摘要：全球魚粉資源緊缺，限制了水產行業的快速發展。單細胞蛋白（Single cell protein，SCP）營養豐富，不受時間和地域的限制、生產效率高、周期短，逐漸應用在飼料行業。本文綜述了幾種代表性的單細胞蛋白源的營養特點以及在水產動物中的應用情況，希望對今后單細胞蛋白飼料的開發利用提供參考。
關鍵詞：單細胞蛋白;水產動物;營養;飼料
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2015年聯合國發布《2030年可持續發展議程》，描繪了世界未來發展藍圖。水產養殖綠色、可持續的良性發展是未來行業發展的主要趨勢。世界漁業和水產養殖部門也采取了相應的措施，制定海洋資源捕撈配額，保護海洋和海洋資源。水產養殖為世界人民提供了優質的蛋白質食物，2018年世界水產養殖對全球魚類生產的貢獻率達到46.0%，并且這種貢獻率將會持續增長[1]。傳統水產養殖或使用鮮雜魚直接飼養水產動物;或捕撈鱈魚、沙丁魚、鯖魚等制成魚粉用于加工水產配合飼料，進而飼養水產動物。近年來魚粉資源供需緊張，魚粉價格較高，嚴重限制了迅猛發展的水產行業。因此，對于整個水產行業來說，尋找可替代魚粉的優質蛋白源勢在必行。
我國是水產養殖大國，水產養殖的發展離不開優質蛋白源的支持。目前，可替代的蛋白源主要是陸生動物蛋白（雞肉粉、牛肉骨粉和昆蟲蛋白粉等）和植物性蛋白（豆粕、菜粕和棉粕等）。但是相比魚粉來說，陸生蛋白源適口性差、蛋白質含量低、氨基酸不平衡，并且有些蛋白源含有的抗營養因子（如豆粕中的大豆皂甙、棉粕中的棉酚、菜粕中的芥子堿）會引起魚類腸道不適，進而影響生長、發育，甚至造成養殖動物大面積死亡。同時，陸生蛋白源生產周期長，需要占用大量的空間、人力和物力。因此，為了滿足今后飼料業對優質蛋白源的需求，尋找新型的蛋白原料變得非常重要。
單細胞蛋白是一類新興的飼料原料，隨著微生物發酵技術和發酵工業逐漸成熟，規模化生產具有可行性。該生產過程不受時間和地域的限制，生產效率高、周期短。人們也可以利用工農牧業產生的廢水、廢氣、廢渣和下腳料規模化生產指定的非致病性微生物。該生產是一種不與人爭地、“變廢為寶”、與環境友好的綠色可持續發展模式。目前單細胞蛋白在水產飼料中有了一定的應用，本文結合近幾年國內外相關研究報道，對單細胞蛋白在水產飼料中的應用情況做一概述。
1單細胞蛋白及其營養價值
單細胞蛋白（Single-Cell Protein，SCP），是指可工業化大規模培養、作為人類食品或動物飼料原料的非致病微生物，如酵母、細菌、微藻和原生生物等細胞制品，也稱為微生物蛋白。SCP不僅蛋白質、氨基酸含量高，維生素和礦物質相對豐富，還含有核苷酸和免疫多糖等。螺旋藻粉蛋白質含量可達60%以上，賴氨酸和蛋氨酸等水產動物限制性氨基酸含量豐富，分別可達13.98～28.91 mg/g，9.76～15.83 mg/g[2];單細胞藻類還有豐富的胡蘿卜素，可以增強水產動物的免疫力，改善動物的體色[3]。酵母蛋白質含量在30%～50%，核苷酸和B族維生素含量豐富，優于魚粉[4];乙醇梭菌蛋白質含量可達80%，蛋白質含量超過了進口魚粉，并含有豐富的必需氨基酸。裂殖壺菌可以有效地利用廉價的碳、氮原料，合成魚類生長所需的二十二碳六烯酸（DHA）[5]。但是不同來源的單細胞蛋白含量會有差異，主要的單細胞蛋白飼料的營養成分見表 1。
2單細胞蛋白在水產飼料中的應用
單細胞蛋白在水產飼料中的研究主要集中在替代魚粉后對水產動物的生長性能、飼料利用、消化和腸道健康方面的研究。生長指標和飼料利用是評判新型原料作為水產配合飼料原料優劣性的重要指標，也是一線人員比較關注的指標，主要包括特定生長率、增重率、飼料效率等。消化、免疫和腸道健康，是水產動物生理學的重要研究內容，可以科學指導原料在配合飼料中的用量。下面就SCP的具體來源在水產飼料中的應用展開論述。
2.1微藻類蛋白
研究表明，飼料中添加一定量的單細胞藻可以促進水產動物的生長。1%的海水螺旋藻添加至飼料中，彭澤鯽的增重率增加23.45%，肌肉中的鮮味氨基酸、亞麻油和棕櫚酸也優于對照組，改善肌肉相關品質[7]。Delgado等[8]以螺旋藻替代50%的魚粉，對蝦的增重率和存活率顯著優于其他各替代組，效果類似于全魚粉組。這可能是螺旋藻的氨基酸、維生素含量比較豐富，同時也可能含有一些促進生長的物質。
另外一些單細胞藻類蛋白也可以替代部分魚粉。Kiron等[9]在大西洋鮭飼料中添加20%的脫脂微藻粉，養殖70天后發現，大西洋鮭的生長性能和存活率均不受影響。虹鱒可耐受68%螺旋藻（35%藻蛋白）[10]。歐洲鱸魚飼料中可以添加等鞭金藻凍干粉替代20%的魚粉，而對養殖動物的生長和飼料利用無不利影響[11]。
2.2酵母類蛋白
飼料酵母是指以碳水化合物為主要原料，經液態通風培養酵母菌，并從其發酵醪中分離酵母菌體，酵母菌體經干燥后制得的產品[4]，菌種包括釀酒酵母菌、產朊假絲酵母菌、熱帶假絲酵母菌和球擬酵母菌等，目前在水產飼料中啤酒酵母的應用報道較多。
一些研究報道，適量的酵母粉替代飼料中的魚粉，可以促進養殖動物的生長和改善飼料利用性能。巴丁魚飼料中啤酒酵母粉替代45%的魚粉，可以促進巴丁魚的生長，提高免疫能力-補體活性（ACH50）、增加溶菌酶活性和總免疫球蛋白（Ig），而不影響巴丁魚的肌肉品質[12]。海鱸飼料中啤酒酵母粉替代50%的魚粉蛋白時，海鱸的生長較對照組差異不顯著（P>0.05）;而添加30%的啤酒酵母粉可以明顯改善海鱸的飼料利用率[13]。
也有一些研究報道，酵母類蛋白替代魚粉，對水產動物的生長、存活率等無影響。當利用啤酒酵母粉替代羅氏沼蝦飼料中60%的魚粉時，羅氏沼蝦的生長和存活率均不受影響[14]。張梁等[15]關于淡水白鯧的研究表明，17%啤酒酵母粉（魚粉含量為10%）組與10%啤酒酵母粉（魚粉含量為15%）的對照組差異不顯著（P>0.05）。
另外一些報道指出，酵母類蛋白高比例替代魚粉時，會對水產動物的生理健康造成一定的影響。Vidakovic[16]等以20%、40%和60%的啤酒酵母粉替代虹鱒配合飼料中的魚粉，經過10周的飼養后發現，60%組的虹鱒腸道組織形態發生病變，飼料的表觀消化率降低。這可能是啤酒酵母中含有一些成分，限制了其在虹鱒飼料中的更高比例應用。類似于植物蛋白源中的抗營養因子，如Mohammadi等[17]以菜粕替代37.5%和50%的魚粉時，羅非魚的腸道和肝臟發生病變，單核免疫細胞發生浸潤、固有層擴張、小腸絨毛分離和縮短，進而降低了羅非魚的飼料利用效率。
2.3細菌類蛋白
近幾年，利用細菌發酵技術對天然氣、工業廢氣及生活污水等合理化利用，進而生產出來的蛋白將成為行業的研究熱點。代表性菌類蛋白如乙醇梭菌蛋白、甲烷氧化菌蛋白和一些光合細菌蛋白等。不同的菌類蛋白在水產飼料中的應用情況不同，同種蛋白源在不同養殖動物的飼料中添加比例也會不同。草魚飼料中添加5%的乙醇梭菌蛋白，會促進養殖動物的生長，但是更高比例的替代會造成草魚肝臟損傷，影響草魚的生長，甚至降低草魚的存活率[18]。黑鯛飼料中乙醇梭菌蛋白可以替代58.2%的魚粉，而不影響黑鯛的生長[19]。乙醇梭菌蛋白在兩種魚類飼料中添加比例不同的原因，可能與這兩種魚的食性有關。草魚是典型的草食性魚類，而黑鯛偏肉食性，可能兩者營養代謝機理不同，最終造成飼料中添加比例差異。
其他菌類蛋白在水產飼料中也有應用，紫色光合細菌是一類可以高效利用工業或生活廢水進行合成代謝的菌類，最終通過一定的工藝轉化成菌類蛋白干粉。研究表明，紫色光合細菌蛋白粉可以替代66%的魚粉，而不影響海鱸的正常生長[20]。甲基桿菌蛋白粉替代虹鱒飼料中5%的豆粕，而不會影響虹鱒的生長和飼料利用性能。另外，目前關于甲烷氧化菌蛋白的研究，主要集中在甲烷氧化菌的分離及發酵條件優化，相信工藝成熟之后也將成為水產飼料替代蛋白源的研究熱點。
2.4原生生物類
原生生物類蛋白質含量較低，目前作為蛋白原料添加至飼料中替代魚粉的意義不大，但其油脂含量高，并且富含二十二碳六烯酸（DHA）。因此，這些原生生物資源可以作為油料原料替代飼料中的魚油，因為魚油資源供應不穩定，而且市場價格較其他油類偏高。Tibbetts等[21]以裂殖壺菌粉替代0%、33%、66%和100%的魚油，而不影響大西洋鮭對飼料的消化利用，相應的干物質表觀消化率、蛋白質表觀消化率和脂肪消化率分別為76%～77%、94%和89%～90%。Seong等[22]研究結果表明，在非魚油虹鱒飼料中添加50 g/kg和100 g/kg裂殖壺菌粉，較對照組（60g/kg魚油）含有更高的總脂質和DHA，這也證明了裂殖壺菌粉是可以替代海水魚飼料中的魚油。這些研究結果也為原生生物類資源在水產飼料中的應用提供了新的方向。
3結語
我國是水產品消費大國，水產行業的發展離不開蛋白原料的支撐。魚粉資源的供需緊張，使得開發新的蛋白源變得越來越重要。相對陸生動植物蛋白源漫長的生產周期，SCP可以規模化、工廠化快速生產，并可以“變廢為寶”，促進循環經濟的發展。相關的研究也表明，SCP在水產飼料中替代魚粉或魚油具有一定的可行性。另外，添加適宜比例的SCP可以改善動物的營養狀況、增強機體免疫力、促進水產動物的生長。
資源的合理化高效利用，離不開學科之間的相互推進。SCP深加工的研究也在繼續深入，如SCP的純化工藝，有效去除產品中的RNA，生產無害化的產品。與此同時，相關的營養生理也在推進，如SCP對水產動物生理健康的影響，相關營養素的調控機制，飼料原料的合理搭配。隨著相關研究的深入及生產工藝水平的提升，單細胞蛋白在水產飼料行業中的應用應具有更廣闊的發展空間。
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Research progress on application of single-cell protein source in aquaculture
PAN Shihui，GU Min，LIANG Zhenlin
（Marine College，Shandong University，Weihai 264200，China ）
Abstract：The shortage of fishmeal resources in the world restricts the rapid development of aquaculture industry. With rich in nutrition， not limited by time and region， high production efficiency， short cycle， Single cell protein （SCP） is gradually applied in the feed industry. Here we review potential sources of SCP nutritional characteristics and applications in aquatic animals， hoping to provide references for the development and utilization of single-celled protein feeds in the future.
Key words：single cell protein; aquatic animals; nutrition; feed
本文由中國期刊網首發，一個權威專業的學術論文發表知識網。
文章名稱：單細胞蛋白在水產配合飼料中應用的研究進展
