有关世界上发展最快的产业之一水产养殖发展的新闻报道和技术文章。

水产养殖营养中的大量营养素研究

阿图尔·N·朗本索博士 莫哈·埃斯梅里(Moha Esmaeili),硕士 布鲁诺·阿劳霍博士 毛里西奥(Mauricio Emerenciano),博士 哈特龙博士 Maria Teresa Viana博士 李二超博士 塞德里克·西蒙(Cedric Simon)博士

对科学文献的全面调查强调了在水产饲料配方中共同考虑蛋白质,脂质和碳水化合物的重要性

大量营养素
这项关于1990年至2020年水产养殖营养中大量营养素研究的科学文献的综合调查表明,在水产饲料配方中共同考虑蛋白质,脂质和碳水化合物的重要性。

在全球范围内,水产养殖业提供了供人类消费的动物蛋白总量的17.1%,估计价值超过2500亿美元。水产饲料在确保这一产量水平方面发挥着至关重要的作用.2017年,全球水产饲料行业生产了4440万吨,产值超过1400亿美元(联合国粮食及农业组织,粮农组织; 索菲2020)。

水产养殖营养研究的大多数努力都针对蛋白质,然后是脂质和碳水化合物(CHO)。蛋白质提供氨基酸,这是组织的组成部分,并且与动物的生长直接相关。不论物种,营养水平或养殖环境如何,与陆生牲畜物种(家禽,猪和反刍动物)相比,大多数水生物种对蛋白质的需求更高。

值得注意的是,尽管水生物种对蛋白质的需求更高,但它们的能量消耗却要低得多,因为它们无法调节体温,并且栖息在运动成本大大降低的环境中。由于这些更高的要求,富含蛋白质的成分通常以30%到55%的高含量添加,因此是饮食中最昂贵的成分。其次是脂质,而就体积而言,CHO是这三种成分中成本最低的。尽管它们占水产饲料的比例很小,但非蛋白质的大量营养素对生长至关重要,它们在不同鱼类中的重要性可能有所不同,需要进行研究以确定其最佳包涵水平。

在最近几十年中,与脂质营养有关的研究一直在增加。脂质是一种高度致密的能源,其能量含量是其他大量营养素的两倍。这些分子还参与了一些基本的生理过程,如细胞膜结构,激素类固醇合成和足够的免疫系统功能。据报道,大多数鱼类的饮食脂含量驱动着蛋白质稀疏效应[机体从蛋白质以外的来源获取能量的过程,包括糖原存储,脂肪组织和饮食脂肪。此外,一些研究试图通过在不损害鱼类生产性能和福利的前提下最大限度地提高饮食中的脂质含量来实现高能饮食配方。几项研究报告了适当的饮食比例的大量营养素对于改善配方的性能和成本效益的重要性。

与蛋白质和脂质相比,CHO是水产养殖物种营养中研究最少的常量营养素。原因之一可能是大多数鱼类和甲壳类动物消化CHO和/或利用葡萄糖作为能量来源的能力有限。然而,将它们包括在水产饲料中仍然至关重要,特别是对于草食性和杂食性物种而言,因为它们是商业价值低的物种的廉价,高效的能源。另外,CHO成分的功能特性对于饲料挤出以制造坚固,膨胀和水稳定的颗粒至关重要。

除了特定的常量营养素对鱼类生产性能的影响外,研究它们之间的相互作用也至关重要,因为所有成分都在饲料配方,肌肉增生,健康和鱼片质量中起作用。因此,本文评估了1990年至2020年之间水产养殖营养中蛋白质,脂质和CHO的广泛研究成果,包括对具有不同生理和生态学的物种的重视程度以及影响该领域的商业驱动因素研究。

大量营养素
大量的研究工作报告了适当的饮食比例的大量营养素对改善水产饲料配方的性能和成本效益的重要性。

研究设置

系统全面的文献检索 斯科普斯 [使用了水产养殖,饮食和蛋白质/脂质/碳水化合物这三个关键字对蛋白质,脂质和碳水化合物进行了[最大的同行评审文献摘要和引文数据库,包括科学期刊,书籍和会议论文集]。搜索标准如下:包含“水产养殖”(贯穿整个手稿),“饮食”(标题,摘要或关键词)和“蛋白质或脂质或碳水化合物”(标题,摘要或关键词)。换句话说,所有论文中至少一次包含水产养殖,饮食和蛋白质/脂质/碳水化合物。

搜寻的下一步是将主题领域限制为“农业和生物科学”;语言为英语;时间跨度为1990年至2020年。根据Scopus的分类,“水产科学”的类别属于“农业和生物科学”。

斯科普斯从水产养殖文献中分别发现了10,852和6,098,以及1,363篇与蛋白质,脂质和CHO有关的文章。在一次试验中,总共807篇论文包含了所有三种常量成分,这不一定意味着在同一实验中对所有三种常量营养素进行了研究。例如,发现大多数论文仅研究单一饮食中大量营养素对所有大量营养素的营养利用的影响。由于文章数量众多,不可能将所有相关论文分开;因此,本研究未考虑在一次试验中包含所有三种宏观成分的论文。使用商业程序(第7版,美国加利福尼亚州圣地亚哥的GraphPad Software Inc.)对数据进行可视化。

搜寻了以下海洋,浮生[从盐水迁移到淡水中产卵]和淡水鱼类种类:

  • 海鲷: 黑鲷,金头鲷,红鲷,黄鳍鲷,Sobaity鲷,黑点鲷,尖嘴鲷,斑马鲷,白鲷和条纹鲷。
  • 海鲈鱼: 亚洲鲈鱼,欧洲鲈鱼,日本鲈鱼,斑点鲈鱼,白鲈鱼,黑鲈鱼。
  • 黄尾鱼: 金鱼,长鳍yellow,地中海yellow,加利福尼亚yellow。
  • mp参: 佛罗里达po,金po,银po,普拉po。
  • 骗子: yellow croaker, Chu’的黄花鱼,巨型黄花鱼和大西洋黄花鱼。
  • 红鼓,施鼓,楔形鼓。
  • 比目鱼: 橄榄比目鱼,巴西比目鱼,南部比目鱼,星状比目鱼,夏季比目鱼,Cortez比目鱼,冬季比目鱼,yellow鱼比目鱼。
  • 石斑鱼: 珍珠龙胆石斑鱼,橙斑石斑鱼,豹纹珊瑚石斑鱼,巨型石斑鱼,座头鲸,石斑鱼,褐斑石斑鱼,红斑石斑鱼,白石斑鱼,香港石斑鱼,圆点石斑鱼,油腻石斑鱼,拿骚石斑鱼
  • 鲑鱼: 大西洋鲑鱼和奇努克鲑鱼。
  • fish鱼: sutchi fish鱼,银cat鱼,黄色cat鱼,河道cat鱼,非洲cat鱼,Ussuri fish鱼,印度黄油cat鱼,杂交cat鱼,淡水cat鱼,条纹cat鱼,st鱼,Sangkuriang fish鱼,亚洲红尾cat鱼,河cat鱼,新热带cat鱼,亚马逊河食肉mel鱼,南美cat鱼,湄公河巨cat鱼,阿穆尔河fish鱼,欧洲cat鱼,深色鳞cat鱼,Bocourti cat鱼,银灰色wel鱼,威尔士cat鱼,tra fish鱼,bagrid fish鱼,pangasius fish鱼,中国长鼻cat鱼,普通cat鱼,jundiá fish鱼,pacamãcat鱼,蓝色cat鱼,东部cat鱼,卡恰拉cat鱼,鼻cat鱼,长须cat鱼,sur虫cat鱼,步行cat鱼,澳大利亚cat鱼,克拉里叶cat鱼,印度cat鱼,中国cat鱼。
  • 其他有鳍鱼类: 大西洋鳕鱼,军曹鱼和大菱t。

搜索以下无脊椎动物:

  • 淡水虾: 东方河虾,河虾,亚马逊河虾,季风河虾。
  • 海上十足动物: 波罗的海虾,黑熊虾,中式虾,白腿虾,黑虎虾,泥蟹,horse,蜘蛛蟹,刺龙虾,欧洲龙虾,美国龙虾,挪威龙虾,拖鞋龙虾。
  • 螃蟹: 中华绒螯蟹,泥蟹,海藻蟹,游泳蟹,马蹄蟹,蜘蛛蟹。
  • 小龙虾: 多刺龙虾,欧洲龙虾,美国龙虾,挪威龙虾,拖鞋龙虾,红沼泽小龙虾,小龙虾马龙,窄爪小龙虾, 刺柏,贵族小龙虾,智利南部的淡水小龙虾,澳大利亚红爪小龙虾,信号小龙虾, 骆马原螯虾,澳大利亚淡水小龙虾。

从这些搜索中获得的文章均按常量营养素(蛋白质,脂质或CHO),物种,出版国家,出版期刊和所研究物种的营养水平进行分类,并以柱形图的形式进行组织,以进行视觉解释。

结果

在我们的搜索中找到的研究出版物中,大多数经过同行评审的研究都是在美国和中国进行的,其次是西班牙,挪威和澳大利亚。在期刊和水生物种方面,专业科学期刊如 水产养殖, 水产养殖营养水产养殖研究 是最有针对性的,鲑鱼和海洋有鳍鱼类是研究最多的物种。

关于每种常量营养素的出版物,正如预期的那样,从1990年到2020年,在大多数国家中,研究蛋白质的经过同行评审的发表论文的数量高于脂类和碳水化合物,如图1所示。图2显示了经过同行评审的论文数量。该出版物于1990年至2020年间发布,涉及营养水平上蛋白质,脂质和碳水化合物的含量,以及顶级水产养殖品种的营养水平(食物网中生物的位置)。

大量营养素
图1:自1990年以来,按国家(A)或按期刊(B)发表的,经过同行评审的文章数量,与粮农组织根据2020年对2018年产量最高的物种的蛋白质,脂质和碳水化合物的研究有关。
大量营养素
Fig. 2: A The number of peer-reviewed published articles from 1990 to 2020 related to protein, lipid, and carbohydrate by trophic levels (high = 4-5, medium = 3-4, low = 2-3); and B. trophic levels of top species. Source: FishBase (http://www.fishbase.org/search.php).

按体积计算的主要养殖种类包括罗非鱼,鲤鱼,虹鳟鱼,cat鱼,白脚虾,黑虎虾和小龙虾。更具体地说,与蛋白质,脂质和CHO相关的顶级有鳍鱼类的论文总数为5594、3020和609,而甲壳类的论文总数为973、469和122。在海洋鱼类和冷水物种中,脂类和蛋白质研究之间的差异有所减少,但蛋白质仍是首要任务(图3)。有趣的是,鲑鱼(大西洋和奇努克族)中与脂质和蛋白质相关的文章数量相似。

大量营养素
图3:自1990年以来经过同行评审的已发表文章的数量,涉及产量最高的物种中的蛋白质,脂质和碳水化合物(FAO 2020)(A),单独报告的鲤鱼(B)以及根据水温和盐度偏好(C)。

鲤鱼中的物品总数紧密反映了它们的市场需求和产量。在前六种中,草鱼,鲤鱼和cru鱼是中国产量最高的三种。同样,印度主要鲤鱼种– catla(Catla catla), 罗湖 (Labeo rohita) 和道德(肝硬化)–是研究最多的南亚物种,尤其是在印度。尽管中国对on鱼和big鱼进行了大量研究,但营养报告仍然有限,因为它们的滤食习惯(从环境中提取补充营养)和较低的市场价值。鲤鱼主要是食草动物。因此,CHO鱼类的数量是鲤鱼的第二高,其中CHO鱼类的最高数量是在海水鱼类中,并且大大高于任何其他物种。

蛋白质,脂质,CHO的文章数量遵循之前讨论的相同趋势。此外,还有与蛋白质和脂质有关的广泛主题,例如它们的来源,最佳饮食包含和鱼粉或鱼油的替代。这些因素导致了三种常量营养素鲤鱼中报道的物品数量差异。

讨论区

与CHO及其较简单的糖相比,鱼类和甲壳类动物都需要蛋白质和脂质,或更具体地说分别是氨基酸和脂肪酸,才能实现最佳的生长和发育。高蛋白饮食成本高昂,并且在通过R蛋白降低饮食成本方面引起了广泛的商业兴趣&D.尽管某些必需的脂质来源也可能很昂贵,但大多数脂质来源被用作负担得起的可消化能源,并且除了鲑鱼和肉食性海鱼以外,大多数养殖种类的饮食占饮食的一小部分(1%至8%) 。对于这些后一种物种,该行业越来越依赖高能饮食,其中包含越来越多的具有成本效益的可消化脂质。

从鱼类和虾类研究中获得的大量蛋白质研究也可能反映出蛋白质来源和氨基酸补充剂的多样性。相反,对于水生物种,商业上可获得的可消化能量和必需脂肪酸的来源较少。从这个意义上讲,缺乏多样性可能是导致较少R的一种解释。&D努力将其分为脂质和CHO。同样,许多被分类为蛋白质来源的海洋粉具有额外的好处,即提供了关键的残留脂质部分(10%至15%),其中含有足够的omega-3长链多不饱和脂肪酸(LC-PUFA)用于许多鱼类和胆固醇用于甲壳类动物。

大量营养素
已经对许多鱼类和虾类的蛋白质需求量进行了评估,但是所有蛋白质成分的营养价值尚未得到很好的确立,特别是对于新型蛋白质成分。

通过提供脂质和CHO作为非蛋白质能量来优化节省蛋白质的作用,是使饮食更具成本效益和环境友好性的关键(过量的氨基酸以氨的形式排泄,导致水质低下和富营养化)。此外,与肉食性鱼类或甲壳类动物(4%至15%)相比,肉食鱼类日粮中所含脂质的接受率较高(鲑鱼为20%至40%),相比于脂质,杂食性物种或甲壳类动物的摄取量更高。后者在鱼片中代谢和储存脂肪的能力也较小。

根据最近的研究,陆生植物脂质和提炼的动物副产品是可消化能源的廉价来源,从而产生了具有成本效益和可持续发展的配方以满足动物能源需求。虽然有鳍鱼类的不同生命阶段在一定程度上需要特定的脂质来源,例如omega-3 LC-PUFA,磷脂和胆固醇,但对于甲壳类动物而言,这是必不可少的。因此,大多数研究已经调查了提供陆地替代物作为能源并节省那些必需脂质来源(尤其是omega-3 LC-PUFA)的可能性。必需脂质的传统来源通常源自海洋来源的资源,例如鱼,鱿鱼和磷虾油以及其各自膳食中的残留脂质馏分。来自海藻的新颖来源(例如, 破囊壶菌, 金眼鱼裂殖壶菌属)和经过基因修饰的富含DHA的双低油菜籽已经可以在市场上买到。这些将在未来几年中得到越来越多的使用。

水产饲料中被忽视的CHO成分为进一步探索各种成分的非蛋白质相关特性(包括其潜在的免疫刺激性和功能特性)提供了机会。另一个前瞻性研究领域涉及对主要水产养殖物种的基于CHO的成分中霉菌毒素含量的更好理解。从这个意义上讲,这些与脂质和CHO有关的最新主题和发展中的主题可能有助于蛋白质,脂质和CHO之间更均匀分布的未来研究工作。

尽管已经检查了许多鱼类和虾类对蛋白质的需求,但是蛋白质成分的营养价值尚未确立,特别是对于新型蛋白质成分。尽管一定程度上是必需的,但与脂类或CHO相比,饮食中的蛋白质分解代谢(分解分子供人体使用的代谢途径)是一种低效且昂贵的能源。由于生物体内蛋白质代谢“黑匣子”的复杂性,一种成分的营养价值很难确定,而且通常是物种特异性的。大量的研究工作已致力于平衡一种成分的成本和蛋白质转化的效率。

有趣的是,营养研究通常集中在单一的常量营养素上,以进行严格的评估并简化实验设计。平衡所有三种可消化的大量营养素的水平可以导致营养改善,而单一营养素则无法发挥作用。由于蛋白质来源的多样性,成本和数量,潜在地会有更多的机会和研究经费来进行蛋白质的适当研究。替代鱼粉作为一种有限资源的关注已产生大量R&D在新型蛋白质替代品领域中的活动,最初是植物和动物副产品来源,现在越来越多地来自微生物,微藻类和昆虫蛋白质来源。

大量营养素
同样重要的是,配方中应同时考虑三种常量营养素(蛋白质,脂质,碳水化合物),因为每种营养素都会影响动物的生产性能和饲料转化效率。

水产养殖种类繁多(超过600种)使对蛋白质需求的营养研究特别必要且具有挑战性。蛋白质研究很可能将继续在优化生长性能方面发挥主要作用,脂质研究的重点是实现成本效益,健康和改善产品质量(omega-3 LC-PUFA的水平),而CHO研究则围绕最低成本的饲料进行配方,水产饲料制造和水稳定性。

观点

根据粮食及农业组织的数据,考虑到主要水产养殖品种的产量(鲤鱼为31.5%;罗非鱼为13.2%; other鱼,海虾,海鱼和鲑鱼等其他物种占全球的37.6%)。联合国(粮农组织,2019年)–脂质和基于CHO的成分至少占全球水产饲料生产成本的一半。这些大量营养素不仅对饲料厂而且对整个水产养殖业都代表着重要的经济成分。

未来的研究不仅要提高动物的生产力,还要提高成本效益,健康和环境影响,这将需要从富含蛋白质的来源转移注意力,并越来越多地考虑脂质和碳水化合物(CHO)在未来配方中的作用。

作者感谢Barney Hines和David Blyth在本文准备期间的评论和评论。 


GAA的GOAL 2020会议可能已经结束...

…但是内容仍然存在。对于GAA个人和企业成员,可以在GOAL 2020会议平台和GAA成员工具包中按需访问所有10个计划会议(总共15个小时的内容),以及GOAL 2020演示文稿的PDF。

还不是GAA成员?加入我们。