应答(Macias-Sancho J等，2014)。添加7.5%的螺旋藻粉不会对虹鳟的生长和色素沉着产生负面影响(Teimouri M等，2013)。添加5.28%的螺旋藻粉可显著改善里海褐鳟的生长、鱼体成分以及体色(Roohani A M，2019)。

3.雨生红球藻蛋白

雨生红球藻自身能合成大量虾青素，同时还含有较平衡的氨基酸、多糖和各种微量元素。目前，雨生红球藻被广泛用于鱼和甲壳动物饲料中。在黄金鲈饲料中添加10%的脱脂雨生红球藻粉和10%大豆分离蛋白，不会影响鱼生长和全鱼营养成分(Jiang M 等，2019)。添加12%的雨生红球藻粉对凡纳滨对虾生长没有负面影响，而添加3%的雨生红球藻粉能显著改善虾的生长和饲料利用率(Ju Z Y 等，2012)。雨生红球藻还可用作饲料添加剂，在饲料中添加0.33%～0.67%的雨生红球藻(每千克饲料含100～200 毫克虾青素)可以提高凡纳滨对虾幼体存活率和低盐度胁迫下的存活率(Xie S等，2018)。

二、昆虫蛋白

昆虫分布广泛，易于饲养。昆虫蛋白被认为是动物蛋白来源中相对优质的蛋白质。昆虫每个生长阶段的蛋白质水平都较高(30%～80%)，氨基酸组成也普遍较均衡。大多数昆虫氨基酸水平、比例接近或高于粮农组织、世卫组织所设定的氨基酸标准，并含有丰富的矿物质元素。研究较多且具有较大发展潜力的昆虫蛋白源有黑水虻蛋白和黄粉虫蛋白。

1.黑水虻蛋白

黑水虻蛋白的粗蛋白质水平为30%～60%，必需氨基酸水平高，还含有丰富的不饱和脂肪酸和水产动物必需脂肪酸及丰富的抗菌物质。鱼粉替代试验进一步表明黑水虻具有巨大的市场潜力。黑水虻可完全替代大西洋鲑饲料中的鱼粉，且对肠道健康无负面影响(Belghit I等，2019)，添加32.27%的黑水虻还对鱼后肠发育有改善作用(Weththasinghe P 等，2021)。Fisher H J 等(2020)发现，黑水虻中富含钙、钠、锰和锌等元素，这是大西洋鲑对饲料中黑水虻有良好耐受性的重要原因。在大菱鲆饲料中添加33.2%的黑水虻对鱼采食量和饲料转化率没有影响(Kroeckel S等，2012)。用黑水虻替代真鲷饲料中41.7%的鱼粉蛋白不会影响鱼生长和饲料效率(Takakuwa F等，2021)。

凡纳滨对虾对蛋白质水平不同的黑水虻耐受程度不同。在对照组鱼粉含量相同的情况下，粗蛋白质水平为52.03%的黑水虻的最佳替代比例达到了29.0%(Cummins V C 等，2017)，而粗蛋白质水平为32.60%的黑水虻的最佳替代比例仅为9.5%(Chen Y K 等，2021)，这表明提高黑水虻粗蛋白质水平可以改善其在凡纳滨对虾中的应用。此外，黑水虻替代鱼粉后，也会对养殖鱼免疫应答和营养素利用效率产生影响。研究发现，添加9.5%的黑水虻可促进凡纳滨对虾的脂质合成和脂肪分解(Chen Y K等，2021)。添加14.8%的黑水虻不仅不会影响欧洲鲈的生长，还能增强其非特异性免疫应答(Abdel-Latif等，2021)。在日本鲈饲料中添加19.2%的黑水虻后对鱼生长、肝脏和肠道发育以及肠道免疫应答没有负面影响(Wang G X等，2019)。

2.黄粉虫蛋白

黄粉虫是继黑水虻后的另一种新兴蛋白质来源。黄粉虫易于养殖和饲喂，营养价值高，如粗蛋白质水平高、氨基酸组成丰富。黄粉虫可成为另外一种较好的水产饲料蛋白质来源。在替代鱼粉方面，不同养殖品种对黄粉虫的耐受程度差异很大。

多项研究发现，凡纳滨对虾对黄粉虫耐受程度较高。黄粉虫可以完全替代凡纳滨对虾饲料中的鱼粉，同时还可以显著改善其生长性能，增强抗病力和免疫力(Choi I H 等，2018；Motte C 等，2019)。红鲷饲料中添加黄粉虫可高达65%，且有利于鱼生长(Ido A等，2019)。在虹鳟上的研究也有类似的结果。虹鳟饲料中添加黄粉虫通常可高达20%～28%(Henry M A等，2018)。在虹鳟饲料中完全用黄粉虫替代鱼粉后，SGR显著增加(Rema P 等，2019)，且对饲料消化率没有负面影响(Chemello G等，2020)。添加18.8%的黄粉虫也大大提高了大口黑鲈的生长性能(Redman D H 等，2019)。

三、细菌蛋白

细菌蛋白又称单细胞蛋白，是在酵母、真菌和非病原菌等单细胞微生物中产生的噬菌体蛋白，其蛋白质水平通常高达50%～90%，氨基酸种类齐全，且富含多种维生素和矿物质，生物价值普遍优于植物性蛋白饲料。目前，甲烷菌体蛋白和乙醇梭菌蛋白具有较高的研究价值和较大的应用潜力。

1.甲烷菌体蛋白

甲基球菌富含甲烷、氧、氮和矿物质，发酵后分离出蛋白质黏液(悬浮液)，干燥收集后形成甲烷菌体蛋白。甲烷菌体蛋白具有较高的粗蛋白质水平和均衡的氨基酸组成，具有替代鱼粉蛋白的巨大潜力。对于凡纳滨对虾，甲烷菌体蛋白是很好的蛋白质来源，最适添加比例可达10.2%，且不会对虾生长产生负面影响(Chen Y K 等，2021)。在大西洋鲑饲料中添加20.0%的由甲基球菌、酸性钙球菌、短芽孢杆菌和坚固芽孢杆菌培养的细菌蛋白，也不会影响鱼的感官质量(Marit-Berge G 等，2005)。在■鱼饲料中，甲烷菌体蛋白的最适添加比例达20%，添加后对其生长性能和饲料效率无负面影响(Biswas A等，2020)。

2.乙醇梭菌蛋白

乙醇梭菌蛋白是以一氧化碳为原料、以乙醇梭菌为发酵菌株、通过液体发酵生产的一种新型细菌蛋白，其蛋白质水平高，氨基酸组成均衡。对大口黑鲈的应用研究发现，乙醇梭菌蛋白可替代49.8%的鱼粉蛋白，且在此替代水平下可获得最大增重率(Zhu S J 等，2022)。同时，添加18%的乙醇梭菌蛋白也不会影响黑鲷的生长、饲料利用率、抗氧化能力和消化酶活性(Chen Y 等，2020)。而过多添加乙醇梭菌蛋白会不可避免地导致一些负面效应，添加18%的乙醇梭菌蛋白不会对大口黑鲈消化道蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶产生负面影响(Yang P X 等，2021)，但是过量添加则会损害大口黑鲈的肝脏健康(Lu Q S 等，2021)。凡纳滨对虾饲料中的最适添加量为13.75%，在此添加量下不会影响虾生长、血清免疫酶活性和肠道健康(Jiang X R等，2021)，而过量添加则会降低凡纳滨对虾的生长和肌肉品质，如风味氨基酸的水平降低(Yao W X等，2022)。

四、小结

目前所研发的新型蛋白源总体上具备缓解鱼粉短缺的潜力。从目前来看，新型、来源广泛且可持续的饲料蛋白质来源包括但不限于藻类蛋白(如小球藻蛋白、螺旋藻蛋白和雨生红球藻蛋白)、昆虫蛋白(如黑水虻蛋白和黄粉虫蛋白)、细菌蛋白(如甲烷菌体蛋白和乙醇梭菌蛋白)。藻类蛋白的作用主要集中在抗氧化能力、免疫力的提高以及肠道保护上；昆虫蛋白的作用主要集中在营养素利用率、免疫力和抗氧化能力的提高上，但同时伴随着添加过量后导致肌肉品质和脂代谢能力降低等负面影响；细菌蛋白的作用主要集中在免疫力的提高和肠道炎症的缓解上，同时也会带来肌肉品质降低和适口性差等问题。相较于传统植物蛋白，该类蛋白源在替代鱼粉蛋白方面表现良好，但往往同时伴随着饲料成本的增加。因此，如何降低培育新型蛋白质源的成本并扩大其应用范围是亟待解决的问题之一。