20世纪后半叶鱼类和贝类养殖发展迅速,联合国粮农组织(FAO)对以后40年的发展已制订出新的计划。世界上鱼类品种约有24
000种,而现在养殖的或考虑养殖的水产品种仅有1
000多种,在养殖品种方面仍有很大潜力。目前水产养殖和畜禽养殖一样都面临环境的挑战,在某些国家制订的水产养殖法规甚至比其他陆生动物更为严格。磷和氮(粗蛋白和氨基酸)是鱼类和贝类的必需营养素,但是这两种元素过量可导致水环境的恶化。N.P.K是植物的基本营养素,在养殖水体中施肥能促进藻类生长,并产生氧。如果供给营养过量将引起藻类繁殖。当食物或营养耗竭时,藻类死亡和分解,这是一个需氧的过程。当水体富营养化时,往往是那些产生氧的生物引起氧耗竭和鱼、贝死亡。水产养殖产生的废弃物直接排入水中,净化处理比较困难。一、鱼类、贝类对磷的需要量磷是优质水产饲料的首要矿物质,磷不能从水中吸收,必须由饲料提供。钙则通过淡水鱼鳃利用特异性ATP酶而被主动吸收,通过鳃吸收可满足80%钙的需要。海鱼饮入大量水以维持渗透压平衡,饮水中钙浓度较高,因此海洋鱼类可以通过调节渗透压而满足钙的需要。盐水中磷的浓度较低,海洋鱼类明显需要补磷。研究人员给鱼贝饲喂提纯的饲料,并用无机磷酸盐补充大部分或全部磷,研究了磷的需要量,通常以可利用磷表示,根据已公布的资料,磷需要量的范围较窄,为饲粮的0.3~0.86%。磷缺乏时增重缓慢,体内钙和P、血P、肝糖原、骨灰分、骨P和骨Ca降低,而体脂浓度,葡萄糖异生酶活性和血清碱性磷酸酶活性升高。在水产动物饲粮中钙磷比例并不像在陆生动物饲粮中那么重要,但是某些鱼类高钙不利于磷的利用。大多数配方设计师使Ca:P保持在1:1的水平,超过2:1则认为是过量了。真鲷是个例外,其饲粮Ca:P约为1:2。二、磷的利用率磷的利用率因鱼的种类和磷的来源不同而异。一般说来愈是溶解性好的盐类利用率愈高,能向胃肠道分泌胃酸的鱼类能吸收更多的磷。无胃的鱼如鲤鱼吸收磷较少。20~25年前采用用于陆生脊椎动物的方法获得并公布了第一批磷利用率的数据。近年来对测定方法进行了改进,取得更为精确的数据。测定水产动物磷的消化率或利用率比较困难,因为它们在水中生活,饲料和粪便均暴露在水中,关键的营养物质在动物采食前,采样前或分析前可能丢失。利用率的测定需要进行化学分析,以确定通过动物消失的部分,如果不考虑进食前和排出后的损失,则不会得出准确的数值。大多数鱼类采食饲料较快,损失较少,而贝类则采食缓慢,在采食前将饲料颗粒变小,因此在采食前水溶性营养物质损失很多,难以定量。目前唯一的方法是将饲料放于水中,轻轻搅拌,经过一段时间以后收集干物质,对欲测的营养物质进行分析。也可在水浸饲料一段时间以后,对水进行分析。用这种方法来矫正摄入营养物质的浓度。对粪便的处理可能更为困难。从水中收集粪便可以测定粗蛋白和能量的消化率,但通过剖检收集粪便,而不使粪便露于水中,则可较准确地测定磷的利用率。这种未测定内源性磷排出量得出结果是表观利用率。最近已测定出虹鳟鱼磷真利用率。三、内源磷的收集测定真利用率必须准确测定内源磷,内源磷是一个典型的下降函数。例如,为了测定内源磷的排出量,有人用低磷饲粮饲喂10天,在此期间收集样品,测定粪便中内源磷,在10天期间其排出量持续下降,而在此期间未出现磷缺乏的临床症状。因此测定真利用率要求同时饲喂试验饲粮和无营养饲粮,并采集粪便进行测定。在设计的采集粪便时间之前或之后采集粪便,分析结果将出现误差。鱼像其他非反刍动物一样,通常在投喂试验饲粮后4~6天收集粪便进行测定。目前,大多数磷利用率数值是单一饲料原料的,通常饲粮中仅含有一种磷源。研究结果表明植物性饲料的磷利用率较低,而鱼粉的磷利用率较高。只含有一种磷源的饲粮利用率测定结果比较准确,但是它并不能代表多成分饲料磷的利用率,因为饲粮的磷利用率可能不是各饲料成分利用率的简单相加。我们尽管用同一群鱼在同一实验系统中测定了单一原料的磷利用率,但是还不能准确预测多成分饲料的磷利用率。在水产动物饲粮中磷与其他矿物元素的互作尚未充分阐明,但似乎与一些阳离了互作,如果这种互作从胃肠道开始,则可能影响吸收率。植酸会增加鲶鱼和鳟鱼对锌的需要量,而且这种互作似乎在胃中发生,直接影响该阳离子的利用率。一般认为植酸磷不能被水产动物利用,鲤鱼例外,鲤鱼植酸利用率为8~38%,这可能是微生物降解的作用。与其矿物元素的互作尚待研究。

本文主要综述了NCG对鱼类脂肪影响作用的研究进展,为NCG应用于商品鱼类,尤其是罗非鱼的饲料配方中,降低肝脏脂肪含量提高肌肉含量提供理论基础。1、什么是NCG?N-氨甲酰谷氨酸(NCG)
是N- 乙酰谷氨酸( 即NAG) 类似物,在陆生动物体内可以像NAG
一样发挥作用参与机体尿素循环。研究表明,在陆生动物中,NCG
可以有效激活精氨酸合成途径中关键酶氨甲酰磷酸合成酶-1(Carbamoyl phosphate
synthase-I,
CPS-I),是精氨酸内源合成途径的必需辅助因子和限制性因素之一(Bachmann,1982
;Tuchman,2008)。2、精氨酸可控制陆生动物肥胖精氨酸分子式为(C6H14N4O2),
分子质量为174.2,
为白色晶体或晶体状粉末。近年,精氨酸在陆生动物控制肥胖方面的效果及其机理研究取得了突破性的进展。首先,
以二型糖尿病模型大鼠(zdf 大鼠) 为研究对象,连续10
周在饮用水中添加1.51%的L-
精氨酸,大鼠血清中精氨酸和一氧化氮的浓度分别提高61%和70%,采食量、饮水量以及能量摄入量等方面没有明显差别(Fu,2005)
;在4、7、10 周时体重分别下降6%、10%和16%。10 周以后,
腹部脂肪脂重量减少45%,而肾周脂重量减少25%
(Jobgen,2007),而人脂肪细胞的研究表明,添加0.5m mol/L 和2mmol/L
精氨酸可分别使脂肪降解增加24%和50%。分子水平上的研究表明精氨酸作用的机理主要包括以下几个方面:①精氨酸产生的NO,可以刺激AMPK
的磷酸化,从而通过抑制乙酰CoA 羧化酶的活性和激活丙二酰CoA
脱羧酶的活性而降低丙二酰CoA
的含量,并且降低脂肪与糖原合成相关基因的表达;② NO
增加了激素敏感脂酶的磷酸化,使其转位至中性脂肪粒,从而激活脂肪降解;③ NO
激活PPARγ 共激活子α1 的表达,从而增加了线粒体的氧化磷酸化;④ NO
增加了胰岛素敏感组织的血流,从而增加了底物代谢(Jobgen,2006,2007
;Fu,2005
;Wu,2007)。达到降低动物脂肪的作用。3、精氨酸对鱼类脂肪的消解鱼类与陆生动物在脂肪消解方面存在巨大差异,陆生动物脂肪分解依赖于cAMP
系统,而鱼类则不依赖于该系统。而且,鱼类与陆生动物脂肪中的脂肪酸组成也存在巨大差异,前者以不饱和脂肪酸为主,而后者则以饱和脂肪酸为主。之前的研究中,精氨酸对于动物脂肪消解的研究集中于陆生动物与人的相关研究,而针对鱼类,使用精氨酸内源合成的前体NCG
能够消减鱼类脂肪则未见报导,这可能与精氨酸易溶于水的特性,以及鱼类相对于陆生动物,在营养学方面的研究手段受到限制有关。与陆生动物相比,淡水鱼类脂肪合成脂肪能力更强,而转移能力更差。罗非鱼肉质鲜美,抢食力强,生长迅速,已被多个国家和地区广泛引入,是联合国推荐养殖的优质水产养殖品种。4、应用价值据FAO
统计,2009 年世界罗非鱼产量已经突破300
万吨,而且仍呈不断增长趋势,预计到2005 年,世界罗非鱼产量将达到500
万吨。而我国,2009 年罗非鱼产量达到125.7万吨,出口总额达到7.1
亿美元,无论产量与出口额都稳占世界首位。罗非鱼在我国水产养殖中占据无可替代的低位。然而现代养殖,集约化程度较高,在养殖过程中,罗非鱼肝脏容易出现脂肪大量蓄积的现象,通常被称为脂肪肝,鱼类出现脂肪肝症状后,肝脏发生了一系列的病理学变化,往往伴随着抗病力下降,食欲不振等症状,导致生长缓慢,饲料利用率降低,也容易造成继发性传染性疾病的爆发,给养殖户带来巨大经济损失。此外,脂肪不正常蓄积,也会影响鱼肉口感与品质,影响鱼产品的商业价值。本文摘自“N-氨甲酰谷氨酸在制备降低鱼类肝脏脂肪含量或/和提高肌肉脂肪含量制剂中的应用”专利。申请号:201410191152.4申请人:
广东省微生物研究所发明人: 许国焕 程炜轩等

近年来随着微生物发酵工艺的发展,发酵饲料引起业界广泛的兴趣,微生物发酵饲料与传统饲料相比具有其自身独特的优越性,符合当前健康环保型渔业发展的要求。自上世纪40年代抗生素被发现以来,其在畜禽、水产饲料中被广泛应用,然而随着抗生素的频繁使用,其产生的副作用也日益凸显出来,如不加以限制将会给人类健康带来巨大的灾难。新型无抗发酵饲料很好地解决了促进动物生长和无残留、无污染之间的矛盾。微生物发酵饲料,是指在人为可控制的条件下,以植物性农副产品为主要原料,通过微生物的代谢作用,将植物性、动物性和矿物性物质中的抗营养因子分解、合成,产生更能被畜禽采食、吸收养分和无毒害作用的生物饲料或饲料原料。国外
20 世纪 60
年代就开始研究微生物发酵饲料,并逐渐形成产业化生产,我国于上世纪90年代开始微生物发酵饲料的研究(主要是酵母蛋白饲料的生产),由于各方面条件的限制,在近几年对微生物发酵饲料才有了真正深入的研究和发展。一、微生物发酵饲料的优越性1.提高饲料利用率,降低养殖成本发酵饲料通过生化反应,有效的把饲料原料分解转化成葡萄糖和氨基酸,缩短了饲料在动物消化道内的转化链,进而使得饲料中各种有效的成分迅速、有效的被吸收利用,可提高饲料的利用率。发酵后粗脂肪、有机酸的增加又增加了日粮中的能量,也是提高增重和饲料转化率的因素。发酵饲料的多种微生物活菌能大量吸收动物难以利用的有机氮、无机氮,使之转化成为多种菌体蛋白质即蛋白饲料,显著增加了饲料营养成分,降低了饲料成本。2.改善饲料的适口性饲料在发酵后,产生天然的酸香味,能刺激动物的食欲,促进消化液的分泌,提高消化酶的活性,加速饲料营养成分的分解,从而促进营养物质的吸收,使得所养鱼虾采食量和采食速度全面提高。3.改善水体环境由于水产养殖的特殊性,多种有益菌在投放到水体中,通过氧化、氨化、硝化、反硝化以及固氮作用,快速降解水体中积累的大量有机物和动植物残骸产生的有毒有害气体(如氨气、硫化氢等),降解过程中能够产生的多种直接被水中浮游植物充分利用的无机盐,水中大量繁殖的浮游植物又能进一步降解有害物质,改善养殖水体的各项指标,从而净化水质。促进了鱼虾的生长。水产养殖动物长期生活在水中,受环境因素的影响较大,接触到有害菌的机会也多。在鱼虾肠道内建立一个良性循环的微生物系统,是抵御病原性感染的最有效方式之一。4.发酵脱毒,饲料更安全近年来某些研究表明,某些乳酸菌可抑制霉菌的生长和产毒,嗜酸乳杆菌可抑制寄生曲霉的孢子萌发。另外,多数情况下微生物的代谢产物可以降低饲料中毒素的含量。据报道,曲霉属、串珠霉属等
5
个菌株可以有效地降低发酵棉粕中游离棉酚的含量。可见,发酵饲料比未发酵饲料的有害物质含量更低,对于被日益关注的食品安全问题更具意义。二、微生物发酵饲料的作用机理微生物发酵饲料的作用主要体现在两个方面,一是利用廉价的农业和轻工副产物生产高质量的饲料蛋白原料,二是获得高活性的有益微生物。这些微生物制品的应用,一方面可以提高饲料的转化率,促进畜禽生长;另一方面可以调节动物的微生态平衡,提高动物的健康水平。还有一些活菌剂可以用于治疗动物疾病。在水产动物养殖中推广应用微生物发酵饲料,可以减少抗菌素的使用,有利于生产安全食品,提高产品出口的竞争力。1.补充有益菌,调节动物的微生态平衡健康动物肠道内生长着各种各样的微生物群落,各种微生物群落之间相互依存、相互制约,构成畜禽肠道内微生态系统的平衡,建立一个正常且平衡良好的肠道微生物区系对抵御病原性微生物感染具有十分重要的意义。由于微生物之间存在着相互作用,某一生态系统中现存的微生物会阻止新的有机体在这一部位的入侵,有益菌通过竞争性抑制作用阻止有害微生物在肠粘膜附着与繁殖。因此对那些菌群形成迟缓或有障碍的动物服用微生物饲料有着十分重要的意义。而对于成年动物由于许多微生物只能在肠道内存活相当一段时间,必须连续服用活菌制剂才能保持某一微生物在肠道内的定植。2.化学屏障作用通过有益微生物如乳酸菌类产生的有机酸(乳酸、丙酸、乙酸)使消化道内pH值降低,抑制其他病原微生物生长,环境pH值为4时大肠杆菌和沙门氏菌不能增殖,起到了维持肠道菌群平衡促生长的作用,同时消化道内的酸性环境促进了矿物质元素钙、磷、铁以及维生素D的吸收和利用。3.产生有益代谢物,抑制和杀死有害菌有益微生物可产生肽细菌素、酶类及少量无机物,可以抑制有害菌的生长或阻止有害菌毒素在上皮细胞的粘附和侵入。如乳酸菌和链球菌产生的乳酸链球菌肽能抑制沙门氏菌、志贺氏菌、绿脓杆菌和大肠杆菌的生长;嗜乳酸杆菌和保加利亚乳杆菌可以产生少量过氧化氢抑制革兰氏阴性病原菌的生长;乳酸杆菌和双歧杆菌产生的胞外糖苷酶可以阻止细菌毒素的入侵。4.具有营养作用,促进动物生长微生物发酵饲料中的有益菌本身即为一种高蛋白物质,同时在动物肠道内代谢可产生多种有助于动物营养消化的有益因,从而促进水产动物的生长发育和增重.如芽孢杆菌能分泌多种消化酶(蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等)促进营养物质的消化与吸收;酵母菌可以产生氨基酸、多种维生素(K、C、B1、B2、泛酸、烟酸、生物素、肌醇和叶酸等)供动物体利用,酵母菌还可以促进植酸酶的产生,提高对磷的利用率。5.防止有害物质的产生。微生物发酵饲料促进营物质的消化吸收,减少了氨和其他腐败物质的产生。研究表明:饲喂微生物发酵饲料可减少内容物、粪便、门静脉中氨的含量以及肠道中甲酚、吲哚、3-甲基吲哚等腐败物质的含量,减少粪便的臭味,净化环境。6.提高机体免疫功能发酵饲料中的有益微生物可以作为一种非特异免疫调节因子,通过细菌本身或细胞壁成分刺激并激活宿主免疫细胞,促进吞噬细胞活力或作为佐剂发挥作用。有益微生物还可以发挥特异性免疫功能,增强动物体内B细胞产生抗体的能力。直接饲用微生物通过促使机体发生体液免疫和细胞免疫,提高畜禽抗体水平,增强免疫功能,及时杀灭侵入机体内的致病菌,从而防止疾病的发生。实验发现乳酸杆菌能够增强机体的免疫能力,一些益生菌能够影响人体免疫系统的应答能力,其影响能力随菌体的不同而变化。四.微生物发酵饲料的展望微生物种类众多,资源丰富,开发潜力巨大,同时发酵原料来源广泛,特别是可以利用农产品废弃物,如各种农作物秸秆、糠、木屑、蔗渣、薯渣、甜菜渣及药渣等,通过微生物发酵,内能把大量的基质转化为有用产品,可以减少环境污染,同时又变废为宝,得到产品价格低廉,易于生产推广。为了生产质优价廉的发酵饲料,还需要研发一些规模较大,自动化程度较高的固体发酵设备,不断发掘新的微生物饲料菌种和改良现有的菌种,特别是纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶等酶类对发酵饲料很重要,因此筛选此类重要酶制剂的菌种是微生物发酵饲料的重点。随着当前饲料行业的蓬勃发展,饲料逐步向低药、低残留发展,水产品也渐渐迈向绿色产业革命,因此,生物饲料也必然成为大势所趋.随着分子生物学、微生物学、发酵工程学、仪器科学、自动化科学等学科的发展,也将使微生物发酵饲料成为一种新型动物能源并广泛应用,造福人类。(作者:安徽天邦
刘洋)