来源广泛的替代蛋白质在保持虹鳟（Oncorhynchus mykiss）感官品质的同时，改变了其肌肉代谢组

《Journal of Agricultural and Food Chemistry》：Broadly Sourced Alternative Proteins Alter Muscle Metabolome While Maintaining Sensory Quality in Rainbow Trout (Oncorhynchus mykiss)

替代蛋白源对虹鳟鱼肌肉代谢及感官特性的影响研究。通过代谢组学和感官评价发现，真菌、黑水虻等蛋白源显著改变肌肉代谢物浓度（如β-丙氨酸、高乌嘌呤），但对颜色、气味等感官属性影响较小。结果表明，这些替代蛋白可作为可持续饲料来源，但需优化加工工艺以平衡生态效益与产品品质。

　　随着全球人口的持续增长，对食物的需求也在不断上升，这使得水产养殖成为未来重要的食物来源之一。然而，传统的鱼粉和大豆蛋白作为水产饲料的主要成分，正面临着生态足迹增加和资源竞争的问题。因此，寻找新的、可持续的蛋白质来源，以降低环境负担并保持水产养殖的长期发展，成为了科研和产业界共同关注的焦点。本研究以虹鳟鱼（*Oncorhynchus mykiss*）为对象，评估了多种新型蛋白质来源对鱼肉感官属性和代谢特征的影响，包括微生物真菌、黑水虻、步甲虫、蓝贻贝和海鞘等，与以大豆为基础的对照饲料进行比较。通过感官评估和氢核磁共振（¹H NMR）代谢组学分析，研究发现不同蛋白质来源对鱼肉的代谢物组成和感官特性具有不同程度的影响，其中昆虫类饲料在感官和产品质量指标上表现出较优的特性，而所有测试的饲料均具有潜在的应用价值。

### 水产养殖与蛋白质来源的挑战

水产养殖在全球食品市场中的地位日益重要，特别是在捕捞渔业产量趋于停滞的情况下。2022年，水产养殖的产量首次超过捕捞渔业，这一里程碑事件凸显了水产养殖在提供营养丰富食物方面的重要作用。然而，水产养殖的发展也伴随着一系列挑战，其中饲料的来源和环境影响尤为突出。目前，许多鱼类饲料依赖于与人类直接消费竞争的原材料，如鱼粉和大豆蛋白。鱼粉的过度捕捞不仅威胁自然种群的生存，还可能导致生态系统的破坏，而大豆蛋白的使用则与热带雨林的砍伐和二氧化碳排放密切相关。因此，寻找可替代的蛋白质来源，成为减少水产养殖生态足迹的关键。

在北欧地区，特别是瑞典，鲑鱼饲料的构成更倾向于使用植物性成分，而非海洋来源。这使得一些海洋生物如蓝贻贝和海鞘的利用成为可能。这些物种虽然生长速度较慢，但它们在富营养化的沿海水域中具有重要的营养吸收功能。然而，由于它们的脂肪含量较低，且在某些情况下，如在咸淡水养殖的东海岸种群中，其高能量需求限制了其在人类消费中的适用性。因此，这些海洋物种可能更适合用于鱼饲料，而非直接作为人类食品。与此同时，昆虫类饲料如黑水虻和步甲虫因其高脂肪含量和可扩展的生产特性，成为替代蛋白质的重要候选。

### 新型蛋白质来源的优势与挑战

微生物真菌，如*Paecilomyces variotii*，在多种底物上表现出强效的蛋白质转化能力，尤其适合北欧的林业副产品。这种真菌与昆虫在某些方面具有相似性，如其对不同基质的适应性和快速生长的特性，使得它们在饲料生产中具有广泛的应用前景。然而，它们的结构成分如几丁质可能会影响消化率，因此需要适当的预处理。相比之下，蓝贻贝和海鞘虽然在脂肪含量上较低，但其含有的ω-3多不饱和脂肪酸对鱼的健康和营养需求具有重要意义。此外，蓝贻贝的壳质结构会增加饲料的灰分含量，而海鞘的纤维素含量则会降低其营养密度。尽管这些新型蛋白质来源可能在成本上略高于传统饲料，但它们能够将边角料和过剩的营养转化为高质量的食品，从而减少对自然资源的依赖。

### 感官评估与代谢组学分析

感官质量是消费者接受度的重要决定因素，尤其是在鱼类养殖中，饲料的选择会直接影响最终产品的感官特性。本研究采用了“Rate-All-That-Apply”（RATA）方法，对虹鳟鱼的感官属性进行详细评估，包括颜色、香气、味道和质地等。RATA方法通过强度评分，提供比传统“Check-All-That-Apply”（CATA）更详细的感官描述，有助于更准确地预测消费者对新型饲料产品的接受度。研究发现，虽然不同饲料对鱼肉的感官特性产生了一定影响，但整体差异较小，表明这些替代饲料在感官上仍能保持较高的接受度。

代谢组学分析进一步揭示了饲料对虹鳟鱼肌肉代谢物组成的影响。通过¹H NMR技术，研究人员能够检测出饲料和肌肉组织中的多种代谢物，并发现它们的浓度差异与饲料来源密切相关。例如，昆虫类饲料（黑水虻和步甲虫）在代谢物组成上表现出较高的相似性，而蓝贻贝和海鞘则因其独特的代谢物而与其他饲料有所不同。值得注意的是，微生物真菌饲料在某些代谢物如谷氨酸、丙氨酸、异亮氨酸和缬氨酸上表现出显著差异，这可能影响鱼肉的风味和质量。

### 感官与代谢物之间的关系

研究进一步探讨了感官属性与代谢物之间的关联。通过条件推理树（CIT）分析，研究人员发现某些代谢物如β-丙氨酸、肌苷酸、甲酸和琥珀酸与感官特性密切相关。例如，β-丙氨酸的浓度与颜色强度呈负相关，而肌苷酸则与香气强度正相关。这些发现表明，饲料对鱼肉的代谢物组成具有显著影响，而这些代谢物又在一定程度上决定了鱼肉的感官特性。尽管替代饲料对感官属性的影响较小，但某些特定的风味特征如根菜味在微生物真菌饲料中较为明显，这可能对消费者产生一定的影响。

### 水产养殖的未来方向

从整体来看，本研究的结果表明，替代蛋白质来源在感官和代谢层面均表现出良好的适应性。昆虫类饲料如黑水虻和步甲虫因其较高的脂肪含量和较强的代谢影响，被认为是最具潜力的替代饲料。微生物真菌饲料虽然在脂肪含量上较低，但其对鱼肉颜色和风味的影响较小，使得其在感官上更具优势。蓝贻贝和海鞘虽然在代谢物组成上与传统饲料有所不同，但它们的低脂肪含量和高ω-3脂肪酸含量使其在营养和环境影响方面具有吸引力。

然而，研究也指出了一些局限性。例如，实验中仅使用了两个重复的水族箱，尽管统计分析已考虑了水箱效应，但个体层面的分析可能更为准确。此外，由于NMR技术的检测范围有限，某些代谢物如脂质未能被充分分析，这可能影响研究的全面性。因此，未来的研究需要结合更先进的检测技术，如液相色谱-质谱联用（LC–MS），以更全面地了解饲料对鱼肉代谢物组成的影响。

### 结论与建议

综上所述，替代蛋白质来源在虹鳟鱼饲料中的应用对鱼肉的代谢物组成和感官特性均产生了影响。尽管某些饲料如微生物真菌在风味和颜色上表现出一定的差异，但这些差异并未显著影响消费者的接受度。因此，所有测试的饲料均被认为是维持鱼肉品质的可行选项。为了进一步优化饲料配方，未来的研究应重点关注如何平衡营养需求与感官特性，同时探索不同饲料对鱼肉储存寿命和代谢过程的潜在影响。通过综合考虑感官、营养和环境因素，水产养殖行业可以更有效地实现可持续发展，为全球粮食安全做出贡献。