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中国水科院黑龙江研究院范泽研究员:解锁水产动物营养密码—牛磺酸的神奇作用
发布时间 :2025/2/21 浏览 : 193 [关闭]

      在水产养殖领域,饲料营养成分对水产动物的生长和健康起着决定性作用。近年来,由于鱼粉价格上涨且供应受限,植物蛋白源和新型蛋白源在水产饲料中的应用越来越广泛。然而,这一变化也带来了氨基酸平衡问题,其中牛磺酸的缺乏备受关注。下面,我们将深入探究牛磺酸在水产动物营养中的奥秘。


      一、水产动物牛磺酸从哪来?

      (一)外源供给是关键

      水产动物自身合成牛磺酸的能力相对较弱,饲料成为它们获取牛磺酸的重要来源。在常见的水产饲料原料中,动物性蛋白原料富含牛磺酸。例如,每千克鱼粉的牛磺酸含量可达 3201 毫克,虾粉为 1094 毫克,鱼蛋白水解物更是高达 7501 毫克 。而植物性蛋白原料的牛磺酸含量则少得多,酵母每千克仅含 112 毫克,多数植物性蛋白原料甚至几乎不含牛磺酸。随着养殖成本上升,植物性蛋白源逐渐替代动物性蛋白原料,如何在饲料中满足水产动物对牛磺酸的需求,成为行业重点关注的问题。

      (二)内源合成有途径

      水产动物合成牛磺酸有 4种途径,其中途径1和途径2起主要作用 ,合成能力主要取决于牛磺酸合成关键酶的活力。半胱次磺酸脱羧酶(CSD)和半胱胺双加氧酶(CDO)分别是这两条主要途径的关键限速酶。目前相关研究主要集中在鱼类,对虾蟹类的研究较少。鱼类中,海水鱼和淡水鱼的合成能力差异明显。以虹鳟(淡水鱼)为例,其肝脏中途径1的 CSD 活力在体质量 40.6g 时为 0.544nmol/(min - mg prot.) ;海水鱼类的牛磺酸合成能力普遍低于淡水鱼类,部分海水鱼甚至无法合成。不同鱼类的合成途径也有所不同,鲤鱼不仅能通过途径1合成牛磺酸,当途径1无法满足需求时,还能借助途径2进行补充,其途径2的 CDO 活力在体质量72 - 162g 时为 0.86nmol/(min - mg prot.) 。


      二、水产动物需要多少牛磺酸?

      水产动物对牛磺酸的需求量并非固定不变,而是受多种因素影响。

      (一)生长阶段的影响

      幼鱼阶段通常对牛磺酸的需求量较高,随着鱼体生长,需求量会发生变化。尼罗罗非鱼幼鱼在28d时,牛磺酸需求量为 0.72%,56d 时降至0.68%,84d 时进一步降低至0.64% 。

      (二)评价指标的差异

      评价指标不同,得出的牛磺酸需求量也有所不同。以黄颡鱼为例,以特定生长率为评价指标时,牛磺酸需求量为 1.09%;以血清溶菌酶为评价指标时,需求量则为1.60% 。

      (三)饲料蛋白组成的作用

      饲料蛋白组成对牛磺酸需求量影响显著。当植物蛋白源替代鱼粉时,水产动物对牛磺酸的需求会改变。在豆粕蛋白替代 50% 鱼粉的饲料中,青鱼的牛磺酸需求量为 0.1% 。

      (四)养殖环境的影响

      养殖环境也会影响牛磺酸的需求量。同样是凡纳滨对虾,在淡水养殖环境下,牛磺酸需要量为 0.44% - 0.58%;在正常海水盐度环境中,需求量仅为 0.17% 。


      三、牛磺酸如何参与营养物质代谢?

      (一)调节脂肪代谢

      牛磺酸在水产动物脂肪代谢中扮演重要角色。它能与胆酸结合形成结合胆汁酸,通过乳化脂肪促进消化吸收。在草鱼、斜带石斑鱼等鱼类饲料中添加牛磺酸,可降低体脂肪含量。在鲤鱼饲料中添加 0.05% - 0.2% 的牛磺酸,8 周后其肠道脂肪酶活力高于对照组,对饲料脂肪的消化和吸收能力明显改善。不过,牛磺酸在不同水产动物中的作用存在差异,在尼罗罗非鱼和凡纳滨对虾饲料中添加牛磺酸,反而会增加鱼体脂肪含量,其调控机制有待进一步研究。

      (二)稳定糖代谢

      牛磺酸参与水产动物葡萄糖稳态的调节。在高糖饲料条件下(设置糖水平为 15%、30%;牛磺酸水平为 0.4%、1.2% 和 2.0%),牛磺酸能提升大菱鲆肝脏的糖酵解、葡萄糖转运和糖原合成能力,抑制糖异生水平,维持血糖稳定。并且,牛磺酸和饲料糖水平在对肝脏糖酵解及葡萄糖转运载体基因表达的影响上存在显著交互作用。

      (三)助力蛋白质代谢

      虽然牛磺酸不参与蛋白质合成,但在饲料中添加牛磺酸能提高多种水产动物的机体蛋白质含量。这可能是因为牛磺酸提升了蛋白质的消化吸收效率,调节了蛋白质代谢相关激素的分泌,还减少了含硫氨基酸用于合成牛磺酸的比例,提高了蛋白质利用率。伍琴等人发现,牛磺酸通过调节氨肽酶 N(APN)、小肽转运蛋白(PepT1)等基因在鲫鱼肠道中的相对表达量,来调控蛋白质的水解、小肽的转运以及氨基酸的消化吸收。


      四、牛磺酸对水产动物健康有何影响?

      (一)增强抗氧化和免疫能力

      适量补充牛磺酸能显著提升水产动物的抗氧化能力和免疫机能。在克氏原螯虾的研究中,饲料中添加 300mg/kg 牛磺酸,4 周后可提高其肝胰脏中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活力,抑制丙二醛(MDA)的产生,提升血清中溶菌酶(LZM)的活性,增强鱼体抗氧化及免疫能力。在斜带石斑鱼的研究中,10mmol/L 牛磺酸能增强肝细胞活力及抗氧化酶活力,上调 CAT 和 GSH - Px 的基因表达量,初步揭示了其抗氧化的分子机制。

      (二)提升抗胁迫应激能力

      牛磺酸能帮助水产动物减轻应激反应和损伤。在虹鳟的研究中,预先在基础饲料中添加 1200mg/kg 牛磺酸,当虹鳟在 24℃及 25℃环境下遭受慢性热应激 24h 后,其机体的抗氧化能力、非特异性免疫能力及抗损伤能力显著增强。在杂交乌鳢的研究中,饲料中添加 6.0 - 15.0g/kg 牛磺酸,能提高抗氧化酶活性及热应激蛋白 - 70(HSP - 70)基因表达量,减少活性氧簇(ROS)含量和细胞凋亡比例,缓解氨氮胁迫产生的应激损伤,降低死亡率。不过,针对不同种类的水产动物和应激源,牛磺酸的适宜剂量和调控机制仍需进一步研究。

      五、牛磺酸与其他营养物质有啥关系?

      在水产动物的营养体系中,牛磺酸与其他营养物质相互作用。蛋氨酸等含硫氨基酸是合成牛磺酸的原料,在饲料中补充适量蛋氨酸等含硫氨基酸,能使更多蛋氨酸用于蛋白质合成。研究发现,在全植物蛋白饲料中补充牛磺酸很有必要,且补充蛋氨酸不影响水产动物对牛磺酸的需求。

      牛磺酸有助于机体胆固醇的代谢。在植物蛋白替代鱼粉的情况下,研究发现,在高植物蛋白饲料中添加 1.0% 胆固醇、1.0% 牛磺酸或二者组合,可显著提高大菱鲆的生长性能,且二者有叠加效应。在高胆固醇饲料基础上添加牛磺酸,能降低大菱鲆肝脏中 3 - 羟基 - 3 甲基戊二酸单酰 CoA 还原酶(HMG - CoAr)mRNA 的相对表达量,抑制肝脏中胆固醇合成,降低血浆中胆固醇含量。

      六、研究现状与未来方向

      目前,虽然我们对牛磺酸在水产动物营养中的作用有了一定认识,但仍有许多方面需要深入研究。在植物性蛋白源和新型蛋白源广泛应用的背景下,需要更精准地评估不同水产动物对牛磺酸的营养需求。从生长阶段、食性等角度,系统比较研究牛磺酸的合成代谢调控机制。深入探讨牛磺酸调控糖代谢的潜在机制,以及其防治水产动物营养性疾病(如绿肝综合征、贫血症等)的潜在机理。



转载说明

来源:公众号《优质DHA藻油原料供应站》