托鲁拉酵母可以降低大西洋鲑鱼饲料中对植物蛋白的依赖：其对生长、营养利用、黏膜健康及脾脏基因表达的影响

植物蛋白替代品 torula酵母在挪威鳟鱼养殖中的潜力评估：通过12周剂量响应实验，研究发现0-20%酵母替代大豆蛋白未显著影响生长性能、营养效率和免疫指标，但高剂量组出现肠道前段皱襞降低、皮肤基底层增厚及肾脏黑色素巨噬细胞增多等生理变化。基因表达分析显示脾脏免疫相关基因无显著激活。结果表明torula酵母可作为植物蛋白的可持续替代来源，但需进一步验证长期高剂量摄入对鱼类健康的影响。

　　
### 大西洋鲑饲料中替代大豆蛋白的托鲁拉酵母蛋白研究解读

#### 研究背景与意义
随着全球水产养殖业的扩张，预计到2050年需生产约1000万吨配合饲料以支持需求增长（FAO, 2022）。当前饲料中70%以上依赖植物蛋白，包括大豆、小麦、玉米和大豆蛋白浓缩物（Aas et al., 2022）。虽然植物蛋白提供了稳定的营养来源，但过量使用可能引发肠道炎症等问题（Zatti et al., 2023）。微生物蛋白作为替代方案，因其可持续性和可控性备受关注。托鲁拉酵母（Cyberlindnera jadinii）作为典型真菌蛋白，在鱼类饲料中已有初步应用，但针对大西洋鲑成鱼阶段的研究仍不足。本研究通过剂量响应设计，评估了托鲁拉酵母对12周龄大西洋鲑（体重约92克）生长性能、营养吸收及肠道健康的影响，为优化可持续饲料配方提供依据。

#### 实验设计与样本分析
研究采用5种不同酵母添加量（0%、5%、10%、15%、20%）的饲料，通过12周饲养实验评估其效果。样本量为800尾大西洋鲑，分置于20个循环水养殖池中，每组4个重复。实验前鱼体注射疫苗，确保健康状态。饲料通过自动化投喂器每日两次定量投喂，每次投喂量根据预期增重调整。消化实验额外延长5周，收集粪便进行成分分析。

关键数据采集包括：
1. **生长性能**：记录初始体重（IBW）、终末体重（FBW）、体长（FL）、增重率（WG）、特定生长率（SGR）、饲料转化率（FCR）等。
2. **营养消化率**：通过添加钇氧化物（Y?O?）标记物，计算蛋白质、脂类及氨基酸的表观消化率（ADC）。
3. **组织形态学**：选取0%、10%、20%酵母组各3尾鱼，分析肠道（前段和后段）、皮肤及肾脏的组织结构变化。
4. **转录组学**：对脾脏组织进行基因表达分析，评估免疫激活状态。

#### 主要研究结果
1. **生长与营养吸收**
- 所有组别鱼体增重均超过4倍（IBW 92.4g → FBW 435.1g），SGR为1.70±0.02，FCR稳定在0.71-0.73，表明酵母替代未显著影响生长效率。
- 蛋白质ADC在20%酵母组达86.9%，显著高于对照组（85%），但差异较小（p<0.001，R2=0.59）。氨基酸消化率整体稳定，仅赖氨酸（p=0.02）和蛋氨酸（p=0.03）呈现剂量依赖性变化。
- 脂肪消化率保持在89%-91%，未受酵母添加影响（p>0.05）。

2. **肠道组织学分析**
- **前肠段**：20%酵母组肠道皱襞高度（AVL）较对照组降低13.5%（731.8μm vs 810.8μm），但黏膜屏障功能（基于杯状细胞密度和面积）无显著差异。
- **后肠段**：20%酵母组黏膜下层厚度（DSB）增加5.2%（53.0μm vs 45.7μm），伴随黏膜细胞体积增大（p=0.04），但未发现明显炎症指标（如淋巴细胞浸润）。
- **主成分分析（PCA）**显示，前肠皱襞高度（AVL）和后肠黏膜下层厚度（DSB）是主要区分因素，但整体肠道结构未受显著影响。

3. **皮肤与肾脏变化**
- **皮肤**：20%酵母组表皮层（EpL）厚度增加6.4%（154.55μm vs 146.18μm），黏膜细胞密度增加14.7%（p=0.007），可能增强物理屏障和免疫响应。
- **肾脏**：20%酵母组黑色素巨噬细胞（Melanomacrophages）数量增加（评分从1.0升至1.8），提示可能的氧化应激或免疫激活，但未观察到长期病理效应。

4. **免疫基因表达**
- 脾脏转录组分析发现112个基因表达差异（log2ER>0.6且p<0.05），其中7个GTPase IMAP家族基因（如LOC106591032）上调1.5-1.42倍，可能与B/T细胞信号通路相关。
- 补偿系统基因（如C1qC）表达下调，但未达到统计学显著水平（p=0.004），表明免疫激活程度较低。

#### 关键发现与机制探讨
1. **托鲁拉酵母的替代潜力**
- 饲料中最高替代率达20%时，仍能维持鱼体蛋白质、脂类及氨基酸的吸收效率（PER=2.96，LER=4.67），证明其作为大豆蛋白的可行替代品。
- 研究发现酵母蛋白可能通过核苷酸 sparing效应促进氮利用（Glencross et al., 2024），但未观察到显著差异，可能与实验周期较短（12周）或酵母浓度不足有关。

2. **肠道微生态与屏障功能**
- 前肠皱襞高度降低可能与细胞壁成分（如β-葡聚糖）刺激肠道形态重塑有关，但未导致吸收面积下降（FCR稳定）。
- 后肠黏膜下层增厚可能反映局部免疫应答，结合皮肤黏膜细胞密度增加，提示酵母蛋白可能通过激活模式识别受体（PRRs）增强黏膜屏障（Kiron et al., 2016）。

3. **肾脏黑色素巨噬细胞增多**
- 托鲁拉酵母细胞壁含铁和脂多糖成分，可能通过激活TLR4/NF-κB通路诱导肾脏巨噬细胞聚集（Steinel and Bolnick, 2017）。
- 但未观察到肾脏功能指标（如肌酐水平）异常，表明该效应属于代偿性免疫反应。

#### 现存问题与未来方向
1. **剂量效应与长期影响**
- 20%酵母添加量虽未引发生长抑制，但可能通过氧化应激（如MDA含量升高）导致慢性炎症，需长期跟踪（>6个月）。
- 需验证不同酵母菌株（如Candida utilis与Torula酵母的免疫原性差异）对肠道菌群（如乳酸菌/肠杆菌比例）的影响（Luan et al., 2023）。

2. **加工工艺优化**
- 当前使用的酵母含21.8%纤维（主要为β-葡聚糖），可能降低适口性。需开发预处理工艺（如热水浸提）以减少抗营养因子（如单宁酸）含量（Hansen et al., 2021）。

3. **环境适应性与成本效益**
- 需评估酵母蛋白在低温（<8℃）或高盐（>35‰）环境下的稳定性，目前实验均在8℃、35‰盐度下进行。
- 成本方面，需对比每公斤酵母蛋白（约$2.5/kg）与大豆蛋白（$1.8/kg）的性价比，结合减污潜力（如减少氮排放18%）综合评估（Albrektsen et al., 2022）。

#### 结论
本研究证实托鲁拉酵母可替代20%大豆蛋白而不影响大西洋鲑生长性能和营养吸收，其细胞壁成分可能通过调节免疫（如IMAP家族基因）和肠道形态（如皮肤黏膜增厚）增强抗病性。但高剂量（20%）可能引发局部黏膜修复反应（如前肠皱襞萎缩、后肠黏膜增厚），提示需平衡免疫激活与肠道稳态。未来研究应聚焦于酵母预处理技术、剂量依赖性炎症阈值及多菌种协同效应。