植酸酶、β-甘露聚糖酶和木聚糖酶-β-葡聚糖酶复合物能够促进尼罗罗非鱼的生长，改善肠道健康与功能，并减少在低能量低磷日粮喂养下的磷流失

《Aquaculture》：Phytase, β-mannanase, and xylanase-β-glucanase blend enhance growth, gut health and function, and reduce phosphorus loss in Nile tilapia fed energy- and phosphorus-reduced diets

　　

摘要

本研究评估了在尼罗罗非鱼幼鱼饲料中添加植酸酶、β-甘露聚糖酶及木聚糖酶-β-葡聚糖酶后，低能量值和低有效磷含量的植物性饲料对其生长性能、消化物粘度、短链脂肪酸含量、pH值、肠道菌群、肠道组织结构、表观消化率以及磷损失的影响。研究共使用了504条体重为7.4±0.2克的鱼，将它们分成24个水族箱，每箱21条鱼。其中一组喂食符合能量值和有效磷要求的对照饲料，其余组则分别喂食不含外源酶的低能量值低有效磷饲料，或分别添加植酸酶、植酸酶与β-甘露聚糖酶、植酸酶与木聚糖酶-β-葡聚糖酶，或是这三种酶的混合饲料。所添加的酶的剂量分别为：1500单位/千克的植酸酶、1600单位/千克的β-甘露聚糖酶，以及1161单位/千克的β-木聚糖酶与527单位/千克的β-葡聚糖酶的混合物。与喂食对照饲料的鱼相比，喂食含三种酶混合饲料的鱼体重增长幅度更高，粗能量和磷的表观消化率也更高，粪便中的磷损失更少，消化物中丁酸含量更高，而有害的分枝杆菌和戈登氏菌的数量则有所减少。综上，本研究为通过联合使用植酸酶和木聚糖酶来提升低能量值低有效磷植物性饲料的营养价值提供了新见解，有助于实现罗非鱼养殖的经济效益与可持续性发展。

引言

谷物和豆类副产品是水产饲料中具有成本优势且碳排放较低的原料（Francis等人，2001；Tacon等人，2022）。使用这类原料符合可持续发展理念，因为它们来自原本不用于人类直接食用的饲料资源（van Riel等人，2023）。然而，这类植物副产品中含有多种抗营养因子，尤其是植酸和非淀粉多糖，它们会降低鱼类对能量和营养物质的吸收效率，还会损害其肠道健康（Cao等人，2007；Castillo和Gatlin III，2015）。为了解决这些问题，有研究指出外源酶是一种能够提升植物性水产饲料营养价值的有效手段（Zheng等人，2020）。其中，植酸酶在尼罗罗非鱼食用植物性饲料的研究中被广泛应用，它能够提高营养物质的消化率，尤其是提高磷的利用率，从而促进鱼的生长（Cao等人，2008；Hassaan等人，2013；Liebert和Portz，2005；Negm等人，2024；Nwanna和Olusola，2014；Pontes等人，2021；Rodrigues等人，2023；Verlhac-Trichet等人，2014）。此外，除了植酸酶之外，还有研究提到β-木聚糖酶以及β-木聚糖酶与β-葡聚糖酶的混合物也能提升饲料的营养价值（Wang等人，2023a；Brito等人，2021；Hassaan等人，2013；Nakamura等人，2022）。还有研究表明，β-甘露聚糖酶在尼罗罗非鱼食用大豆粕饲料时也有显著作用（da Cruz等人，2024a，2024b）。这些研究都表明，通过添加多种酶，可以更好地提升植物性饲料中的能量值和有效磷含量，从而改善鱼的生长状况。不过，目前尚缺乏关于植酸酶、木聚糖酶和β-甘露聚糖酶的混合物是否能真正提升尼罗罗非鱼饲料中这两类营养成分含量的相关研究。

通过下一代测序技术分析鱼消化物中的16S rRNA，可以研究包括外源酶在内的各种饲料添加剂如何影响肠道细菌的多样性和数量，进而影响鱼的健康和生长表现。我们实验室的研究表明，1500单位/千克的植酸酶、含有1130单位/千克β-木聚糖酶和512单位/千克β-葡聚糖酶的混合物，以及1600单位/千克的β-甘露聚糖酶，都能促进尼罗罗非鱼肠道中有益细菌的生长。例如，有研究指出植酸酶能改变杂交罗非鱼的肠道微生物群，增加有益菌类的数量（Ray等人，2024）。同样，也有研究显示β-木聚糖酶能提升尼罗罗非鱼体内产生短链脂肪酸的细菌数量（Wang等人，2023b）。还有研究证明，在大豆粕饲料中添加β-木聚糖酶能增加丁酸的产生，而丁酸是肠上皮细胞的主要能量来源，因此有助于提升肠道的功能和发育（Wang等人，2024）。这些研究都表明，外源酶能够调节鱼的肠道微生物群，从而维护肠道的健康和功能。不过，还需要更多研究来明确植酸酶、木聚糖酶和β-甘露聚糖酶的混合物在降解植酸和非淀粉多糖、降低消化物粘度、提升营养物质消化率以及改善肠道健康方面的作用机制。

罗非鱼养殖业在全球范围内不断发展，为许多国家带来了重要的经济和社会效益（FAO，2026）。为了符合“蓝色革命”的理念，水产养殖业应当采用可持续的发展策略，利用植物性饲料来提升鱼的生长速度和健康状况。因此，本研究假设，通过使用多种酶的混合物，可以有效提升植物性饲料中营养物质的利用率，促进鱼的生长，同时减少磷的损失。基于这一假设，我们设计了六种实验饲料：一种符合能量值和磷含量要求的对照饲料，一种降低了这两种营养成分含量的负对照饲料，以及分别仅添加植酸酶、或同时添加植酸酶与β-甘露聚糖酶和/或木聚糖酶的负对照饲料，以此来评估这些饲料对尼罗罗非鱼幼鱼生长性能和肠道健康的影响。此外，我们还研究了这些饲料对粗能量和磷的消化率、消化物pH值、粘度、短链脂肪酸含量、肠道菌群组成以及肠道组织结构的影响。

章节节选

伦理声明

本研究已获得动物科学系研究委员会以及蓬塔格罗萨州立大学伦理委员会的批准（批准编号为22.000077555–7）。鱼的麻醉和安乐死操作遵循美国兽医协会的规定，即将其浸入含有缓冲三氯甲烷磺酸的溶液中，浓度分别为200毫克/升和800毫克/升（Smith等人，1999）。

酶的活性检测

经检测，所添加的植酸酶和木聚糖酶的活性与预期值相当（见表2）。这一结果说明，在饲料挤出干燥后表面涂覆外源酶，可以有效保持酶的活性。这些数值与我们实验室之前使用相同商业品牌的植酸酶和木聚糖酶进行的研究结果一致，当时也是将这两种酶添加到挤出干燥后的颗粒饲料中，再喂给尼罗罗非鱼。

生长性能

关于鱼的生长性能的数据如下：

讨论

喂食添加了酶的饲料的鱼，其饲料转化率有所提升，这一变化直接体现了其经济效益。不同饲料处理组的每公斤体重增长所需的饲料成本，主要得益于减少了二钙磷酸盐和大豆油的用量。此外，本研究还发现，喂食低能量值低有效磷饲料但同时添加了植酸酶、β-甘露聚糖酶和木聚糖酶的尼罗罗非鱼幼鱼的体重增长情况，与喂食营养充足的对照饲料的鱼相当。这些结果表明，多种酶的协同作用能够显著提升鱼的生长性能。

AI声明

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CRediT作者贡献说明

Thais Pereira da Cruz： 文章撰写——审阅与编辑、文章撰写——初稿撰写、研究验证、软件应用、实验研究、数据分析、数据整理。Cristiana Leonor da Silva Carneiro： 文章撰写——审阅与编辑、文章撰写——初稿撰写、研究验证、软件应用、实验研究、数据分析、数据整理。Aline Victória Sampaio de Siqueira： 文章撰写——审阅与编辑、文章撰写——初稿撰写、研究验证、软件应用、实验研究、数据分析、数据整理。Mariana Vieira Feldhaus：

未引用参考文献

Adeoye等人，2016b

El-Naby等人，2019

Furuya等人，2023

Kaushik等人，1995

Martínez-Lara等人，2023

利益冲突声明

作者声明，不存在任何可能影响本研究结果公正性的个人或财务利益关系。

致谢

本研究得到了巴西高等教育人员发展协调机构（CAPES）和巴西国家科学技术发展委员会（CNPq）的资助，项目编号为303366/2019-2。

Thais Pereira da Cruz|Cristiana Leonor da Silva Carneiro|Aline Victória Sampaio de Siqueira|Mariana Vieira Feldhaus|Isabella González-Gamboa|Larissa Pacheco Cassemiro Monteiro|Bruno Wernick|Giovani Sampaio Gon?alves|Valéria Rossetto Barriviera|Ana Lúcia Salaro|Wilson Massamitu Furuya

巴西巴拉那州帕洛蒂纳市，巴拉那联邦大学动物科学系