用玉米面替代豆粕对亚成年草鱼(Ctenopharyngodon idella)的消化吸收能力和氨基酸代谢的影响

时间:2026年5月28日
来源:Aquaculture

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刘艳|周晓秋|冯琳|江卫丹|张宏云|马耀斌|刘阳|李书伟|唐文杰|钟成波|吴佩四川农业大学动物营养研究所,成都611130,中国摘要尽管玉米麸质粉(CGM)因其高蛋白含量、几乎不含抗营养因子以及作为生物活性肽的潜在来源而受到认可,但其对草食性鱼类蛋白质代谢和消化吸收能力的影响仍有

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刘艳|周晓秋|冯琳|江卫丹|张宏云|马耀斌|刘阳|李书伟|唐文杰|钟成波|吴佩
四川农业大学动物营养研究所,成都611130,中国

摘要

尽管玉米麸质粉(CGM)因其高蛋白含量、几乎不含抗营养因子以及作为生物活性肽的潜在来源而受到认可,但其对草食性鱼类蛋白质代谢和消化吸收能力的影响仍有待研究。本研究探讨了用CGM替代豆粕(SBM)对亚成年草鱼肠道消化吸收和全身氨基酸代谢的影响。实验设计了五种等氮同脂日粮,其中含有不同比例的玉米麸质粉:日粮1(0.00%,对照组,不替代豆粕);日粮2(6.03%,替代40%);日粮3(9.04%,替代60%);日粮4(12.06%,替代80%);日粮5(15.07%,替代100%)。共450条亚成年草鱼(平均体重728.16±1.51克)被随机分配到15个实验组中,每组三个重复。这些日粮喂养鱼体63天后,结果发现:40%和60%的替代比例并未显著影响生长性能(最终体重、体重增重、特定生长率、饲料效率)。然而,关键形态参数(内脏体指数、肠道体指数)在替代组中显著降低(P<0.05)。对照组和40%替代组的肠道刷状缘酶、消化酶及氨基酸转运蛋白活性最高(P<0.05),血清游离氨基酸和肌肉氨基酸浓度也最高(P<0.05),这可能是由于肠道和肌肉中氨基酸转运蛋白表达增强所致。40%的替代比例未显著改变肌肉粗蛋白含量、肌肉合成途径中的关键分子(TOR、4E-BP1、S6K1)水平以及相关基因表达。同样,降解途径中的蛋白质和基因表达(MAFbx、MuRF1、FoxO1、FoxO3a)在40%替代比例下未受显著影响,但在更高替代比例下呈剂量依赖性增加。综上,用CGM替代40%的豆粕有助于通过维持肠道功能和氨基酸代谢来促进亚成年草鱼的生长。

引言

长期以来,豆粕一直是水产饲料中的主要植物蛋白来源,因其理想的氨基酸组成和高消化率。然而,豆粕价格波动和某些地区的供应压力,加上全球水产养殖的持续发展,对蛋白质生产的需求不断增加。玉米麸质粉作为一种高质量的植物蛋白成分,具有诸多优势:其粗蛋白含量高达60-70%,纤维含量低,并富含B族和E族维生素。此外,它几乎不含有害的抗营养因子(Hernández等,2021)。不过,与豆粕相比,玉米麸质粉在某些必需氨基酸(尤其是赖氨酸)方面相对不足(Nascimento等,2020)。因此,合理使用玉米麸质粉替代豆粕可以在发挥其高蛋白、低纤维的营养优势的同时,克服其氨基酸组成不平衡的挑战。评估玉米麸质粉替代豆粕的适宜比例及其对鱼类生长、消化代谢和肌肉蛋白质沉积的影响具有重要的科学意义和实际价值。然而,关于玉米麸质粉作为鱼饲料替代品的潜力研究较少。现有证据表明,CGM可以在不影响多种鱼类(包括金头鲷(Sparus aurata)(Pereira和Oliva-Teles,2003)、日本比目鱼(Kikuchi,1999)、大西洋鲑鱼(Mente等,2003)、阳光鲈鱼(Lewis和Kohler,2008)以及暗鲀(Zhong等,2011)正常生长的情况下部分替代鱼粉。针对褐鲈(Pagrus major)的研究证实,日粮中添加20%的CGM替代鱼粉可维持正常生长并保持全身氨基酸平衡(Kwon和Cho,2025)。因此,玉米麸质粉有可能替代豆粕,需要进一步研究。
鱼类消化和吸收营养的能力是决定其生长的关键因素。这一能力在很大程度上依赖于多种消化酶和刷状缘酶的功能状态(Dı́az等,1998;Douglas等,1999;Zhao等,2020)。在暗鲀中,用CGM替代10%的鱼粉可增强肠道胰蛋白酶活性,且添加量高达15%时未观察到不良影响(Zhong等,2011)。然而,CGM替代豆粕对草食性鱼类营养消化和吸收的影响尚不明确。
肌肉组织中蛋白质的净积累取决于其合成与分解之间的动态平衡(Xiao等,2023)。翻译过程启动了细胞蛋白质的生产,这一机制由雷帕霉素靶标(TOR)信号通路精密调控(Simioni等,2019)。CGM作为豆粕替代品对鱼类肌肉蛋白质合成的影响尚不清楚。比较研究表明,不同蛋白质来源对草鱼(Ctenopharyngodon idella)的影响存在差异。虽然完全用其他替代品替代豆粕对mTOR和S6K1无影响,但用棉籽蛋白粉(CAP)和十四烷基麦芽糖苷完全替代豆粕会显著下调肌肉组织中的4E-BP1表达(Fan等,2022)。先前的研究表明,日粮中氨基酸的变化会影响虹鳟(Oncorhynchus mykiss)肌肉中与泛素-蛋白酶体和自噬-溶酶体途径相关的基因表达(Belghit等,2014a,Belghit等,2014b)。因此,CGM替代豆粕是否会影响草鱼的蛋白质合成和降解仍需进一步研究。
2020年,草鱼占全球内陆水产养殖产量的11.8%,是全球主要的水产养殖物种(FAO,2024)。本研究选择草鱼作为实验模型,旨在探讨日粮中CGM替代豆粕对生长性能、关键消化酶和吸收酶功能、肠道氨基酸转运蛋白以及肌肉蛋白质合成与分解平衡的影响。主要目标是评估将CGM整合到水产饲料中替代豆粕的可行性。此外,研究还旨在确定草鱼日粮中CGM的理想添加比例,为开发低豆粕饲料方案提供理论依据。

章节摘录

动物伦理声明

本研究方案已获得四川农业大学机构动物护理和使用委员会的伦理批准(批准编号LY-2023314114)。

实验日粮和设计

实验中使用的草鱼来自四川省德阳市的草鱼养殖基地。运输回基地后,它们在养殖网箱中适应了一个月的临时饲养环境。所有鱼在整个试验期间均饲养在网箱中。如表1所示,五种配方日粮...

表2的数据表明,随着日粮中CGM含量的增加,体重增重(WG,P<0.05)、体重增重百分比(PWG,P<0.05)和特定生长率(SGR,P<0.05)呈剂量依赖性下降。完全替代(100%)时,这些参数显著降低,远低于CGM0%的基线水平。含有40%和60% CGM的日粮在生长性能上...

玉米麸质粉是玉米加工的副产品,富含蛋白质且抗营养因子含量较低,是理想的蛋白质成分。然而,不同鱼类对CGM替代的耐受性各不相同。我们的研究结果表明,日粮中40%的CGM替代豆粕可维持草鱼的正常生长性能(FBW、WG、PWG、SGR)。这一结果与其他水生物种的研究结果一致,尽管最佳替代比例...

结论

本研究表明,玉米麸质粉(CGM)作为草食性水产饲料的可持续替代蛋白具有巨大潜力。在适当比例(≤40%)下添加到草鱼(Ctenopharyngodon idella)的日粮中,可以有效促进生长性能、消化吸收能力、氨基酸代谢和肌肉蛋白质沉积。这些发现为集约化水产养殖系统中减少豆粕使用提供了新策略,同时提高了饲料效率...

数据和材料的获取

数据集包含在本文中,可根据合理要求向通讯作者索取。

CRediT作者贡献声明

刘艳:撰写——初稿,实验设计。周晓秋:方法学,资金申请。冯琳:方法学。江卫丹:方法学。张宏云:方法学。马耀斌:方法学。刘阳:方法学。李书伟:资源准备。唐文杰:资源准备。钟成波:资源准备。吴佩:撰写——审稿与编辑,监督。

本研究使用的所有程序均获得了四川农业大学机构动物护理和使用委员会的批准。我们在实验过程中严格遵循了委员会的指导原则。

资金支持

本研究得到了以下项目的资助:CARS(CARS-45)、国家自然科学基金(U23A20250)、国家重点研发计划(2023YFD2400600)、四川省现代农业产业技术创新团队(SCCXTD-2025-15)。

Bai等,2019

作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

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