鱘魚營養(yǎng)研究進展

◆作者：李沛洋 朱學(xué)芝 李昭林 鄭石軒 張正洲 李新宇

◆單位：廣東粵海飼料集團股份有限公司

鱘魚隸屬于硬骨魚綱、輻鰭亞綱、硬鱗總目、鱘形目。我國是世界上鱘魚品種最多、分布最廣、資源最為豐富的國家之一。鱘魚被認(rèn)為是世界上最大和最原始的硬骨魚類，其骨骼系統(tǒng)既有硬骨也有軟骨，被稱之為“活化石”，具有較高的科學(xué)研究價值。鱘魚生長迅速、體型巨大、肉質(zhì)鮮美、營養(yǎng)價值較高，且由其魚卵加工而成的魚子醬是“世界三大珍饈”之一，被譽為“黑珍珠”。此外，鱘魚軟骨等組織含有豐富膠原蛋白和功能性物質(zhì)，具有藥用價值。鱘魚軟骨中的骨硫酸軟骨素對碘乙酸鈉誘導(dǎo)產(chǎn)生的骨性關(guān)節(jié)炎具有潛在的治療效果，在治療骨性關(guān)節(jié)炎方面具有藥用價值（孫，2019）。我國鱘魚的人工繁殖和養(yǎng)殖從上世紀(jì)50年代起便開始，養(yǎng)殖品種主要是雜交鱘（達氏鰉×施氏鱘；西伯利亞鱘×施氏鱘）、西伯利亞鱘、施氏鱘、達氏鰉、歐洲鰉、俄羅斯鱘、匙吻鱘、小體鱘、閃光鱘、中華鱘、長江鱘等。當(dāng)前，我國鱘魚的人工養(yǎng)殖業(yè)和相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模，形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈，并在2019年我國鱘魚淡水養(yǎng)殖產(chǎn)量首次突破10萬噸。目前我國鱘魚的主流養(yǎng)殖方式包括：流水養(yǎng)殖，網(wǎng)箱養(yǎng)殖和工廠化養(yǎng)殖。根據(jù)2021年中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，我國鱘魚養(yǎng)殖主要集中于西南及華東地區(qū)，其中湖南、河北、四川、貴州、云南、湖北等省份是我國鱘魚養(yǎng)殖的大省，產(chǎn)量均維持在6000噸以上。

鱘魚養(yǎng)殖業(yè)的興起，也推動了鱘魚配合飼料市場的蓬勃發(fā)展。飼料是水產(chǎn)養(yǎng)殖主要的物質(zhì)基礎(chǔ)和成本，也是導(dǎo)致養(yǎng)殖水域污染的主要或潛在因素。近些年來，關(guān)于鱘魚的營養(yǎng)基礎(chǔ)研究和商業(yè)飼料開發(fā)已得到較好的發(fā)展，但也存在一定的不足。陳等（2018）通過收集不同廠家商業(yè)飼料，判斷各品牌飼料的營養(yǎng)素水平基本能滿足鱘魚生長發(fā)育的需要，支撐著目前的鱘魚養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)，但存在粗蛋白質(zhì)含量偏高、苗料的氨基酸不平衡、幼魚料和親魚料的脂肪酸種類及含量無區(qū)別對待等問題。因此，本文將系統(tǒng)介紹和總結(jié)鱘魚的營養(yǎng)研究進展，為商業(yè)配合飼料的進一步發(fā)展提供理論和數(shù)據(jù)支持。

1 生理特征和習(xí)性

攝食和消化吸收是營養(yǎng)研究的起點。魚類的攝食感覺是決定魚類攝取食物與否的關(guān)鍵，也是魚類營養(yǎng)學(xué)研究的基礎(chǔ)。魚類往往通過視覺、機械感覺和化學(xué)感覺共同作用，完成攝食活動。目前鱘魚的攝食機制包括以下幾種主流觀點（徐等，2015）：①鱘魚視力退化，因此不靠視覺捕食；②側(cè)線主要感知水流，而鱘魚主要捕食底棲緩慢移動動物，因此不起主要作用；③鱘魚頭部、腹部和側(cè)面具有羅倫氏器，可感受電刺激，對攝食有一定的作用；④嗅覺在鱘魚攝食過程中起到非常重要作用；⑤鱘魚梨狀吻部長有一排橫列的四條短須，可探索底部食物，因此在攝食中扮演重要的角色。值得注意的是，鱘魚是下口位魚類，習(xí)慣攝食沉底食物，因此目前商業(yè)飼料以沉性料為主。當(dāng)然，養(yǎng)殖鱘魚實際攝食也受其它因素影響，主要包括饑餓程度、生理狀態(tài)、水溫、養(yǎng)殖密度和飼料組成等。

鱘魚消化道由口開始依次可分為（見圖1）：口腔、咽、食道、胃、十二指腸、瓣腸以及直腸。其中，螺旋瓣腸是鱘魚較為特殊的構(gòu)造，腸壁突出形成的螺旋瓣以增加腸內(nèi)的消化吸收的面積，延緩食物團向下的移動。消化腺包括肝臟、幽門盲囊和胰臟。鱘魚肝臟分為二大葉，右葉長達于十二指腸處，左葉經(jīng)胃之背側(cè)到達于胃彎處，肝臟顏色呈現(xiàn)黃褐色或者紫褐色（黑肝）。由于養(yǎng)殖環(huán)境污染、苗種和飼料的質(zhì)量不穩(wěn)定等因素，導(dǎo)致養(yǎng)殖鱘魚肝臟往往處于負(fù)荷或者非健康狀態(tài)。幽門盲囊位于胃和十二指腸交界處，分為各個小盲囊，小囊再集合于一個共同的孔，開口于十二指腸的開始處。胰臟分為背腹兩頁，呈現(xiàn)長條形，位于十二指腸之下段彎曲處的前、后緣（羅和何，1980）。

圖1 鱘魚消化道組成系統(tǒng)。參考自Porreca等(2017)

2 粗蛋白需求

飼料蛋白質(zhì)水平直接關(guān)系到魚類的生長、發(fā)育、繁殖和健康。過低的飼料蛋白質(zhì)水平將導(dǎo)致生長受限，并且危害機體健康。另一方面，飼料過高蛋白水平將導(dǎo)致蛋白質(zhì)利用效率下降，引起不必要的資源浪費并影響環(huán)境。作為雜食性魚類，鱘魚的日糧蛋白質(zhì)需求量在40%左右，不同品種略有差異。對雜交鱘（西伯利亞鱘魚×俄羅斯鱘）的研究表明，幼魚的蛋白質(zhì)需求量為34%～37%（魚粉為主要蛋白源，飽食投喂方法），日糧蛋白超過40%會抑制生長 (Guo等，2012)。對達氏鱘的研究表明，分別對增重率、飼料系數(shù)這二者與飼料蛋白水平之間的關(guān)系進行二次回歸分析，得出飼料中適宜的蛋白水平為41.5%～42.97%(Zhang等，2016)。對波斯鱘魚的研究表明，其幼魚的蛋白需求量為40%（Mohseni等，2007和2013），仔稚魚的蛋白需求量為45%（Molla等，2011)。對西伯利亞鱘魚的研究也表明，40%左右的蛋白質(zhì)能夠滿足生長需求(Falahatkar等，2018)。美洲鱘的蛋白需求量也為40%（Moore等，1988）。其他鱘魚蛋白質(zhì)需求基本與以上報道相同，如中華鱘蛋白質(zhì)需求量為40% (肖等，1999)，高首鱘為40%，俄羅斯鱘（Acipenser gueldenstaedtii）為42%(Xing等，2003)，詳情見下表1?；谏鲜鰧嶒灲Y(jié)果，大多數(shù)鱘品種適宜蛋能比為18～22 mg/kJ左右。值得注意的是，大多數(shù)確定蛋白質(zhì)實驗主要以魚粉作為蛋白源，商業(yè)配方要考慮不同蛋白源的消化率，以滿足可消化總蛋白的需求。

表1 不同實驗對鱘魚蛋白質(zhì)推薦量及相關(guān)實驗條件

3 氨基酸

理論上，動物不需要蛋白質(zhì)，而是需要組成蛋白質(zhì)的氨基酸。氨基酸是魚類的重要ATP產(chǎn)生底物，并且是合成蛋白質(zhì)和相關(guān)含氮小分子的底物。此外，氨基酸在抗氧化，免疫應(yīng)激，荷爾蒙分泌與調(diào)控，肌肉發(fā)育等方面也發(fā)揮著重要作用。因此，飼料不僅僅要提供足夠量的總氨基酸（總蛋白），也要提供足量的各個氨基酸，以保證生長最大化。目前，鱘魚氨基酸研究相對匱乏。在高植物蛋白基礎(chǔ)飼料情況下，波斯鱘(初始重為26.5g/條)對牛磺酸有一定需求，低于0.4 g/kg的飼料?；撬岵荒軡M足生長需求，1.5 g/kg?；撬峤M生長明顯提高。另一項研究表面，在含有20%左右的魚粉水平下，飼料超過2.8 g/kg的?；撬釙鹕L下降和肝臟損傷（Hoseini等，2017）。因此，鱘魚的?；撬崽砑有枰⌒闹?jǐn)慎，不應(yīng)超過2 g/kg飼料干重。另一方面，在?；撬峄緷M足生長的情況下，7 g/kg的蛋氨酸基本能夠滿足生長需求（Hoseini等，2012）。對雜交鱘研究表明，根據(jù)生長表現(xiàn)，精氨酸需求量為2.47%（40%蛋白水平下）。鱘魚對其他氨基酸需求數(shù)據(jù)有限，目前只能參考體成分氨基酸模型進行估計。此外，氨基酸具有一定的誘食性。研究結(jié)果表明，史氏鱘攝食對氨基酸有較強的反應(yīng)，含10-5mol/L的蘇氨酸、甘氨酸、丙氨酸和精氨酸的試驗組有明顯的誘食活性，與對照組具有顯著性的差異；而高濃度的蘇氨酸、精氨酸、谷氨酸、脯氨酸（10-3mol/L）對史氏鱘魚的誘食活性呈顯著的抑制作用（潘等，2016）。

4 魚粉替代

魚粉因其較高的價格和資源的不可持續(xù)性，被廣泛認(rèn)為是限制水產(chǎn)養(yǎng)殖未來發(fā)展的因素之一。尤其對于肉食性魚類來說，往往需要較高的飼料魚粉水平。關(guān)于魚粉替代的研究也是水產(chǎn)研究的熱門方向之一。近些年來，相關(guān)工作在鱘魚中得到一定展開。研究表明，鱘魚對不同原料均有一個較好的利用效果。最近一篇綜述很好總結(jié)了鱘魚對不同原料的消化吸收率，西伯利亞鱘基本可很好地消化動植物蛋白源；達氏鰉對蛋白源的消化效果順序為魚粉＞植物蛋白濃縮物＞動物副產(chǎn)品＞高蛋白植物源＞低蛋白植物源；雜交鱘對豆粕的消化率高于家禽副產(chǎn)品粉（張等，2020）。關(guān)于不同種類鱘魚的魚粉替代問題也進行了一定的研究，詳情請見下表2。對施氏鱘的研究表明，利用大豆蛋白能夠降低魚粉水平至15%而不影響生長（Xu等，2012）。另一項研究表明，西伯利亞鱘可以耐受無魚粉飼料而不影響生長（Yu等，2014）。另一個對波斯鱘的研究表明，當(dāng)飼料補充植酸酶和磷的時候，豆粕可以作為魚粉的替代蛋白源 (Imanpoor和Bagheri，2012)。另一項關(guān)于西伯利亞鱘的研究表明，15%的魚粉可以被昆蟲粉替代而不影響生長（Józefiak等，2019）?；谝陨涎芯?，保守推薦最低魚粉含量可至10%～15%，豆粕在20%，其他動物蛋白25%。此外，鱘魚對晶體氨基酸利用較好，可適量補充限制性氨基酸以平衡飼料氨基酸模型。

表2 不同實驗推薦最低魚粉水平及該水平下飼料蛋白原料組成/%（飼料干物質(zhì)）

5 脂肪和脂肪酸

不同鱘魚對脂肪和脂肪酸的需求已得到一定報道。不同鱘魚脂肪需求量差別較大（張等，2020），無法得出統(tǒng)一結(jié)論，這可能與品種、配方結(jié)構(gòu)、養(yǎng)殖環(huán)境等因素有關(guān)系。例如，以豆油和魚油（1∶1）為脂肪源，在蛋白水平為37%下，配制不同脂肪水平（4%～19%）的雜交鱘飼料 [西伯利亞鱘×俄羅斯鱘，(66.7±0.11)g]，以SGR為評估指標(biāo)，采用折線回歸模型擬合鱘飼料最適脂肪水平為11.1%（Guo等，2011）?；谛韵侔l(fā)育，高脂肪水平（16.31%）飼料對中華鱘的繁殖和性成熟有幫助（Du等，2018）。對俄羅斯鱘研究表明，肝臟丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性均隨著飼料脂肪水平的提高而顯著升高，表明脂肪含量過高會導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化，引發(fā)機體抗氧化酶活性的升高。綜合俄羅斯鱘幼魚的生長、血液指標(biāo)及抗氧化性能，建議生產(chǎn)中將幼魚的飼料脂肪水平控制在7.00%～10.69%（朱等，2017）。目前，基于生產(chǎn)、成本以及投喂效果考慮，商業(yè)飼料脂肪水平整體在10%～15%之間。鱘魚能夠自身合成EPA和DHA，因此對各個脂肪源的利用較好（Sener等，2005）。最近研究表明，混合油源因為其脂肪酸平衡效果好于單一油源添加（Li等，2017）。基于生長，大部分實驗證明幾乎100%的魚油可被不同脂肪源替代（張等，2020）。另一方面，部分鱘魚養(yǎng)殖主要經(jīng)濟收入是取鱘魚卵，因此如何保障魚卵的產(chǎn)量和質(zhì)量十分關(guān)鍵。已有報道表明，飼料中的DHA能夠提高繁殖表現(xiàn)，增加產(chǎn)卵量。因此，性成熟后，飼料可適當(dāng)增加DHA含量（Luo等，2015）。另一項研究也表明，飼料n-3高度不飽和脂肪酸對西伯利亞鱘（尤其雌性）的繁殖起到關(guān)鍵作用（Luo等，2017）。

6 淀粉

淀粉是重要的能量來源，也是相對廉價的原料物質(zhì)，并且對維持飼料良好的物理性質(zhì)有重要作用。目前普遍認(rèn)為，肉食性魚類飼料淀粉添加量應(yīng)小于15%，而雜食性或草食性魚類可耐受較高的日糧淀粉含量。魚體內(nèi)的糖（葡萄糖）代謝包括：①磷酸戊糖途徑并產(chǎn)生NAPDH和磷酸核糖；②糖酵解產(chǎn)生丙酮酸，丙酮酸進入三羧酸循環(huán)進行氧化，或無氧產(chǎn)生乳酸；③過多葡萄糖進行糖原合成；④過多葡萄糖進行脂肪合成。通常認(rèn)為，日糧過多的糖攝入將引起多種代謝疾病，包括胰島素抵抗、肝糖原過度積累和脂肪肝。關(guān)于鱘魚對淀粉或糖利用研究相對有限。Fynn等（1992）用含不同水平D-葡萄糖（0、7%、14%、21%、28%和35%）飼喂高首鱘8周,以增重率為評估指標(biāo),得出飼料葡萄糖的適宜添加水平為14%～35%。Hung等（1989）配制8種等氮等脂但糖源不同（麥芽糖、葡萄糖、生玉米淀粉、糊精、蔗糖、乳糖、果糖和纖維素）的配合飼料飼喂鱘魚56天,得出高首鱘能較好地利用麥芽糖和葡萄糖,而對蔗糖、乳糖和果糖的利用較差。施氏鱘的研究中,其最適的糖源為糊精和α-淀粉,該魚對果糖的利用最差（Jiang等，2014)。Yazdani等（2016）也表明西伯利亞鱘可較好利用糊精（10%～20%）從而減少飼料中魚油和植物油的用量。整體上，鱘魚能夠利用較高水平的飼料淀粉而不影響生長和健康，但具體需求量在不同品種中需進一步研究確定。

7 礦物鹽

礦物鹽是構(gòu)成魚體組織的重要組分,同時也是維持滲透壓和酸堿平衡等正常生理代謝不可缺少的營養(yǎng)素。磷是魚類骨骼重要組成成分，也是三磷酸腺苷、核酸、磷脂、細(xì)胞膜和多種輔酶的重要組成成分，磷與能量轉(zhuǎn)化、細(xì)胞膜通透性、遺傳密碼以及生長和生殖有密切關(guān)系。對西伯利亞鱘的報道表明，以磷酸二氫鈉為磷源，以增重率和全魚磷含量為評價指標(biāo),得出飼料適宜磷水平為0.5%～0.87%（Xu等，2011）。銅（Cu）在動物體內(nèi)參與鐵的吸收及新陳代謝，為血紅蛋白合成及紅細(xì)胞成熟所必需。養(yǎng)殖魚類對銅的需要量較低，一般在5 mg/kg。目前有限的報道認(rèn)為鱘魚對銅的需求量在7～15mg/kg之 間（Mohseni等，2014；Wang等，2016；張等，2020）。鋅（Zn）存在于眾多的酶系中，如碳酸酐酶、呼吸酶、乳酸脫氫酶、超氧化物歧化酶、堿性磷酸酶、DNA和RNA聚合酶等中，是核酸、蛋白質(zhì)、碳水化合物的合成和維生素A利用的必需物質(zhì)。對西伯利亞鱘幼魚的研究表明,以終末體重和肝臟鋅含量為評價指標(biāo),鱘飼料適宜的鋅添加量為29.15 mg/kg和34.60 mg/kg（Moazenzadeh 2017和2018）。硒（Se）既是動物生命活動所必需的元素,又是毒性較大的元素。鱘魚對飼料中硒的需求量為11.56～20.26 mg/kg（Saffari等，2017）。目前關(guān)于鱘魚對其他礦物元素的需求研究還十分有限。

鱘魚雖然為硬骨魚類，但其骨骼系統(tǒng)主要為軟骨，因此骨骼鈣磷成分與傳統(tǒng)硬骨魚類有所不同。鱘魚軟骨含有較高的結(jié)締組織，灰分相對性較低（表3）。相比較于硬骨魚類，全體灰分含量低（1%～3%左右，濕重），具體數(shù)值受品種和生長階段影響。例如西伯利亞鱘魚的灰分含量在0.9%～1%（Moazenzadeh等，2020），0.9%～1.2%(Moazenzadeh等，2018)，2.4%～2.7% (磷含量0.4%；Yun等，2014；Xu等，2012）;俄羅斯鱘魚報道值為2.8%～3%（Wang等，2018），2.8%～2.9%（Wang等，2016）；波斯鱘魚為0.8%～1%（Mohseni等，2007和2013）；達氏鱘為2.4%～2.7%（Zhang等，2016)；雜交鱘為1.4%（Jiang等，2018）。相比較之下，硬骨魚類全魚灰分一般高于3%，比如加州鱸的全魚灰分在4%，鈣含量為1.2%，磷含量在0.8%；烏鱧的全魚灰分在3.7%；金鯧魚的全魚灰分為3.6%～4%。因此，鱘魚飼料的礦物鹽需要量可能不同于傳統(tǒng)硬骨魚類。

表3 不同部位西伯利亞鱘魚的軟骨營養(yǎng)組成（郝等，2006）

8 維生素

維生素是維持魚類生長和發(fā)育所必需的物質(zhì),它們不能在體內(nèi)合成或者合成較少,必須由食物提供,維生素對維持魚類正常生理代謝有著極其重要的作用。水溶性維生素是可溶于水而不溶于非極性有機溶劑的一類維生素，包括維生素B族（8種）和維生素C。已有研究表明，鱘魚作為一群古老魚類具有自身合成維生素C的能力。這是因為鱘腎臟中含有將葡萄糖轉(zhuǎn)化為L-維生素C的L-古洛糖酸內(nèi)酯氧化酶（Zhang等，2020）。盡管如此,個別研究還是建議在鱘幼魚階段的飼料中添加適量維生素C（200～500 mg/kg）以增強免疫力（Desimira等，2013;Xie等，2006）。鱘魚對維生素B族的需求量報道有限。此外，通過對西伯利亞鱘和中華鱘的研究表明，鱘魚對飼料氯化膽堿的需求在1500 mg/kg左右（Yazdani等，2014;Liu 2007）。對施氏鱘的研究表明，肌醇的需求量在336.1 mg/kg（Wang等，2018b）。脂溶性維生素（A、D、E和K）是不溶于水而溶于脂肪及非極性有機溶劑，需要脂肪的幫助才能被身體吸收。對達氏鱘的研究表明，25～400 mg/kg的維生素E都能夠滿足生長需求（Amlashi等，2011）。對西伯利亞鱘魚的研究表明，該魚的維生素K3的需求量 在 19.79～24.57mg/kg之 間（Wang等，2015）。整體上，關(guān)于各個鱘魚品種的維生素需求量研究相對有限，各個數(shù)據(jù)急需補充完整。

9 其他添加劑

添加劑是飼料加工、制作、使用過程中為了某種特殊需求而添加的少量或微量的物質(zhì)。常規(guī)添加劑包括營養(yǎng)性添加劑和非營養(yǎng)性添加劑。營養(yǎng)性添加劑通常指上述提到的維生素、礦物鹽、氨基酸、短鏈脂肪酸等，相關(guān)結(jié)果已在上文總結(jié)。非營養(yǎng)性添加劑包括促生長劑（中草藥或植物提取物）、酶制劑（植酸酶）、微生態(tài)制劑（益生菌）、誘食劑、粘合劑、抗氧化劑、防霉劑、著色劑、免疫增加劑等。這些添加劑的使用能夠維持免疫器官（尤其腸道）的健康，從而影響?zhàn)B殖魚類生長和健康。各類非營養(yǎng)性添加劑在鱘魚中的研究得到一定的報道。例如，對達氏鰉的研究表明，益生元、滅火釀酒酵母、混合酶制劑、核苷酸和彎曲乳桿菌的添加都能在一定程度上促進幼魚的生長和健康。最近一篇綜述已對相關(guān)內(nèi)容進行一定的總結(jié)和報道（Zhang等，2020）。

10 總結(jié)

基于以上總結(jié)，可以得出鱘魚幼魚對日糧蛋白質(zhì)需求在40%左右，能較好利用不同來源的蛋白質(zhì)原料，大規(guī)格鱘魚可實現(xiàn)低魚粉或無魚粉飼料飼養(yǎng)。關(guān)于鱘魚對不同氨基酸的代謝模式和需求研究尚未大量展開，相關(guān)數(shù)據(jù)十分匱乏。不同實驗室在不同鱘魚品種中得出適宜脂肪水平差異較大，在10%～30%，未來需要進一步確認(rèn)。目前大部分實驗結(jié)果表明，鱘魚自身能夠合成長鏈不飽和脂肪酸而不需要飼料額外添加，且能夠使用植物或陸生動物油脂作為日糧油源。有限的研究表明，鱘魚能利用20%～30%日糧淀粉而不影響生長和健康。近些年，由于對養(yǎng)殖魚類健康的關(guān)注，關(guān)于維生素、礦物鹽和其它添加劑的工作和使用也得到了一定展開，并取得較好的效果。另一方面，維生素、礦物鹽需求量等相關(guān)數(shù)據(jù)仍然相對匱乏。關(guān)于該魚基礎(chǔ)代謝研究尚未具體展開，這也限制了飼料營養(yǎng)研究的進一步思路。養(yǎng)殖鱘魚包含很多細(xì)分品種，品種之間生理代謝和營養(yǎng)需求可能存在一定的差異，未來仍需大量研究精確定量各個鱘魚品種的營養(yǎng)需求。此外，目前研究以幼魚階段為主，未來應(yīng)該細(xì)化階段性營養(yǎng)需求，為鱘配合飼料的進一步開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

參考文獻：（略）