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随着水产养殖对可持续饲料需求的增加，寻找替代鱼粉的饲料原料至关重要。研究人员开展了黑水虻（Hermetia illucens）预蛹粉替代鱼粉对金头鲷（Sparus aurata）肠道微生物组和肝脏组织学影响的研究。结果显示，高添加量会影响肠道菌群和肝脏脂质代谢，25% 添加量负面影响有限。该研究为水产饲料优化提供了依据。
在水产养殖蓬勃发展的当下，它已成为全球增长最快的动物生产领域，是为人类提供可持续动物蛋白的重要途径。然而，水产饲料的发展却面临着严峻挑战。传统的鱼粉（FM）作为水产饲料的优质蛋白源，因天然鱼资源的减少和成本的不断攀升，供应日益紧张。与此同时，使用植物源性蛋白替代鱼粉也存在诸多问题，比如在肉食性鱼类中，植物蛋白中的非消化碳水化合物、抗营养因子和不平衡的氨基酸组成，会对鱼的肠道健康产生负面影响，而且部分植物蛋白还与人类食物存在竞争关系。因此，寻找新型可持续的水产饲料原料迫在眉睫。
在这样的背景下，昆虫蛋白因其诸多优势进入了研究人员的视野。其中，黑水虻（Hermetia illucens，HI）以其高蛋白含量、丰富的必需氨基酸、生物活性化合物以及对鱼类健康的潜在益处，成为极具潜力的鱼粉替代品。不过，黑水虻粉在水产饲料中的应用也存在一些限制，例如其脂质含量和脂肪酸（FA）组成可能对鱼类的脂质代谢产生影响。
为了深入了解黑水虻粉在水产饲料中的应用效果，来自意大利国家研究委员会（CNR）等机构的研究人员开展了一项研究。他们以金头鲷（Sparus aurata）为研究对象，探究了不同添加水平的黑水虻预蛹粉对金头鲷肠道微生物组和肝脏组织学的影响。该研究成果发表在《Fish Physiology and Biochemistry》杂志上。
研究人员采用了一系列关键技术方法。在实验设计方面，他们设置了 4 种等蛋白、等脂和等能量的实验饲料，分别用黑水虻预蛹粉替代 0（HI0）、25（HI25）、35（HI35）和 50（HI50）百分比的鱼粉 。选取 312 尾金头鲷幼鱼，随机分为 4 组，每组 3 个重复，进行为期 131 天的饲养实验。实验结束后，采集鱼的肠道和肝脏样本。在微生物组分析方面，研究人员提取样本 DNA，对 16S rRNA 基因的 V3 - V4 高变区进行高通量测序，以分析肠道微生物群落组成 。对于肝脏组织学分析，他们将肝脏样本固定、切片并用苏木精 - 伊红（H&E）染色，评估肝脏的组织形态变化 。
研究结果如下：
- 肠道微生物组：
- 多样性分析：实验结束时，所有实验组的肠道微生物组 α 多样性均高于实验开始时，且 HI35 和 HI50 组的多样性高于 HI0 和 HI25 组。这表明黑水虻粉的添加可能有助于增加金头鲷肠道微生物的多样性，而较高的微生物多样性通常被认为对宿主健康有益，因为它可能提供更多的代谢功能。
- 群落组成分析：非度量多维缩放（NMDS）分析显示，微生物群落组成明显分为两组，HI0 和 HI25 组为一组，HI35 和 HI50 组为另一组。在不同处理组中，Proteobacteria 和 Actinobacteriota 在所有时间点和处理组中均占主导地位。但随着黑水虻粉添加量的增加，Cyanobacteria 的相对丰度在 HI0 - HI25 组中较高，而在 HI35 - HI50 组中较低；相反，Chloroflexi 在 HI35 组中的丰度最高，成为该组与其他组的主要区别分类群。此外，通过线性判别分析效应大小（LEfSe）算法，研究人员还确定了不同处理组的微生物生物标志物，如在 HI0 - HI25 组中，Alphaproteobacteria 中的 Aurantimonas 属显著富集；在 HI35 - HI50 组中，Chloroflexi 中的 Anaerolineaceae 显著富集 。
- 功能预测分析：通过 PICRUSt 预测的宏基因组分析发现，HI0 - HI25 组和 HI35 - HI50 组的肠道微生物组在功能上存在差异。HI35 - HI50 组的微生物在遗传翻译过程（包括核糖体、mRNA 监测和氨酰 - tRNA 生物合成）相关基因的表达上更为活跃；而 HI0 - HI25 组的微生物在鞭毛组装、膜转运以及脂肪酸降解相关基因的表达上更为突出 。
- 肝脏组织学：
- 肝细胞数量和大小：HI0 组的肝细胞数量显著高于 HI50 组，这意味着 HI50 组的肝细胞尺寸可能更大，暗示着肝脏中可能存在更高的脂质沉积，有发展为肝脏脂肪变性的趋势 。
- 炎症反应：HI25 组的肝脏中粒细胞浸润显著高于 HI0 和 HI35 组，但由于未观察到明显的组织病理学迹象或形态学改变，这种粒细胞增多可能并非由炎症引起，而是机体对低添加量黑水虻粉的一种适应性防御反应，即 “hormesis 效应” 。
综合研究结果与讨论部分，该研究意义重大。一方面，它揭示了黑水虻粉添加量对金头鲷肠道微生物组和肝脏组织学的影响，发现高添加量的黑水虻粉会显著改变肠道微生物群落结构，影响肝脏的脂质代谢和沉积。另一方面，研究表明适量添加（25%）黑水虻粉对金头鲷的负面影响有限，这为水产饲料中黑水虻粉的合理使用提供了科学依据。同时，研究还发现 Chloroflexi 在金头鲷肠道微生物组中的重要作用，为进一步研究其在鱼类健康中的功能奠定了基础。不过，研究也指出，由于功能途径是基于 16S rRNA 基因测序数据预测的，还需要进一步的功能验证。总体而言，该研究为水产养殖中饲料配方的优化提供了重要参考，有助于推动水产养殖行业的可持续发展。
