黑水虻幼虫粉与解脂耶氏酵母协同替代鱼粉对罗氏沼虾生长性能、磷排放及肠道健康的影响研究

本研究针对水产养殖中鱼粉资源紧缺和磷排放污染问题，系统评估了黑水虻幼虫粉(BSF)与解脂耶氏酵母(YL)以1:1比例替代鱼粉(0-80%)对罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)的影响。研究发现10%替代组可维持最佳生长性能和肠道形态，20%替代组显著提升磷利用率(磷保留效率达17.06%)并降低磷排放[13.70g P/(kg增重)]，同时优化肠道菌群（显著富集Bacteroidota和Actinobacteriota）。该研究为昆虫蛋白与单细胞蛋白的协同应用提供了重要理论依据，对推动水产养殖可持续发展具有重要意义。

　　

随着全球水产养殖业的快速发展，传统鱼粉资源日益紧缺且价格持续攀升，寻找可持续的替代蛋白源已成为行业关注的焦点。与此同时，养殖过程中产生的磷排放问题也引发了对水体富营养化等环境问题的担忧。在这种背景下，昆虫蛋白和单细胞蛋白作为新型蛋白源展现出巨大潜力，其中黑水虻幼虫（Black soldier fly, BSF）能够高效转化有机废弃物，其幼虫粉富含42-60%的粗蛋白；而解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica, YL）作为一种单细胞蛋白，不仅蛋白质含量高达67.75%，还具有益生特性。然而，这两种蛋白源在罗氏沼虾（Macrobrachium rosenbergii）饲料中的应用效果及最佳替代比例尚不明确。

为解决这一问题，由Zhiyuan Chen、Qingxuan Li、Hao Chen等研究人员组成的研究团队在《Aquaculture》上发表了一项创新性研究，系统评估了BSF幼虫粉与YL以1:1比例替代不同水平鱼粉(0%、10%、20%、40%和80%)对罗氏沼虾生长性能、营养消化率、肠道菌群、磷排放及肝胰腺健康的影响。

研究采用8周饲养实验，对生长指标、体成分、磷利用率、消化酶活性、抗氧化指标等进行系统测定；运用16S rRNA测序分析肠道菌群结构；通过转录组测序(RNA-seq)解析肝胰腺基因表达谱；结合组织切片观察肝胰腺和肠道形态变化。

研究结果：

3.1. 生长性能、饲料效率和表观消化率

56天饲养实验显示，虽然增重无显著差异，但存活率随替代水平增加显著降低(P<0.05)。BSF_YL40和BSF_YL80组存活率最低(64.17%和63.75%)，且饲料转化率(FCR)显著升高(P<0.05)。蛋白质表观消化系数(ADC)在10%替代组最高(87.87%)，显著高于高替代水平组(P<0.05)。

3.2. 全鱼体近似组成和肌肉氨基酸组成

10%替代组全鱼粗蛋白含量最高(57.88%)，20%替代组粗脂肪含量显著高于对照组(P<0.05)。灰分含量随替代水平增加而显著上升(P<0.05)。肌肉氨基酸组成在各组间无显著差异，表明实验饲料能满足罗氏沼虾的氨基酸需求。

3.3. 磷利用和排放

磷保留效率(PRE)和磷沉积率(PDR)在20%替代组达到最高(17.06%和15.59%)，磷排放[PW, g P/(kg增重)]在20%替代组最低(13.70)，显著低于其他组(P<0.05)。

3.4. 肠道消化酶活性

20%替代组表现出最高的胰蛋白酶(445.56 U/mgprot)、淀粉酶(3.50 U/mgprot)和脂肪酶(9.29 U/gprot)活性，显著高于高替代水平组(P<0.05)。

3.5. 抗氧化和免疫能力

40%和80%替代组丙二醛(MDA)含量显著升高(P<0.05)，碱性磷酸酶(AKP)和酸性磷酸酶(ACP)活性显著降低(P<0.05)，表明高替代水平引发了氧化应激和免疫抑制。

3.6. 肠道微生物

16S rRNA测序分析显示，20%替代组Bacteroidota(23.23%)和Actinobacteriota(5.58%)丰度显著增加(P<0.05)，Cloacibacterium属(22.44%)显著富集。80%替代组Firmicutes(75.00%)和Bacillus属(62.30%)显著增加(P<0.05)。

3.7. 肝胰腺转录组学

转录组分析发现20%替代组与对照组相比有568个差异表达基因(DEGs)，显著富集于吞噬体、蛋白质消化吸收、溶酶体和PI3K-Akt信号通路。qPCR验证结果与测序数据一致。

3.8. 肠道形态

10%替代组肠绒毛高度和肌层厚度显著增加(P<0.05)，20%替代组与对照组无显著差异，40%和80%替代组肠绒毛高度显著降低(P<0.05)。

3.9. 肝胰腺形态

组织学观察显示，0%和10%替代组肝胰腺管结构完整；20%替代组出现轻度病理改变；40%和80%替代组肝胰腺管结构严重破坏。

研究结论与意义：

本研究系统阐明了BSF幼虫粉与YL混合替代鱼粉对罗氏沼虾的综合效应。10%替代比例能优化肠道形态而不影响生长和免疫功能，是保证生长性能的最佳选择；20%替代比例虽引发轻度肝胰腺损伤和消化酶基因下调，但能显著提高磷利用率、降低磷排放，并有益调节肠道菌群(富集Bacteroidota和Actinobacteriota)，对环境可持续性具有重要价值。转录组分析揭示20%替代激活了吞噬体和PI3K-Akt信号通路等免疫相关通路，但抑制了氨基酸糖和几丁质代谢过程。

该研究为昆虫蛋白和单细胞蛋白的协同应用提供了科学依据，探索了水产饲料中鱼粉替代的新途径，对降低养殖成本、减少环境污染、促进水产养殖业可持续发展具有重要意义。在实际应用中，可根据生产目标选择适宜替代比例：追求生长效率时选择10%替代，注重环境效益时可采用20%替代。