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甲壳动物营养中的蛋白酶

嘛。 Kabir 乔杜里 博士

更好地了解水产饲料中的酶补充至关重要

酶的组成及其与环境和日粮的相互作用会显着影响虾的消化能力和免疫反应。

消化是一个复杂的生理过程,取决于分子的识别和激活以及特定条件下食物的水解。该过程涉及消化酶,以将高分子高分子分解为较小的结构单元,从而促进营养的吸收。

在甲壳类动物中,生命阶段,年龄,蜕皮阶段,昼夜节律,食物组成和环境条件都会影响消化酶的产生。在这些酶中,蛋白酶是最重要的酶,可水解膳食蛋白质并将其分解为较小的肽和游离氨基酸。动物的消化道中的蛋白酶活性是通过进食诱导的,并且通常受个体的遗传特征,年龄,生命阶段和培养环境的影响。

环境和饮食对消化酶的影响 

虾有大约14种不同类型的消化蛋白水解酶,它们具有不同的温度和最佳的pH值。

环境,饮食及其相互作用似乎会影响所有动物的酶产生。在水生动物中,蛋白水解酶的最佳pH和温度范围内特定于物种的差异可以归因于它们的栖息地,食物以及基因型和表型差异。例如,对于胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶,甲壳类动物的最佳pH范围通常在7.0至8.0之间,圣保罗虾的最佳pH范围在7.5至8.0之间(保罗)。而在食用海蟹(巨蟹座)范围从8.0到10.0。

蛋白水解活性的差异对于养殖环境中天然食物的数量和质量变化很大的虾来说可能是重要的。例如,Moss等。 (2001年)报道丝氨酸蛋白酶(71,648单位对30,200单位/毫克可溶性蛋白质),胶原酶(653单位对312单位/毫克可溶性蛋白质)和酸性磷酸酶(189对83单位/毫克)具有明显更高的活性。池塘水中生长的太平洋白对虾中的可溶性蛋白含量要高于井水中所养的对虾可溶性蛋白含量)。虾在池塘水中的较高酶促活性表明系统中存在天然食物。有趣的是,在消化酶中,只有几丁质酶的活性在清水中饲养的虾中更高,表明这些动物以壳壳富含甲壳质为食。

膳食蛋白酶,一种解决方案

鱼粉和其他平衡蛋白质来源的高成本和有限供应,常常迫使许多地区的水产饲料生产商依赖低成本但易消化的替代品。同时,降低环境和经济成本的压力越来越大,这给饲料生产商带来了很大的责任,即在降低生产成本的同时提高水产饲料的营养消化率。

更好的营养消化率

戴维斯等。 (1998)测试了太平洋白虾中干物质(ADCDM)和粗蛋白(ADCCP)的表观消化率(凡纳滨对虾)饲喂补充有分级(0、0.2或0.4%)蛋白酶的日粮,并报告虾饲喂0.4蛋白酶的虾中的CP ADC(74.3%)百分率高于饲喂对照(65.3%)或其他饮食的动物。在后来的试验中,这些作者报告了虾饲料蛋白酶饮食的生长性能(增重,饲料效率和蛋白质效率比)差。

更好的性能和免疫反应

最近,李等人。 (2015年)报告说,低鱼粉(38%PC,22%鱼粉)的太平洋白虾饲喂日粮的增重(288%)和饲料转化率(1.29)显着增加)与添加相同饮食而不添加营养的动物(分别为275%和1.42)相比,添加了175 mg / kg的多组分商业蛋白酶(加拿大Jefo Nutrition Inc.)。作者建议在水产饲料中使用蛋白酶来减少或替代价格较便宜且易消化的成分中昂贵的蛋白质来源,而不影响养殖动物的性能(表1)。

乔杜里,表1

帕拉梅特罗斯 阳性对照(PC)40%CP,25%FM负控制(NC)38%CP,22.5%FM
NC + 175 mg / kg蛋白酶38%CP,22.5%FM
FBW,克 12.9 双色球中奖概率 0.6磅11.5 双色球中奖概率 0.5a12.4 双色球中奖概率 0.2b
FCR 1.14 双色球中奖概率 0.05a1.28 双色球中奖概率 0.05b1.16 双色球中奖概率 0.04a
HP_PROT,U / g组织3665 双色球中奖概率 203b3257 双色球中奖概率 192a3788 双色球中奖概率 167b
IN_PROT,U / g组织520 双色球中奖概率 57b499 双色球中奖概率 30安527 双色球中奖概率 37b
饲喂高和低鱼粉(FM)日粮的太平洋白虾的最终胰腺(HP_PROT)和肠道(IN_PROT)的最终体重(FBW),饲料转化率(FCR)和消化蛋白酶活性低FM饮食中补充有蛋白酶[来自Li等。 (2015)]。

宋等。 (2016)还报道了与不添加相同饮食的虾相比,添加了蛋白酶的低鱼粉(LFM,10%)的虾饲喂饮食的体重增加和FCR明显改善。他们还报告说,饲喂补充了蛋白酶的虾的血清中苯酚氧化酶的浓度明显较高,而血清和肝胰腺中的丙二醛含量则较低。作者还用病原菌株进行了疾病挑战试验。 副溶血性弧菌 并报告了在饲喂日粮中添加0、125、150和175 ppm蛋白酶的虾的96小时内累积死亡率的线性下降(表2)。

乔杜里,表2

帕拉梅特罗斯 阳性对照(PC)20%FM
负控制(NC)
10% FM

NC + 125 mg / kg蛋白酶
NC + 150 mg / kg蛋白酶NC + 175 mg / kg蛋白酶
FBW,克 12.3 双色球中奖概率 0.3天11.0 双色球中奖概率 0.3a11.3 双色球中奖概率 0.3ab11.7 双色球中奖概率 0.5公分12.0 双色球中奖概率 0.5 cd
胰蛋白酶,U mg-1 PROT 4927 双色球中奖概率 21e2106 双色球中奖概率 59a3419 双色球中奖概率 192b4048 双色球中奖概率 137摄氏度4576 双色球中奖概率 141天
PO_S,U mL-1672 双色球中奖概率 11公分525 双色球中奖概率 14安605 双色球中奖概率 55b691 双色球中奖概率 4分890 双色球中奖概率 63天
MDA_S,nmol / mL 12 双色球中奖概率 1.1b16 双色球中奖概率 0.2天14 双色球中奖概率 0.1天13 双色球中奖概率 0.6分 9 双色球中奖概率 0.2a
PO_HP,U / mL1028 双色球中奖概率 13分701 双色球中奖概率 30a739 双色球中奖概率 52a833 双色球中奖概率 11b1032 双色球中奖概率 35摄氏度
CMR_96h 0.31 双色球中奖概率 0.09a0.54 双色球中奖概率 0.04磅0.46 双色球中奖概率 0.05b0.40 双色球中奖概率 0.04ab0.32 双色球中奖概率 0.06a
最终体重(FBW),内源性胰蛋白酶活性,血清苯酚氧化酶活性(PO_S)和肝胰腺(PO_P),血清丙二醛活性(MDA_S)和96小时累积死亡率(CMR_96h)喂鱼粉(FM)饮食和低FM饮食并补充分级(0、125、150和175 mg / kg)的太平洋白虾的疾病激发试验(副溶血弧菌的致病菌株)饮食)[来自Song等。 (2016)]。

观点 

成分,饮食,年龄,大小,蜕皮阶段和培养环境(例如pH,温度和溶解氧水平)会显着影响甲壳类动物和其他动物的消化酶产生。饮食和环境的复杂性及其对消化酶产生的影响,需要对这些酶有更好的了解。虾中报告了大约14种不同类型的消化蛋白水解酶,它们具有不同程度的温度和最佳pH值。这些酶的组成以及它们与环境和饮食的相互作用会显着影响虾的消化能力和免疫反应。

膳食酶是改善食品质量和改善营养物质消化率以及减少有机废物的重要替代方法。此外,补充酶可以改善肠道健康,在需要时补偿消化酶,还可以增强免疫反应。

成分,饮食,年龄,大小,蜕皮阶段和养殖环境(例如pH,温度和溶解氧水平)会显着影响虾和其他甲壳类动物的消化酶生产。动物。

但是,由于热稳定性,与其他酶的相互作用,推荐剂量的安全性以及对酶的合适底物的了解不足,大多数利益相关者仍然对此表示怀疑。我们对合适底物的了解不足,常常导致不必要地或不适当地使用多种品牌的多酶复合物来使用某些酶,其中蛋白酶,糖化酶,植酸酶甚至有时是脂肪酶结合在一起。

重要的是要了解每种特定的酶通常会攻击复杂分子上的特定活性位点。例如,包含单一蛋白酶的酶可能仅适用于特定的底物或成分。另一方面,包含多种蛋白酶活性的酶可能适用于多种底物,并且可以与多种原材料发生积极反应。面对不断出现的优质原材料危机,整个行业对酶的饮食应用的理解至关重要,不仅对虾水产饲料,而且对一般水产饲料也是如此。

需要更多的研究来了解不同饮食中的蛋白酶对食物中蛋白质质量的影响,它们与各种成分的相互作用,肠道健康和营养利用情况。由于对热稳定性的担心以及在制造过程中被破坏的担心,商业上可买到的饮食蛋白酶的正确应用也是一个问题。有一些更好的热稳定酶以干粉形式提供,可以在水产饲料生产过程中轻松添加到混合器中,并且可以保持大部分活性不变。其他酶可以包衣或以液体形式获得,用于制粒后需要昂贵的机床。

选择酶时,我们还需要更好地了解各种应用方法的优缺点。将酶直接施加到混合器的能力可以具有多个优点。除了易于处理外,蛋白酶还可以在烹饪或调节过程中改变饲料的蛋白质质量,从而使水产饲料的质量更好。部分涂层或涂层可以提供更好的解决方案来提高热稳定性。

随着优质蛋白质来源的成本和可用性日益成为问题,日粮蛋白酶的使用可以为水产养殖业的可持续性提供更好的解决方案。然而,我们仍处于对蛋白酶世界复杂性的了解的初期。在我们的研究议程中,强烈建议重新关注新的热点,以充分利用蛋白酶的潜力。

作者可提供所有参考。