Abstract海洋原料（MIs）产业对水产养殖部门至关重要，主要提供鱼粉（FM）和鱼油（FO）以支持动物饲料和人类营养。水产养殖的指数级增长以及对有限海洋资源的严重依赖带来了显著的可持续性挑战，并凸显出需要超越当前生命周期评估（LCA）指标和非常规LCA指标的、更全面且适应区域特点的度量标准。本系统综述分析了48篇关注MIs可持续性的文献研究，采用了Prisma方法论下的严格数据质量和指标相关性标准。我们的研究结果表明，主要基于LCA方法的研究为环境绩效提供了有价值的见解，但受到指标不一致、数据可用性有限以及在可持续性分析中缺乏经济、营养和伦理维度整合的阻碍。这些局限性可能导致低估关键问题，如生物多样性丧失、过度捕捞和栖息地退化，同时过度强调短期效率措施，如饲料转化率，或全球变暖等环境影响。此外，新兴的新型蛋白质和鱼类副产品的替代用途，从直接人类消费到高价值应用（生物活性化合物、化妆品等），再到其他低价值产品（如生物肥料），由于缺乏整体和灵活的评估工具，在很大程度上仍未得到探索。因此，尽管最近有一些方法论进展，但未受监管的污染物（包括添加剂、抗生素和微塑料）的存在在大多数MIs研究中仍未得到充分解决。本综述建议采用新指标、标准化评估方法以及为LCA从业者整合多标准决策分析，以更好地捕捉MIs生产的复杂和多方面挑战，为水产养殖业内部更稳健和可靠的可持续性评估铺平道路。Introduction世界人口的不断增长将不可避免地意味着未来几年对高质量蛋白质产品需求的增加，这对全球食品工业构成了挑战。事实上，预计到2050年，对动物蛋白的需求将翻倍（Luthada-Raswiswi等人，2021年），导致约98亿人的食品消费增加60-100%（Ahmad等人，2022年）。在此背景下，海产品是全球最畅销的商品之一，占全球动物蛋白消费量的17%和总蛋白质消费量的7%（FAO，2020年），并且可占人均动物蛋白摄入量的50%（FAO，2022a）。全球海产品供应由两个相互关联的部门组成：捕捞（或野生捕获）渔业和水产养殖（或养殖鱼类）（Bj?rndal等人，2024年）。水产养殖的作用变得尤为重要，自2010年以来占全球鱼类食品供应量的50%以上（Natale等人，2013年），甚至在2023年世界产量上超过了捕捞渔业（SOFIA，2024年），这是由于其在人口和收入增长等多种因素背景下的盈利能力（Bj?rndal等人，2024年），生产超过400种水生物种，包括约200种鱼类，以及软体动物、甲壳类动物和藻类（Tacon，2019年；FAO，2022a）。用于水产养殖的海洋原料（MIs）产业，主要专注于从海洋生物质生产鱼粉（FM）和鱼油（FO），在这一食品生产系统中扮演着关键角色，尤其是在南美、欧洲和亚洲，为海产品物种提供必需的营养素和高质量蛋白质（FAO，2022a）。尽管它们很重要，但来自MIs的FMFO生产面临着重大挑战，例如气候变化和气候变率影响（Bj?rndal等人，2024年；Brander，2007年）、资源有限（Shepherd和Jackson，2013年；Olsen和Hasan，2012年）以及对海洋生物多样性的压力（Naylor等人，2009年；Shannon和Waller，2021年）。历史上，秘鲁一直是世界最大生产国，近年来占鱼粉（FM）产量的20%以上和鱼油（FO）产量的约15%，尽管一些亚洲国家最近在FM产量上显示出指数级增长（EUMOFA，2021年；Olsen等人，2021年）。采用现代鱼类减工工艺的高效FMFO生产已被广泛采用（Glencross等人，2023年），其中包括蒸煮、压榨、干燥和粉碎（Pelletier等人，2018年；Colombo等人，2023年）。减工过程（见图1）产生一种富含蛋白质的棕色干粉（Ahmad等人，2022年；Nagappan等人，2021年），将一公吨饵料鱼（超过65%的总FMFO生产来自小型多脂野生鱼类，如凤尾鱼、沙丁鱼、鲭鱼、鲱鱼等）转化为约225公斤FM和50公斤FO，尽管数量因物种和原材料脂肪含量而异（Kok等人，2020年）。全球海洋捕捞渔业上岸量的很大一部分（36%）用于生产FMFO（Cashion等人，2017年；Natale等人，2013年），其中秘鲁鳀鱼（Engraulis ringens）是全球饲料需求中最重要的物种（Statista，2022年；IFFO，2023年），总捕捞量约为490万吨（FAO，2022a），但由于厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）的影响而呈现半周期性变化（Bertrand等人，2020年）。（见表1。）水产养殖是FM的主要消费者（Olsen等人，2021年），作为水产饲料中动物蛋白的主要来源（Pelletier等人，2018年），与其他植物蛋白（如大豆）一起使用。FM因其高质量蛋白质含量（Luthada-Raswiswi等人，2021年）以及对多种物种生长和健康的严格营养要求而被使用（Kok等人，2020年），例如甲壳类动物（占总水产养殖产量的25%），或鲑鱼和鳟鱼（15%）（EUMOFA，2021年；IFFO，2023年）。水产养殖中的大部分FM消费集中在亚洲（69%），中国使用34%，其他亚洲国家使用剩余的35%（IFFO，2023年）。FO用于高价值部门，如制药（Caldeira等人，2020年）和营养保健品（Olsen等人，2021年）、化妆品（Siahaan等人，2022年）、生物活性化合物提取（Hosseini等人，2022年），以及由于其健康益处而应用于食品产品，如烘焙食品和面食（Kadam和Prabhasankar，2010年）。无论如何，当前全球对FMFO的需求推动了对饲料资源的高需求，并超过了其全球供应（FAO，2022a）。由于饵料鱼的有限可用性（Shannon和Waller，2021年），饲料工业对鱼类副产品（BPs）的需求正在增加（Naylor等人，2009年），同时商业价值较低的鱼类物种的使用也在增加（Ordó?ez-Del Pazo等人，2014年）。然而，BPs利用的增长并不一定表明野生鱼类利用的减少；相反，它反映了对MIs需求的增加（Majluf等人，2024年）。鱼类BPs的使用约占全球FM产量的33%和FO产量的51%（FAO，2018年；Naylor等人，2021年）。BPs在海产品生产、加工、分销和处置的各个阶段产生（Cooney等人，2023年），并且代表了未用于直接人类消费（DHC）的整条鱼的重要百分比，例如皮和鳍（1-3%）、鳞片（5%）、头和骨头（9-15%）、内脏（12-18%）以及肌肉修整料（15-20%）（Luthada-Raswiswi等人，2021年），这些在工业加工后可占总鱼重的50-70%（Naseem等人，2023年）。BPs的使用在亚洲和中国具有显著的增长潜力，如果所有BPs都被利用，估计有3600万公吨的饲料原料可用（Jackson & Newton, 2016）。从经济角度来看，BPs通常用于不产生收入的活动，例如作为废物、填埋（Nawaz等人，2020年）或焚烧（Thiele等人，2021年），或用于通过堆肥生产其他低价值产品，如生物能源或肥料（Arvanitoyannis和Kassaveti，2008年；Lopes等人，2015年）。然而，也可以获得高附加值产品，如明胶、鱼蛋白水解物和硫酸软骨素（García-Santiago等人，2021年）。除了上述措施外，人们还关注减少对饵料鱼和海洋生态系统的捕捞压力（Naylor等人，2021年）以及许多种群缺乏有效的渔业管理（Caldeira等人，2020年；Kok等人，2020年）。这导致了对水产饲料替代成分的寻找，例如植物蛋白（如大豆、小麦等）（Konstantinidis等人，2021年）、微生物（如来自真菌、细菌、微藻等的单细胞蛋白（SCP））（McKuin等人，2023年；Hua等人，2019年）和昆虫（Sampathkumar等人，2023年）。这些替代品为水产养殖和其他部门提供了多样化和优化饲料来源的新机会，尽管它们需要就其环境和营养概况进行仔细和全面的评估。水产养殖业在很大程度上依赖于来自广泛来源的营养基础，以满足养殖鱼类和甲壳类动物的饮食需求。MIs提供必需的蛋白质、Omega-3脂肪酸（即EPA和DHA）以及 vital 微量营养素（维生素和矿物质），这些是水产养殖物种最佳生长和健康所必需的（Luthada-Raswiswi等人，2021年；Naseem等人，2023年）。尽管70%的商业鱼类生产依赖于在鱼饲料中使用非天然成分（陆生植物油和谷物），但MIs仍然是水产饲料中持续和经常使用的饲料类型，突出了MIs在该部门内的关键作用（Nagappan等人，2021年；Shannon和Waller，2021年）。饵料鱼的高营养价值在将其用于FMFO生产与直接人类消费（DHC）的背景下可能呈现出一个显著的困境。在像秘鲁这样的国家，高度营养的鳀鱼主要用于FMFO，而不是解决当地的营养挑战（Majluf等人，2017年）。这暗示了在粮食安全和可及性方面可能出现的潜在问题，特别是在发展中国家，鱼类是贫困社区动物蛋白的重要来源（Bj?rndal等人，2024年；Tacon和Metian，2009年），优先生产高价值可出口产品而非当地粮食安全（Majluf等人，2024年）。事实上，将饵料鱼用于水产养殖饲料和用于DHC之间的竞争可能导致食物-饲料竞争，限制弱势群体获得必需营养素（Alder等人，2008年）。然而，就秘鲁鳀鱼而言，这种多脂鱼较少用于DHC可归因于多种因素，包括文化障碍、饮食习惯、当地市场新鲜鱼供应有限（Fréon等人，2014年）、全国缺乏适当和通用的冷冻供应链，以及FM工厂在秘鲁几十年来发展的经济利益（Freón等人，2013年）。从可持续性的角度来看，依赖野生捕获的饵料鱼生产FMFO在环境上和伦理上都是值得讨论的。对这些种群的过度捕捞可能对海洋生态系统及其支持的生物多样性构成重大威胁（Naylor等人，2000年；FAO，2022a）。环境影响进一步体现在诸如海洋产鱼能力下降、海洋酸化（对软体动物产生负面影响）（Bj?rndal等人，2024年）、兼捕、捕捞作业造成的污染，以及重金属和微塑料等污染物进入食物链等问题上（Mo等人，2018年；Rummel等人，2016年）。此外，水产养殖的环境影响是由饲料生产形成的，这导致了废物、化学物质释放和生态失衡，如富营养化（Cole等人，2009年；Tovar等人，2000年）。然而，同样正确的是，像秘鲁专属经济区内的鳀鱼渔业这样的饵料渔业，由于其高捕捞率、大规模工业操作（Fréon等人，2014年）和节能的捕捞方法（Avadí等人，2014年），代表了世界上燃料效率最高的渔业之一（Deville等人，2025年）。经济因素使情况进一步复杂化。水产养殖部门正面临FMFO价格上涨的压力，这是供应有限和高价值产业需求增加的结果（Amer等人，2019年；Hua等人，2019年），并可能推高最终消费者的成本。经济紧张可能加剧伦理挑战，因为稀缺海洋资源的再分配往往使高收入消费者受益，而不是弱势社区，影响了传统饮食和文化习俗（Fréon等人，2014年；Oirere，2023年）。事实上，估计在未来几年，捕捞渔业的减少和水产养殖增长的放缓将导致商业海产品价格上涨52%，使鱼类变得更加难以负担和获得（Bj?rndal等人，2024年）。为了应对可持续发展的所有这些挑战，持续需要制定和实施能够平衡水产养殖物种营养需求、海洋资源可持续性以及人类群体获得必需营养素的战略。因此，水产养殖部门的持续发展需要开发新的指标来准确衡量MIs的使用，以及一套全面的工具来评估该行业的可持续性。然而，可持续性和效率指标在渔业、MIs生产和水产养殖实践之间差异很大。此外，尽管使用这些指标有重要好处，例如它们能够传达行业影响并透明地告知消费者，但可能难以理解（Igos等人，2019年）。事实上，它们可能很复杂且容易被误解，因为每个活动领域都有其独特的优先事项和环境影响，难以平衡，并可能导致对比鲜明的结论（Silva等人，2018年）或将数据用于绿色洗涤目的（Brandao等人，2024年）。为了解决这些担忧，科学界和决策者提出了环境和可持续性指标及认证计划，以促进MIs行业的负责任工业实践。例如，生命周期评估（LCA）等方法代表了更广泛的可持续性管理工具的一小部分，但已证明可以提供全面和广泛的环境影响分析（Glencross等人，2024年），识别和量化从生产到海洋资源生命终结的碳足迹、用水、污染物排放和其他显著影响（Ruiz-Salmón等人，2021年）。基于ISO标准ISO 14040和14044（ISO, 2006a, ISO, 2006b），LCA是解决水产养殖可持续性问题的广泛使用的方法论（Bohnes等人，2019年）。它作为评估供应链影响的参考方法论，并提供整个过程/产品生命周期的全球视角（Hellweg和Milà Canals，2014年）。LCA框架，虽然本质上是一种环境评估机制，但涵盖了一系列重叠的维度，包括社会、经济和营养影响（Mclaren等人，2021年），提供了可持续性评估的整体方法。然而，尽管近年来方法论取得了重要进展（Ruiz-Salmón等人，2021年），但当前的LCA影响途径难以以可比较的方式评估水产饲料生产中环境可持续性的全部复杂性（Bergman等人，2025年）。不充分、有偏见或不完整的评估可能使不可持续的做法长期存在，加剧海洋生态系统退化、经济不平等和全球粮食不安全。因此，在不断努力平衡可持续性与全球不断增长人口的海产品消费的过程中，一个关键问题值得关注：当前指标在水产饲料海洋原料生产的可持续性生命周期评估中的有效性如何？鉴于这些担忧，本系统性和批判性综述旨在全面审视当前科学文献（主要基于LCA导向的研究）是否为水产养殖饲料的MIs加工提供了合适且有效的环境指标。本综述的目标读者面向LCA从业者，但由此产生的批判性讨论也对渔业管理者、对渔业科学和水产养殖部门感兴趣的学术界以及MIs行业的利益相关者有用，以支持行业制定更可持续战略的决策。Methodology and data collection for the review使用学术数据库Scopus（www.scopus.com）对科学期刊索引的同行评审研究进行了全面的文献综述，时间跨度为整整十年，从2013年到2023年。该研究侧重于探索评估MIs可持续性的方法，在生命周期方法的框架下检查FMFO加工及其在水产养殖业中的利用，以及渔业副产品和替代成分来源作为潜在的水产饲料替代品。Mapping, time evolution and sources of the studies selected在科学研究领域，研究的地理分布为了解不同地区的主要趋势和方法提供了关键视角。根据这一标准确定了总共17个国家，证明尽管亚洲和南美国家是全球MIs的主要生产国，但其贡献显著缺乏。这一观察尤其值得注意，考虑到亚洲在全球MIs产业中的重要性，不仅在于生产，还在于消费和创新。Scope我们的综述确定了34篇与LCA相关的文献，但只有不到三分之一（12篇）涉及整条鱼或鱼类副产品加工成MI。综述中的选定研究通常通过评估饲料在日粮中的使用相对于水产饲料替代蛋白质来源的环境绩效，范围从海洋微藻（McKuin等人，2023年）到陆生副产品如家禽粉（Campos等人，2020年）。这种对MIs加工的有限关注可能源于各种挑战。Conclusions and future needs for MIs sustainability metrics水产养殖业近几十年来经历了指数级增长，将自己定位为满足全球蛋白质和海产品需求的一个可行解决方案。然而，这种快速扩张也引起了人们对MIs可持续性及其使用相关挑战的相当大关注。因此，发展可持续的捕捞实践和确定水产养殖饲料的替代蛋白质来源对于实现海洋资源保护与全球粮食安全需求之间的平衡至关重要。
