鱼类赖氨酸营养研究进展

范 泽， 王连生

（中国水产科学研究院黑龙江水产研究所，黑龙江省水生动物病害与免疫重点实验室，黑龙江哈尔滨150070）

目前，寻找有效途径节约鱼类饲料蛋白已成为推动水产养殖业持续健康发展的着力点（麦康森，2016；解绶启等，2016）。节约鱼粉蛋白的一个重要途径即为提高饲料中植物蛋白占比。而高比例植物蛋白原料替代饲料中鱼粉会带来氨基酸不平衡，进而影响动物生长及饲料利用，尤其是赖氨酸的缺乏。李学丽等（2017）用豆粕分别替代20%、40%、60%和80%的鱼粉蛋白后发现，珍珠龙胆石斑鱼幼鱼6种必需氨基酸（赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、精氨酸）以及4种非必需氨基酸（天冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、丙氨酸）含量显著低于对照组（鱼粉含量为53%），其中赖氨酸降幅达到了7.13%～10.58%。孙金辉等（2016）发现，鲤鱼肌肉中呈味氨基酸、必需氨基酸和总氨基酸含量随饲料蛋白质水平降低整体呈降低趋势，其中赖氨酸含量的降幅达到19.16%～37.06%。因此，赖氨酸成为大多数饲料中最容易缺乏的必需氨基酸，所以其往往被称为第一或者第二限制性氨基酸，又被称作是“生长性氨基酸”（Gatlin等，2007；Cheng等2003）。如何在节约鱼粉蛋白的同时，保证饲料充足的赖氨酸供应，是水产饲料开发者亟待解决的重要课题。本文从鱼类赖氨酸的需求量、影响鱼类利用赖氨酸的因素及对鱼类健康的影响等方面进行综述，以期为破解低鱼粉饲料中赖氨酸缺乏问题提供理论参考。

1 鱼类赖氨酸需求量

表1总结了近年来关于鱼类赖氨酸需求量的研究报道。对大多数鱼类，赖氨酸需求量为1.34%～3.83%（占饲料）或4.92%～8.64%（占饲料蛋白质）。

表1 鱼类赖氨酸需求量

2 鱼类赖氨酸需求及利用的影响因素

2.1 品种、食性、生长阶段 不同种类的鱼类对赖氨酸的最适需求量存在着明显差异。肉食性海水鱼的赖氨酸需求量为1.34%～3.83%（占饲料）或2.94%～8.64%（占饲料蛋白质）；淡水鱼类对赖氨酸的需求量为1.46%～3.47%（占饲料）或3.47%～9.61%（占饲料蛋白质）。

对于同一种鱼类，不同的养殖规格及年龄，对赖氨酸的最适需求量也有所不同。低龄鱼和生长速度快的鱼类与体成熟和生长速度慢的鱼类相比，需要更多的赖氨酸用于蛋白质的合成和沉积。代伟伟（2011）发现，初重为3.66、113.0、347.30 g的半滑舌鳎（Cynoglossus semilaevis Günther）对赖氨酸需求量分别占饲料的2.75%～2.85%、2.43%～2.49%、2.46%～2.58%。

2.2 饲料因素 饲料的蛋白源组成会影响鱼类对赖氨酸的需求及利用能力。相较于动物性蛋白源，植物性蛋白源必需氨基酸如赖氨酸和蛋氨酸等含量较低（孙金辉等，2016），因此当植物性蛋白作为饲料的主要蛋白源时，评估出的赖氨酸需求量往往高于以鱼粉作为饲料主要蛋白源时的需求量（Fournier等，2003）。付锦锋（2012）研究发现，在虹鳟（O.mykiss）饲料中添加赖氨酸，当以植物蛋白作为基础蛋白质来源，外源赖氨酸的添加量为0.8%时（饲料赖氨酸水平为2.1%），虹鳟的生长率与对照组（42%蛋白组：以鱼粉为主要蛋白源，饲料赖氨酸水平为2.0%）相比无显著差异，且排入水中的总氨氮和可溶性磷分别减少了28%和71%。

2.3 赖氨酸与精氨酸的拮抗作用 目前，鱼类的营养学研究中赖氨酸与精氨酸间是否存在拮抗作用仍有争议。早期的相关研究表明，在斑点叉尾鮰（Ictalurus punctatus）（Robinson等，1981）和黄鲈（Perca flavescens）（Kim等，1992）上并未出现因赖氨酸与精氨酸的配比不同而影响鱼类生长及饲料利用率的情况。周凡（2011）指出，黑鲷存在精氨酸-赖氨酸的拮抗作用，当饲料赖氨酸过量时，增加精氨酸含量可以缓解这种拮抗作用。因此，在鱼类中可能存在更复杂的赖氨酸及精氨酸代谢调控机制，简单地遵循哺乳动物和鸟类的结论是不合理的。目前在鱼类上，虽然有大量关于赖氨酸与精氨酸配比的研究，但结果不尽相同，品种、养殖环境、饲料配方等均会影响鱼类对氨基酸的需求及利用能力，因此在未来的研究中，要深入探讨赖氨酸与精氨酸在代谢中的相互关系，进而确定饲料配方中二者的适宜比例，为养殖实践奠定理论基础。

2.4 赖氨酸的添加形式 鱼类对于赖氨酸盐酸盐（L-Lys·HCl）和赖氨酸硫酸盐（L-Lys·H2SO4）的利用效果存在一定差异。L-Lys·HCl和Lys·H2SO4在虹鳟（Rodehutscord等，2000）上的生物学效价相当。胡凯等（2017）对生长中期草鱼的研究发现，饲料中添加适宜水平的L-Lys·H2SO4使饲料赖氨酸含量达到1.2%时，可显著提高生长中期草鱼（C.idella）的生长性能及消化酶活力，且L-Lys·H2SO4对上述指标的作用效果显著优于L-Lys·HCl，表明与L-Lys·HCl相比，L-Lys·H2SO4能更有效地提高生长中期草鱼的消化吸收能力，进而促进其生长。赵金鑫等（2016）发现，在斑点叉尾鮰（I.punctatus）饲料中添加L-Lys·HCl和L-Lys·H2SO4投喂60 d后，L-Lys·H2SO4组的增重率为L-Lys·HCl组的104%，即L-Lys·H2SO4的生物学效价为L-Lys·HCl的1.04倍。

晶体氨基酸的水溶失率高是影响鱼类利用饲料外源晶体氨基酸的第一个主要因素。目前在水产饲料行业中主要通过包被或者微囊化的缓释处理达到降低晶体氨基酸水溶失率的目的。包膜氨基酸及微囊氨基酸进入鱼类体内后，需将包膜材料崩解后才能被吸收，可基本上实现与蛋白态氨基酸的同步吸收。罗运仙等（2010）配制了高豆粕组（23%）、低豆粕组（15%）、低豆粕组（15%）+晶体赖氨酸及低豆粕组（15%）+微囊赖氨酸四组饲料，在投喂草鱼（C.idella）8周后发现，微囊赖氨酸组、高豆粕组、低豆粕组血浆总游离氨基酸含量均在饲喂后3 h达到最大值，而晶体赖氨酸组血浆总游离氨基酸含量出现最大值的时间相对提前1 h左右。

包膜或微囊赖氨酸在促进鱼类生长及饲料利用率上的应用效果优于晶体赖氨酸。罗运仙等（2010）指出，在低豆粕饲料中分别添加晶体赖氨酸和微囊赖氨酸发现，添加微囊赖氨酸能够使增重率显著提高，使饲料系数显著降低。而谭芳等（2010）指出，草鱼（C.idella）饲料中添加微囊氨基酸可促进鱼体生长，降低饲料系数，增加肌肉粗蛋白质含量，但微囊赖氨酸添加水平超过0.3%（占饲料）时则会抑制草鱼生长。对罗非鱼（Oreochroms mossambcus）的研究表明，饲料中添加包膜L-Lys·HCl显著提高了鱼体的生长性能，而普通饲用赖氨酸盐酸盐效果不明显（郑严严，2009）。目前关于包膜或微囊赖氨酸的研究主要集中于淡水草食性及杂食性鱼类，而在淡水肉食性鱼类和海水鱼类饲料中的应用效果研究相对缺乏，有待于进一步开展研究。

2.5 投喂策略 选择适宜的投喂策略能够在一定程度上增强鱼体对于晶体氨基酸的利用能力。冷向军（2006）等在异育银鲫（C.auratus gibelio）基础饲料中添加晶体L-赖氨酸和DL-蛋氨酸发现，2次/d、3次/d的投喂频率并未明显改善生长性能，而4次/d的投喂频率则显著提高了生长性能，晶体赖氨酸的利用能力也显著增强，表明投喂频率的提高使两次投喂产生的氨基酸峰值相互叠加，增强机体对饲料中氨基酸的利用效率。朱传忠等（2011）经过38 d的养殖后发现，4次/d投喂较2次/d能够显著提升鲫鱼生长性能，但饲料利用效率并未随投喂频率的提高及包被赖氨酸的补充而显著提升，生长的显著改善在一定程度上归结于对饲料采食量的提升。

3 赖氨酸与鱼类健康

3.1 赖氨酸对鱼类消化吸收能力的影响 赖氨酸影响着鱼类消化器官（消化道及消化腺）的发育，这关系到机体能否发挥正常消化吸收功能。尤其是对于鲤鱼、草鱼等无胃鱼类，肠道是营养物质消化吸收的最主要场所。在幼建鲤（Cyprinus carpio var.Jian）上的研究发现，饲料中赖氨酸添加量的提高能够显著提高肝胰脏及肠道的重量、占体指数和蛋白含量（鄢华，2007）。在草鱼（C.idella）的研究发现，草鱼的肝胰脏重量、肝体指数、肠重和肠长均随着赖氨酸水平的增加而提高（李雪吟，2017）。上述研究结果表明，赖氨酸对鱼类消化吸收能力的改善可通过促进肝胰脏与肠道的相对生长及绝对生长来实现。

赖氨酸影响着鱼类消化道中消化酶的活力。赵春蓉（2005）研究发现，赖氨酸从0.7%提高到1.9%能显著提高幼建鲤（C.carpio var.Jian）肠道中蛋白酶、脂肪酶、Na+，K+-ATPase酶和碱性磷酸酶活性。Li等（2013）对草鱼（C.idella）研究指出，饲料赖氨酸水平达到1.29%时，肠道胰蛋白酶、糜蛋白酶、脂肪酶、Na+，K+-ATPase及碱性磷酸酶的活力达到最高，过低或过高的赖氨酸水平均会抑制相关消化酶的活力。表明提高消化酶的活力是赖氨酸改善鱼类消化吸收能力的重要途径。

3.2 赖氨酸对鱼类免疫功能的影响 饲料中添加适宜水平的赖氨酸能够改善鱼体的免疫能力及抗氧化能力。赖氨酸可通过改善非酶促和酶促抗氧化防御能力，增强体内自由基的清除能力，减少脂质过氧化和蛋白质氧化带来的损伤，进而保证鱼类消化器官（如肝胰脏和肠道等）结构完整性。鄢华（2007）发现，幼建鲤（C.carpio var.Jian）在缺乏赖氨酸时会表现出对病原菌的识别、黏附和溶菌能力的减弱，同时肠道中的有害菌群（如大肠杆菌、嗜水气单胞菌）数量会随着赖氨酸的缺乏显著增加，而有益菌群（如乳酸杆菌）数量则会显著降低，从而使疾病抵抗能力降低，不利于幼建鲤的生长。Li等（2013）发现，在草鱼（C.idella）饲料中添加赖氨酸显著提高了谷胱甘肽（GSH）的含量。对虹鳟（O.mykiss）的研究表明，赖氨酸可以提升还原型谷胱甘肽的占比，维持细胞内还原型谷胱甘肽与氧化型谷胱甘肽的比例相对平衡；并显著提高谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）、谷胱甘肽还原酶（GR）和过氧化氢酶（CAT）活力（Lansard等，2011）。

关于赖氨酸影响鱼类免疫功能的机制研究还比较缺乏。现有的研究表明，赖氨酸能够通过上调促炎性细胞因子的基因表达激发抗炎反应。Yang等（2020）发现，饲料中补充赖氨酸能够显著降低大口黑鲈MyD88，RelA和抗生素抗性基因（ARG），促炎性细胞因子（白细胞介素-1β、白细胞介素-8）和抗炎细胞因子（转化生长因子-β1、白细胞介素-10），改善赖氨酸缺乏的免疫应答反应。

3.3 赖氨酸对鱼类氮代谢的影响 饲料中赖氨酸的添加主要通过两种途径改善鱼类氮的沉积，即增加鱼类氮摄入量和提升机体对饲料蛋白的利用率，进而提升鱼类蛋白质的沉积效率，减少氮排出，降低环境污染。赖氨酸可以通过影响动物对饲料蛋白质的利用效率影响动物的氮沉积。

鱼类对饲料溶出于水中的赖氨酸较为敏感，刺激味觉器官进而激发食欲，增加摄食量（曾端和杨春贵，2002）。对鲤鱼 （C.carpio）（赵春蓉等，2005）、真鲷（Pagrus major）、日本比目鱼（Paralichthys olioaceus）（Forster和Yogata等，1998）和虹鳟（O.mykiss）（Encamac等，2004）的研究表明，鱼体摄食量会随着饲料赖氨酸水平的提高而提高，从而提高机体氮沉积。但赖氨酸影响鱼类摄食量的具体机制仍需进一步研究。

在需求量范围内，赖氨酸水平的增加在提升鱼类氮沉积率的同时，也明显降低了氮代谢终产物——氨的排出量。赖氨酸可能通过调控TOR和4E-BP的基因表达，提高机体蛋白质合成能力及消化吸收能力，促进机体对外源赖氨酸的利用能力，使用于分解供能的氨基酸减少，进而提高鱼类的蛋白质沉积效率。对黄尾鱼的研究表明，饲料中添加1.05%～1.85%赖氨酸，氮沉积率显著升高，但达到3.05%时则不会显著影响氮沉积率（Ruchmat等，1997）。Li等（2005）发现，赖氨酸显著上调了草鱼（C.idella）肠道雷帕霉素靶蛋白（TOR）基因表达水平，显著下调了后肠4E结合蛋白（4E-BP）基因表达水平。

3.4 赖氨酸对脂肪代谢及糖代谢的影响 植物蛋白替代鱼粉带来的氨基酸缺乏会明显降低脂质合成代谢率，提高脂质分解代谢率（Song等，2016）。目前关于赖氨酸调节脂肪代谢的研究相对较少。Yang等（2020）研究表明，赖氨酸缺乏显著降低了肝脏大口黑鲈中脂肪酸和甘油三酯含量，同时下调了脂肪生成的关键酶（PPAR-α、PPARβ、DGAT1、LPIN1）的基因表达水平，上调了脂肪分解的关键酶（LPL、MAGL）的基因表达水平，表明饲料中添加晶体赖氨酸能有效改善鱼类脂肪生成和抑制脂肪分解。

赖氨酸对鱼类糖代谢的调控能力较为有限，可能与不同鱼种、生长阶段、饲料组成、养殖环境等因素有关。Landsard等（2011）研究了L-亮氨酸、L-蛋氨酸、L-赖氨酸对虹鳟（O.mykiss）肝细胞中糖代谢相关基因表达的影响，发现3种氨基酸与胰岛素的组合均未诱导丙酮酸激酶（PK）mRNA的表达；赖氨酸对葡萄糖激酶（GK）基因表达无影响，而亮氨酸和蛋氨酸则分别激活和下调了GK基因表达。而Yang等（2020）对大口黑鲈的研究却发现，与赖氨酸缺乏组相比，饲料中赖氨酸的添加显著提升了血清中血糖含量PK的基因表达，对GK和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEPCK）的基因表达无显著影响。

4 赖氨酸在鱼类营养研究中的发展趋势与展望

目前，关于鱼类赖氨酸需求量的研究已经取得较大进展，同时，关于影响鱼类赖氨酸利用能力的因素（如赖氨酸与精氨酸间的拮抗作用、赖氨酸添加形式等）已开展了大量研究，并较为系统地研究了赖氨酸缺乏或过量对鱼类的消化吸收能力、免疫功能和氮代谢的影响。

现有的赖氨酸需求量研究主要集中于幼鱼阶段，成鱼阶段的赖氨酸需求量研究相对较少，因此未来应开展大规格鱼类赖氨酸需求量研究；饲料中赖氨酸的添加水平能够影响鱼类的蛋白质利用效率及蛋白质沉积效率，但关于赖氨酸对于蛋白质品质及肌肉品质的调控研究相对较少，因此关于赖氨酸对蛋白质品质及肌肉品质影响也应成为未来的研究方向；赖氨酸缺乏会明显降低脂质合成代谢率，提高脂质分解代谢率，表明赖氨酸在一定程度上能够调控机体脂肪代谢，其具体调控机制及机理需要进一步研究。