大菱鲆对蛋白质与氨基酸的需求研究进展

◆作者：王卓铎 张海涛 孙广文 刘 敏

◆单位：广东恒兴饲料实业股份有限公司；农业农村部华南水产与畜禽饲料重点实验室

大菱鲆(Scophthalmus maximus)隶属鲽形目(Pleuronectiformes)、鲆科(Bothidae)、菱鲆属,俗称多宝鱼，其肉质鲜嫩、营养价值高，在中国及欧洲被广泛养殖（马季等，2020）。近年来我国海水鱼总产量年增长速率较快，由2010年的76.8万t增长到2019年的160.6万t；鲆鱼是主要的养殖海水鱼之一，其产量占我国海水鱼养殖总产量的10%～14%（中国渔业统计年鉴2011-2020）。大菱鲆原产于大西洋东北沿岸，2017年我国大菱鲆养殖产量约4.5万吨（中国水产养殖网）。

1 蛋白质

蛋白质是维持鱼体正常新陈代谢、健康和繁殖的物质基础。饲料蛋白质与蛋能比均应保持在适宜的水平。饲料能量不足时，蛋白质会被转化为能量用于生存和繁殖，不利于生长；能量过剩则会导致肥胖。水产动物的蛋白质需求量即是指可同时满足水产动物对氨基酸的需要量，又能获得最佳生长性能的蛋白质水平（麦康森等，2015）。目前，有关大菱鲆蛋白质需求的报道已有部分研究。

陈四清等（2004）以鱼粉、豆粕、花生粕、饲料酵母为蛋白源，配制了蛋白水平为36.0%～45.0%的配合饲料，在小型充气水泥池中以大菱鲆幼鱼为对象开展了60天的养殖试验。基于增重率和饲料效率分析得出大菱鲆幼鱼饲料蛋白质的适宜需要量为42.0%～45.0%。蒋克勇等（2005a，2005b，2005c）以鱼粉和蛋白粉为蛋白源，配制了蛋白水平为45.0%～54.0%的膨化颗粒饲料，在室内养殖桶中以大菱鲆幼鱼[(34.5±5.5)g]为对象开展了88天的养殖试验。结果表明，综合饲料蛋白质水平对大菱鲆幼鱼的生长性能、饲料利用、蛋白质消化特征、以及饲喂后对水环境主要生态因子的影响考虑，得出大菱鲆幼鱼饲料蛋白质的适宜需要量为50%。Liu等（2015）以鱼粉为蛋白源，配制粗蛋白水平为47.2%～63.6%的配合饲料，在室内充气水箱中以大菱鲆幼鱼[(38.2±0.1)g]为对象开展8周的养殖试验。以特定生长率为评价指标，经折线回归模型分析得到配合饲料中蛋白质的适宜添加量为57.0%。高婷婷等（2012）在工业化封闭循环水养殖系统条件下，研究了四个蛋白梯度（41%、46%、50%、55%）对大菱鲆[(145.08±0.56)g]生长、消化酶、免疫机能的影响。结果表明，日粮中高蛋白质含量显著促进大菱鲆幼鱼的生长性能和蛋白质消化酶活力（P<0.05），而中等蛋白水平更加有利于幼鱼重要免疫机能的发挥和成活率的提高。因而，综合三方面因素考虑，大菱鲆幼鱼饲料蛋白质的适宜需要量为50%。张静等（2016）采用了类似高婷婷的试验方法，研究了蛋白营养变化对工业养殖大菱鲆幼鱼生长、氨氮排泄及肌肉氨基酸的影响。结果表明，日粮蛋白水平过高，不能显著改善生长性能也不能改变肌肉氨基酸比例，却会显著提高氨氮排泄。综合两方面因素考虑，大菱鲆幼鱼饲料适宜蛋白质水平为45%～50%。研究表明，大菱鲆（580 g）能够有效地利用高脂饲料（粗脂肪水平15%或25%），中、低蛋白（35%或42.5%粗蛋白）饲料可以起到一定的蛋白节约作用。综合生长性能和效益成本考虑，大菱鲆养成阶段饲料中适宜的粗蛋白和粗脂肪含量分别为43.5%和25.7%（Leknes等，2012）。马爱军等（2005）研究了四个粗蛋白水平（40.6%、45.5%、47.9%、49.3%）对室内水泥池中养殖的大菱鲆亲鱼[(2650±12.00)g]繁殖性能的影响。结果表明，高蛋白高n-3高不饱和脂肪酸的饲料显著提高了大菱鲆亲鱼的繁殖性能：亲鱼体重增重大，产卵量高，所产卵子卵径大，受精后上浮率、孵化率高，仔稚鱼的存活力强（P<0.05）。研究建议，用于大菱鲆亲鱼培育的饲料中适宜蛋白质含量应≥45 %。

表1 大菱鲆的蛋白质需求

综上，大菱鲆饲料适宜蛋白质范围为：幼鱼42%～57%，中成鱼43.50%，亲鱼≥45 %（表1）。

2 氨基酸

合理的氨基酸组成和含量对于维持动物的生长和繁殖是极为重要的。必需氨基酸的合理供给有助于提高饲养鱼类对于植物性蛋白源饲料的利用率。鱼类肌肉蛋白质含量和氨基酸的组成在一定程度上可以反应鱼对蛋白质及氨基酸的需求。

2.1 氨基酸需要量

目前关于大菱鲆必需氨基酸需求的研究以蛋氨酸和精氨酸居多，其次是赖氨酸、亮氨酸、异亮氨酸以及缬氨酸，且这些研究主要集中于大菱鲆幼鱼，中鱼与成鱼氨基酸需求少见报道。

Gao等（2019）报道，蛋氨酸是鱼类植物性饲料中最具限制性的氨基酸之一，蛋氨酸缺乏显著降低了大菱鲆的生长性能和饲料利用率（P<0.05），同时蛋氨酸缺乏降低了小肠绒毛和微绒毛的高度以及杯状细胞的数量。此外，蛋氨酸水平会影响大菱鲆血浆氨基酸谱。该研究表明，大菱鲆植物性日粮的适宜蛋氨酸含量为1.82%。魏玉婷（2010）以鱼粉、豆粕、明胶为主要蛋白源，研究了六种蛋氨酸水平（0.93%、1.14%、1.43%、1.66%、1.92%和2.26%）（饲料干重）对大菱鲆（1.80 g）生长、饲料利用及相关酶活性的影响。分别基于特定生长率和饲料系数的一元二次回归分析表明，大菱鲆幼鱼对饲料中蛋氨酸的适宜需要量分别为1.61%饲料干重（3.39%饲料蛋白）和1.52%饲料干重（3.20%饲料蛋白）。齐国山（2012）以鱼粉、豆粕和谷朊粉为主要蛋白源，研究了三个蛋氨酸添加水平（0%、0.2%、1.2%）对大菱鲆幼鱼[(2.00±0.01)g]摄食、生长、饲料利用、生化成分、肝脏组织学结构及牛磺酸合成代谢的影响。结果表明，高植物蛋白饲料中，1%的蛋氨酸对大菱鲆的生长、摄食有显著促进作用。侯华鹏等（2012）的研究表明，饲料中蛋氨酸水平由1.35%上升到2.51%对大菱鲆幼鱼[(5.49±0.01)g]的生长、饲料利用和抗氧化反应无显著影响（P>0.05）。王庆超（2015）的研究提到，大菱鲆幼鱼[(13.02±0.10)g]饲料中适宜的蛋氨酸水平为1.5%，额外添加蛋氨酸使之上升到2.53%，可提高大菱鲆幼鱼肝脏中的牛磺酸水平。此外，侯华鹏（2012）比较了大菱鲆[(65.04±0.21)g]对饲料中2种不同的蛋氨酸源——蛋氨酸和蛋氨酸羟基类似物（HMTBa）吸收利用的异同。蛋氨酸添加组饲料中含0.75%蛋氨酸、0.45%胱氨酸；HMTBa添加组饲料中含0.80%蛋氨酸、0.78% HMTBa和0.44%半胱氨酸。结果发现，大菱鲆摄食后饲料中蛋氨酸主要在小肠被吸收利用，而HMTBa在整个消化道都可以被吸收利用。摄食后添加蛋氨酸组血浆中游离蛋氨酸含量要高于添加HMTBa组。饲料中HMTBa水平由0.22%上升到1.38%对大菱鲆幼鱼生长、饲料利用和抗氧化反应无明显影响（侯华鹏等，2012）。Hu等（2015）关于四种HMTBa水平（0%、1%、5%、10%）作为大菱鲆[(3.76±0.01)g]蛋氨酸源的安全性评估研究表明，综合生长性能、抗氧化反应和肝肠状况考虑，大菱鲆日粮中HMTBa控制在5%以下是安全的。

代伟伟等（2015）研究了饲料中三个赖氨酸水平(1.03%、2.28%、3.43%)、三个精氨酸水平（1.32%、2.22%、3.32%）及其相互作用对大菱鲆幼鱼[(18.48±0.16)g]生长、体成分和肌肉氨基酸含量的影响。结果表明，饲料中赖氨酸和精氨酸添加量对饲料效率、鱼体蛋白质沉积和肌肉氨基酸含量有显著的交互作用（P<0.05），且当赖氨酸和精氨酸添加量分别为2.39%和0.9%时拮抗作用最强。此外，大菱鲆的生长、饲料利用、体组成、形体指标和肌肉氨基酸含量受饲料赖氨酸的影响大于精氨酸；赖氨酸和精氨酸添加量分别为1.19%（饲料中赖氨酸含量2.28%）和0.9%（饲料中精氨酸含量2.22%）时，大菱鲆有最大生长和饲料利用率。Peres等（2008）由生长实验和理想蛋白比例得出大菱鲆(初重18.1g)最适赖氨酸和精氨酸需求分别为2.42%和2.02%。

魏玉婷（2010）同时研究了五种精氨酸水平（2.22%、2.26%、3.14%、3.56%和4.05%）（饲料干重）对大菱鲆生长、饲料利用及相关酶活性的影响。基于特定生长率进行一元二次回归分析表明，大菱鲆幼鱼对饲料中精氨酸的适宜需要量为3.13%。Zhang等（2017，2014）以白鱼粉、豆粕和玉米蛋白粉为蛋白源，在基础日粮中以三个水平的L-精氨酸（0.0%、1.0%、2.0%）和三个水平的L-谷氨酰胺（0.0%、1.0%、2.0%）交叉配制9种等氮等脂的试验日粮，研究室内循环海水养殖条件下，日粮精氨酸、谷氨酰胺及其相互作用对大菱鲆幼鱼[(4.64±0.004)g]生长性能、非特异性免疫、抗病性能和精氨酸分解代谢的影响。结果表明，日粮中添加精氨酸和谷氨酰胺对大菱鲆幼鱼的生长性能无显著性影响（P>0.05），但日粮中额外添加1%的精氨酸（日粮精氨酸含量3.00%）显著提高了大菱鲆幼鱼的的非特异性免疫力（P<0.05）。日粮精氨酸和谷氨酰胺水平对精氨酸分解代谢有显著的交互作用。Chen等（2018）研究了高水平豆粕日粮中两个精氨酸水平（1.0%、2.0%）对大菱鲆(9.59 g)肠道健康的影响。结果表明，日粮中添加1%的精氨酸（日粮精氨酸含量3.61%）可显著调控大菱鲆肠道蛋白激酶的表达，增强肠黏膜屏障功能从而减轻豆粕引起的肠道病变（P<0.05）。高中月等（2018）以酪蛋白和明胶为蛋白源，配制三个晶体L-精氨酸水平（0%、2%、4%）的等氮等脂纯化饲料，饲喂初体重[(13.30±0.01)g]的大菱鲆幼鱼8周。结果表明，基于大菱鲆的生长性能、氨基酸代谢和肠道健康考虑，大菱鲆日粮中的适宜精氨酸水平为2%。此外，COSTAS等（2013）研究了慢性应激条件下添加三种水平的精氨酸（0%、1%、4%）对大菱鲆[(57.6±9.3)g]免疫系统的调节。60天的试验结果表明，日粮中添加4%的精氨酸可降低大菱鲆血浆皮质醇水平，多方面增强其先天免疫机制，从而缓解慢性应激对大菱鲆免疫系统造成的负面影响。张凯凯（2014）的研究同时表明，以白鱼粉、虾壳粉、花生粕为蛋白源的饲料中亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸水平分别为3.74、1.33和1.71（%干物质）时，能够显著提高大菱鲆幼鱼[(4.64±0.004)g]生长性能和饲料利用（P<0.05）。综上，大菱鲆幼鱼[(1.8～18.48)g]适宜蛋氨酸范围为1.00～2.53%，适宜赖氨酸范围为2.28～2.42%，适宜精氨酸范围为2.00～3.61%，亮氨酸3.74%、异亮氨酸1.33%、缬氨酸1.71%、（表2）。此外，大菱鲆全鱼和各部位的氨基酸组成见表3，以供研究者参考。

表2 大菱鲆的氨基酸需求

表3 大菱鲆全鱼和各部位的氨基酸组成(邹朝阳等，2019；田甲申等，2018)

2.2 氨基酸添加量

除了满足营养需求的必需氨基酸外，在实际生产中额外添加一些氨基酸还可起到调控机体重要代谢通路、维持机体生长、繁殖和免疫反应的重要作用（Li等，2009）。

研究表明，牛磺酸可以改善饲料适口性、提高摄食率、促进生长。但牛磺酸在海洋及动物饲料原料中含量丰富，而在植物蛋白源中会缺乏（柳茜，2016）。因此，牛磺酸之于鱼类生长生理的影响，成为了众多水产饲料鱼粉替代蛋白源研究的热点。齐国山（2012）以白鱼粉(14%)、豆粕(23%)和谷朊粉(30%)为主要蛋白源，分别研究了三个牛磺酸添加水平（0%、1%、2%）、三个胱氨酸添加水平（0%、0.5%、1.5%）、三个丝氨酸添加水平（0%、0.2%、1.2%）、四个半胱胺盐酸盐添加水平（0%、0.05%、0.10%、0.15%）对大菱鲆幼鱼[(2.00±0.01)g]摄食、生长、饲料利用、生化成分、肝脏组织学结构及牛磺酸合成代谢的影响。结果表明，高植物蛋白饲料中，3%的丝氨酸和的0.05%半胱胺盐酸盐分别对大菱鲆的生长、摄食有显著促进作用。大菱鲆有一定的牛磺酸合成能力，通过蛋氨酸合成牛磺酸可能是主要路径，而胱氨酸、半胱胺也可能是合成牛磺酸的前体物质。半精制和高植物蛋白饲料中添加适量（0.5～1.0%）牛磺酸对大菱鲆幼鱼均有显著的促生长、摄食作用（P<0.05），牛磺酸线性累积于鱼体组织中（Gao等，2019）。王庆超（2015）以酪蛋白和明胶为主要蛋白源，研究蛋氨酸（0.5%、1.5%）、半胱氨酸（0.3%、0.6%）、牛磺酸（1.5%、2.5%）对大菱鲆幼鱼[(13.02±0.10)g]生长、组织牛磺酸含量及肝脏中牛磺酸合成关键酶mRNA表达及活力的影响，得到了与齐国山类似的研究结果，但王庆超的研究同时表明，仅靠自身合成明显不能满足大菱鲆对牛磺酸的需求，需外源添加一定量的牛磺酸以促进机体功能的维持。齐国山等（2012）和Qi等（2012）以酪蛋白、明胶和鱼粉为主要蛋白源，研究了半精制饲料中四个牛磺酸水平（0.0%、0.5%、1.0%、1.5%）对三种体重大菱鲆（6.30±0.01 g、48.00±0.73 g和

165.90±5.01 g)摄食、生长、饲料利用、体成分及牛磺酸在体内各组织器官分布的影响。综合各因素分析得出，三种初重的大菱鲆半精制饲料中牛磺酸最适添加量分别为1%、1%和0.5%；饲料中的牛磺酸线性累积于鱼体组织中，可能通过提高摄食、蛋白沉积促进生长。Liu等（2018）研究了四种牛磺酸水平（0%、10%、50%、100%）对大菱鲆（7.46 g）生长性能、肝脏和肠道形态、血清生理和抗氧化指标、血清甲状腺激素水平、肌肉牛磺酸含量和脂肪酸组成的影响。综合各因素考虑，大菱鲆饲料中添加1%的牛磺酸是安全可行的，最高添加量可达5%。柳茜等（2016，2019）在以鱼粉、豆粕、玉米蛋白粉和谷朊粉为主要蛋白源的基础配方中分别添加0%、1%、2%牛磺酸，0.5%蛋氨酸，0.5%半胱氨酸，配制5种等氮等脂的配合饲料，研究室内内流水养殖条件下，高植物蛋白饲料中牛磺酸、蛋氨酸和半胱氨酸对大菱鲆幼鱼[(7.90±0.07)g]生长及牛磺酸转运载体TauT mRNA表达的影响。综合分析表明，饲料中牛磺酸含量为0.48%、1.06%时能够提高大菱鲆幼鱼的生长性能；大菱鲆幼鱼体内牛磺酸转运载体TauT mRNA表达可能受饲料中牛磺酸、蛋氨酸和半胱氨酸等含硫氨基酸的影响。Zhang等（2019）采用2×3双因素实验设计方案，研究了牛磺酸（0.4%、1.2%、2.0%）对大菱鲆幼鱼[(3.66±0.02)g]生长性能、消化酶活性和糖代谢的影响。结果表明，1.2%的牛磺酸通过促进大菱鲆肝内糖酵解、葡萄糖转运、糖原合成和抑制糖异生作用，调控大菱鲆的葡萄糖稳态，从而降低其血糖水平。但牛磺酸对葡萄糖代谢的促进作用受日粮碳水化合物水平的影响。彪（2012）以鱼粉、豆粕和谷朊粉为饲料中的主要蛋白源，研究高植物蛋白饲料中添加胆固醇和牛磺酸对大菱鲆幼鱼[(5.84±0.02)g]摄食、生长、胆固醇代谢以及肝脏基因表达量的影响。结果表明，高植物蛋白饲料中添加1.0%胆固醇和1.0%的牛磺酸(日粮牛磺酸含量1.14%)有利于大菱鲆的生长。陈超等（2012）以鱼粉为主要蛋白源，研究饲料中添加牛磺酸、晶体氨基酸对大菱鲆[(16.47±0.01)g]生长、消化酶和饲料效率的影响。综合考虑，在植物蛋白源替代部分鱼粉的饲料中添加1.0%的牛磺酸和1.9%的晶体氨基酸能促进大菱鲆的摄食和生长。

表4 大菱鲆饲料中相关功能性氨基酸的添加

脯氨酸（Pro）和羟脯氨酸（Hyp）被称作条件性必需氨基酸或功能性氨基酸（2014）。张凯凯（2014）Zhang等（2013）和关于高植物蛋白饲料中七个L-Hyp水平（0.12%～1.23%）对大菱鲆幼鱼[（8.12±0.01）g]摄食、生长、饲料利用等的影响研究，以及Zhang等（2015）关于高植物蛋白日粮中0.75% Pro或0.75% Pro和0.75% Hyp联用对大菱鲆幼鱼[(8.12±0.01)g]生长性能、组织中总Hyp和胶原蛋白含量以及脯氨酸4-羟化酶α（I）基因表达的影响研究表明，在高植物蛋白日粮中添加Pro和Hyp对大菱鲆幼鱼的生长性能无显著影响，但能提高大菱鲆幼鱼肌肉中总胶原蛋白的含量。Liu等（2014）分别以40%、50%、60%的植物蛋白替代鱼粉，添加（或不添加）0.6% Hyp，配制七种等氮等能的试验日粮，大菱鲆初重[(8.63±0.03)g]，试验时间8周。在50%或更高的鱼粉替代组中，添加Hyp显著提高了特定生长率SGR和饲料效率比FER（P<0.05），但40%替代组的SGR和FER无显著提高（P>0.05）。植物蛋白替代鱼粉导致血浆和组织中的Hyp水平降低，并通过日粮补充Hyp显著提高了大菱鲆的肌肉硬度、弹性和咀嚼度（P<0.05）。因此，当日粮中植物蛋白对鱼粉的替代超过一定水平时，补充Hyp尤其必要。

豆粕可引起远端肠肠炎，降低部分养殖鱼类（包括大菱鲆）的肠道免疫功能。生产中常采用添加谷氨酰胺和精氨酸的方式改善鱼类的免疫力和肠道形态。Gu等（2017）研究了这两种氨基酸对豆粕引发肠炎的大菱鲆（7.6 g）免疫性能和肠道健康的影响。结果表明，日粮中添加1.5%的谷氨酰胺和1.5%的精氨酸可改善生长性能、饲料利用率和远端肠道形态，激活先天性和适应性免疫系统，改变肠道粘膜微生物群落，并可能通过抑制炎症反应来减轻豆粕型肠炎。Liu等（2018）研究了谷氨酰胺（Gln）对豆粕引起的大菱鲆（9.57 g）肠病的防治及调节机制。该研究报道，日粮中添加2%的Gln可能通过提高MUC-2（Mucin-2）和PPAR-γ（Peroxisome proliferator-activated receptor-γ）的表达、抑制NF-κB-MLCK信号通路以及改变微生物群落从而增强肠道屏障功能，进而减轻肠道病变。

N-氨甲酰谷氨酸（NGG）是精氨酸的内源合成剂，已被证实在畜禽动物中具有促进蛋白质合成、提高动物免疫的功能。尚晓迪等（2017a，2017b）研究了五个NGG水平（0、0.01%、0.02%、0.04%、0.08%）对大菱鲆幼鱼[(24.89±0.51)g]生长性能的影响。通过饲料中NGG添加浓度与精氨酸酶活性回归分析，NGG的适宜添加量为0.0212%；通过NCG添加质量分数与增重率回归分析，确定NCG的适宜量为0.0227%。综合促生长效果与养殖成本考虑，大菱鲆幼鱼饲料中NCG推荐添加量为0.02%～0.0227%。

3 总结与展望

近年来随着大菱鲆养殖规模化和集约化程度的提高、产量的持续增长，关于大菱鲆不同生长发育阶段的蛋白质需求研究已取得了较大进展；有关必需氨基酸（蛋氨酸、赖氨酸、精氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸）需求、非必需氨基酸以及其他功能性氨基酸适宜添加量的研究成果丰硕；但氨基酸需求研究多局限于大菱鲆幼鱼，且有关10种鱼类必需氨基酸中的另外4种（苏氨酸、组氨酸、苯丙氨酸、色氨酸）的研究尚属空白。

此外，早前的蛋白质、氨基酸需求研究多以生长性能、饲料利用以及养殖效益为考量指标，而对过量营养造成的养殖水体污染关注较少。蛋白质是影响氨氮排泄的主要因素，高浓度氨氮会造成养殖水体溶氧降低、水质恶化、病菌滋生，因此日粮蛋白含量变化对大菱鲆氨氮排泄的影响特征和规律，也应作为今后蛋白质营养需求研究的重点。