魚類賴氨酸營養(yǎng)生理研究進展

■高婭俊 張 曦 鄧君明

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，云南昆明 650201）

賴氨酸（lysine,Lys）屬堿性氨基酸，魚類自身不能合成，必須從食物中攝取，是許多魚類的第一限制性氨基酸，特別是以植物蛋白源替代魚粉時尤為重要。在“理想蛋白”論中，賴氨酸常用作參考氨基酸。賴氨酸對維持水生動物的正常生長、發(fā)育和神經(jīng)系統(tǒng)的機能起重要作用。本文對賴氨酸的營養(yǎng)功能、代謝途徑、營養(yǎng)需求量的研究進展、需求量的影響因素及確定需要量的研究方法進行綜述，為賴氨酸在魚類飼料中的應(yīng)用提供參考。

1 賴氨酸營養(yǎng)功能及代謝途徑

賴氨酸也稱為2，6-二氨基己酸，分子量為146.19。其化學(xué)結(jié)構(gòu)決定賴氨酸不能在體內(nèi)進行轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)，所以魚體內(nèi)不能合成賴氨酸，只能從食物中補充。賴氨酸具有L-型和D-型兩種同分異構(gòu)體，兩種同分異構(gòu)體的吸收效率是不一樣的，動物體內(nèi)幾乎不能吸收D-賴氨酸，主要靠L-賴氨酸供給。

1.1 賴氨酸的營養(yǎng)功能

賴氨酸的營養(yǎng)功能有以下幾種：①賴氨酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸之一，同時是一種生酮氨基酸，當(dāng)缺乏碳水化合物時，賴氨酸參與酮體的生成和葡萄糖代謝。②賴氨酸和蛋氨酸一起作為肉堿前體，將長鏈脂肪酸運輸?shù)骄€粒體內(nèi)進行β-氧化。③賴氨酸經(jīng)分解代謝形成乙酰乙酰輔酶A，然后轉(zhuǎn)化成乙酰輔酶A進入三羧酸循環(huán)。④賴氨酸不僅可以作為底物參與蛋白質(zhì)的生物合成，還可能通過調(diào)控生長激素、胰島素和類胰島素生長因子等內(nèi)分泌激素，間接影響蛋白質(zhì)代謝；本身還作為信號分子直接調(diào)控翻譯起始因子的活性，從而影響蛋白質(zhì)的生物合成；最后通過調(diào)控與氮代謝相關(guān)基因的表達,影響蛋白質(zhì)代謝。⑤賴氨酸還可以提高機體抵抗應(yīng)激的能力。

1.2 賴氨酸分解代謝途徑

賴氨酸不進行轉(zhuǎn)氨作用，4個碳原子轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴Ｒ阴］o酶A，其他兩個碳原子經(jīng)脫羧失去。其代謝途徑有兩條：①賴氨酸與α-酮戊二酸縮合，形成酵母氨酸[ε-N（L-戊二酸基-2-）-L-賴氨酸]。②賴氨酸的α-氨基可能被L-氨基酸氧化酶氧化。兩條途徑都形成L-α-氨基己二酸半醛，最終形成乙酰乙酰輔酶A，然后轉(zhuǎn)化成乙酰輔酶A進入三羧酸循環(huán)。

2 不同魚類對賴氨酸的需求量

目前已研究了部分魚類對賴氨酸的需求，見表1。

表1 部分魚類的賴氨酸需求量

由表1可以看出，魚類對飼料中賴氨酸的需求范圍是1.21%～3.32%（占飼料）或3.47%～8.64%（占蛋白）。

3 影響魚類賴氨酸需求量的因素

3.1 評價指標(biāo)對賴氨酸需求量的影響

不同的研究者采用不同的評價指標(biāo)得出的賴氨酸需求量是不同的，即使是同一研究者采用不同的評價指標(biāo)得到賴氨酸需求量也不一樣。楊威（2012）對鳡幼魚的研究結(jié)果表明：根據(jù)飼料中賴氨酸水平與增重率的關(guān)系得出賴氨酸的最適需要量為3.4%，用蛋白質(zhì)沉積率作為指標(biāo)得出賴氨酸的最適需要量為3.12%。

林郁蔥（2012）用增重率和飼料系數(shù)為指標(biāo)確定胭脂魚幼魚賴氨酸需要量分別占飼料的2.43%、2.38%，占飼料蛋白的5.52%、5.41%。黃更生等（2003）研究表明，按生長率所確定的草魚賴氨酸需要量占飼料的1.61%，用肝臟游離賴氨酸濃度為指標(biāo)確定的賴氨酸需要量分別占飼料的1.46%。由此可見，魚類賴氨酸需求量受評價指標(biāo)的影響。

3.2 飼料中添加賴氨酸形式對賴氨酸需要量的影響

基于氨基酸平衡理論，在飼料中添加氨基酸效果明顯。但如果以晶體氨基酸的形式添加，由于氨基酸易溶于水，一部分氨基酸溶解在水中，造成了氨基酸損失，致使飼料的氨基酸平衡被破壞，難以充分發(fā)揮魚類的生長潛力。此外，由于氨基酸吸收不同步，晶體氨基酸的吸收速度比蛋白態(tài)氨基酸快，先吸收的晶體氨基酸直接排泄或代謝而不用于合成蛋白質(zhì)。如果晶體氨基酸經(jīng)包膜后，其在水中的溶失率降低，在消化道的吸收速度得以延緩，實現(xiàn)蛋白態(tài)氨基酸與外源氨基酸的同步吸收。陳丙愛等（2008）報道，在鯉魚飼料中添加包膜氨基酸后顯著提高魚體增重率，添加包膜組比添加晶體氨基酸組的血清游離氨基酸延遲2 h達到高峰。因此在飼料中添加晶體氨基酸和包被氨基酸得出的賴氨酸的需求量是不同的。

3.3 飼料的pH值和實驗周期的長短

調(diào)整飼料的pH值至中性或稍微偏堿性可以提高鯉魚對晶體氨基酸的利用率。飼料pH值增加，可提高凡納濱對蝦的增重率，體脂肪和灰分降低，但是對體蛋白沒有顯著影響。實驗周期的長短對魚類的生理狀態(tài)和生長率也有一定的影響，不同的實驗者采用的實驗周期分別有6、8、10周和12周不等。Walton等(1986)研究表明，實驗周期為12周虹鱒賴氨酸需要量為飼料干物質(zhì)的1.9%，而Kim等(1992)研究表明，實驗周期為8周時虹鱒賴氨酸需要量為飼料干物質(zhì)的1.3%，因此，實驗周期對魚賴氨酸的需求存在較大的影響。

3.4 投喂頻率對賴氨酸需要量的影響

投喂頻率是指每天對魚類投喂的次數(shù)，投喂頻率直接影響到魚類的生存環(huán)境，適宜的投喂頻率提高魚類的生長速度，并且提高飼料轉(zhuǎn)化率，減少飼料浪費，降低對水體環(huán)境的污染。杜海明等（2007）報道，鳡的生長受投喂頻率的影響，最佳投喂頻率是3次。楊帆等（2011）報道，當(dāng)投喂頻率從2次增加到4次時，黃鱔的攝食率和生長率都顯著提高，但當(dāng)投喂頻率增加到12次時，黃鱔的攝食率和特定生長率與投喂4次相比無明顯差異，從而確定黃鱔的投喂頻率是4次。朱傳忠等（2011）研究報道，鯽魚1 d投喂4次增重率和特定生長率顯著高于1 d投喂2次，從而增加飼料采食量。由此可知，投喂頻率不同，攝食率和生長不同，從而影響賴氨酸的需要量。

3.5 飼料中蛋白質(zhì)含量對賴氨酸需要量的影響

蛋白質(zhì)是魚類飼料中最重要的營養(yǎng)物質(zhì)之一，不但為魚類提供用于合成蛋白質(zhì)的氨基酸，而且還能提供魚體生長代謝所需要的能量，飼料中蛋白含量是影響魚類生長和飼料成本的主要因素，如果飼料中蛋白質(zhì)含量過低，則不能滿足魚類生長的需要，過高則造成蛋白質(zhì)的浪費，同時產(chǎn)生較多含氮排泄物從而污染養(yǎng)殖水體環(huán)境。Bodin等（2009）研究表明，當(dāng)飼料中蛋白質(zhì)含量為31%時，虹鱒賴氨酸的需要量為飼料干物質(zhì)的1.68%，飼料中蛋白質(zhì)含量為46.9%時，虹鱒賴氨酸的需要量為飼料干物質(zhì)的2.34%。

3.6 溫度對賴氨酸需要量的影響

溫度是影響魚類生長及生理生化活動最重要的環(huán)境因素之一，顯著影響魚類生長和代謝。研究表明，在一定的溫度范圍內(nèi)，魚類的增長率隨溫度的升高而增大，但當(dāng)超過最適溫度時，攝食率和增長率隨溫度的升高而下降。魚類的代謝率隨溫度升高而增大，魚類代謝越旺盛，對賴氨酸的需要量越高。鄧思平等（2000）研究得出，溫度對南方鲇的生長具有明顯的影響,生長率隨著溫度的上升而增加，在28℃時生長率達到最大值，而在32℃生長率反而下降。

3.7 種類和生長階段

由于遺傳特性不同，不同種類的魚生長速度不同，對賴氨酸的需求差異很大。一般來說，越小的魚，生長速度越快，代謝越旺盛，對賴氨酸的需求越高，這可能是由于不同種類的魚對賴氨酸的利用、代謝存在差異。其次，隨著生長階段的不同，與賴氨酸代謝相關(guān)酶的活性也不同。因此，實驗魚對賴氨酸的需求存在差異。

4 飼料中賴氨酸過量或缺乏對魚類的影響

4.1 飼料中賴氨酸缺乏對魚類的影響

大量研究表明，如果飼料中賴氨酸含量不足，魚類生長緩慢，飼料利用率低。鄢華（2002）研究得出，賴氨酸缺乏會導(dǎo)致幼建鯉體色發(fā)黑、生長受阻，同時降低幼建鯉的疾病抵抗能力。周賢君等（2006）研究得出，賴氨酸含量不足，會導(dǎo)致氨基酸不平衡，影響魚類對飼料蛋白源的利用。嚴(yán)全根等（2006）研究得出，當(dāng)飼料中賴氨酸含量不足時，許氏平鲉生長緩慢、飼料系數(shù)高。賴氨酸含量不足影響魚類生長和飼料利用的原因之一是飼料中氨基酸不平衡，加重了魚類的脫氨基作用。

4.2 賴氨酸過量對魚類的影響

楊威（2012）研究表明，飼料中賴氨酸含量過量時，鳡幼魚的生長性能和飼料利用均出現(xiàn)了降低的現(xiàn)象。Deng等對六絲馬鲅的研究中得出賴氨酸過量時顯著降低魚的生長率。如果賴氨酸過量，賴氨酸可干擾精氨酸在腎小管的重吸收而增加精氨酸的需要，此種現(xiàn)象稱為賴氨酸與精氨酸的拮抗作用。在鳥類和哺乳動物中，賴氨酸與精氨酸拮抗現(xiàn)象普遍存在。但是在魚類這方面的研究較少，賴氨酸與精氨酸是否存在拮抗現(xiàn)象目前存在爭論，一部分研究者認(rèn)為，在魚類中不存在賴氨酸-精氨酸拮抗現(xiàn)象。另一部分研究者的實驗結(jié)果表明，魚類的賴氨酸和精氨酸之間存在拮抗現(xiàn)象，如軍曹魚、團頭魴、大西洋鮭魚等。周凡（2011）研究得出，黑鯛存在精氨酸與賴氨酸的拮抗作用，當(dāng)飼料賴氨酸過量時，增加精氨酸含量可以緩解這種拮抗作用。但究竟是哪些因素造成水產(chǎn)動物中出現(xiàn)賴氨酸和精氨酸的拮抗作用，還有待于進一步研究。

5 魚類賴氨酸需要量的研究方法

5.1 生長實驗法

生長實驗法是使用最早，同時也是測定氨基酸需求量的常用方法，目前大多數(shù)魚類的賴氨酸需求是使用這種方法得到的。用不同賴氨酸含量的飼料飼喂實驗魚一段時間后，計算相關(guān)實驗指標(biāo)，用二次曲線或折線模型擬合方程后確定其需求量。一般情況下，當(dāng)飼料中賴氨酸含量增加時，魚類生長速度加快，當(dāng)生長速度增加到一定程度時，再提高飼料中賴氨酸含量，魚類生長相對穩(wěn)定甚至降低。此種方法雖然較可靠，但實驗周期較長、工作量大、試驗費用高。研究者用生長試驗法確定了銀鱸、鯪魚、絲尾鳠、真鯛等賴氨酸需求量。

5.2 理想蛋白質(zhì)理論法

“理想蛋白”是指飼料中的氨基酸在組成和比例上完全滿足動物的氨基酸需求，可以被動物完全利用的蛋白。該理論基于魚類對氨基酸的需要量與魚體的氨基酸組成一致。有研究者用肌肉或全魚氨基酸組成模式作為魚類氨基酸需求量的通行標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)計算公式得出其氨基酸需求量。其計算公式為：某種必需氨基酸需要量=（全魚某種必需氨基酸含量/全魚賴氨酸含量）×賴氨酸需要量。季文娟（2000）以黑鯛幼魚肌肉氨基酸組成作為幼魚飼料中必需氨基酸需求量的標(biāo)準(zhǔn)模式，表明其氨基酸組成模式基本符合黑鯛幼魚生長的需要。Deng等（2010）使用六絲馬鲅的肌肉氨基酸模式得出賴氨酸需要量。

5.3 游離氨基酸水平觀測法

研究表明，血清或組織中的游離氨基酸濃度與魚攝取飼料量有緊密的聯(lián)系，如果魚類的氨基酸需求量大于攝入量時，血清或組織中的游離氨基酸濃度維持在一個較低水平上。如果魚類所需要的氨基酸需求量小于飼料中所研究的氨基酸含量時，該氨基酸在血清或組織中濃度上升。由于飼料中氨基酸含量增加而引起組織中氨基酸濃度突然上升時，該水平就是氨基酸需求量水平。但此方法僅在少數(shù)情況下與用生長試驗法得到的氨基酸需求量相一致。Tibaldi等研究表明，使用血漿中蘇氨酸濃度變化為指標(biāo)確定舌齒鱸的蘇氨酸需要量與和生長實驗法所得的需要量相近。黃更生等（2003）研究表明,按血清游離賴氨酸濃度所確定的賴氨酸需要明顯低于生長研究法得到的結(jié)果，用肌肉游離賴氨酸濃度為指標(biāo)確定的賴氨酸需要量與生長研究法確定的賴氨酸需要量較接近。

5.4 氨基酸氧化產(chǎn)物水平觀測法

此種方法是基于假設(shè)飼料中缺乏某種必需氨基酸時，此種氨基酸主要用作蛋白質(zhì)合成，只有很少量被氧化成二氧化碳。如果當(dāng)某種必需氨基酸過量時，有更多必需氨基酸被氧化成二氧化碳，只要測定隨氨基酸攝入量變化的二氧化碳濃度值就可計算出相應(yīng)的氨基酸需要量。但是用此種方法測定氨基酸的需求量報道較少。Alam等（2001）用生長試驗法與氨基酸氧化產(chǎn)物水平觀測法得到牙鲆中蛋氨酸的含量是一致的。Walton等（1984）研究表明，用氨基酸氧化法得到的色氨酸需要量比用生長試驗法得到的需要量偏低。

5.5 同位素14C標(biāo)記法

由于魚體內(nèi)每種氨基酸都是以碳元素為骨架構(gòu)成的，將14C葡萄糖注射到魚體內(nèi)，幾天后取體蛋白用鹽酸水解，測定氨基酸14C的放射強度，根據(jù)放射強度的大小來確定氨基酸。但是此種方法使用較少。Walton等（1986）用14C的方法測定了虹鱒色氨酸、賴氨酸和精氨酸的需求量。用生長試驗法測賴氨酸的需求量為1.9%，占蛋白的4.3%，但是使用同位素標(biāo)記法測出的值不是很準(zhǔn)確。

6 小結(jié)

國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對許多魚類的賴氨酸需要量進行了研究，但是還有許多魚類的賴氨酸需要量尚未確定。即使是同種魚類，由于采用了不同的研究方法，得出的結(jié)論也各不相同。因此，獲取適宜的，且形成規(guī)范統(tǒng)一的研究方法來評價魚類的賴氨酸需要量，是魚類飼料工業(yè)研究領(lǐng)域當(dāng)前面臨的一個重要的研究內(nèi)容。

（參考文獻62篇，刊略，需者可函索）