魚類賴氨酸營養(yǎng)研究進展

范 澤， 王連生

（中國水產(chǎn)科學研究院黑龍江水產(chǎn)研究所，黑龍江省水生動物病害與免疫重點實驗室，黑龍江哈爾濱150070）

目前，尋找有效途徑節(jié)約魚類飼料蛋白已成為推動水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的著力點（麥康森，2016；解綬啟等，2016）。節(jié)約魚粉蛋白的一個重要途徑即為提高飼料中植物蛋白占比。而高比例植物蛋白原料替代飼料中魚粉會帶來氨基酸不平衡，進而影響動物生長及飼料利用，尤其是賴氨酸的缺乏。李學麗等（2017）用豆粕分別替代20%、40%、60%和80%的魚粉蛋白后發(fā)現(xiàn)，珍珠龍膽石斑魚幼魚6種必需氨基酸（賴氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、精氨酸）以及4種非必需氨基酸（天冬氨酸、絲氨酸、谷氨酸、丙氨酸）含量顯著低于對照組（魚粉含量為53%），其中賴氨酸降幅達到了7.13%～10.58%。孫金輝等（2016）發(fā)現(xiàn)，鯉魚肌肉中呈味氨基酸、必需氨基酸和總氨基酸含量隨飼料蛋白質水平降低整體呈降低趨勢，其中賴氨酸含量的降幅達到19.16%～37.06%。因此，賴氨酸成為大多數(shù)飼料中最容易缺乏的必需氨基酸，所以其往往被稱為第一或者第二限制性氨基酸，又被稱作是“生長性氨基酸”（Gatlin等，2007；Cheng等2003）。如何在節(jié)約魚粉蛋白的同時，保證飼料充足的賴氨酸供應，是水產(chǎn)飼料開發(fā)者亟待解決的重要課題。本文從魚類賴氨酸的需求量、影響魚類利用賴氨酸的因素及對魚類健康的影響等方面進行綜述，以期為破解低魚粉飼料中賴氨酸缺乏問題提供理論參考。

1 魚類賴氨酸需求量

表1總結了近年來關于魚類賴氨酸需求量的研究報道。對大多數(shù)魚類，賴氨酸需求量為1.34%～3.83%（占飼料）或4.92%～8.64%（占飼料蛋白質）。

表1 魚類賴氨酸需求量

2 魚類賴氨酸需求及利用的影響因素

2.1 品種、食性、生長階段 不同種類的魚類對賴氨酸的最適需求量存在著明顯差異。肉食性海水魚的賴氨酸需求量為1.34%～3.83%（占飼料）或2.94%～8.64%（占飼料蛋白質）；淡水魚類對賴氨酸的需求量為1.46%～3.47%（占飼料）或3.47%～9.61%（占飼料蛋白質）。

對于同一種魚類，不同的養(yǎng)殖規(guī)格及年齡，對賴氨酸的最適需求量也有所不同。低齡魚和生長速度快的魚類與體成熟和生長速度慢的魚類相比，需要更多的賴氨酸用于蛋白質的合成和沉積。代偉偉（2011）發(fā)現(xiàn)，初重為3.66、113.0、347.30 g的半滑舌鰨（Cynoglossus semilaevis Günther）對賴氨酸需求量分別占飼料的2.75%～2.85%、2.43%～2.49%、2.46%～2.58%。

2.2 飼料因素 飼料的蛋白源組成會影響魚類對賴氨酸的需求及利用能力。相較于動物性蛋白源，植物性蛋白源必需氨基酸如賴氨酸和蛋氨酸等含量較低（孫金輝等，2016），因此當植物性蛋白作為飼料的主要蛋白源時，評估出的賴氨酸需求量往往高于以魚粉作為飼料主要蛋白源時的需求量（Fournier等，2003）。付錦鋒（2012）研究發(fā)現(xiàn)，在虹鱒（O.mykiss）飼料中添加賴氨酸，當以植物蛋白作為基礎蛋白質來源，外源賴氨酸的添加量為0.8%時（飼料賴氨酸水平為2.1%），虹鱒的生長率與對照組（42%蛋白組：以魚粉為主要蛋白源，飼料賴氨酸水平為2.0%）相比無顯著差異，且排入水中的總氨氮和可溶性磷分別減少了28%和71%。

2.3 賴氨酸與精氨酸的拮抗作用 目前，魚類的營養(yǎng)學研究中賴氨酸與精氨酸間是否存在拮抗作用仍有爭議。早期的相關研究表明，在斑點叉尾鮰（Ictalurus punctatus）（Robinson等，1981）和黃鱸（Perca flavescens）（Kim等，1992）上并未出現(xiàn)因賴氨酸與精氨酸的配比不同而影響魚類生長及飼料利用率的情況。周凡（2011）指出，黑鯛存在精氨酸-賴氨酸的拮抗作用，當飼料賴氨酸過量時，增加精氨酸含量可以緩解這種拮抗作用。因此，在魚類中可能存在更復雜的賴氨酸及精氨酸代謝調控機制，簡單地遵循哺乳動物和鳥類的結論是不合理的。目前在魚類上，雖然有大量關于賴氨酸與精氨酸配比的研究，但結果不盡相同，品種、養(yǎng)殖環(huán)境、飼料配方等均會影響魚類對氨基酸的需求及利用能力，因此在未來的研究中，要深入探討賴氨酸與精氨酸在代謝中的相互關系，進而確定飼料配方中二者的適宜比例，為養(yǎng)殖實踐奠定理論基礎。

2.4 賴氨酸的添加形式 魚類對于賴氨酸鹽酸鹽（L-Lys·HCl）和賴氨酸硫酸鹽（L-Lys·H2SO4）的利用效果存在一定差異。L-Lys·HCl和Lys·H2SO4在虹鱒（Rodehutscord等，2000）上的生物學效價相當。胡凱等（2017）對生長中期草魚的研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加適宜水平的L-Lys·H2SO4使飼料賴氨酸含量達到1.2%時，可顯著提高生長中期草魚（C.idella）的生長性能及消化酶活力，且L-Lys·H2SO4對上述指標的作用效果顯著優(yōu)于L-Lys·HCl，表明與L-Lys·HCl相比，L-Lys·H2SO4能更有效地提高生長中期草魚的消化吸收能力，進而促進其生長。趙金鑫等（2016）發(fā)現(xiàn)，在斑點叉尾鮰（I.punctatus）飼料中添加L-Lys·HCl和L-Lys·H2SO4投喂60 d后，L-Lys·H2SO4組的增重率為L-Lys·HCl組的104%，即L-Lys·H2SO4的生物學效價為L-Lys·HCl的1.04倍。

晶體氨基酸的水溶失率高是影響魚類利用飼料外源晶體氨基酸的第一個主要因素。目前在水產(chǎn)飼料行業(yè)中主要通過包被或者微囊化的緩釋處理達到降低晶體氨基酸水溶失率的目的。包膜氨基酸及微囊氨基酸進入魚類體內后，需將包膜材料崩解后才能被吸收，可基本上實現(xiàn)與蛋白態(tài)氨基酸的同步吸收。羅運仙等（2010）配制了高豆粕組（23%）、低豆粕組（15%）、低豆粕組（15%）+晶體賴氨酸及低豆粕組（15%）+微囊賴氨酸四組飼料，在投喂草魚（C.idella）8周后發(fā)現(xiàn)，微囊賴氨酸組、高豆粕組、低豆粕組血漿總游離氨基酸含量均在飼喂后3 h達到最大值，而晶體賴氨酸組血漿總游離氨基酸含量出現(xiàn)最大值的時間相對提前1 h左右。

包膜或微囊賴氨酸在促進魚類生長及飼料利用率上的應用效果優(yōu)于晶體賴氨酸。羅運仙等（2010）指出，在低豆粕飼料中分別添加晶體賴氨酸和微囊賴氨酸發(fā)現(xiàn)，添加微囊賴氨酸能夠使增重率顯著提高，使飼料系數(shù)顯著降低。而譚芳等（2010）指出，草魚（C.idella）飼料中添加微囊氨基酸可促進魚體生長，降低飼料系數(shù)，增加肌肉粗蛋白質含量，但微囊賴氨酸添加水平超過0.3%（占飼料）時則會抑制草魚生長。對羅非魚（Oreochroms mossambcus）的研究表明，飼料中添加包膜L-Lys·HCl顯著提高了魚體的生長性能，而普通飼用賴氨酸鹽酸鹽效果不明顯（鄭嚴嚴，2009）。目前關于包膜或微囊賴氨酸的研究主要集中于淡水草食性及雜食性魚類，而在淡水肉食性魚類和海水魚類飼料中的應用效果研究相對缺乏，有待于進一步開展研究。

2.5 投喂策略 選擇適宜的投喂策略能夠在一定程度上增強魚體對于晶體氨基酸的利用能力。冷向軍（2006）等在異育銀鯽（C.auratus gibelio）基礎飼料中添加晶體L-賴氨酸和DL-蛋氨酸發(fā)現(xiàn)，2次/d、3次/d的投喂頻率并未明顯改善生長性能，而4次/d的投喂頻率則顯著提高了生長性能，晶體賴氨酸的利用能力也顯著增強，表明投喂頻率的提高使兩次投喂產(chǎn)生的氨基酸峰值相互疊加，增強機體對飼料中氨基酸的利用效率。朱傳忠等（2011）經(jīng)過38 d的養(yǎng)殖后發(fā)現(xiàn)，4次/d投喂較2次/d能夠顯著提升鯽魚生長性能，但飼料利用效率并未隨投喂頻率的提高及包被賴氨酸的補充而顯著提升，生長的顯著改善在一定程度上歸結于對飼料采食量的提升。

3 賴氨酸與魚類健康

3.1 賴氨酸對魚類消化吸收能力的影響 賴氨酸影響著魚類消化器官（消化道及消化腺）的發(fā)育，這關系到機體能否發(fā)揮正常消化吸收功能。尤其是對于鯉魚、草魚等無胃魚類，腸道是營養(yǎng)物質消化吸收的最主要場所。在幼建鯉（Cyprinus carpio var.Jian）上的研究發(fā)現(xiàn)，飼料中賴氨酸添加量的提高能夠顯著提高肝胰臟及腸道的重量、占體指數(shù)和蛋白含量（鄢華，2007）。在草魚（C.idella）的研究發(fā)現(xiàn)，草魚的肝胰臟重量、肝體指數(shù)、腸重和腸長均隨著賴氨酸水平的增加而提高（李雪吟，2017）。上述研究結果表明，賴氨酸對魚類消化吸收能力的改善可通過促進肝胰臟與腸道的相對生長及絕對生長來實現(xiàn)。

賴氨酸影響著魚類消化道中消化酶的活力。趙春蓉（2005）研究發(fā)現(xiàn)，賴氨酸從0.7%提高到1.9%能顯著提高幼建鯉（C.carpio var.Jian）腸道中蛋白酶、脂肪酶、Na+，K+-ATPase酶和堿性磷酸酶活性。Li等（2013）對草魚（C.idella）研究指出，飼料賴氨酸水平達到1.29%時，腸道胰蛋白酶、糜蛋白酶、脂肪酶、Na+，K+-ATPase及堿性磷酸酶的活力達到最高，過低或過高的賴氨酸水平均會抑制相關消化酶的活力。表明提高消化酶的活力是賴氨酸改善魚類消化吸收能力的重要途徑。

3.2 賴氨酸對魚類免疫功能的影響 飼料中添加適宜水平的賴氨酸能夠改善魚體的免疫能力及抗氧化能力。賴氨酸可通過改善非酶促和酶促抗氧化防御能力，增強體內自由基的清除能力，減少脂質過氧化和蛋白質氧化帶來的損傷，進而保證魚類消化器官（如肝胰臟和腸道等）結構完整性。鄢華（2007）發(fā)現(xiàn)，幼建鯉（C.carpio var.Jian）在缺乏賴氨酸時會表現(xiàn)出對病原菌的識別、黏附和溶菌能力的減弱，同時腸道中的有害菌群（如大腸桿菌、嗜水氣單胞菌）數(shù)量會隨著賴氨酸的缺乏顯著增加，而有益菌群（如乳酸桿菌）數(shù)量則會顯著降低，從而使疾病抵抗能力降低，不利于幼建鯉的生長。Li等（2013）發(fā)現(xiàn)，在草魚（C.idella）飼料中添加賴氨酸顯著提高了谷胱甘肽（GSH）的含量。對虹鱒（O.mykiss）的研究表明，賴氨酸可以提升還原型谷胱甘肽的占比，維持細胞內還原型谷胱甘肽與氧化型谷胱甘肽的比例相對平衡；并顯著提高谷胱甘肽過氧化物酶（GPx）、谷胱甘肽還原酶（GR）和過氧化氫酶（CAT）活力（Lansard等，2011）。

關于賴氨酸影響魚類免疫功能的機制研究還比較缺乏?，F(xiàn)有的研究表明，賴氨酸能夠通過上調促炎性細胞因子的基因表達激發(fā)抗炎反應。Yang等（2020）發(fā)現(xiàn)，飼料中補充賴氨酸能夠顯著降低大口黑鱸MyD88，RelA和抗生素抗性基因（ARG），促炎性細胞因子（白細胞介素-1β、白細胞介素-8）和抗炎細胞因子（轉化生長因子-β1、白細胞介素-10），改善賴氨酸缺乏的免疫應答反應。

3.3 賴氨酸對魚類氮代謝的影響 飼料中賴氨酸的添加主要通過兩種途徑改善魚類氮的沉積，即增加魚類氮攝入量和提升機體對飼料蛋白的利用率，進而提升魚類蛋白質的沉積效率，減少氮排出，降低環(huán)境污染。賴氨酸可以通過影響動物對飼料蛋白質的利用效率影響動物的氮沉積。

魚類對飼料溶出于水中的賴氨酸較為敏感，刺激味覺器官進而激發(fā)食欲，增加攝食量（曾端和楊春貴，2002）。對鯉魚 （C.carpio）（趙春蓉等，2005）、真鯛（Pagrus major）、日本比目魚（Paralichthys olioaceus）（Forster和Yogata等，1998）和虹鱒（O.mykiss）（Encamac等，2004）的研究表明，魚體攝食量會隨著飼料賴氨酸水平的提高而提高，從而提高機體氮沉積。但賴氨酸影響魚類攝食量的具體機制仍需進一步研究。

在需求量范圍內，賴氨酸水平的增加在提升魚類氮沉積率的同時，也明顯降低了氮代謝終產(chǎn)物——氨的排出量。賴氨酸可能通過調控TOR和4E-BP的基因表達，提高機體蛋白質合成能力及消化吸收能力，促進機體對外源賴氨酸的利用能力，使用于分解供能的氨基酸減少，進而提高魚類的蛋白質沉積效率。對黃尾魚的研究表明，飼料中添加1.05%～1.85%賴氨酸，氮沉積率顯著升高，但達到3.05%時則不會顯著影響氮沉積率（Ruchmat等，1997）。Li等（2005）發(fā)現(xiàn)，賴氨酸顯著上調了草魚（C.idella）腸道雷帕霉素靶蛋白（TOR）基因表達水平，顯著下調了后腸4E結合蛋白（4E-BP）基因表達水平。

3.4 賴氨酸對脂肪代謝及糖代謝的影響 植物蛋白替代魚粉帶來的氨基酸缺乏會明顯降低脂質合成代謝率，提高脂質分解代謝率（Song等，2016）。目前關于賴氨酸調節(jié)脂肪代謝的研究相對較少。Yang等（2020）研究表明，賴氨酸缺乏顯著降低了肝臟大口黑鱸中脂肪酸和甘油三酯含量，同時下調了脂肪生成的關鍵酶（PPAR-α、PPARβ、DGAT1、LPIN1）的基因表達水平，上調了脂肪分解的關鍵酶（LPL、MAGL）的基因表達水平，表明飼料中添加晶體賴氨酸能有效改善魚類脂肪生成和抑制脂肪分解。

賴氨酸對魚類糖代謝的調控能力較為有限，可能與不同魚種、生長階段、飼料組成、養(yǎng)殖環(huán)境等因素有關。Landsard等（2011）研究了L-亮氨酸、L-蛋氨酸、L-賴氨酸對虹鱒（O.mykiss）肝細胞中糖代謝相關基因表達的影響，發(fā)現(xiàn)3種氨基酸與胰島素的組合均未誘導丙酮酸激酶（PK）mRNA的表達；賴氨酸對葡萄糖激酶（GK）基因表達無影響，而亮氨酸和蛋氨酸則分別激活和下調了GK基因表達。而Yang等（2020）對大口黑鱸的研究卻發(fā)現(xiàn)，與賴氨酸缺乏組相比，飼料中賴氨酸的添加顯著提升了血清中血糖含量PK的基因表達，對GK和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEPCK）的基因表達無顯著影響。

4 賴氨酸在魚類營養(yǎng)研究中的發(fā)展趨勢與展望

目前，關于魚類賴氨酸需求量的研究已經(jīng)取得較大進展，同時，關于影響魚類賴氨酸利用能力的因素（如賴氨酸與精氨酸間的拮抗作用、賴氨酸添加形式等）已開展了大量研究，并較為系統(tǒng)地研究了賴氨酸缺乏或過量對魚類的消化吸收能力、免疫功能和氮代謝的影響。

現(xiàn)有的賴氨酸需求量研究主要集中于幼魚階段，成魚階段的賴氨酸需求量研究相對較少，因此未來應開展大規(guī)格魚類賴氨酸需求量研究；飼料中賴氨酸的添加水平能夠影響魚類的蛋白質利用效率及蛋白質沉積效率，但關于賴氨酸對于蛋白質品質及肌肉品質的調控研究相對較少，因此關于賴氨酸對蛋白質品質及肌肉品質影響也應成為未來的研究方向；賴氨酸缺乏會明顯降低脂質合成代謝率，提高脂質分解代謝率，表明賴氨酸在一定程度上能夠調控機體脂肪代謝，其具體調控機制及機理需要進一步研究。