以黄粉虫为主要蛋白源时草鱼摄食、生长及抗氧化能力对饲料蛋白质含量的响应研究

蛋白质作为饲料中的不可或缺的营养成分之一，其影响着水生动物的生长、健康、摄食和发育。目前水产饲料中主要的蛋白质是进口的鱼粉和豆粕等蛋白源。鱼粉和大豆作为传统的蛋白质原料，因其高昂的价格、来源的限制以及不稳定的国际贸易形势严重影响了饲料以及水产行业的发展。为了我国水产养殖健康可持续发展，开发新型饲料蛋白源，并研究其对传统动物型和植物型蛋白源替代的效果，是当今水产动物营养与饲料研究的重要领域，并变得越来越重要。

黄粉虫（Tenebrio molitor）又俗称面包虫，是一种需要经历卵、幼虫、蛹和成虫阶段的完全变态型昆虫，它可以直接作为鲜活饲料投喂观赏鱼类、龟类、蛙类、蝎子等[1]。黄粉虫的干物质中粗蛋白高达55%，粗脂肪含量高达30%，除脂肪、粗蛋白含量较高外，还含有丰富维生素、矿物质、氨基酸和多种糖类，是一种最具有潜力的水产动物新型替代蛋白源的研究对象[2-3]。许多研究者已经在鸡、鱼、虾、犬等动物上做了有关黄粉虫作为替代蛋白源的研究[1，4-6]。全量黄粉虫替代饲料中的鱼粉会对黄颡鱼（Pelteobagrus fulvidraco）幼鱼的生长产生抑制作用，但半量黄粉虫替代鱼粉对黄颡鱼的生长无显著影响[7]；用黄粉虫的幼虫和蛹饲养胡子鲶（Clarias fuscus）苗，可以促进胡子鲶的生长[8]；黄鳝（Monopterus albus）长期摄食黄粉虫幼虫，其生长会受到抑制[9]；饵料中适量添加黄粉虫有利于大菱鲆（Scophthalmus maximus）的摄食、增重率和特定生长率[10]，但黄粉虫作为单一饲料蛋白源时会造成草鱼厌食，生长停止[2]。

草鱼（Ctenopharyngodon idellus）作为一种典型的草食性鱼类，在我国不仅分布范围广，养殖产量也特别大。鱼粉和豆粕作为草鱼饲料中的传统蛋白源，在当前行情下也限制着草鱼养殖行业的发展。因此寻找一种价格低廉、来源广、营养丰富的新型蛋白源变得至关重要。黄粉虫因其具有高含量的蛋白质、粗脂肪、维生素以及多种矿物质，常被称为鱼粉替代的“最优质蛋白源”[11]，但是黄粉虫蛋白源对于不同物种的摄食和生长影响不同，其不同的添加量也会影响动物的生长和发育。前期有研究发现，黄粉虫作为单一蛋白源会抑制草鱼的摄食和生长[2]，但是如果适当补充其他蛋白源，以不同的黄粉虫添加量为主要蛋白源对草鱼会产生何种影响，目前还没有被报道。本研究探索以黄粉虫为主要蛋白源时，不同添加量的黄粉虫蛋白对草鱼摄食、生长及抗氧化性能的影响，从而为黄粉虫作为一种新型蛋白源的开发应用提供理论依据和参考数据。

1.1 实验饲料

实验饲料配方和营养水平如表1 所示。之前的实验以黄粉虫为单一蛋白源时，草鱼不吃食[2]，所以本研究在饲料中添加了少量的鱼粉。以白鱼粉和黄粉虫为蛋白源，根据不同添加量的黄粉虫（25.22%，30.78%，36.34%，41.9%，47.46%，53.02%）配制6 种蛋白质水平（25.25%，29.43%，33.38%，37.96%，41.40%，45.70%）的实验饲料，分别命名为TMF1、TMF2、TMF3、TMF4、TMF5 组和TMF6 组。饲料制作时，先将原料粉碎后过80 目筛并称重混匀，然后用小型混合机（M-256，华南理工大学实验机械厂）混匀后制成直径为2 mm 颗粒的膨化饲料（饲料水分为21%，膨胀温度130 ℃），随后在烘箱中以60 ℃干燥30 min 并于-20 ℃冰箱中保存备用。

注：1.白鱼粉：粗蛋白65.63%、粗脂肪7.68%、灰分19.52%；

2.每千克黄粉虫粉的干物质中含有：粗蛋白719.45 g、粗脂肪128.76 g、灰分74.92 g；

3.预混料为每千克饲料提供：VC 磷酸酯（35%）900 mg、VE 450 mg、肌醇225 mg、烟酸胺120 mg、泛酸钙60 mg、VA 30 mg、VK 330 mg、VB2 22.5 mg、VB6 22.5 mg、VD3 15 mg、VB1 15 mg、叶酸15 mg、VB12 120 μg、生物素3 mg、一水硫酸铁300 mg、一水硫酸锌200 mg、氯化钠100 mg、一水硫酸锰25 mg、五水硫酸铜30 mg、氯化钴（10%钴）5 mg、亚硒酸钠（10%硒）5 mg、碘酸钾（2.9%）3 mg、硫酸镁900 mg；

4.营养水平为实测值，其中粗蛋白质、粗脂肪和粗灰分为干物质中的百分含量。

1.2 实验鱼和养殖实验

草鱼苗购自武汉市新洲渔场，正式实验前暂养两周以适应实验条件。将540尾初始体重（3.63±0.01） g的草鱼随机分到18 个缸，每缸30 尾鱼。每种饲料随机分配3 个养殖缸，每个处理3 个重复。采用微流水养殖系统（每缸水体300 L，换水1 L/min）养殖8 周。养殖中采用自然光照，每天投喂两次（08：30 和15：30）至饱食，用气石增氧使溶解氧含量在6 mg/L以上，水温27～28 ℃，pH为7.3。

1.3 样本采集

饲养试验结束时将鱼禁食24 h。用MS222（75 mg/L，阿拉丁，上海）麻醉后，统计每缸鱼尾数并称重，用于计算终末体重、摄食率、饲料效率、特定生长率、增重率和蛋白质效率等。从每缸随机取5 尾鱼，分别测量它们的体长和体重以计算肥满度，然后用1 mL 无菌注射器进行尾静脉采血，并放置在2 mL 的离心管中4 ℃下静置凝固12 h，在4 ℃下3 000 r/min离心10 min，取上层血清混合、分装并于-80 ℃冷冻保存。抽血后，去除内脏并称鱼体的空壳重以计算空壳率，在冰上从鱼体中解剖取出肝胰脏和肠系膜脂肪并分别称重，将肝胰脏放入液氮中速冻，以计算肝体比、肠脂比和测定相关的酶活性。

1.4 样品分析

1.4.1 营养成分测定

水分含量按国标GB5009.3—2016 用105 ℃常压干燥法测定；灰分按国标GB5009.4—2016用马弗炉灼烧法测定；粗蛋白按GB5009.5—2016采用K9860全自动凯氏定氮仪（海能未来技术集团股份有限公司）测定；粗脂肪按GB5009.6—2016采用索氏抽提法测定。

1.4.2 草鱼血清的生化指标测定

采用全自动生化分析仪测定草鱼血清中的总蛋白（TP）、三酰甘油（TG）、胆固醇（CHOL）、葡萄糖（GLU）及谷草转氨酶（AST）的活性。

1.4.3 草鱼肝胰脏的抗氧化能力的测定

解冻后称取肝胰脏样品100 mg，与生理盐水按1∶9 体积混合，冰浴中匀浆，在2 500 ×g，4 ℃下离心10 min，收集上清液，使用试剂盒（南京建成生物工程研究所有限公司）进行超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性，总抗氧化能力（T-AOC），丙二醛（MDA）含量和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性测定。

1.5 指标计算及数据分析

存活率（SR，%）=成活鱼的数量/初始鱼的总数量×100

特定生长率（SGR，%/d）=（ln 鱼体末重-ln 鱼体初重）/养殖时间×100

饲料效率（FE，%）=（终末均重-初始均重）/干物质摄入量×100

摄食率（FR，%/d）=干物质总摄入量/[养殖时间×（初始均重+终末均重）/2]×100

增重率（WGR，%）=（鱼体末重-鱼体初重）/鱼体初重×100

蛋白质效率（PER）=（鱼体末重-鱼体初重）/蛋白质摄入量

肥满度（CF，%）=终末体重（g）/[终末体长（cm）]3×100

空壳率（PEW，%）=空壳重/全鱼重×100

肝体比（HSI，%）=肝脏重量/体重×100

肠脂比（MFI，%）=肠系膜脂肪重量/全鱼重量×100

数据表示为“平均值±标准误（Mean±SE）”。使用SPSS软件第26版进行数据分析。对结果进行正态性和方差齐性检验后，采用单因素方差分析（one-way ANOVA）和Duncan’s 法多重比较来分析各组间的差异，“P＜0.05”表示差异显著。使用GraphPad Prism 8进行绘图。

2.1 饲料蛋白质水平对草鱼摄食、生长及饲料利用的影响

如表2 所示，以黄粉虫作为饲料主要蛋白源时，黄粉虫不同添加量的蛋白质水平对草鱼的存活率和饲料效率没有显著影响（P＞0.05），但特定生长率、增重率和蛋白质效率随着黄粉虫添加量的增加而呈下降趋势。TMF1 组的特定生长率和增重率相对于TMF2和TMF3组无显著差异（P＞0.05），但显著高于其他组（P＜0.05）；而TMF1 组的蛋白质效率显著高于其他组（P＜0.05）。草鱼的摄食率则随着黄粉虫添加量的增加呈先增加后减少的变化趋势，其中TMF1 组相对 于TMF2、TMF3、TMF4 组和TMF5 组无显著差异（P＞0.05），但显著高于TMF6组（P＜0.05）。

表2 以黄粉虫粉为蛋白源时饲料蛋白质水平对草鱼生长及饲料利用的影响

2.2 饲料蛋白质水平对草鱼形态学的影响

如表3 所示，以黄粉虫作为饲料主要蛋白源时，黄粉虫不同添加量的蛋白质水平对草鱼肥满度和空壳率的影响不显著（P＞0.05）。但草鱼的肝体比总体也呈降低趋势，其中TMF1、TMF2、TMF3和TMF4组间无显著差异，但均显著高于TMF5 和TMF6 组（P＜0.05）。肠脂比随着黄粉虫添加量的增加先升高后下降，TMF2组的肠脂比显著高于其他组（P＜0.05）。

表3 以黄粉虫粉为蛋白源时饲料蛋白质水平对草鱼形态学的影响(%)

2.3 饲料蛋白水平对草鱼血清生化指标的影响

如表4 所示，以黄粉虫作为饲料主要蛋白源时，随着黄粉虫添加量的增加，草鱼血清的总蛋白含量先上升后下降，TMF4 组的总蛋白含量显著高于其他组（TMF3 组除外）（P＜0.05）；TMF4 和TMF6 组的谷草转氨酶活性显著高于TMF1、TMF2 和TMF3，后三者间无显著差异（P＜0.05）；TMF1 组的胆固醇含量显著性低于其他组（P＜0.05），其他各组间组无显著差异（P＞0.05）。草鱼血清三酰甘油的含量随着黄粉虫添加量的增加而减少，且TMF1 组显著高于TMF5 和TMF6 组（P＜0.05）。血清葡萄糖含量则仅有TMF1 组显著高于TMF2 组（P＜0.05），其他各组间无显著差异。

表4 以黄粉虫粉为蛋白源时不同饲料蛋白质水平对草鱼血清生化指标的影响

2.4 饲料蛋白质水平对草鱼肝胰脏抗氧化指标的影响

如表5 所示，以黄粉虫为饲料主要蛋白源时，黄粉虫饲料蛋白质水平对草鱼的CAT 无显著影响（P＞0.05），但草鱼肝胰腺中的GSH-Px、T-AOC 和SOD 活性随着黄粉虫添加量的增加而降低。TMF1 组的GSH-Px最高，TMF2组其次，两组均显著高于其他4组（P＜0.05）。TMF1 组的T-AOC 活性显著性高于TMF5和TMF6 组（P＜0.05），但与其他组无显著性差异（P＞0.05）。TMF1 组的SOD 活性与TMF2 组无显著差异，但显著高于其他各组（P＜0.05）。此外，TMF1 组MDA的含量也显著高于其他组（P＜0.05）。

表5 以黄粉虫粉为蛋白源时不同饲料蛋白质水平对草鱼肝胰脏抗氧化指标的影响

3.1 饲料蛋白水平对草鱼摄食、生长、饲料利用及形态学的影响

以黄粉虫作为饲料主要蛋白源时，黄粉虫不同添加量的蛋白质水平对草鱼的存活率和饲料效率没有显著影响，这与李垚垚等[10]在大菱鲆中的研究结果一致。草鱼的特定生长率、增重率和蛋白质效率随着黄粉虫添加量的增加而减少，但TMF1 组的特定生长率和增重率与TMF2 和TMF3 无显著差异，却显著高于其他组，这与李垚垚等[10]在大菱鲆中的研究结果一致。TMF1组的蛋白质效率最高，显著高于其他组（P＜0.05），与Sankian 等[12]在鳜（Siniperca scherzeri）中的研究结果一致。在大菱鲆的养殖试验中，黄粉虫的添加量为24%时的增重率和特定生长率是最高的，但与黄粉虫的添加量为32%时的增重率和特定生长率无显著差异[10]；饲料中添加黄粉虫可以增加胡子鲶的增重率[8]；在黄颡鱼的养殖试验中，饲料中添加半量黄粉虫的增重率和特定生长率比全量的高[7]。综上可知，适量的黄粉虫蛋白质可以促进鱼类的生长和摄食，但高添加量的黄粉虫会抑制鱼类的生长[13-14]。

以前的研究表明，同规格的草鱼幼鱼饲料中的蛋白质需要量范围在36%～39%[15-17]。而本次实验中，当草鱼饲料中的蛋白质含量为25%时，其生长和饲料利用较好，较高的饲料蛋白质（37%或更高）及黄粉虫含量则会导致生长和摄食抑制。这意味着黄粉虫所提供的蛋白质增加并不能带来草鱼的摄食和生长改善。同时，在相同的饲料蛋白质水平（25%）下，本研究的摄食率（2.8%）和特定生长率（1.35%/d）的结果也远低于之前的研究结果（分别为4.09%和1.66%/d）[16]。究其原因，可能还是因为黄粉虫所具有的特殊气味可能对草鱼的食欲有抑制效果，从而降低摄食量，进而生长变慢。研究发现，与摄食豆粕饲料相比，摄食黄粉虫饲料的草鱼的摄食表现较差，摄食量降低，其嗅觉电信号结果也表明黄粉虫粉的某些成分引起草鱼的摄食抑制。而当黄粉虫作为单一蛋白源时，草鱼的增重率、摄食率和特定生长率都极低[2]。这些结果进一步证实了本研究中的黄粉虫饲料在高含量时带来的抑制效果。黄粉虫和鱼粉虽然都是动物性蛋白质，但是物种不一样，所含蛋白质的成分和质量也有很大差异，而鱼类对不同蛋白质的消化吸收也会有很大差异[18-19]，所以当黄粉虫作为主要蛋白源和以高蛋白含量添加到饲料中时会抑制鱼类的摄食和生长。

从饲料利用方面来看，草鱼的蛋白质效率随着黄粉虫添加量的增加而减少。有研究者在黄颡鱼、大口黑鲈（Micropterus salmoides）和黄鳝上也发现了类似结果[7，9，20]；从饲料诱食性来看，黄粉虫氨基酸组成和鱼粉有很大差别，而黄粉虫的诱食气味主要是由碳水化合物和醛类物质构成，而草鱼则是对且对糖类物质具有偏好性[2]。由此推测，当饲料中黄粉虫的含量过高时，黄粉虫的特殊气味、高脂肪含量（高达30%）、营养因子失衡（如胱氨酸含量极低）以及氨基酸组成差异等原因[3]，都会对鱼类的摄食和生长产生抑制作用。

蛋白质作为鱼体的必需营养素，影响着鱼体的生长、繁殖和免疫机能。黄粉虫不同添加量的蛋白质水平对草鱼的肥满度和空壳率没有显著影响，与在大菱鲆和鳜鱼中的研究结论一致[10,12]。但草鱼的肝体比随黄粉虫添加量的增加总体呈下降趋势，TMF2 组的肝体比显著高于TMF5 和TMF6，但与TMF1、TMF3 和TMF4 组无显著差异，该结果与大菱鲆中的一致[10]。TMF2组的肠脂比显著高于其他组，这与Gasco等[14]在虹鳟（Oncorhynchus mykiss）上的研究结果相类似。肝脏与鱼体的生理功能、免疫功能息息相关，饲料中的一些营养因子的缺乏或者有害物质会影响鱼体肝脏的发育[21]。黄粉虫中含有大量的几丁质物质[22]，这些物质可以调节胃肠道微生物群，一定量的几丁质物质可以改善鱼类的生长[23]。黄粉虫中所含的牛磺酸含量远远低于鱼粉[13]，而牛磺酸缺乏会导致绿色肝综合征和生长迟缓[24]。由此推测，黄粉虫饲料可能通过一些营养因子（如几丁质丰富、牛磺酸缺乏等）含量的变化对草鱼肝胰脏和肠道发育产生影响。

3.2 饲料蛋白质水平对草鱼血清生化指标和肝胰脏抗氧化指标的影响

血液学参数通常被认为是反映不同营养条件下鱼类生理和健康状况的可靠指标[25]。本研究中，草鱼血清中的三酰甘油含量随着黄粉虫添加量的增加而降低，TMF1 组的三酰甘油显著高于TMF5 和TMF6组，但与其他组无显著差异。这与Gu 等[20]在大口黑鲈中的研究结论一致。黄粉虫的甲壳素蛋白质的结合能力和亲水性已被证明会影响哺乳动物和鱼类的脂质吸收，从而导致三酰甘油降低[26]。由此可知，甲壳素的存在确实影响了草鱼脂质的吸收。草鱼血清中的总蛋白含量随着黄粉虫添加量的增加先上升后下降，在黄粉虫添加量达到41.90%（TMF4）时，总蛋白含量最高，这与Gu 等[20]在大口黑鲈中的研究结论一致；在黄粉虫添加量达到30.78%（TMF2）时，胆固醇含量显著高于TMF1组，但与其他组不具有显著差异，这可能意味着黄粉虫可在一定程度上引起胆固醇含量升高。在鳜的研究中，黄粉虫添加量20%组的血清胆固醇含量显著高于添加量30%组[12]；在胡子鲶和虹鳟的研究中，黄粉虫添加量的变化不会显著影响血清中的胆固醇含量[27-28]。由此推测，黄粉虫饲料对鱼类血清中胆固醇含量的影响与种属特异性有关，鱼的食性、生理构造以及营养需求等都可能对此造成影响[11]。血液中谷草转氨酶活性是反映鱼类肝功能的重要指标，谷草转氨酶水平较高通常提示鱼类肝功能下降或受损[29]。草鱼血清中的谷草转氨酶活性整体趋势上随黄粉虫添加量的增加先升高后下降，黄粉虫添加量为41.90%（TMF4）时，谷草转氨酶的活性显著高于TMF1、TMF2 和TMF3 组，但与其他组无显著影响，这与大口黑鲈和鳜中的研究结果一致[12,20]。由此表明，当黄粉虫含量达到一定量时，就会对鱼类的肝功能造成损伤。草鱼血清中的葡萄糖含量随着黄粉虫添加量的增加到一定范围而减少，该结果与申红等[8]在胡子鲶中的研究一致。有研究证实，黄粉虫中的甲壳素和壳聚糖可能提高鱼类的生产效率[20，23]，但是当黄粉虫的含量增加到临界值时，它会积聚在难以消化的碳水化合物沉积物中，从而干扰其他营养素（尤其是脂质）的消化和吸收，导致营养不良和机体健康受损[20，25]。

抗氧化酶活性是鱼类组织中抗氧化应激的主要细胞保护机制，其活性与鱼体的免疫系统密切相关[30]。黄粉虫的不同添加量对草鱼的CAT 并无显著影响，这与大口黑鲈和虹鳟中的研究结果一致[20，31]。MDA 是一种由脂质过氧化产生的代谢产物，其在体内的水平通常被用作机体细胞受到自由基攻击程度的参考[32]，本研究中TMF1 的MDA 较高，可能意味着受到一定程度的氧化损伤，其原因还有待进一步探究。当黄粉虫添加量为25.22%（TMF1）时，草鱼肝胰脏的SOD、T-AOC 和GSH-Px 的活性较高，这与Gu等[20]在大口黑鲈中的研究结论一致。在虹鳟、黄颡鱼、牙鲆（Paralichthys olivaceus）和大口黑鲈中也发现了类似的结果，较低水平的黄粉虫替代鱼粉可以增强鱼体的抗氧化能力和免疫系统[20，33-35]；饲料中添加黄粉虫可以提高SOD 和CAT 的mRNA 水平[20]。由此推测，较低水平的黄粉虫替代蛋白可以通过影响SOD和CAT 的mRNA 水平来对鱼体的抗氧化性能产生影响。如前所述，黄粉虫中所含的牛磺酸含量远远低于鱼粉[13]，而牛磺酸缺乏会导致绿色肝综合征[24]。综上可推测，当黄粉虫添加量过高时，会因为某些营养因子缺少（牛磺酸，胱氨酸）和积累（甲壳素）对草鱼的抗氧化性能产生抑制作用。但是低水平的黄粉虫蛋白质对草鱼来说存在一定的耐受性，从而该组草鱼的抗氧化性能相对于高蛋白饲料组较好。

在饲料中添加一定量的黄粉虫蛋白可以保证鱼类的生长和摄食，还可以适当维持鱼体的抗氧化性和免疫系统正常，但高蛋白的黄粉虫会通过甲壳素、壳聚糖或某些营养因子的缺失抑制鱼类的生长、发育及抗氧化性能。在本实验条件下，草鱼幼鱼饲料中含有10%鱼粉时，以黄粉虫作为主要饲料蛋白源，饲料中的蛋白质含量应不高于25%，此时相应的黄粉虫的添加量为25.22%。然而，是否更低的黄粉虫含量及饲料蛋白质含量会带来更好的生长，还有待进一步研究。

参考文献及更多内容详见：

饲料工业，2024，45（12）：5-12

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