摘要
魚粉是大多數商業養殖水生物種的主要蛋白質來源,因為它具有高營養價值和缺乏抗營養因素的特點。然而,至少十多年來,魚粉的供應和市場價格一直被認為是嚴重的問題,因此有必要尋找非傳統蛋白質來源作為魚粉的替代品。
此外,通過混合不同的蛋白質來源,每種成分的組合很可能會對營養特性產生協同作用。因此,預計水產飼料配方的未來將基于不同蛋白質來源的混合。總體而言,分析強調需要在用新蛋白質來源替代魚粉領域進行更多研究,因為在水生物種方面仍有許多知識空白需要填補,值得研究。
研究方法
本綜述分析了報告在水產養殖業中使用替代飼料蛋白質源的證據的科學論文。我們在 Minerva(米蘭大學書目資源的訪問點)、PubMed、Google Scholar、Scopus-Elsevier、Scifinder-n 和 ResearchGate 中對文獻進行了系統搜索,以檢索所有可用的研究,搜索詞為“替代蛋白質源”和“蛋白質飼料”,后接動物種類或動物技術類別的名稱(即魚類,包括金鯛、幼體、幼魚等)和“水產養殖”。替代植物蛋白質源的具體名稱(即豆粕、玉米/小麥面筋粉、油菜籽、羽扇豆等);替代動物蛋白質源的具體名稱(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);大豆和大豆副產品,大豆副產品(如發酵豆粕、大豆渣、大豆濃縮蛋白);玉米/小麥蛋白粉;油菜籽及油菜籽副產品;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。
非植物蛋白質來源:包括家禽副產品粉、羽毛粉、動物血粉、肉骨粉。
昆蟲和無脊椎動物
全球范圍內,用于飼料行業的昆蟲養殖顯著增加。歐洲法規 2015/2283制定了新型食品的發布規則,自 2018 年 1 月起已在所有歐洲國家實施。所謂的新型食品包括陸生無脊椎動物,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(如動物糞便、城市固體廢物的有機部分)上飼養的,則不允許將其用作單胃動物和牛的飼料,盡管一些初步研究結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) 可用于水產養殖營養(歐洲議會,2017 年)。
昆蟲是一種營養成分有趣的飼料成分,因為它們富含氨基酸、脂質、維生素和礦物質。昆蟲富含蛋白質(60-80%)、必需氨基酸、維生素和礦物質,并且由于昆蟲的脂質含量(31-43%),IM 是一種很好的脂質來源。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 的營養價值(Miko?ajczak 等人,2020 年)。到目前為止,已有多項研究證明了 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 ) 的營養研究最多,其次是黃粉蟲 ( Tenebrio molitor )。已經對在幾種魚類的飼料中添加黑水虻幼蟲粉進行了評估,結果表明其不會對生長性能和其他生理反應產生負面影響。據報告,使用某些動物副產品時,約 100% 的含量會對生長性能產生負面影響,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,因為它具有極好的營養價值。值得考慮的是,不同魚類對食物中昆蟲的需求水平不同,這取決于生長階段和養殖系統;為了在未來實現IM的商業化,必須了解這些需求水平。關于IM的未來前景。可以通過提供產品認知信息來加速這種接受度,例如從更愿意學習新概念的年輕人群開始。昆蟲行業肯定需要擴大其生產規模,以便在價格上與其他更常見的蛋白質來源競爭,因為 SBM 和 FM 的產量是其數千倍。
海洋藻類
1)大型藻類
大型藻類,也稱為海藻,根據其顏色分為三大類: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(Morshedi 等人,2023 年),這可能是由于腸道形態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,因為它們能夠合成營養物質,從而產生一種額外的高價值生物質,對水產養殖營養有用 ( Sagaram 等人,2021 年)。
在最著名的常見微藻中,將螺旋藻副產品(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% 時體重、飼料轉化率和蛋白質效率增加,但添加量為 24% 時對體重產生負面影響(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 和血液白細胞的吞噬細胞活性(Cao et al., 2018)。
3)單細胞蛋白
單細胞蛋白 (SCP) 是指從微生物(例如微藻、酵母、真菌或細菌)的純培養物或混合培養物中提取的蛋白質,可用作供人類和動物食用的傳統蛋白質來源的替代品(Pereira 等人,2022 年)。
最近, Hansen 等人 (2019)的一項研究報告稱,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,對腸道結構沒有負面影響,同時表現出較高的生長性能。
與使用酵母的研究相比,關于細菌 SCP 在水產營養中的應用的研究相對較少,盡管它們的有效性已被反復證明。在虹鱒魚中評估了使用M. extorquens細菌產生的 SCP 的效果,該細菌以消耗甲醇的能力而聞名,替代一部分 SBM(5–10%),持續 12 周。結果表明,添加高達 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一步改善獲得的結果。
盡管上述大量研究已經證明,以 SCP 為基礎的飼料對多種水產養殖魚類和蝦類具有有益作用(例如,提高存活率和生長性能、調節腸道微生物群、增強先天免疫力和提高抗壓能力),但在提高 SCP 的生產、加工和經濟效益方面仍面臨挑戰。由于 SCP 的主要工業限制是經濟方面的,因此有必要制定策略來降低生產成本并提高生產力,例如通過開發更高效的發酵系統。
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