陳 拓，胡 毅，戴振炎，胡亞軍，張俊智，楊琳霖，蔡明浪，汪 健

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，湖南省特色水產(chǎn)資源利用工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410128)

我國(guó)作為最大的魚(yú)粉進(jìn)口國(guó)，魚(yú)粉缺乏問(wèn)題限制了我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，亟須尋求新型蛋白質(zhì)源。目前在水產(chǎn)養(yǎng)殖中主要采用3類(lèi)蛋白質(zhì)源替代魚(yú)粉，分別為動(dòng)物蛋白源(雞肉粉、羽毛粉、肉骨粉等)、植物蛋白源(豆粕、棉粕、花生粕等)和單細(xì)胞蛋白源(酵母蛋白、細(xì)菌蛋白等)?？?fàn)I養(yǎng)因子水平較低的非動(dòng)物性飼料蛋白如酵母粉、藻類(lèi)蛋白、細(xì)菌類(lèi)蛋白等單細(xì)胞蛋白是水產(chǎn)飼料研究的重要方向(Kiron V 等，2016；Pongpet J 等，2016)，在經(jīng)濟(jì)效益和可持續(xù)發(fā)展上具有重要意義。

一、單細(xì)胞蛋白

單細(xì)胞蛋白(SCP)是指工廠(chǎng)化大規(guī)模培養(yǎng)生產(chǎn)的酵母、細(xì)菌、放線(xiàn)菌、霉菌、微藻類(lèi)和高等真菌等微生物的細(xì)胞制成品(潘世會(huì)等，2020)，又稱(chēng)微生物蛋白。單細(xì)胞蛋白粉是由蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、核酸、維生素以及無(wú)機(jī)物等組成的細(xì)胞質(zhì)團(tuán)混合物(郭雪山，2006)，是食品工業(yè)及飼料工業(yè)重要的蛋白質(zhì)來(lái)源。其蛋白質(zhì)水平高(酵母30%～50%、細(xì)菌50%～83%、微藻40%～60%、真菌30%～70%)(潘世會(huì)等，2020；Bajpai P 等，2017)，且含有豐富的維生素和微量元素(Giec A等，1988)，氨基酸組成及豐富度與魚(yú)粉相似，但是大多缺乏含硫氨基酸。

二、乙醇梭菌蛋白

1.乙醇梭菌蛋白概況

乙醇梭菌是一種革蘭氏陽(yáng)性菌，嚴(yán)格厭氧生長(zhǎng)，是形狀呈桿狀的芽孢桿菌，兼性化能自養(yǎng)，未經(jīng)過(guò)基因改造，屬于天然存在的非致病性菌株(Humphreys C M 等 ， 2015； Utturkar S M 等 ，2015)。乙醇梭菌蛋白是由乙醇梭菌產(chǎn)生的新型蛋白(Wei等，2018)，其蛋白質(zhì)水平與魚(yú)粉接近，遠(yuǎn)高于豆粕，可作為優(yōu)質(zhì)的飼料蛋白質(zhì)原料。在“碳中和”大環(huán)境下，乙醇梭菌蛋白的生產(chǎn)極大地促進(jìn)了工業(yè)廢氣的再利用，減少了有害氣體的排放，有很大的開(kāi)發(fā)潛能。

2.乙醇梭菌蛋白的特點(diǎn)

(1)乙醇梭菌蛋白的生產(chǎn)。乙醇梭菌蛋白是乙醇梭菌發(fā)酵生產(chǎn)乙醇過(guò)程中的副產(chǎn)物。乙醇梭菌利用天然存在的CO 作為碳源，以氨水為氮源產(chǎn)出乙醇及乙醇梭菌蛋白。菌體蛋白的黏性高于低溫魚(yú)粉，菌體飼料膨化過(guò)程中的加工性能良好。微生物的生長(zhǎng)繁殖速率快，在適宜條件下細(xì)菌0.5～1 小時(shí)即可增殖1 倍(姚峰等，2013)。且近期我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了CO 生物合成蛋白質(zhì)的規(guī)?；a(chǎn)，達(dá)到了萬(wàn)噸級(jí)的產(chǎn)能。改進(jìn)后的厭氧發(fā)酵工藝，可在22秒完成CO快速生物轉(zhuǎn)化，產(chǎn)出乙醇和菌體蛋白醪液，高效產(chǎn)出乙醇和乙醇梭菌蛋白，實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)物到有機(jī)物的高效轉(zhuǎn)化(趙廣立等，2021)。相較于酵母、微藻等單細(xì)胞蛋白產(chǎn)品，乙醇梭菌蛋白的生產(chǎn)成本極低，可成為多數(shù)動(dòng)物飼料的原料。

(2)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。乙醇梭菌蛋白原料產(chǎn)品呈淡黃色或褐色、粉狀、無(wú)結(jié)塊，具有乙醇梭菌蛋白的特殊氣味，無(wú)異味，無(wú)肉眼可見(jiàn)的雜質(zhì)(鄒方起等，2020)。乙醇梭菌蛋白粉的蛋白質(zhì)水平可達(dá)80%以上，且氨基酸較平衡，其必需氨基酸組成與魚(yú)粉相似，其中賴(lài)氨酸的含量很高，精氨酸的含量相對(duì)較低；蛋白質(zhì)消化率高，微量元素含量豐富，無(wú)抗?fàn)I養(yǎng)因子(Wei等，2018)，并且富含脂類(lèi)(≥2%)和維生素。乙醇梭菌蛋白的胃蛋白酶消化率高達(dá)90.4%，添加乙醇梭菌蛋白可以提高飼料轉(zhuǎn)化率(賀志義等，2021)。

3.乙醇梭菌蛋白在飼料中的應(yīng)用研究

(1)飼料制粒特性。吳雨珊等(2021)就乙醇梭菌蛋白作為蛋白質(zhì)源，與豆粕、棉粕、菜粕、酒糟蛋白(DDGS)4種蛋白質(zhì)原料的基本成分和理化性質(zhì)進(jìn)行比較分析，結(jié)果表明：①乙醇梭菌蛋白與其他4 種蛋白質(zhì)源的理化性質(zhì)和顆粒質(zhì)量差異顯著，乙醇梭菌蛋白的蛋白質(zhì)溶解度高，吸水性強(qiáng)，其顆粒質(zhì)量?jī)?yōu)于其他4種蛋白質(zhì)源。②理化性質(zhì)與顆粒質(zhì)量間存在相關(guān)性，蛋白質(zhì)含量、蛋白質(zhì)溶解度、吸水性的升高會(huì)提高顆粒質(zhì)量；粗纖維含量、蛋白質(zhì)溶解度和吸水性的升高會(huì)增加制粒能耗。

(2)乙醇梭菌蛋白替代豆粕對(duì)飼料質(zhì)量的影響。有關(guān)乙醇梭菌蛋白替代豆粕對(duì)顆粒飼料質(zhì)量有何影響以及隨替代比例的改變顆粒飼料質(zhì)量如何變化問(wèn)題的研究表明，顆粒飼料的硬度和耐久性隨著乙醇梭菌蛋白替代豆粕比例和調(diào)質(zhì)溫度升高而增大；與豆粕相比，乙醇梭菌蛋白更利于提高顆粒飼料的硬度、耐久性，但替代比例達(dá)40%時(shí)才會(huì)顯著提高(吳雨珊等，2021)。

三、乙醇梭菌蛋白在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用

1.草魚(yú)

在草魚(yú)上的研究結(jié)果表明，用5%乙醇梭菌蛋白替代基礎(chǔ)飼料中27.5%的豆粕，草魚(yú)餌料效率、增重率以及特定生長(zhǎng)率得到提高；改善了脂肪代謝以及抗氧化能力，提高了草魚(yú)的生長(zhǎng)性能，有利于腸道組織的健康；但10%乙醇梭菌蛋白替代豆粕后造成了草魚(yú)肝細(xì)胞的損傷，肝臟功能受損，存活率降低(Wei等，2018)。

2.鯉、鯽

在建鯉幼魚(yú)上的研究表明，在飼料中添加乙醇梭菌蛋白可通過(guò)調(diào)節(jié)TOR 和Nrf2 信號(hào)通路改善建鯉幼魚(yú)的生長(zhǎng)性能，提高抗氧化能力和改善血液生理生化參數(shù)，對(duì)肝臟和腸道無(wú)病理性損傷；建鯉幼魚(yú)的飼料中可添加20%的乙醇梭菌蛋白(Li等，2021)。使用乙醇梭菌蛋白替代魚(yú)粉飼喂異育銀鯽，結(jié)果表明乙醇梭菌蛋白可完全替代魚(yú)粉；在鯉魚(yú)上的研究發(fā)現(xiàn)乙醇梭菌蛋白可提高鯉魚(yú)的生長(zhǎng)性能(譚北平，2020)。

3.吉富羅非魚(yú)

在吉富羅非魚(yú)上的研究表明，乙醇梭菌蛋白替代豆粕比例不超過(guò)10%可以促進(jìn)吉富羅非魚(yú)腸道吸收、抗氧化和免疫能力。但飼料中添加10%以上的乙醇梭菌蛋白可能會(huì)對(duì)腸道組織產(chǎn)生不利影響。與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組顯著提高了吉富羅非魚(yú)的生長(zhǎng)速度(P＜0.05)，飼料中添加乙醇梭菌蛋白可以通過(guò)調(diào)節(jié)AMPK 信號(hào)通路促進(jìn)糖脂代謝，維持全身能量平衡(Sahya M等，2021)。

4.加州鱸

在加州鱸上的研究表明，乙醇梭菌蛋白可替代飼料中42.86%的魚(yú)粉，對(duì)加州鱸的生長(zhǎng)、飼料利用率和腸道組織形態(tài)無(wú)不良影響(Pyab C 等，2021)。另外，譚北平(2020)研究發(fā)現(xiàn)，乙醇梭菌蛋白替代75%的魚(yú)粉對(duì)加州鱸的生長(zhǎng)性能沒(méi)有顯著影響。

5.蝦類(lèi)

在太平洋白蝦上的研究表明，乙醇梭菌蛋白在飼料中可以替代30%的魚(yú)粉，且對(duì)太平洋白蝦的生長(zhǎng)、腸道組織形態(tài)和免疫能力無(wú)不良影響。乙醇梭菌蛋白高替代比例組通過(guò)影響胰腺分泌、蛋白質(zhì)消化吸收、核糖體、吞噬小體和細(xì)胞凋亡途徑，對(duì)太平洋白蝦的生長(zhǎng)和免疫功能產(chǎn)生不利影響。因此需要進(jìn)一步研究分析補(bǔ)充功能性因子對(duì)減緩或消除乙醇梭菌蛋白負(fù)面影響的效果(Jiang等，2021)。Yao等(2021)使用40%粗蛋白質(zhì)水平的商品飼料投喂幼蝦，結(jié)果表明，在含56%魚(yú)粉的基礎(chǔ)飼料中添加乙醇梭菌蛋白可有效替代30%的魚(yú)粉，且對(duì)凡納濱對(duì)蝦的生長(zhǎng)和肉質(zhì)無(wú)不良影響；而乙醇梭菌蛋白替代魚(yú)粉比例大于45%時(shí)，降低了對(duì)蝦生長(zhǎng)性能以及肌肉硬度、持水性和游離氨基酸含量。

四、小結(jié)

乙醇梭菌蛋白產(chǎn)品的蛋白質(zhì)水平高、蛋白質(zhì)溶解度高、吸水性強(qiáng)，其制粒性能優(yōu)越，能提高飼料顆粒質(zhì)量，替代豆粕后飼料顆粒硬度和耐久性增大。在膨化過(guò)程中，菌體蛋白的黏性高于低溫魚(yú)粉，加工性能良好。在水產(chǎn)動(dòng)物飼料中添加乙醇梭菌蛋白能改善水產(chǎn)動(dòng)物脂肪代謝、保護(hù)腸道組織、改善肝臟功能、提高生長(zhǎng)性能、抗氧化能力和免疫力。在“碳中和”的大環(huán)境下，乙醇梭菌蛋白在飼料產(chǎn)業(yè)中具有很大的應(yīng)用潛力，需要進(jìn)一步提高加工工藝，深入研究飼料中高比例替代魚(yú)粉對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物產(chǎn)生的影響，并采取措施有針對(duì)性地加以解決。