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益生菌、营养补充剂,如何影响人工养殖鱼?

编者按:

随着植物性饲料的广泛使用,越来越多的人工养殖鱼成为了“素食主义者”。如今,研究者们希望通过优化饲料,来促进鱼的生长并提高其营养。为了达到这一目的,他们正在研究鱼的肠道微生物,探究益生菌添加剂、营养补充剂对鱼类的影响

今天我们共同关注鱼类养殖,希望本文能够为相关的产业人士和诸位读者带来一些启发和帮助。

人工饲养对鱼的影响

水产养殖业是世界上发展最快的食品行业之一,它包括养殖鱼类、贝类和水生植物。它满足了全球约一半的鱼类消费。在欧洲,鲑鱼、黑鲈和蓝鳍金枪鱼等鱼类的养殖数量不断增加,2017 年水产养殖产量达到 10 年来的最高水平。

由小鱼(如沙丁鱼和凤尾鱼)制成的鱼粉和鱼油曾经是鱼类养殖的主要饲料来源。但由于环境原因,在过去的 10 年里,以植物为基础的蛋白质来源(如大豆和玉米等)得到了越来越广泛的使用。

“鱼类资源已经成为一种有限的资源,它们实际上在某些地区受到保护,”丹麦哥本哈根大学的进化基因组学副教授 Morten T?nsberg Limborg 博士介绍道,“因此,越来越多的植物性原料被用作为饲料原料。”

然而,人工养殖过程中,饮食的改变对鱼类的健康和生长有何影响,人们对此还不清楚。

例如,鲑鱼和鳟鱼等鱼类是食肉的,在自然界中捕食其它鱼类。“它们很难变成‘素食主义者’。” 哥本哈根大学博士生 Jacob Agerbo Rasmussen 说道。由于膳食纤维难以消化,喂饲以大豆为原料的饲料通常会降低鱼类的生长速度。

此外,最近在鱼饲料中添加益生菌成为了一种趋势。人们希望通过这种方式来促进鱼类的肠道健康与生长,但这样的效果还不是很清楚。

“肠道内发生的任何事情,如肠道微生物以及额外添加微生物对鱼类的影响,都是一个黑匣子,充满未知”, T?nsberg Limborg 博士说道,“因此,脱离了上述问题来研究益生菌对鱼类的肠道健康与生长是不可能的。”

鱼的肠道微生物长啥样?

作为“快乐鱼”计划(Happy Fish project)的一部分,T?nsberg Limborg 博士和 Agerbo Rasmussen 博士已经开始测定特定鱼类肠道中的微生物组成。他们使用了许多新技术,测定了肠道内不同类型的微生物,并分析它们是如何相互作用的,比如一种可以检测鱼肠道微生物基因的技术。

在实验中,实验小组分析了虹鳟鱼和大西洋鲑鱼(两种被广泛养殖的物种)以及欧洲白鱼的肠道菌群。鳟鱼和鲑鱼来自不同的水产养殖地,而白鱼则是野生种群。他们惊讶地发现,有一种菌株在所有实验鱼肠道中都是优势菌。

“我们总说人类肠道中有数百万细菌,然而,在食肉型鲑鱼中,通常只有一种细菌占主导地位,并且微生物的总数量非常少。”Agerbo Rasmussen 说。

人们普遍认为,鱼的肠道菌群是它们生存环境的产物,因而在它们生存的水中应该也会发现与肠道中相同的菌体。

但是 T?nsberg Limborg 博士的调查结果表明,事实并非如此,因为这些实验鱼来自不同的环境。相反,他认为细菌可能是与鱼类一同进化的,并且它们之间可能存在某种长期互动的共生关系。他说道:“这似乎不太可能是偶然的。”

鱼肠道微生物数量较少可能与环境温度有关。Agerbo Rasmussen 猜测这可能是由于鱼类的生存环境是冷水。他说,这些微生物很可能是生长缓慢的,因此它们需要很长一段时间才能定植在鱼类的肠道。

益生菌对鱼肠道菌群的影响

为了探究更多样化的肠道微生物是否有作用,他们用益生菌进行了研究。他们用不同类型的饲料喂养了三组虹鳟鱼:第一组饲喂标准饲料,第二组饲喂添加了益生菌的标准饲料,第三组饲喂与第二组相同的饮食,并额外补充了一种被认为对益生菌补充剂有额外益处的膳食纤维。

初步研究结果表明,饲喂益生菌是有效果的。虽然鱼的生长没有太大的变化,但它们的肠道微生物发生了显著变化,其他微生物占据了主导地位。目前不清楚这一改变对鱼是否有益,但补充益生菌确实影响了鱼类的营养吸收,似乎提高了虹鳟鱼的脂肪消化能力。

这项工作是更深入地理解添加益生菌对养殖鱼类作用的第一步。以前,鱼类养殖户在添加微生物补剂时,只会测量鱼类是否生长得更好,但他们现在发现,益生菌对鱼类的影响要复杂得多。

“我们的研究结果不会促使养殖户日后用一种不同的方式饲喂鱼,” T?nsberg Limborg 博士说,“但是这个项目提供了一个全新的思路来分析和了解鱼的肠道菌群。”

优化饲料还需要确定不同种养殖鱼类的营养需求。鲑鱼和鳟鱼一直是养殖鱼类的领跑者,因此为它们制定的饲喂指导经常用于其他鱼类。然而,希腊塞萨利大学脊椎动物生物学副教授、PerformFISH 项目协调员 Katerina Moutou 博士说:“很明显它们是不同的。”

作为该项目的一部分,Moutou 博士和她的同事们正致力于确定金头鲷和欧洲鲈鱼的特殊营养需求。他们还在探索可用于鱼类饲料的蛋白质和脂肪的替代来源,如藻类等海洋来源的原料。他们的最终目标是创造具有更高饲料转化率的新饲料,这样就可以减少饲养一公斤鱼所需的饲料。

Moutou 博士说:“这对环境和公司的经济可持续发展都很重要。”

补充剂如何影响鱼类生长

到目前为止,该研究小组已经成功地确定了鲷鱼和海鲈鱼的一些营养需求。为了确定某些维生素(如 A、K、D 和 B12)以及铜、锰和硒(必需的膳食矿物质)的推荐膳食水平,他们对鲷鱼进行了几项实验。

例如,他们发现,在植物性饮食中添加少量的硒可以促进幼鲷鱼的生长。同样,低鱼粉和鱼油的饮食应该补充维生素 A,以促进鱼的生长和肝脏健康。尽管鲈鱼可以耐受较高水平的维生素,然而添加过多的维生素可能会对鲈鱼产生毒性。

他们还进行了实验,研究鲷鱼是否能适应新的饮食,特别是它们如何代谢脂肪。其中一项试验是以不同数量的鱼油饲喂养殖鱼。他们发现,基因差异决定了自身及其父母未被饲喂鱼油的鱼类的生长速度。

“我们正试图确定那些可以以更好、更有效的方式消化新成分的鱼的基因序列,”Moutou 博士说,“如此一来,繁殖与饲喂将并驾齐驱。”

该研究小组正与已经应用他们实验结果的鱼饲料公司合作,因而他们现在可以根据在鱼场得到的初步测试结果,为鲷鱼和鲈鱼配制饲料。

新指南帮助了这些公司选择新的且合适的鱼粉和鱼油替代品,包括一些当地的原料,这会进一步有助于可持续性发展。“我认为这是十分重要的,这样也增加了可替代配料的选择性。”

下一步将是通过使用传感器等技术来监测鱼类的摄食行为,进一步优化鱼类的喂食量和时间。精准水产养殖的这一举措将使得养鱼户可以根据影响鱼类进食的不同因素(如一年中的不同时间)来调整投食率。

“这将减少饲料的浪费,”Moutou 博士说,“这将是我们所说的水产养殖业第四次革命的一部分。”

原文链接:

https://horizon-magazine.eu/article/plant-based-probiotics-and-vitamins-what-new-diets-mean-farmed-fish-health.html

作者|Sandrine Ceurstemont

编译|Alex Zhang