单细胞蛋白在水产饲料中的研究进展和应用现状
发布时间：
2024-12-30
单细胞蛋白是从体外培养的单细胞微生物菌体中获得的生物体蛋白质。单细胞蛋白具有蛋白质含量高、氨基酸组成均衡、营养价值高且安全等特点，近年来倍受关注。本文综述了生产单细胞蛋白的关键技术和制备工艺，以及单细胞蛋白的应用现状，以期为单细胞蛋白在水产养殖业中的应用提供参考。
单细胞蛋白是从体外培养的单细胞微生物菌体中获得的生物体蛋白质。单细胞蛋白具有蛋白质含量高、氨基酸组成均衡、营养价值高且安全等特点，近年来倍受关注。本文综述了生产单细胞蛋白的关键技术和制备工艺，以及单细胞蛋白的应用现状，以期为单细胞蛋白在水产养殖业中的应用提供参考。
一、单细胞蛋白简介
单细胞蛋白是利用工业废水、天然气、农副加工产品以及有机垃圾等作为培养基，培养藻类、真菌或非致病性细菌等单细胞微生物体，然后经过发酵、净化、干燥等处理后制成的微生物蛋白，具有较高的蛋白质含量，氨基酸含量丰富且均衡，与鱼粉的氨基酸组成相似，而且还含有丰富的维生素和矿物质元素。此外，与动植物蛋白相比，单细胞蛋白对水资源、生产面积需求较小，在生产过程中不受环境及气候的影响，对环境友好，而且生产效率高，可实现全年稳定生产，因此，成为食品工业和饲料工业中重要的蛋白质资源。
二、不同来源单细胞蛋白研究进展及应用现状
（一）细菌
近年来，随着全球对可持续发展和资源有效利用的需求日益增加，资源回收再利用成为一项重要挑战。利用细菌发酵技术实现对天然气、工业废气及生活污水的合理利用，是可持续发展战略中的关键环节。与此同时，发酵后的菌体成为生产单细胞蛋白的主要供体。目前，细菌单细胞蛋白已成为水产行业的研究热点，主要的菌类蛋白包括荚膜甲基球菌蛋白、乙醇梭菌蛋白、光合细菌蛋白等。
1.荚膜甲基球菌
荚膜甲基球菌是一种好氧、非运动型球型细胞，为革兰氏阴性菌，最早由美国的Foster等从温泉中发现，并且该细菌已经测得了相对完整的基因序列，没有发现毒性基因的存在。利用荚膜甲基球菌发酵，可以把低值的天然气转化为价值提高20倍的蛋白质产品，还可大幅减少甲烷排放量，这对减少碳排放有着积极的意义。
在应用方面，已有研究报道了几种不同甲烷细菌蛋白在水产动物上的应用。用荚膜甲基球菌蛋白投喂大西洋鲑后，大西洋鲑的存活率、生长性能及健康均无显著影响，且大西洋鲑对单细胞蛋白的消化吸收能力较强。
2.乙醇梭菌
乙醇梭菌是一种严格厌氧、运动型棒状芽孢杆菌，为革兰氏阳性菌，在水产养殖方面的应用已有了一定的研究，其作为水产动物饲料的安全性得到初步验证。魏洪城等用乙醇梭菌蛋白替代豆粕饲喂草鱼，当饲料中添加乙醇梭菌蛋白为5%时，有利于草鱼生长，但添加量提高到10%时，则会抑制草鱼的生长和降低存活率，诱发肝脏损伤。在黑鲷幼鱼研究中发现，随着乙醇梭菌蛋白替代鱼粉水平的增加，终末体重、增重率以及特定生长率呈先升后降的总体趋势，其中14.55%是最佳替代水平。
3.光合细菌
光合细菌是一种可以在光照下进行光合作用的厌氧或兼氧生长的一种细菌，属于革兰氏阴性菌。在投放水体应用方面，研究表明，罗非鱼养殖水体中加入光合细菌后，鱼体内各种酶的活性及抗菌能力均比对照组要高，而且鱼苗的存活率也明显增加。此外，光合细菌有利于加快养殖动物的生长速度，对动物疾病也有一定的预防作用。在饲喂方面，光合细菌和其他饵料混合使用，仔鱼在体长、体重和成活率方面均有显著提高。还有研究表明，紫色光合细菌蛋白粉可以替代66%的鱼粉，而不影响海鲈的正常生长。目前，针对光合细菌在水体投放与光合细菌蛋白替代鱼粉饲喂这两方面的应用研究相对较少，光合细菌的应用优势还需要更多研究和实践证明。
（二）真菌
酵母产品是益生菌的一种，在水产养殖中常作为饲料原料使用。酵母中含有多种免疫刺激物，可提高鱼或虾的生长性能、免疫力和抗应激能力，其中受欢迎的菌种有曲霉菌、酿酒酵母、假丝酵母、马克斯克鲁维酵母等。酵母蛋白是真菌蛋白最典型的代表。由于蛋白质含量高、富含维生素等有益成分，使酵母在水产饲料中可用来替代鱼粉。大西洋鲑鱼和凡纳滨对虾是近期酵母饲养试验的研究热点。在大西洋鲑鱼饲养试验中使用产朊假丝酵母、马克斯克鲁维酵母分别替代鱼粉，结果显示，产朊假丝酵母和马克斯克鲁维酵母可以替代饲料中多达40%的鱼粉而不影响鲑鱼的生长性能、营养物质利用率以及消化率。
综上，微藻类生物一方面能够为水产配合饲料提供蛋白原料，从而在很大程度上解决了蛋白源紧缺的问题；另一方面也能够提供脂肪酸、维生素等天然功能性物质，从而提高养殖鱼类抗病能力和肉质品质。因此，微藻类产品在水产养殖业中的应用更加趋向多元化，是确保健康水产养殖的重要资源。
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