大菱鲆對蛋白質與氨基酸的需求研究進展

◆作者：王卓鐸 張海濤 孫廣文 劉 敏

◆單位：廣東恒興飼料實業股份有限公司；農業農村部華南水產與畜禽飼料重點實驗室

大菱鲆(Scophthalmus maximus)隸屬鰈形目(Pleuronectiformes)、鲆科(Bothidae)、菱鲆屬,俗稱多寶魚，其肉質鮮嫩、營養價值高，在中國及歐洲被廣泛養殖（馬季等，2020）。近年來我國海水魚總產量年增長速率較快，由2010年的76.8萬t增長到2019年的160.6萬t；鲆魚是主要的養殖海水魚之一，其產量占我國海水魚養殖總產量的10%～14%（中國漁業統計年鑒2011-2020）。大菱鲆原產于大西洋東北沿岸，2017年我國大菱鲆養殖產量約4.5萬噸（中國水產養殖網）。

1 蛋白質

蛋白質是維持魚體正常新陳代謝、健康和繁殖的物質基礎。飼料蛋白質與蛋能比均應保持在適宜的水平。飼料能量不足時，蛋白質會被轉化為能量用于生存和繁殖，不利于生長；能量過剩則會導致肥胖。水產動物的蛋白質需求量即是指可同時滿足水產動物對氨基酸的需要量，又能獲得最佳生長性能的蛋白質水平（麥康森等，2015）。目前，有關大菱鲆蛋白質需求的報道已有部分研究。

陳四清等（2004）以魚粉、豆粕、花生粕、飼料酵母為蛋白源，配制了蛋白水平為36.0%～45.0%的配合飼料，在小型充氣水泥池中以大菱鲆幼魚為對象開展了60天的養殖試驗。基于增重率和飼料效率分析得出大菱鲆幼魚飼料蛋白質的適宜需要量為42.0%～45.0%。蔣克勇等（2005a，2005b，2005c）以魚粉和蛋白粉為蛋白源，配制了蛋白水平為45.0%～54.0%的膨化顆粒飼料，在室內養殖桶中以大菱鲆幼魚[(34.5±5.5)g]為對象開展了88天的養殖試驗。結果表明，綜合飼料蛋白質水平對大菱鲆幼魚的生長性能、飼料利用、蛋白質消化特征、以及飼喂后對水環境主要生態因子的影響考慮，得出大菱鲆幼魚飼料蛋白質的適宜需要量為50%。Liu等（2015）以魚粉為蛋白源，配制粗蛋白水平為47.2%～63.6%的配合飼料，在室內充氣水箱中以大菱鲆幼魚[(38.2±0.1)g]為對象開展8周的養殖試驗。以特定生長率為評價指標，經折線回歸模型分析得到配合飼料中蛋白質的適宜添加量為57.0%。高婷婷等（2012）在工業化封閉循環水養殖系統條件下，研究了四個蛋白梯度（41%、46%、50%、55%）對大菱鲆[(145.08±0.56)g]生長、消化酶、免疫機能的影響。結果表明，日糧中高蛋白質含量顯著促進大菱鲆幼魚的生長性能和蛋白質消化酶活力（P<0.05），而中等蛋白水平更加有利于幼魚重要免疫機能的發揮和成活率的提高。因而，綜合三方面因素考慮，大菱鲆幼魚飼料蛋白質的適宜需要量為50%。張靜等（2016）采用了類似高婷婷的試驗方法，研究了蛋白營養變化對工業養殖大菱鲆幼魚生長、氨氮排泄及肌肉氨基酸的影響。結果表明，日糧蛋白水平過高，不能顯著改善生長性能也不能改變肌肉氨基酸比例，卻會顯著提高氨氮排泄。綜合兩方面因素考慮，大菱鲆幼魚飼料適宜蛋白質水平為45%～50%。研究表明，大菱鲆（580 g）能夠有效地利用高脂飼料（粗脂肪水平15%或25%），中、低蛋白（35%或42.5%粗蛋白）飼料可以起到一定的蛋白節約作用。綜合生長性能和效益成本考慮，大菱鲆養成階段飼料中適宜的粗蛋白和粗脂肪含量分別為43.5%和25.7%（Leknes等，2012）。馬愛軍等（2005）研究了四個粗蛋白水平（40.6%、45.5%、47.9%、49.3%）對室內水泥池中養殖的大菱鲆親魚[(2650±12.00)g]繁殖性能的影響。結果表明，高蛋白高n-3高不飽和脂肪酸的飼料顯著提高了大菱鲆親魚的繁殖性能：親魚體重增重大，產卵量高，所產卵子卵徑大，受精后上浮率、孵化率高，仔稚魚的存活力強（P<0.05）。研究建議，用于大菱鲆親魚培育的飼料中適宜蛋白質含量應≥45 %。

表1 大菱鲆的蛋白質需求

綜上，大菱鲆飼料適宜蛋白質范圍為：幼魚42%～57%，中成魚43.50%，親魚≥45 %（表1）。

2 氨基酸

合理的氨基酸組成和含量對于維持動物的生長和繁殖是極為重要的。必需氨基酸的合理供給有助于提高飼養魚類對于植物性蛋白源飼料的利用率。魚類肌肉蛋白質含量和氨基酸的組成在一定程度上可以反應魚對蛋白質及氨基酸的需求。

2.1 氨基酸需要量

目前關于大菱鲆必需氨基酸需求的研究以蛋氨酸和精氨酸居多，其次是賴氨酸、亮氨酸、異亮氨酸以及纈氨酸，且這些研究主要集中于大菱鲆幼魚，中魚與成魚氨基酸需求少見報道。

Gao等（2019）報道，蛋氨酸是魚類植物性飼料中最具限制性的氨基酸之一，蛋氨酸缺乏顯著降低了大菱鲆的生長性能和飼料利用率（P<0.05），同時蛋氨酸缺乏降低了小腸絨毛和微絨毛的高度以及杯狀細胞的數量。此外，蛋氨酸水平會影響大菱鲆血漿氨基酸譜。該研究表明，大菱鲆植物性日糧的適宜蛋氨酸含量為1.82%。魏玉婷（2010）以魚粉、豆粕、明膠為主要蛋白源，研究了六種蛋氨酸水平（0.93%、1.14%、1.43%、1.66%、1.92%和2.26%）（飼料干重）對大菱鲆（1.80 g）生長、飼料利用及相關酶活性的影響。分別基于特定生長率和飼料系數的一元二次回歸分析表明，大菱鲆幼魚對飼料中蛋氨酸的適宜需要量分別為1.61%飼料干重（3.39%飼料蛋白）和1.52%飼料干重（3.20%飼料蛋白）。齊國山（2012）以魚粉、豆粕和谷朊粉為主要蛋白源，研究了三個蛋氨酸添加水平（0%、0.2%、1.2%）對大菱鲆幼魚[(2.00±0.01)g]攝食、生長、飼料利用、生化成分、肝臟組織學結構及牛磺酸合成代謝的影響。結果表明，高植物蛋白飼料中，1%的蛋氨酸對大菱鲆的生長、攝食有顯著促進作用。侯華鵬等（2012）的研究表明，飼料中蛋氨酸水平由1.35%上升到2.51%對大菱鲆幼魚[(5.49±0.01)g]的生長、飼料利用和抗氧化反應無顯著影響（P>0.05）。王慶超（2015）的研究提到，大菱鲆幼魚[(13.02±0.10)g]飼料中適宜的蛋氨酸水平為1.5%，額外添加蛋氨酸使之上升到2.53%，可提高大菱鲆幼魚肝臟中的牛磺酸水平。此外，侯華鵬（2012）比較了大菱鲆[(65.04±0.21)g]對飼料中2種不同的蛋氨酸源——蛋氨酸和蛋氨酸羥基類似物（HMTBa）吸收利用的異同。蛋氨酸添加組飼料中含0.75%蛋氨酸、0.45%胱氨酸；HMTBa添加組飼料中含0.80%蛋氨酸、0.78% HMTBa和0.44%半胱氨酸。結果發現，大菱鲆攝食后飼料中蛋氨酸主要在小腸被吸收利用，而HMTBa在整個消化道都可以被吸收利用。攝食后添加蛋氨酸組血漿中游離蛋氨酸含量要高于添加HMTBa組。飼料中HMTBa水平由0.22%上升到1.38%對大菱鲆幼魚生長、飼料利用和抗氧化反應無明顯影響（侯華鵬等，2012）。Hu等（2015）關于四種HMTBa水平（0%、1%、5%、10%）作為大菱鲆[(3.76±0.01)g]蛋氨酸源的安全性評估研究表明，綜合生長性能、抗氧化反應和肝腸狀況考慮，大菱鲆日糧中HMTBa控制在5%以下是安全的。

代偉偉等（2015）研究了飼料中三個賴氨酸水平(1.03%、2.28%、3.43%)、三個精氨酸水平（1.32%、2.22%、3.32%）及其相互作用對大菱鲆幼魚[(18.48±0.16)g]生長、體成分和肌肉氨基酸含量的影響。結果表明，飼料中賴氨酸和精氨酸添加量對飼料效率、魚體蛋白質沉積和肌肉氨基酸含量有顯著的交互作用（P<0.05），且當賴氨酸和精氨酸添加量分別為2.39%和0.9%時拮抗作用最強。此外，大菱鲆的生長、飼料利用、體組成、形體指標和肌肉氨基酸含量受飼料賴氨酸的影響大于精氨酸；賴氨酸和精氨酸添加量分別為1.19%（飼料中賴氨酸含量2.28%）和0.9%（飼料中精氨酸含量2.22%）時，大菱鲆有最大生長和飼料利用率。Peres等（2008）由生長實驗和理想蛋白比例得出大菱鲆(初重18.1g)最適賴氨酸和精氨酸需求分別為2.42%和2.02%。

魏玉婷（2010）同時研究了五種精氨酸水平（2.22%、2.26%、3.14%、3.56%和4.05%）（飼料干重）對大菱鲆生長、飼料利用及相關酶活性的影響。基于特定生長率進行一元二次回歸分析表明，大菱鲆幼魚對飼料中精氨酸的適宜需要量為3.13%。Zhang等（2017，2014）以白魚粉、豆粕和玉米蛋白粉為蛋白源，在基礎日糧中以三個水平的L-精氨酸（0.0%、1.0%、2.0%）和三個水平的L-谷氨酰胺（0.0%、1.0%、2.0%）交叉配制9種等氮等脂的試驗日糧，研究室內循環海水養殖條件下，日糧精氨酸、谷氨酰胺及其相互作用對大菱鲆幼魚[(4.64±0.004)g]生長性能、非特異性免疫、抗病性能和精氨酸分解代謝的影響。結果表明，日糧中添加精氨酸和谷氨酰胺對大菱鲆幼魚的生長性能無顯著性影響（P>0.05），但日糧中額外添加1%的精氨酸（日糧精氨酸含量3.00%）顯著提高了大菱鲆幼魚的的非特異性免疫力（P<0.05）。日糧精氨酸和谷氨酰胺水平對精氨酸分解代謝有顯著的交互作用。Chen等（2018）研究了高水平豆粕日糧中兩個精氨酸水平（1.0%、2.0%）對大菱鲆(9.59 g)腸道健康的影響。結果表明，日糧中添加1%的精氨酸（日糧精氨酸含量3.61%）可顯著調控大菱鲆腸道蛋白激酶的表達，增強腸黏膜屏障功能從而減輕豆粕引起的腸道病變（P<0.05）。高中月等（2018）以酪蛋白和明膠為蛋白源，配制三個晶體L-精氨酸水平（0%、2%、4%）的等氮等脂純化飼料，飼喂初體重[(13.30±0.01)g]的大菱鲆幼魚8周。結果表明，基于大菱鲆的生長性能、氨基酸代謝和腸道健康考慮，大菱鲆日糧中的適宜精氨酸水平為2%。此外，COSTAS等（2013）研究了慢性應激條件下添加三種水平的精氨酸（0%、1%、4%）對大菱鲆[(57.6±9.3)g]免疫系統的調節。60天的試驗結果表明，日糧中添加4%的精氨酸可降低大菱鲆血漿皮質醇水平，多方面增強其先天免疫機制，從而緩解慢性應激對大菱鲆免疫系統造成的負面影響。張凱凱（2014）的研究同時表明，以白魚粉、蝦殼粉、花生粕為蛋白源的飼料中亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸水平分別為3.74、1.33和1.71（%干物質）時，能夠顯著提高大菱鲆幼魚[(4.64±0.004)g]生長性能和飼料利用（P<0.05）。綜上，大菱鲆幼魚[(1.8～18.48)g]適宜蛋氨酸范圍為1.00～2.53%，適宜賴氨酸范圍為2.28～2.42%，適宜精氨酸范圍為2.00～3.61%，亮氨酸3.74%、異亮氨酸1.33%、纈氨酸1.71%、（表2）。此外，大菱鲆全魚和各部位的氨基酸組成見表3，以供研究者參考。

表2 大菱鲆的氨基酸需求

表3 大菱鲆全魚和各部位的氨基酸組成(鄒朝陽等，2019；田甲申等，2018)

2.2 氨基酸添加量

除了滿足營養需求的必需氨基酸外，在實際生產中額外添加一些氨基酸還可起到調控機體重要代謝通路、維持機體生長、繁殖和免疫反應的重要作用（Li等，2009）。

研究表明，牛磺酸可以改善飼料適口性、提高攝食率、促進生長。但牛磺酸在海洋及動物飼料原料中含量豐富，而在植物蛋白源中會缺乏（柳茜，2016）。因此，牛磺酸之于魚類生長生理的影響，成為了眾多水產飼料魚粉替代蛋白源研究的熱點。齊國山（2012）以白魚粉(14%)、豆粕(23%)和谷朊粉(30%)為主要蛋白源，分別研究了三個牛磺酸添加水平（0%、1%、2%）、三個胱氨酸添加水平（0%、0.5%、1.5%）、三個絲氨酸添加水平（0%、0.2%、1.2%）、四個半胱胺鹽酸鹽添加水平（0%、0.05%、0.10%、0.15%）對大菱鲆幼魚[(2.00±0.01)g]攝食、生長、飼料利用、生化成分、肝臟組織學結構及牛磺酸合成代謝的影響。結果表明，高植物蛋白飼料中，3%的絲氨酸和的0.05%半胱胺鹽酸鹽分別對大菱鲆的生長、攝食有顯著促進作用。大菱鲆有一定的牛磺酸合成能力，通過蛋氨酸合成牛磺酸可能是主要路徑，而胱氨酸、半胱胺也可能是合成牛磺酸的前體物質。半精制和高植物蛋白飼料中添加適量（0.5～1.0%）牛磺酸對大菱鲆幼魚均有顯著的促生長、攝食作用（P<0.05），牛磺酸線性累積于魚體組織中（Gao等，2019）。王慶超（2015）以酪蛋白和明膠為主要蛋白源，研究蛋氨酸（0.5%、1.5%）、半胱氨酸（0.3%、0.6%）、牛磺酸（1.5%、2.5%）對大菱鲆幼魚[(13.02±0.10)g]生長、組織牛磺酸含量及肝臟中牛磺酸合成關鍵酶mRNA表達及活力的影響，得到了與齊國山類似的研究結果，但王慶超的研究同時表明，僅靠自身合成明顯不能滿足大菱鲆對牛磺酸的需求，需外源添加一定量的牛磺酸以促進機體功能的維持。齊國山等（2012）和Qi等（2012）以酪蛋白、明膠和魚粉為主要蛋白源，研究了半精制飼料中四個牛磺酸水平（0.0%、0.5%、1.0%、1.5%）對三種體重大菱鲆（6.30±0.01 g、48.00±0.73 g和

165.90±5.01 g)攝食、生長、飼料利用、體成分及牛磺酸在體內各組織器官分布的影響。綜合各因素分析得出，三種初重的大菱鲆半精制飼料中牛磺酸最適添加量分別為1%、1%和0.5%；飼料中的牛磺酸線性累積于魚體組織中，可能通過提高攝食、蛋白沉積促進生長。Liu等（2018）研究了四種牛磺酸水平（0%、10%、50%、100%）對大菱鲆（7.46 g）生長性能、肝臟和腸道形態、血清生理和抗氧化指標、血清甲狀腺激素水平、肌肉牛磺酸含量和脂肪酸組成的影響。綜合各因素考慮，大菱鲆飼料中添加1%的牛磺酸是安全可行的，最高添加量可達5%。柳茜等（2016，2019）在以魚粉、豆粕、玉米蛋白粉和谷朊粉為主要蛋白源的基礎配方中分別添加0%、1%、2%牛磺酸，0.5%蛋氨酸，0.5%半胱氨酸，配制5種等氮等脂的配合飼料，研究室內內流水養殖條件下，高植物蛋白飼料中牛磺酸、蛋氨酸和半胱氨酸對大菱鲆幼魚[(7.90±0.07)g]生長及牛磺酸轉運載體TauT mRNA表達的影響。綜合分析表明，飼料中牛磺酸含量為0.48%、1.06%時能夠提高大菱鲆幼魚的生長性能；大菱鲆幼魚體內牛磺酸轉運載體TauT mRNA表達可能受飼料中牛磺酸、蛋氨酸和半胱氨酸等含硫氨基酸的影響。Zhang等（2019）采用2×3雙因素實驗設計方案，研究了牛磺酸（0.4%、1.2%、2.0%）對大菱鲆幼魚[(3.66±0.02)g]生長性能、消化酶活性和糖代謝的影響。結果表明，1.2%的牛磺酸通過促進大菱鲆肝內糖酵解、葡萄糖轉運、糖原合成和抑制糖異生作用，調控大菱鲆的葡萄糖穩態，從而降低其血糖水平。但牛磺酸對葡萄糖代謝的促進作用受日糧碳水化合物水平的影響。彪（2012）以魚粉、豆粕和谷朊粉為飼料中的主要蛋白源，研究高植物蛋白飼料中添加膽固醇和牛磺酸對大菱鲆幼魚[(5.84±0.02)g]攝食、生長、膽固醇代謝以及肝臟基因表達量的影響。結果表明，高植物蛋白飼料中添加1.0%膽固醇和1.0%的牛磺酸(日糧牛磺酸含量1.14%)有利于大菱鲆的生長。陳超等（2012）以魚粉為主要蛋白源，研究飼料中添加牛磺酸、晶體氨基酸對大菱鲆[(16.47±0.01)g]生長、消化酶和飼料效率的影響。綜合考慮，在植物蛋白源替代部分魚粉的飼料中添加1.0%的牛磺酸和1.9%的晶體氨基酸能促進大菱鲆的攝食和生長。

表4 大菱鲆飼料中相關功能性氨基酸的添加

脯氨酸（Pro）和羥脯氨酸（Hyp）被稱作條件性必需氨基酸或功能性氨基酸（2014）。張凱凱（2014）Zhang等（2013）和關于高植物蛋白飼料中七個L-Hyp水平（0.12%～1.23%）對大菱鲆幼魚[（8.12±0.01）g]攝食、生長、飼料利用等的影響研究，以及Zhang等（2015）關于高植物蛋白日糧中0.75% Pro或0.75% Pro和0.75% Hyp聯用對大菱鲆幼魚[(8.12±0.01)g]生長性能、組織中總Hyp和膠原蛋白含量以及脯氨酸4-羥化酶α（I）基因表達的影響研究表明，在高植物蛋白日糧中添加Pro和Hyp對大菱鲆幼魚的生長性能無顯著影響，但能提高大菱鲆幼魚肌肉中總膠原蛋白的含量。Liu等（2014）分別以40%、50%、60%的植物蛋白替代魚粉，添加（或不添加）0.6% Hyp，配制七種等氮等能的試驗日糧，大菱鲆初重[(8.63±0.03)g]，試驗時間8周。在50%或更高的魚粉替代組中，添加Hyp顯著提高了特定生長率SGR和飼料效率比FER（P<0.05），但40%替代組的SGR和FER無顯著提高（P>0.05）。植物蛋白替代魚粉導致血漿和組織中的Hyp水平降低，并通過日糧補充Hyp顯著提高了大菱鲆的肌肉硬度、彈性和咀嚼度（P<0.05）。因此，當日糧中植物蛋白對魚粉的替代超過一定水平時，補充Hyp尤其必要。

豆粕可引起遠端腸腸炎，降低部分養殖魚類（包括大菱鲆）的腸道免疫功能。生產中常采用添加谷氨酰胺和精氨酸的方式改善魚類的免疫力和腸道形態。Gu等（2017）研究了這兩種氨基酸對豆粕引發腸炎的大菱鲆（7.6 g）免疫性能和腸道健康的影響。結果表明，日糧中添加1.5%的谷氨酰胺和1.5%的精氨酸可改善生長性能、飼料利用率和遠端腸道形態，激活先天性和適應性免疫系統，改變腸道粘膜微生物群落，并可能通過抑制炎癥反應來減輕豆粕型腸炎。Liu等（2018）研究了谷氨酰胺（Gln）對豆粕引起的大菱鲆（9.57 g）腸病的防治及調節機制。該研究報道，日糧中添加2%的Gln可能通過提高MUC-2（Mucin-2）和PPAR-γ（Peroxisome proliferator-activated receptor-γ）的表達、抑制NF-κB-MLCK信號通路以及改變微生物群落從而增強腸道屏障功能，進而減輕腸道病變。

N-氨甲酰谷氨酸（NGG）是精氨酸的內源合成劑，已被證實在畜禽動物中具有促進蛋白質合成、提高動物免疫的功能。尚曉迪等（2017a，2017b）研究了五個NGG水平（0、0.01%、0.02%、0.04%、0.08%）對大菱鲆幼魚[(24.89±0.51)g]生長性能的影響。通過飼料中NGG添加濃度與精氨酸酶活性回歸分析，NGG的適宜添加量為0.0212%；通過NCG添加質量分數與增重率回歸分析，確定NCG的適宜量為0.0227%。綜合促生長效果與養殖成本考慮，大菱鲆幼魚飼料中NCG推薦添加量為0.02%～0.0227%。

3 總結與展望

近年來隨著大菱鲆養殖規模化和集約化程度的提高、產量的持續增長，關于大菱鲆不同生長發育階段的蛋白質需求研究已取得了較大進展；有關必需氨基酸（蛋氨酸、賴氨酸、精氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸）需求、非必需氨基酸以及其他功能性氨基酸適宜添加量的研究成果豐碩；但氨基酸需求研究多局限于大菱鲆幼魚，且有關10種魚類必需氨基酸中的另外4種（蘇氨酸、組氨酸、苯丙氨酸、色氨酸）的研究尚屬空白。

此外，早前的蛋白質、氨基酸需求研究多以生長性能、飼料利用以及養殖效益為考量指標，而對過量營養造成的養殖水體污染關注較少。蛋白質是影響氨氮排泄的主要因素，高濃度氨氮會造成養殖水體溶氧降低、水質惡化、病菌滋生，因此日糧蛋白含量變化對大菱鲆氨氮排泄的影響特征和規律，也應作為今后蛋白質營養需求研究的重點。