膳食中玉米发酵蛋白作为可持续成分对白腿虾（Litopenaeus vannamei）生长性能、免疫反应和疾病抵抗力的影响

《Fish & Shellfish Immunology》：Effects of dietary corn-fermented protein as a sustainable ingredient on growth performance, immune response, and disease resilience in whiteleg shrimp (Litopenaeus vannamei)

本研究通过56天喂养试验，评估玉米发酵蛋白（CFP）作为鱼 meal替代物对白斑虾生长、免疫、组织学和抗病性的影响。结果显示，CFP8和CFP12组的生长性能与控制组相当，且显著提升蛋白质保留率、免疫指标及对弧菌病的抗病性，证实CFP是可持续的鱼 meal替代方案。

　　

郭一春|黄超权陈|胡芷航|阿南特·巴拉德瓦杰|朱玉婷|陈泰源|南繁华|李伯桑

台湾国立海洋大学水产养殖系，基隆市，台湾

摘要

本研究进行了一项为期56天的喂养试验，旨在探讨玉米发酵蛋白（CFP）作为鱼粉替代品对白腿虾（Litopenaeus vannamei）生长性能的影响。试验设置了四种饲料处理方案：对照组和三种实验组，分别含有4%（CFP4）、8%（CFP8）和12%（CFP12）的CFP。在受控的水产养殖条件下，评估了生长性能、免疫反应、组织完整性、肌肉质量、色素沉着和疾病抵抗力。结果表明，喂食CFP8和CFP12的虾与对照组相比，生长性能相当，蛋白质保留率有所提高，饲料转化率也略有提升。肉质颜色分析显示，CFP8和CFP12组的b?（黄-蓝成分）值显著升高，表明黄色色素增加，而L?（亮度）和a?（红-绿成分）值保持不变。肌肉质地未受CFP添加的影响，说明肉质没有下降。组织学检查显示，肠道形态稳定，但在较高CFP添加量下，肝胰腺的R细胞数量减少，这可能表明代谢活动发生了变化。从免疫学角度来看，CFP补充剂增强了吞噬活性（CFP12组）和总血细胞计数（CFP4/CFP8组），尽管某些免疫基因的表达下调。在接种pirA⁺/pirB⁺Vibrio parahaemolyticus后，喂食CFP饲料的虾，尤其是CFP12组的虾，表现出更好的存活率和疾病抵抗力。这些发现支持将CFP作为鱼粉的可持续、有益健康的替代品用于虾饲料中，对免疫力、色素沉着和病原体抵抗力具有积极作用。

引言

水产养殖业持续快速发展，以满足全球对海产品的日益增长的需求。在养殖物种中，白腿虾（Litopenaeus vannamei）因其经济价值和广泛的应用而备受关注，已成为全球主要的蛋白质来源之一。根据联合国粮食及农业组织的数据[1]，2022年白腿虾的产量约为680万吨。其产量的快速增长反映了其对集约化养殖系统的强适应性，以及在全球甲壳类养殖产业中的主导地位。然而，集约化养殖面临诸多挑战，如疾病爆发、环境退化、传统饲料原料（如鱼粉）的成本高昂，以及过度捕捞等生态问题[2]。

一种有前景的可持续且经济高效的替代品是玉米发酵蛋白（CFP），它是生物燃料工业的副产品，富含发酵过程中产生的蛋白质和有益生物活性化合物[3]。CFP可以提高植物蛋白的消化率和营养价值[4]，并引入促进白腿虾[5,6]、虹鳟鱼（Oncorhynchus mykiss[7]和鲶鱼（Ictalurus punctatus[8]）等水生生物生长的有益代谢物。值得注意的是，Novriadi等人（2022年）在虾饲料中用7.5%的CFP替代了高达9%的鱼粉或禽肉粉，观察到生长、溶菌酶活性和耐盐性得到了改善[9]。Galkanda-Arachchige等人（2021年）证明，CFP在含量高达15%的情况下可以完全替代鱼粉，而不会影响生长、存活率或饲料效率[6]。除了营养价值外，发酵植物蛋白还被证明能够提高饲料利用率、免疫功能和肠道健康[10],[11],[12]。这些特性在集约化养殖系统的高压力环境下尤为重要。

近期研究表明，发酵植物蛋白的功能效益与其发酵过程密切相关，该过程可以减少抗营养因子并生成生物活性化合物[13]。这些成分可能有助于改善营养吸收、抗氧化能力和调节宿主免疫反应。在虾类中，CFP补充剂可增强非特异性免疫力（如溶菌酶活性和血细胞计数），并提高对环境压力的耐受性[6,9]。然而，大多数现有研究仅关注非胁迫条件下的生长性能和整体健康状况，CFP如何影响宿主防御机制（尤其是针对特定病原体）的作用仍需进一步研究。

在传统的喂养策略下，L. vannamei的免疫系统主要依赖于先天防御机制，包括细胞反应（如吞噬作用）和体液因子，如抗菌肽、溶菌酶和prophenoloxidase（proPO）系统。这些免疫功能与营养状况和肠道健康密切相关。肝胰腺和中肠在消化、营养吸收和免疫调节中起核心作用，其结构完整性对于维持生理稳态至关重要[14]。然而，用传统植物蛋白源替代鱼粉可能会因抗营养因子的存在而影响肠道形态、消化效率和微生物平衡[15]。因此，包括发酵植物蛋白在内的功能性饲料成分被越来越多地用于改善肠道完整性、增强免疫反应和支持整体虾类健康。

除了营养和环境限制外，细菌性疾病也是集约化虾养殖的主要挑战之一。Vibrio parahaemolyticus是最重要的病原体之一，尤其是引起急性肝胰腺坏死病（AHPND）的致病菌，给全球虾类生产带来了巨大经济损失[16]。这种病原体会严重损害肝胰腺，导致消化障碍、营养吸收减少和高死亡率[17]。V. parahaemolyticus的爆发与高养殖密度、环境压力和虾类免疫功能下降密切相关。因此，通过饲料策略增强宿主免疫力和疾病抵抗力已成为水产养殖研究的关键焦点。功能性饲料成分，特别是发酵植物蛋白，显示出调节免疫反应和提高对Vibrio感染的抵抗力的潜力[12],[18],[19],[20]。然而，CFP在提高L. vannamei对V. parahaemolyticus感染抵抗力方面的作用仍需进一步探索，尤其是在商业可行的饲料配方中。

本研究旨在通过探讨在受控条件下CFP对L. vannamei生长、免疫、组织特征和疾病抵抗力的影响，填补现有研究的空白。通过提供全面的评估，本研究旨在确立CFP作为可持续水产养殖饲料配方的变革性成分，可能解决行业面临的许多问题。

实验饲料

实验饲料

Grobest Group Ltd.根据白腿虾（L. vannamei的已知营养需求配制了四种实验饲料。对照组饲料含有15%的鱼粉，反映了典型的商业配方。在三种实验饲料中，鱼粉逐渐被4%、8%和12%的玉米发酵蛋白（CFP）替代，替代比例分别为26.67%、53.33%和73.33%。因此，鱼粉含量分别降至11%、7%

生长性能

实验设计包括对照组和三种含有不同水平CFP（CFP4、CFP8和CFP12）的实验组（表1）。如表2所示，喂食CFP4饲料的虾最终体重（6.45 ± 0.20克）显著低于对照组（7.19 ± 0.28克）、CFP8组（7.18 ± 0.22克）和CFP12组（7.61 ± 0.34克）。喂食CFP8和CFP12的虾与对照组相比，生长表现相似，表明较高水平的CFP

讨论

本研究的结果突显了将CFP加入白腿虾饲料中的潜在益处。特别是在较高水平（8%和12%）下，CFP的添加不仅提高了生长性能和蛋白质保留率，还显著增强了多种免疫相关参数，并提高了疾病抵抗力，同时没有损害重要器官的健康。

生长指标表明，喂食CFP8和CFP12的虾

结论

将CFP加入虾饲料中对生长性能、免疫反应、组织特征和存活率有积极影响。结果表明，CFP是一种可行的传统蛋白质来源替代品，在虾养殖中具有显著的经济和健康效益。尤其是CFP12，其改善效果最为明显，支持将其作为提高虾产量的可持续成分。需要进一步研究

作者贡献声明

郭一春：概念构思、方法论、研究设计、资源获取、初稿撰写、资金申请。

黄超权陈：方法论、数据分析、研究设计、初稿撰写。

胡芷航：方法论、数据分析、研究设计、初稿撰写。

阿南特·巴拉德瓦杰：概念构思、研究设计、资源协调。

朱玉婷：方法论、研究设计。

陈泰源：方法论、研究设计。

繁华南：概念构思、资源协调、监督。

李伯桑

利益冲突声明

作者声明无利益冲突。

致谢

本研究得到了Nutri-Potential Biotechnology Co., Ltd（111(O)B2_0516）的支持。我们感谢Grobest Group Ltd.（台湾）的Jean Wu和Bobby Sun在饲料配方方面的协助。