單細(xì)胞蛋白在水產(chǎn)配合飼料中應(yīng)用的研究進(jìn)展

《單細(xì)胞蛋白在水產(chǎn)配合飼料中應(yīng)用的研究進(jìn)展》摘要：ZittelliGC,ParisiG,etal.GrowthperformanceandqualitytraitsofEuropeanseabaSD.labrax)feddietsincludingincreasinglevelsoffreeze-driedIsochrysis(spT-ISO)biomassasasourceofproteinandn-3longchainPUFAinpartialsubstitutionoffishderivatives[J].Aquacult,ure2015,440：60-68.,TrinhLT,ChauDT,etal.Spentbrewer"syeastasareplacementforfishmealindietsforgiantfreshwaterprawn(Macrobrachiumrosenberg)ii,rearedineitherclearwaterorabioflocenvironment[J].AquacultN,ut2r019,25(4)：970-979.,ImaniA,FarhangiM,etal.ReplacementoffishmealwithprocessedcanolamealindietsforjuvenileNiletilapia(Oreochromisniloticu)s：Growthperformance,mucosalinnateimmunit,yhepaticoxidativestatus,liverandintestinehistology[J].Aquacultu,re2020,518：734824.潘世會(huì)谷珉梁振林摘要：全球魚(yú)粉資源緊缺，限制了水產(chǎn)行業(yè)的快速發(fā)展。單細(xì)胞蛋白（Singlecellprotein,SCP）營(yíng)養(yǎng)豐富，不受時(shí)間和地域的限制、生產(chǎn)效率高、周期短，逐漸應(yīng)用在飼料行業(yè)。本文綜述了幾種代表性的單細(xì)胞蛋白源的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)以及在水產(chǎn)動(dòng)物中的應(yīng)用情況,希望對(duì)今后單細(xì)胞蛋白飼料的開(kāi)發(fā)利用提供參考。關(guān)鍵詞：?jiǎn)渭?xì)胞蛋白;水產(chǎn)動(dòng)物;營(yíng)養(yǎng);飼料2015年聯(lián)合國(guó)發(fā)布《2030年可持續(xù)發(fā)展議程》,描繪了世界未來(lái)發(fā)展藍(lán)圖。水產(chǎn)養(yǎng)殖綠色、可持續(xù)的良性發(fā)展是未來(lái)行業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)。世界漁業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖部門(mén)也采取了相應(yīng)的措施,制定海洋資源捕撈配額,保護(hù)海洋和海洋資源。水產(chǎn)養(yǎng)殖為世界人民提供了優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)食物,2018年世界水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)全球魚(yú)類(lèi)生產(chǎn)的貢獻(xiàn)率達(dá)到46.0%,并且這種貢獻(xiàn)率將會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)［1］。傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖或使用鮮雜魚(yú)直接飼養(yǎng)水產(chǎn)動(dòng)物;或捕撈鱈魚(yú)、沙丁魚(yú)、鯖魚(yú)等制成魚(yú)粉用于加工水產(chǎn)配合飼料,進(jìn)而飼養(yǎng)水產(chǎn)動(dòng)物。近年來(lái)魚(yú)粉資源供需緊張,魚(yú)粉價(jià)格較高,嚴(yán)重限制了迅猛發(fā)展的水產(chǎn)行業(yè)。因此,對(duì)于整個(gè)水產(chǎn)行業(yè)來(lái)說(shuō),尋找可替代魚(yú)粉的優(yōu)質(zhì)蛋白源勢(shì)在必行。我國(guó)是水產(chǎn)養(yǎng)殖大國(guó),水產(chǎn)養(yǎng)殖的發(fā)展離不開(kāi)優(yōu)質(zhì)蛋白源的支持。目前,可替代的蛋白源主要是陸生動(dòng)物蛋白（雞肉粉、牛肉骨粉和昆蟲(chóng)蛋白粉等）和植物性蛋白（豆粕、菜粕和棉粕等）。不平衡,并且有些蛋白源含但是相比魚(yú)粉來(lái)說(shuō),陸生蛋白源適口性差、蛋白質(zhì)含量低、氨有的抗?fàn)I養(yǎng)因子（如豆粕中的大豆皂甙、棉粕中的棉酚、菜粕中的芥子堿）會(huì)引起魚(yú)類(lèi)腸道不適，進(jìn)而影響生長(zhǎng)、發(fā)育，甚至造成養(yǎng)殖動(dòng)物大面積死亡。同時(shí)，陸生蛋白源生產(chǎn)周期長(zhǎng)，需要占用大量的空間、人力和物力。因此，為了滿(mǎn)足今后飼料業(yè)對(duì)優(yōu)質(zhì)蛋白源的需求，尋找新型的蛋白原料變得非常重要。不平衡,并且有些蛋白源含單細(xì)胞蛋白是一類(lèi)新興的飼料原料，隨著微生物發(fā)酵技術(shù)和發(fā)酵工業(yè)逐漸成熟，規(guī)?；a(chǎn)具有可行性。該生產(chǎn)過(guò)程不受時(shí)間和地域的限制，生產(chǎn)效率高、周期短。人們也可以利用工農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣和下腳料規(guī)模化生產(chǎn)指定的非致病性微生物。該生產(chǎn)是一種不與人爭(zhēng)地、“變廢為寶”、與環(huán)境友好的綠色可持續(xù)發(fā)展模式。目前單細(xì)胞蛋白在水產(chǎn)飼料中有了一定的應(yīng)用，本文結(jié)合近幾年國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究報(bào)道，對(duì)單細(xì)胞蛋白在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用情況做一概述。1單細(xì)胞蛋白及其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值單細(xì)胞蛋白(Single-CellProtein,SCP)，是指可工業(yè)化大規(guī)模培養(yǎng)、作為人類(lèi)食品或動(dòng)物飼料原料的非致病微生物，如酵母、細(xì)菌、微藻和原生生物等細(xì)胞制品，也稱(chēng)為微生物蛋白。SCP不僅蛋白質(zhì)、氨SCP不僅蛋白質(zhì)、氨含量豐富，分別旋藻粉蛋白質(zhì)含量可達(dá)60%以上，賴(lài)氨酸和蛋氨酸等水產(chǎn)動(dòng)物限制性氨可達(dá)13.98-28.91mg/g，9.76~15.83mg/g[2];單細(xì)胞藻類(lèi)還有豐富的胡蘿卜素，可以增強(qiáng)水產(chǎn)動(dòng)物的免疫力，改善動(dòng)物的體色[3]。酵母蛋白質(zhì)含量在30%~50%，核苷酸和B族維生素含量豐富，優(yōu)于魚(yú)粉[4];乙醇梭菌蛋白質(zhì)含量可達(dá)80%，蛋白質(zhì)含量超過(guò)了進(jìn)口魚(yú)粉，并含量豐富，分別含有豐富的必需氨。裂殖壺菌可以有效地利用廉價(jià)的碳、氮原料，合成魚(yú)類(lèi)生長(zhǎng)所需的二含有豐富的必需氨十二碳六烯酸(DHA)[5]。但是不同來(lái)源的單細(xì)胞蛋白含量會(huì)有差異，主要的單細(xì)胞蛋白飼料的營(yíng)養(yǎng)成分見(jiàn)表1。單細(xì)胞蛋白在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用單細(xì)胞蛋白在水產(chǎn)飼料中的研究主要集中在替代魚(yú)粉后對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)性能、飼料利用、消化和腸道健康方面的研究。生長(zhǎng)指標(biāo)和飼料利用是評(píng)判新型原料作為水產(chǎn)配合飼料原料優(yōu)劣性的重要指標(biāo)，也是一線(xiàn)人員比較關(guān)注的指標(biāo)，主要包括特定生長(zhǎng)率、增重率、飼料效率等。消化、免疫和腸道健康，是水產(chǎn)動(dòng)物生理學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容，可以科學(xué)指導(dǎo)原料在配合飼料中的用量。下面就SCP的具體來(lái)源在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用展開(kāi)論述。微藻類(lèi)蛋白研究表明，飼料中添加一定量的單細(xì)胞藻可以促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)。1%的海水螺旋藻添加至飼料中，彭澤鯽的增重率增加23.45%，肌肉中的鮮味氨基酸、亞麻油和棕櫚酸也優(yōu)于對(duì)照組，改善肌肉相關(guān)品質(zhì)［7］。Delgado等［8］以螺旋藻替代50%的魚(yú)粉，對(duì)蝦的增重率和存活率顯著優(yōu)于其他各替代組，效果類(lèi)似于全魚(yú)粉組。道可能是螺旋藻的氨基酸、維生素含量比較豐富，同時(shí)也可能含有一些促進(jìn)生長(zhǎng)的物質(zhì)。另外一些單細(xì)胞藻類(lèi)蛋白也可以替代部分魚(yú)粉。Kiron等［9］在大西洋鮭飼料中添加20%的脫脂微藻粉，養(yǎng)殖70天后發(fā)現(xiàn)，大西洋鮭的生長(zhǎng)性能和存活率均不受影響。虹鱒可耐受68%螺旋藻（35%藻蛋白）［10］。歐洲鱸魚(yú)飼料中可以添加等鞭金藻凍干粉替代20%的魚(yú)粉，而對(duì)養(yǎng)殖動(dòng)物的生長(zhǎng)和飼料利用無(wú)不利影響［11］。酵母類(lèi)蛋白飼料酵母是指以碳水化合物為主要原料，經(jīng)液態(tài)通風(fēng)培養(yǎng)酵母菌，并從其發(fā)酵醪中分離酵母菌體，酵母菌體經(jīng)干燥后制得的產(chǎn)品［4］，菌種包括釀酒酵母菌、產(chǎn)朊假絲酵母菌、熱帶假絲酵母菌和球擬酵母菌等，目前在水產(chǎn)飼料中啤酒酵母的應(yīng)用報(bào)道較多。一些研究報(bào)道，適量的酵母粉替代飼料中的魚(yú)粉，可以促進(jìn)養(yǎng)殖動(dòng)物的生長(zhǎng)和改善飼料利用性能。巴丁魚(yú)飼料中啤酒酵母粉替代45%的魚(yú)粉，可以促進(jìn)巴丁魚(yú)的生長(zhǎng)，提高免疫能力-補(bǔ)體活性（ACH50）、增加溶菌酶活性和總免疫球蛋白（Ig），而不影響巴丁魚(yú)的肌肉品質(zhì)［12］。海鱸飼料中啤酒酵母粉替代50%的魚(yú)粉蛋白時(shí)，海鱸的生長(zhǎng)較對(duì)照組差異不顯著（P>0.05）;而添加30%的啤酒酵母粉可以明顯改善海鱸的飼料利用率［13］。也有一些研究報(bào)道，酵母類(lèi)蛋白替代魚(yú)粉，對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)、存活率等無(wú)影響。當(dāng)利用啤酒酵母粉替代羅氏沼蝦飼料中60%的魚(yú)粉時(shí)，羅氏沼蝦的生長(zhǎng)和存活率均不受影響［14］。張梁等［15］關(guān)于淡水白鯧的研究表明，17%啤酒酵母粉（魚(yú)粉含量為10%）組與10%啤酒酵母粉（魚(yú)粉含量為15%）的對(duì)照組差異不顯著（P>0.05）。另外一些報(bào)道指出，酵母類(lèi)蛋白高比例替代魚(yú)粉時(shí)，會(huì)對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的生理健康造成一定的影響。Vidakovic［16］等以20%、40%和60%的啤酒酵母粉替代虹鱒配合飼料中的魚(yú)粉，經(jīng)過(guò)10周的飼養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)，60%組的虹鱒腸道組織形態(tài)發(fā)生病變，飼料的表觀消化率降低。這可能是啤酒酵母中含有一些成分，限制了其在虹鱒飼料中的更高比例應(yīng)用。類(lèi)似于植物蛋白源中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，如Mohammadi等［17］以菜粕替代37.5%和50%的魚(yú)粉時(shí)，羅非魚(yú)的腸道和肝臟發(fā)生病變，單核免疫細(xì)胞發(fā)生浸潤(rùn)、固有層擴(kuò)張、小腸絨毛分離和縮短，進(jìn)而降低了羅非魚(yú)的飼料利用效率。細(xì)菌類(lèi)蛋白近幾年，利用細(xì)菌發(fā)酵技術(shù)對(duì)天然氣、工業(yè)廢氣及生活污水等合理化利用，進(jìn)而生產(chǎn)出來(lái)的蛋白將成為行業(yè)的研究熱點(diǎn)。代表性菌類(lèi)蛋白如乙醇梭菌蛋白、甲烷氧化菌蛋白和一些光合細(xì)菌蛋白等。不同的菌類(lèi)蛋白在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用情況不同，同種蛋白源在不同養(yǎng)殖動(dòng)物的飼料中添加比例也會(huì)不同。草魚(yú)飼料中添加5%的乙醇梭菌蛋白，會(huì)促進(jìn)養(yǎng)殖動(dòng)物的生長(zhǎng)，但是更高比例的替代會(huì)造成草魚(yú)肝臟損傷，影響草魚(yú)的生長(zhǎng)，甚至降低草魚(yú)的存活率［18］。黑鯛飼料中乙醇梭菌蛋白可以替代58.2%的魚(yú)粉，而不影響黑鯛的生長(zhǎng)［19］。乙醇梭菌蛋白在兩種魚(yú)類(lèi)飼料中添加比例不同的原因，可能與這兩種魚(yú)的食性有關(guān)。草魚(yú)是典型的草食性魚(yú)類(lèi)，而黑鯛偏肉食性，可能兩者營(yíng)養(yǎng)代謝機(jī)理不同，最終造成飼料中添加比例差異。其他菌類(lèi)蛋白在水產(chǎn)飼料中也有應(yīng)用，紫色光合細(xì)菌是一類(lèi)可以高效利用工業(yè)或生活廢水進(jìn)行可以替代66%的魚(yú)粉，而不影響海鱸的正常生長(zhǎng)［20］。甲基桿菌蛋白粉替代虹鱒飼料中5%的豆粕，而不會(huì)影響虹鱒的生長(zhǎng)和飼料利用性能。另外，目前關(guān)于甲烷氧化菌蛋白的研究，主要集中在甲烷氧化菌的分離及發(fā)酵條件優(yōu)化，相信工藝成熟之后也將成為水產(chǎn)飼料替代蛋白源的研究熱點(diǎn)。合成代謝的菌類(lèi)，最終通過(guò)一定的工藝轉(zhuǎn)化成菌類(lèi)蛋白干粉。研究表明，紫色光合細(xì)菌蛋白粉合成代謝的菌類(lèi)，最終通過(guò)一定的工藝轉(zhuǎn)化成菌類(lèi)蛋白干粉。研究表明，紫色光合細(xì)菌蛋白粉原生生物類(lèi)原生生物類(lèi)蛋白質(zhì)含量較低，目前作為蛋白原料添加至飼料中替代魚(yú)粉的意義不大，但其油脂含量高，并且富含二十二碳六烯酸（DHA）。因此，這些原生生物資源可以作為油料原料替代飼料中的魚(yú)油，因?yàn)轸~(yú)油資源供應(yīng)不穩(wěn)定，而且市場(chǎng)價(jià)格較其他油類(lèi)偏高。Tibbetts等［21］以裂殖壺菌粉替代0%、33%、66%和100%的魚(yú)油，而不影響大西洋鮭對(duì)飼料的消化利用，相應(yīng)的干物質(zhì)表觀消化率、蛋白質(zhì)表觀消化率和脂肪消化率分別為76%~77%、94%和89%~90%。Seong等［22］研究結(jié)果表明，在非魚(yú)油虹鱒飼料中添加50g/kg和100g/kg裂殖壺菌粉，較對(duì)照組（60g/kg魚(yú)油）含有更高的總脂質(zhì)和DHA，這也證明了裂殖壺菌粉是可以替代海水魚(yú)飼料中的魚(yú)油。這些研究結(jié)果也為原生生物類(lèi)資源在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用提供了新的方向。結(jié)語(yǔ)我國(guó)是水產(chǎn)品消費(fèi)大國(guó)，水產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)蛋白原料的支撐。魚(yú)粉資源的供需緊張，使得開(kāi)發(fā)新的蛋白源變得越來(lái)越重要。相對(duì)陸生動(dòng)植物蛋白源漫長(zhǎng)的生產(chǎn)周期，SCP可以規(guī)?；?、工廠化快速生產(chǎn)，并可以“變廢為寶”，促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。相關(guān)的研究也表明，SCP在水產(chǎn)飼料中替代魚(yú)粉或魚(yú)油具有一定的可行性。另外，添加適宜比例的SCP可以改善動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)狀況、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)。資源的合理化高效利用，離不開(kāi)學(xué)科之間的相互推進(jìn)。SCP深加工的研究也在繼續(xù)深入，如SCP的純化工藝，有效去除產(chǎn)品中的RNA，生產(chǎn)無(wú)害化的產(chǎn)品。與此同時(shí)，相關(guān)的營(yíng)養(yǎng)生理也在推進(jìn)，如SCP對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物生理健康的影響，相關(guān)營(yíng)養(yǎng)素的調(diào)控機(jī)制，飼料原料的合理搭配。隨著相關(guān)研究的深入及生產(chǎn)工藝水平的提升，單細(xì)胞蛋白在水產(chǎn)飼料行業(yè)中的應(yīng)用應(yīng)具有更廣闊的發(fā)展空間。參考文獻(xiàn)：FAO.TheStateofWorldFisheriesandAquaculture2020[R].Rome，2020.成分分析及營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)[J].食品與閆春宇，王素英，董世瑞.成分分析及營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)[J].食品與機(jī)械，2015，31（06）：21-27.ShahMR，LutzuGA，AlamA，etal.Microalgaeinaquafeedsforasustainableaquacultureindustry[J].JApplPhycol，2018，30（1）：197-213.[4]矗琴，楊凡，易建華，等.酵母類(lèi)單細(xì)胞蛋白原料在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用[J].中國(guó)飼料，2017，12：42-44.TilbbettsSM，PatelakisSJJ，Whitney-LalondeCG，etal.NutrientcompositionandproteinqualityofmicroalgaemealsproducedfromthemarineprymnesiophytePavlovasp.459mass-cultivatedinenclosedphotobioreactorsforpotentialuseinsalmonidaquafeeds[J].JApplPhycol，2020，32（1）：299-318.JonesSW，KappolA，F(xiàn)riedmanS，etal.Recentadvancesinsinglecellproteinuseasafeedingredientinaquaculture[J].CurrOpinBiotech，2020，61：189-197.謝少林，陳平原，呂子君，等.飼料中添加螺旋藻對(duì)彭澤鯽生長(zhǎng)和肌肉營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響[J].飼料工業(yè)，2015，36（10）：26-29.Gamboa-DelgadoJ，Morales-NavarroYI，Nieto-LopezMG，etal.AssimilationofdietarynitrogensuppliedbyfishmealandmicroalgalbiomassfromSpirulina(Arthrospiraplatensis)andNannochloropsisoculatainshrimpLitopenaeusvannameifedcompounddiets[J].JApplPhycol，2019，31(4)：2379-2389.KironV，SorensenM，HuntleyM，etal.Defattedbiomassofthemicroalga，Desmodesmussp.，canreplacefishmealinthefeedsforAtlanticsalmon[J].FrontMarSci，2016，3.MattyAJ，SmithP.Evaluationofayeast，abacteriumandanalgaasaproteinsourceforrainbow-trout.1.Effectofproteinlevelongrowth，grossconversionefficiencyandproteinconversionefficiency[J].Aquaculture，1978，14(3)：235246.TibaldiE，ZittelliGC，ParisiG，etal.GrowthperformanceandqualitytraitsofEuropeanseabass(D.labrax)feddietsincludingincreasinglevelsoffreeze-driedIsochrysissp(T-ISO)biomassasasourceofproteinandn-3longchainPUFAinpartialsubstitutionoffishderivatives[J].Aquaculture，2015，440：60-68.PongpetJ，PonchunchoovongS，PayoohaK.Partialreplacementoffishmealbybrewer"syeast(Saccharomycescerevisiae)inthedietsofThaiPanga(PangasianodonhypophthalmusxPangasiusbocourti)[J].AquacultNutr,2016,22(3)：575-585.Oliva-TelesA，GONCALVESP.Partialreplacementoffishmealbybrewersyeast(Saccaromycescerevisae)indietsforseabass(Dicentrarchuslabrax)juveniles[J].Aquaculture，2001，202(3-4)：269-278.NguyenNHY，TrinhLT，ChauDT，etal.Spentbrewer"syeastasareplacementforfishmealindietsforgiantfreshwaterprawn(Macrobrachiumrosenbergii)，rearedineitherclearwaterorabioflocenvironment[J].AquacultNutr，2019，25(4)：970-979.[15]張梁，周維祿，楊世平.飼料酵母替代部分魚(yú)粉養(yǎng)殖淡水白鯧試驗(yàn)[J].鄭州牧業(yè)工程高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2003，1：4-5.VidakovicA，HuybenD，SundhH，etal.Growthperformance，nutrientdigestibilityandintestinalmorphologyofrainbowtrout(Onco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