单细胞蛋白在水产配合饲料中应用的研究进展
潘世会 谷珉 梁振林
摘?要：全球鱼粉资源紧缺，限制了水产行业的快速发展。单细胞蛋白（Single cell protein，SCP）营养丰富，不受时间和地域的限制、生产效率高、周期短，逐渐应用在饲料行业。本文综述了几种代表性的单细胞蛋白源的营养特点以及在水产动物中的应用情况，希望对今后单细胞蛋白饲料的开发利用提供参考。
关键词：单细胞蛋白;水产动物;营养;饲料
2015年联合国发布《2030年可持续发展议程》，描绘了世界未来发展蓝图。水产养殖绿色、可持续的良性发展是未来行业发展的主要趋势。世界渔业和水产养殖部门也采取了相应的措施，制定海洋资源捕捞配额，保护海洋和海洋资源。水产养殖为世界人民提供了优质的蛋白质食物，2018年世界水产养殖对全球鱼类生产的贡献率达到46.0%，并且这种贡献率将会持续增长[1]。传统水产养殖或使用鲜杂鱼直接饲养水产动物;或捕捞鳕鱼、沙丁鱼、鲭鱼等制成鱼粉用于加工水产配合饲料，进而饲养水产动物。近年来鱼粉资源供需紧张，鱼粉价格较高，严重限制了迅猛发展的水产行业。因此，对于整个水产行业来说，寻找可替代鱼粉的优质蛋白源势在必行。
我国是水产养殖大国，水产养殖的发展离不开优质蛋白源的支持。目前，可替代的蛋白源主要是陆生动物蛋白（鸡肉粉、牛肉骨粉和昆虫蛋白粉等）和植物性蛋白（豆粕、菜粕和棉粕等）。但是相比鱼粉来说，陆生蛋白源适口性差、蛋白质含量低、氨基酸不平衡，并且有些蛋白源含有的抗营养因子（如豆粕中的大豆皂甙、棉粕中的棉酚、菜粕中的芥子碱）会引起鱼类肠道不适，进而影响生长、发育，甚至造成养殖动物大面积死亡。同时，陆生蛋白源生产周期长，需要占用大量的空间、人力和物力。因此，为了满足今后饲料业对优质蛋白源的需求，寻找新型的蛋白原料变得非常重要。
单细胞蛋白是一类新兴的饲料原料，随着微生物发酵技术和发酵工业逐渐成熟，规模化生产具有可行性。该生产过程不受时间和地域的限制，生产效率高、周期短。人们也可以利用工农牧业产生的废水、废气、废渣和下脚料规模化生产指定的非致病性微生物。该生产是一种不与人争地、“变废为宝”、与环境友好的绿色可持续发展模式。目前单细胞蛋白在水产饲料中有了一定的应用，本文结合近几年国内外相关研究报道，对单细胞蛋白在水产饲料中的应用情况做一概述。
1?单细胞蛋白及其营养价值
单细胞蛋白（Single-Cell Protein，SCP），是指可工业化大规模培养、作为人类食品或动物饲料原料的非致病微生物，如酵母、细菌、微藻和原生生物等细胞制品，也称为微生物蛋白。SCP不仅蛋白质、氨基酸含量高，维生素和矿物质相对丰富，还含有核苷酸和免疫多糖等。螺旋藻粉蛋白质含量可达60%以上，赖氨酸和蛋氨酸等水产动物限制性氨基酸含量丰富，分别可达13.98～28.91 mg/g，9.76～15.83 mg/g[2];单细胞藻类还有丰富的胡萝卜素，可以增强水产动物的免疫力，改善动物的体色[3]。酵母蛋白质含量在30%～50%，核苷酸和B族维生素含量丰富，优于鱼粉[4];乙醇梭菌蛋白质含量可达80%，蛋白质含量超过了进口鱼粉，并含有丰富的必需氨基酸。裂殖壶菌可以有效地利用廉价的碳、氮原料，合成鱼类生长所需的二十二碳六烯酸（DHA）[5]。但是不同来源的单细胞蛋白含量会有差异，主要的单细胞蛋白饲料的营养成分见表 1。
2?单细胞蛋白在水产饲料中的应用
单细胞蛋白在水产饲料中的研究主要集中在替代鱼粉后对水产动物的生长性能、饲料利用、消化和肠道健康方面的研究。生长指标和饲料利用是评判新型原料作为水产配合饲料原料优劣性的重要指标，也是一线人员比较关注的指标，主要包括特定生长率、增重率、饲料效率等。消化、免疫和肠道健康，是水产动物生理学的重要研究内容，可以科学指导原料在配合饲料中的用量。下面就SCP的具体来源在水产饲料中的应用展开论述。
2.1?微藻类蛋白
研究表明，饲料中添加一定量的单细胞藻可以促进水产动物的生长。1%的海水螺旋藻添加至饲料中，彭泽鲫的增重率增加23.45%，肌肉中的鲜味氨基酸、亚麻油和棕榈酸也优于对照组，改善肌肉相关品质[7]。Delgado等[8]以螺旋藻替代50%的鱼粉，对虾的增重率和存活率显著优于其他各替代组，效果类似于全鱼粉组。這可能是螺旋藻的氨基酸、维生素含量比较丰富，同时也可能含有一些促进生长的物质。
另外一些单细胞藻类蛋白也可以替代部分鱼粉。Kiron等[9]在大西洋鲑饲料中添加20%的脱脂微藻粉，养殖70天后发现，大西洋鲑的生长性能和存活率均不受影响。虹鳟可耐受68%螺旋藻（35%藻蛋白）[10]。欧洲鲈鱼饲料中可以添加等鞭金藻冻干粉替代20%的鱼粉，而对养殖动物的生长和饲料利用无不利影响[11]。
2.2?酵母类蛋白
饲料酵母是指以碳水化合物为主要原料，经液态通风培养酵母菌，并从其发酵醪中分离酵母菌体，酵母菌体经干燥后制得的产品[4]，菌种包括酿酒酵母菌、产朊假丝酵母菌、热带假丝酵母菌和球拟酵母菌等，目前在水产饲料中啤酒酵母的应用报道较多。
一些研究报道，适量的酵母粉替代饲料中的鱼粉，可以促进养殖动物的生长和改善饲料利用性能。巴丁鱼饲料中啤酒酵母粉替代45%的鱼粉，可以促进巴丁鱼的生长，提高免疫能力-补体活性（ACH50）、增加溶菌酶活性和总免疫球蛋白（Ig），而不影响巴丁鱼的肌肉品质[12]。海鲈饲料中啤酒酵母粉替代50%的鱼粉蛋白时，海鲈的生长较对照组差异不显著（P>0.05）;而添加30%的啤酒酵母粉可以明显改善海鲈的饲料利用率[13]。
也有一些研究报道，酵母类蛋白替代鱼粉，对水产动物的生长、存活率等无影响。当利用啤酒酵母粉替代罗氏沼虾饲料中60%的鱼粉时，罗氏沼虾的生长和存活率均不受影响[14]。张梁等[15]关于淡水白鲳的研究表明，17%啤酒酵母粉（鱼粉含量为10%）组与10%啤酒酵母粉（鱼粉含量为15%）的对照组差异不显著（P>0.05）。
另外一些报道指出，酵母类蛋白高比例替代鱼粉时，会对水产动物的生理健康造成一定的影响。Vidakovic[16]等以20%、40%和60%的啤酒酵母粉替代虹鳟配合饲料中的鱼粉，经过10周的饲养后发现，60%组的虹鳟肠道组织形态发生病变，饲料的表观消化率降低。这可能是啤酒酵母中含有一些成分，限制了其在虹鳟饲料中的更高比例应用。类似于植物蛋白源中的抗营养因子，如Mohammadi等[17]以菜粕替代37.5%和50%的鱼粉时，罗非鱼的肠道和肝脏发生病变，单核免疫细胞发生浸润、固有层扩张、小肠绒毛分离和缩短，进而降低了罗非鱼的饲料利用效率。
2.3?细菌类蛋白
近几年，利用细菌发酵技术对天然气、工业废气及生活污水等合理化利用，进而生产出来的蛋白将成为行业的研究热点。代表性菌类蛋白如乙醇梭菌蛋白、甲烷氧化菌蛋白和一些光合细菌蛋白等。不同的菌类蛋白在水产饲料中的应用情况不同，同种蛋白源在不同养殖动物的饲料中添加比例也会不同。草鱼饲料中添加5%的乙醇梭菌蛋白，会促进养殖动物的生长，但是更高比例的替代会造成草鱼肝脏损伤，影响草鱼的生长，甚至降低草鱼的存活率[18]。黑鲷饲料中乙醇梭菌蛋白可以替代58.2%的鱼粉，而不影响黑鲷的生长[19]。乙醇梭菌蛋白在两种鱼类饲料中添加比例不同的原因，可能与这两种鱼的食性有关。草鱼是典型的草食性鱼类，而黑鲷偏肉食性，可能两者营养代谢机理不同，最终造成饲料中添加比例差异。
其他菌类蛋白在水产饲料中也有应用，紫色光合细菌是一类可以高效利用工业或生活废水进行合成代谢的菌类，最终通过一定的工艺转化成菌类蛋白干粉。研究表明，紫色光合细菌蛋白粉可以替代66%的鱼粉，而不影响海鲈的正常生长[20]。甲基杆菌蛋白粉替代虹鳟饲料中5%的豆粕，而不会影响虹鳟的生长和饲料利用性能。另外，目前关于甲烷氧化菌蛋白的研究，主要集中在甲烷氧化菌的分离及发酵条件优化，相信工艺成熟之后也将成为水产饲料替代蛋白源的研究热点。
2.4?原生生物类
原生生物类蛋白质含量较低，目前作为蛋白原料添加至饲料中替代鱼粉的意义不大，但其油脂含量高，并且富含二十二碳六烯酸（DHA）。因此，这些原生生物资源可以作为油料原料替代饲料中的鱼油，因为鱼油资源供应不稳定，而且市场价格较其他油类偏高。Tibbetts等[21]以裂殖壶菌粉替代0%、33%、66%和100%的鱼油，而不影响大西洋鲑对饲料的消化利用，相应的干物质表观消化率、蛋白质表观消化率和脂肪消化率分别为76%～77%、94%和89%～90%。Seong等[22]研究结果表明，在非鱼油虹鳟饲料中添加50 g/kg和100 g/kg裂殖壶菌粉，较对照组（60g/kg鱼油）含有更高的总脂质和DHA，这也证明了裂殖壶菌粉是可以替代海水鱼饲料中的鱼油。这些研究结果也为原生生物类资源在水产饲料中的应用提供了新的方向。
3?结语
我国是水产品消费大国，水产行业的发展离不开蛋白原料的支撑。鱼粉资源的供需紧张，使得开发新的蛋白源变得越来越重要。相对陆生动植物蛋白源漫长的生产周期，SCP可以规模化、工厂化快速生产，并可以“变废为宝”，促进循环经济的发展。相关的研究也表明，SCP在水产饲料中替代鱼粉或鱼油具有一定的可行性。另外，添加适宜比例的SCP可以改善动物的营养状况、增强机体免疫力、促进水产动物的生长。
资源的合理化高效利用，离不开学科之间的相互推进。SCP深加工的研究也在继续深入，如SCP的纯化工艺，有效去除产品中的RNA，生产无害化的产品。与此同时，相关的营养生理也在推进，如SCP对水产动物生理健康的影响，相关营养素的调控机制，饲料原料的合理搭配。随着相关研究的深入及生产工艺水平的提升，单细胞蛋白在水产饲料行业中的应用应具有更广阔的发展空间。
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Research progress on application of single-cell protein source in aquaculture
PAN Shihui，GU Min，LIANG Zhenlin
（Marine College，Shandong University，Weihai 264200，China ）
Abstract：The shortage of fishmeal resources in the world restricts the rapid development of aquaculture industry. With rich in nutrition， not limited by time and region， high production efficiency， short cycle， Single cell protein （SCP） is gradually applied in the feed industry. Here we review potential sources of SCP nutritional characteristics and applications in aquatic animals， hoping to provide references for the development and utilization of single-celled protein feeds in the future.
Key words：single cell protein; aquatic animals; nutrition; feed
（收稿日期：2020-06-28）
