矿物补充通过缓解高浓度自产乙醇梭菌蛋白引发的免疫反应和氧化损伤保护凡纳滨对虾肠道健康

为解决水产养殖中鱼粉资源受限问题，研究人员开展矿物补充对凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)生长及健康影响的研究。通过对比含25%鱼粉(PC)、12.5%鱼粉+CAP替代(NC)及NC+矿物补充(HM)三组饲料，发现HM组能显著提升抗氧化能力(T-AOC)并下调免疫基因(dorsal/relish)，但无法完全逆转CAP替代导致的生长抑制。该研究为水产饲料中微生物蛋白替代策略提供重要理论依据。

　　

随着全球水产养殖业快速发展，鱼粉(FM)作为传统饲料蛋白源的供需矛盾日益突出。微生物蛋白替代方案中，自产乙醇梭菌蛋白(Clostridium autoethanogenum protein, CAP)虽具84%高粗蛋白含量，但其矿物组成与鱼粉存在显著差异——特别是镁(Mg)、铁(Fe)、锰(Mn)和硒(Se)含量不足。前期研究发现，当CAP替代50%鱼粉时，凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)会出现生长性能下降、抗氧化能力减弱等问题，但其中矿物缺乏的具体影响机制尚不明确。

针对这一科学问题，广东海洋大学的研究团队在《Aquaculture Reports》发表最新成果。研究设计三组等氮等脂饲料：阳性对照组(PC)含25%鱼粉，阴性对照组(NC)用CAP替代50%鱼粉，实验组(HM)在NC基础上补充Mg、Fe、Mn、Se四种矿物质。通过50天养殖实验，结合生化指标检测、qPCR基因表达分析和透射电镜(TEM)等技术，系统评估矿物补充对凡纳滨对虾生长、代谢及肠道健康的影响。

关键实验方法包括：(1)采用国家标准(GB/T 18246-2019)分析饲料氨基酸组成；(2)通过商用试剂盒检测血淋巴中甘油三酯(TG)、总胆固醇(T-CHOL)等代谢指标；(3)实时荧光定量PCR检测肠道免疫基因(dorsal/relish/litaf等)表达；(4)H&E染色和TEM观察中肠形态学变化；(5)皮尔逊相关性分析揭示免疫基因与生理参数的关联。

研究结果揭示：
3.1 生长性能与体组成
PC组增重率(WGR)达192.72%，显著高于NC(178.74%)和HM组(176.62%)。HM组全虾粗脂肪含量(1.22%)显著低于PC组(1.85%)，表明矿物补充未能完全修复CAP导致的脂代谢紊乱。

3.2 血淋巴与肝胰腺生化参数
NC组天冬氨酸转氨酶(AST)和丙二醛(MDA)分别较PC组升高37.5%和42.3%，而HM组通过矿物补充使AST恢复至PC水平。值得注意的是，HM组溶菌酶(LZM)活性较NC组提升28.6%，显示矿物对免疫功能的改善作用。

3.3 肠道免疫相关mRNA表达
NC组Toll通路关键基因dorsal表达量是PC组的2.1倍，HM组通过矿物补充使其下调31.4%。IMD通路因子relish在HM组的表达量较NC组降低45.8%，表明矿物能有效抑制过度免疫激活。

3.4 中肠形态学分析
TEM显示NC组出现线粒体肿胀和内质网扩张等病理变化，HM组微绒毛密度较NC组提升62.5%。H&E染色定量发现HM组黏膜皱襞高度(85.4μm)显著高于NC组(68.3μm)，但仍低于PC组(92.1μm)。

3.5 相关性综合分析
Mantel检验揭示dorsal表达与黏膜皱襞高度呈强负相关(r=-0.72)，而akirin与总抗氧化能力(T-AOC)正相关(r=0.68)。rab6a基因表达与α-淀粉酶(AMS)活性负相关(r=-0.63)，提示免疫激活可能抑制消化功能。

讨论部分指出，矿物补充主要通过三条途径发挥作用：(1)硒和锰作为抗氧化酶(SOD)辅因子，直接清除活性氧；(2)镁离子稳定NF-κB通路抑制蛋白IκB，防止dorsal过度激活；(3)铁参与肠上皮细胞紧密连接蛋白合成，改善黏膜屏障。但研究也发现，矿物补充对肌肉层厚度无改善作用，说明鱼粉中特有的生长因子或氨基酸谱对组织结构发育具有不可替代性。

该研究的创新性在于首次阐明CAP替代鱼粉引发的矿物缺乏会通过NF-κB通路导致"免疫-代谢-形态"三位一体的连锁损伤。虽然矿物补充不能完全替代鱼粉的营养价值，但为开发"精准矿物强化"的水产饲料配方提供重要理论依据，对推动水产养殖业可持续发展具有实践指导意义。