摘要
魚粉是大多數(shù)商業(yè)養(yǎng)殖水生物種的主要蛋白質(zhì)來源,因?yàn)樗哂懈郀I養(yǎng)價(jià)值和缺乏抗?fàn)I養(yǎng)因素的特點(diǎn)。然而,至少十多年來,魚粉的供應(yīng)和市場(chǎng)價(jià)格一直被認(rèn)為是嚴(yán)重的問題,因此有必要尋找非傳統(tǒng)蛋白質(zhì)來源作為魚粉的替代品。
此外,通過混合不同的蛋白質(zhì)來源,每種成分的組合很可能會(huì)對(duì)營養(yǎng)特性產(chǎn)生協(xié)同作用。因此,預(yù)計(jì)水產(chǎn)飼料配方的未來將基于不同蛋白質(zhì)來源的混合。總體而言,分析強(qiáng)調(diào)需要在用新蛋白質(zhì)來源替代魚粉領(lǐng)域進(jìn)行更多研究,因?yàn)樵谒锓N方面仍有許多知識(shí)空白需要填補(bǔ),值得研究。
研究方法
本綜述分析了報(bào)告在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中使用替代飼料蛋白質(zhì)源的證據(jù)的科學(xué)論文。我們?cè)?Minerva(米蘭大學(xué)書目資源的訪問點(diǎn))、PubMed、Google Scholar、Scopus-Elsevier、Scifinder-n 和 ResearchGate 中對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行了系統(tǒng)搜索,以檢索所有可用的研究,搜索詞為“替代蛋白質(zhì)源”和“蛋白質(zhì)飼料”,后接動(dòng)物種類或動(dòng)物技術(shù)類別的名稱(即魚類,包括金鯛、幼體、幼魚等)和“水產(chǎn)養(yǎng)殖”。替代植物蛋白質(zhì)源的具體名稱(即豆粕、玉米/小麥面筋粉、油菜籽、羽扇豆等);替代動(dòng)物蛋白質(zhì)源的具體名稱(即血粉、羽毛粉、黑水虻、黃粉蟲等)。
魚粉的替代蛋白質(zhì)來源
植物蛋白飼料:包括谷物(小麥、玉米等)、油籽(大豆、向日葵、油菜籽、棉籽等)和豆類(豆類、羽扇豆、豌豆等);大豆和大豆副產(chǎn)品,大豆副產(chǎn)品(如發(fā)酵豆粕、大豆渣、大豆?jié)饪s蛋白);玉米/小麥蛋白粉;油菜籽及油菜籽副產(chǎn)品;羽扇豆(Lupinus L.);蠶豆 (Vicia faba, L.);豌豆(Pisum sativum L.);其他油籽(葵花籽粕、棉籽粕、亞麻籽、南瓜籽餅。
非植物蛋白質(zhì)來源:包括家禽副產(chǎn)品粉、羽毛粉、動(dòng)物血粉、肉骨粉。
昆蟲和無脊椎動(dòng)物
全球范圍內(nèi),用于飼料行業(yè)的昆蟲養(yǎng)殖顯著增加。歐洲法規(guī) 2015/2283制定了新型食品的發(fā)布規(guī)則,自 2018 年 1 月起已在所有歐洲國家實(shí)施。所謂的新型食品包括陸生無脊椎動(dòng)物,包括昆蟲和蚯蚓。需要注意的是,到目前為止,如果蚯蚓是在廢棄物(如動(dòng)物糞便、城市固體廢物的有機(jī)部分)上飼養(yǎng)的,則不允許將其用作單胃動(dòng)物和牛的飼料,盡管一些初步研究結(jié)果證明了這種做法的安全性(Conti 等人,2019 年;Tedesco 等人,2020 年)。相反,昆蟲粉 (IM) 可用于水產(chǎn)養(yǎng)殖營養(yǎng)(歐洲議會(huì),2017 年)。
昆蟲是一種營養(yǎng)成分有趣的飼料成分,因?yàn)樗鼈兏缓被?、脂質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)。昆蟲富含蛋白質(zhì)(60-80%)、必需氨基酸、維生素和礦物質(zhì),并且由于昆蟲的脂質(zhì)含量(31-43%),IM 是一種很好的脂質(zhì)來源。必須指出的是,干燥、脂肪提取或酶水解等一些工藝過程可以提高 IM 的營養(yǎng)價(jià)值(Miko?ajczak 等人,2020 年)。到目前為止,已有多項(xiàng)研究證明了 IM 作為 FM 替代品在不同魚類中的有效性。
在昆蟲中,黑水虻 ( Hermetia illucens ) 的營養(yǎng)研究最多,其次是黃粉蟲 ( Tenebrio molitor )。已經(jīng)對(duì)在幾種魚類的飼料中添加黑水虻幼蟲粉進(jìn)行了評(píng)估,結(jié)果表明其不會(huì)對(duì)生長性能和其他生理反應(yīng)產(chǎn)生負(fù)面影響。據(jù)報(bào)告,使用某些動(dòng)物副產(chǎn)品時(shí),約 100% 的含量會(huì)對(duì)生長性能產(chǎn)生負(fù)面影響,例如在鯰魚中觀察到的情況。
黃粉蟲 ( T. molitor ) 作為飼料替代品的潛在作用也正受到越來越多的研究,因?yàn)樗哂袠O好的營養(yǎng)價(jià)值。值得考慮的是,不同魚類對(duì)食物中昆蟲的需求水平不同,這取決于生長階段和養(yǎng)殖系統(tǒng);為了在未來實(shí)現(xiàn)IM的商業(yè)化,必須了解這些需求水平。關(guān)于IM的未來前景。可以通過提供產(chǎn)品認(rèn)知信息來加速這種接受度,例如從更愿意學(xué)習(xí)新概念的年輕人群開始。昆蟲行業(yè)肯定需要擴(kuò)大其生產(chǎn)規(guī)模,以便在價(jià)格上與其他更常見的蛋白質(zhì)來源競(jìng)爭(zhēng),因?yàn)?SBM 和 FM 的產(chǎn)量是其數(shù)千倍。
海洋藻類
1)大型藻類
大型藻類,也稱為海藻,根據(jù)其顏色分為三大類:綠藻,紅藻,褐藻。
海洋海藻成本低廉,且必需氨基酸組成相對(duì)均衡,是飼料添加劑的有前途的替代品。超過75%的海藻所含的總必需氨基酸比例高于小麥粉,高50%高于大豆粉,也高于大米和玉米(Maehre 等人,2014 年)。
以紅鯛( Pagrosomus major )為例,其飼料中添加 3% 的Gracilaria lemaneiformis,其體重增長和特定生長率方面的生長性能均有所提高(Xuan 等人)。用Padina australis和Sargassum ilicifolium替代少量(6%)飼料中的 FM可改善亞洲鱸魚幼魚(L. calcarifer)的生長性能和先天免疫參數(shù)(Morshedi 等人,2023 年),這可能是由于腸道形態(tài)改善和消化酶分泌刺激所致。在亞洲鱸魚飼料中添加 3%、6% 和 9% 的S. ilicifolium ( Zeynali 等人,2020 年)以及在虹鱒魚中添加6% 的紅藻Gracilaria pygmaea ( Sotoudeh 和 Mardani,2019 年)后,也觀察到了良好的生長性能。
2)微藻
微藻可用作飼料添加劑或飼料替代品,因?yàn)樗鼈兡軌蚝铣蔂I養(yǎng)物質(zhì),從而產(chǎn)生一種額外的高價(jià)值生物質(zhì),對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖營養(yǎng)有用 ( Sagaram 等人,2021 年)。
在最著名的常見微藻中,將螺旋藻副產(chǎn)品(添加量 3%)和脫脂雨生紅球藻(添加量 12% 和 24%)喂食尼羅羅非魚,添加量為 12% 時(shí)體重、飼料轉(zhuǎn)化率和蛋白質(zhì)效率增加,但添加量為 24% 時(shí)對(duì)體重產(chǎn)生負(fù)面影響(Ju et al., 2017)。在銀鯽魚幼魚飼料中添加螺旋藻(Arthrospira platensis)粉可提高喂食量為 3.38 和 6.76 g/100 g 的魚的生長性能和存活率,并提高血漿 SOD 和血液白細(xì)胞的吞噬細(xì)胞活性(Cao et al., 2018)。
3)單細(xì)胞蛋白
單細(xì)胞蛋白 (SCP) 是指從微生物(例如微藻、酵母、真菌或細(xì)菌)的純培養(yǎng)物或混合培養(yǎng)物中提取的蛋白質(zhì),可用作供人類和動(dòng)物食用的傳統(tǒng)蛋白質(zhì)來源的替代品(Pereira 等人,2022 年)。
最近, Hansen 等人 (2019)的一項(xiàng)研究報(bào)告稱,大西洋鮭魚飼喂含有C. utilis和 FM(20 %)或高水平 SMB(酵母百分比為 5、10、20 %)的飼料 28 天,對(duì)腸道結(jié)構(gòu)沒有負(fù)面影響,同時(shí)表現(xiàn)出較高的生長性能。
與使用酵母的研究相比,關(guān)于細(xì)菌 SCP 在水產(chǎn)營養(yǎng)中的應(yīng)用的研究相對(duì)較少,盡管它們的有效性已被反復(fù)證明。在虹鱒魚中評(píng)估了使用M. extorquens細(xì)菌產(chǎn)生的 SCP 的效果,該細(xì)菌以消耗甲醇的能力而聞名,替代一部分 SBM(5–10%),持續(xù) 12 周。結(jié)果表明,添加高達(dá) 10% 的 SCP 可提高魚的存活率,盡管飼喂 10% SCP 飲食的魚的體重增加略低,部分原因是 FI 較低,導(dǎo)致飲食的適口性較低(Hardy 等人,2018 年)。因此,加入可能增加適口性的成分可以進(jìn)一步改善獲得的結(jié)果。
盡管上述大量研究已經(jīng)證明,以 SCP 為基礎(chǔ)的飼料對(duì)多種水產(chǎn)養(yǎng)殖魚類和蝦類具有有益作用(例如,提高存活率和生長性能、調(diào)節(jié)腸道微生物群、增強(qiáng)先天免疫力和提高抗壓能力),但在提高 SCP 的生產(chǎn)、加工和經(jīng)濟(jì)效益方面仍面臨挑戰(zhàn)。由于 SCP 的主要工業(yè)限制是經(jīng)濟(jì)方面的,因此有必要制定策略來降低生產(chǎn)成本并提高生產(chǎn)力,例如通過開發(fā)更高效的發(fā)酵系統(tǒng)。
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