日粮脱脂黑水虻幼虫粉通过调节肠道微生物群改善大口黑鲈生长性能、肌肉品质和肠道健康的作用机制

《Applied Food Research》：Gut microbiota mediates the improved growth, flesh quality and intestinal health of largemouth bass ( Micropterus salmoides) fed defatted Hermetia illucens larvae meal

本研究针对鱼粉短缺问题，探讨了脱脂黑水虻幼虫粉(DBM)替代鱼粉(FM)对大口黑鲈(Micropterus salmoides)的影响。研究人员通过设置不同替代水平(25%、50%、75%)和复合蛋白(FC)策略，发现50%替代组(日粮DBM含量18.97-28.45%)显著提高了增重率、特定生长率和饲料利用率，并改善了肌肉营养成分、抗氧化能力和肠道屏障功能。宏基因组学分析表明，这些益处与肠道微生物群的重塑密切相关，特别是Cetobacterium、Fusobacterium和Akkermansia等有益菌的富集。研究为DBM在水产养殖中的精准应用提供了理论依据。

　　

随着全球水产养殖业的快速发展，鱼粉作为传统饲料蛋白源的短缺问题日益凸显。大口黑鲈(Micropterus salmoides)作为一种肉食性鱼类，对饲料蛋白质的需求量高达40-55%，其养殖业可持续发展正面临严峻挑战。植物蛋白源虽被广泛应用，但存在蛋白质含量低、含有抗营养因子以及缺乏特定必需氨基酸等问题。在此背景下，昆虫蛋白特别是黑水虻(Hermetia illucens)幼虫粉，因其高蛋白含量和可持续生产特性，被视为极具潜力的鱼粉替代品。

然而，黑水虻幼虫粉中极高的饱和脂肪酸易导致氧化变质，而脱脂处理后的脱脂黑水虻幼虫粉(DBM)不仅能浓缩营养成分，还能有效缓解储存过程中的氧化问题。虽然前期研究表明DBM在一定替代比例下对养殖动物有益，但过高比例(≥75%)会导致应激反应、组织损伤甚至肠炎。此外，DBM与鱼粉在氨基酸组成上存在显著差异，这可能是其不能完全替代鱼粉的关键原因。

为深入探究DBM的最佳应用策略及其作用机制，天津农业大学的科研团队在《Applied Food Research》上发表了最新研究成果。研究人员设计了一套系统的实验方案，通过90天的养殖试验，全面评估了不同替代水平(25%、50%、75%)和复合蛋白(FC)策略对大口黑鲈生长性能、肌肉品质和肠道健康的影响，并重点探讨了肠道微生物群在其中扮演的关键角色。

研究采用的主要技术方法包括：实验饲料配方设计（使用氧化铬作为指示剂测定表观消化率）、生长性能指标测定（增重率、特定生长率、饲料转化率等）、血清生化分析（全自动生化分析仪）、组织形态学观察（苏木精-伊红染色法）、抗氧化指标检测（超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等活性测定）以及宏基因组测序（Illumina Novaseq 6000平台）结合生物信息学分析（LEfSe分析、PICRUSt2功能预测等）。

3.1 DBM和FC饲料对大口黑鲈生长和消化的影响

研究结果显示，50%鱼粉替代组(DBM₅₀和FC₂)的末重、增重率和特定生长率均显著高于对照组和其他实验组。在消化酶活性方面，DBM₂₅和DBM₅₀组显著提高了胰蛋白酶和α-淀粉酶活性，但对脂肪酶活性表现出剂量依赖性抑制作用。血清生化指标分析表明，适量DBM替代能改善脂质代谢状况，降低甘油三酯、总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平，同时提高高密度脂蛋白胆固醇含量。

3.2 DBM和FC替代鱼粉对大口黑鲈肌肉品质的影响

营养成分分析显示，DBM₅₀组肌肉粗蛋白含量最高，达到19.88%，同时必需氨基酸和鲜味氨基酸总量也显著提升。抗氧化能力测定结果表明，适量DBM(18.97-28.45%)能显著提高超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性和总抗氧化能力，降低丙二醛和脂质过氧化物水平。组织形态学观察发现，适宜比例的DBM能使肌纤维密度增加、间隙减小，从而改善肌肉紧实度和嫩度。

3.3 DBM和FC饲料对大口黑鲈肠道屏障特性的影响

肠道组织形态学分析显示，适量DBM能促进肠绒毛伸长、隐窝和固有层增厚，同时显著上调紧密连接蛋白(ZO、OC和Claudin-1)的表达。免疫指标检测发现，50%替代组能促进抗炎因子TGF-β和黏蛋白-2的分泌，抑制促炎因子TNF-α和IL-1β的产生。然而，当替代比例提高至75%时，会出现肠绒毛断裂、浆膜层脱落等病理损伤。

3.4 DBM和FC饲料对肠道微生物群及其功能的影响

宏基因组学分析揭示了DBM影响宿主健康的深层机制。α多样性指数显示，适量DBM能降低微生物群多样性和丰富度，而过高比例则产生相反效果。主坐标分析表明各组间微生物结构存在显著差异。在属水平上，DBM₅₀和FC₂组显著富集了Cetobacterium、Fusobacterium和Akkermansia等有益菌，同时降低了潜在致病菌的丰度。功能预测分析发现，这些微生物变化主要影响了氨基酸代谢、碳水化合物代谢和脂质代谢等相关通路。

通过深入的功能富集分析，研究人员进一步阐明了DBM影响肌肉品质的分子机制。在DBM₅₀组中，显著差异的KO基因主要参与缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解等代谢途径的下调，从而促进了这些必需氨基酸在肌肉中的积累。值得注意的是，Akkermansia和Cetobacterium等有益菌与这些代谢通路的调控密切相关。

这项研究不仅证实了DBM作为鱼粉替代品的可行性，更重要的是揭示了其通过调节肠道微生物群影响宿主健康的作用机制。研究发现，日粮中18.97-28.45%的DBM能通过富集有益菌群、抑制病原菌生长，进而改善营养物质的消化吸收和氨基酸合成代谢，最终实现生长性能、肌肉品质和肠道健康的协同提升。

该研究的创新之处在于首次系统比较了DBM替代水平与复合蛋白策略的差异，并深入探讨了肠道微生物群在其中的媒介作用。研究结果不仅为DBM在水产饲料中的精准应用提供了科学依据，也为开发其他新型蛋白源提供了可借鉴的研究思路。随着全球对可持续水产养殖需求的日益增长，这项研究成果具有重要的理论价值和实践指导意义。