枯草芽孢杆菌发酵美洲大蠊残渣替代鱼粉对大口黑鲈幼鱼生长、代谢及肠道健康的影响

为解决水产饲料中鱼粉资源短缺问题，研究人员开展枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)发酵美洲大蠊(Periplaneta americana)残渣(FACR)替代鱼粉的研究。通过9周饲喂实验发现，15%替代组显著提升大口黑鲈(Micropterus salmoides)幼鱼的粗蛋白含量、消化酶活性及免疫指标，同时优化肠道菌群结构。该研究为昆虫蛋白资源化利用及可持续水产饲料开发提供科学依据。

　　

随着全球水产养殖业规模扩大，传统鱼粉资源因过度捕捞和环境压力面临严重短缺，价格持续攀升。与此同时，水产饲料中鱼粉占比高达40-50%，成为制约产业可持续发展的瓶颈。昆虫蛋白因其高营养价值和环境友好特性被视为理想替代品，但昆虫外骨骼中的几丁质等抗营养因子限制了其应用。美洲大蠊(Periplaneta americana)作为传统中药材，其乙醇提取后的残渣含有63%粗蛋白和22%粗脂肪，但当前多被焚烧处理，造成资源浪费。如何通过生物技术手段提升昆虫蛋白利用率，成为水产营养学研究的热点问题。

大理大学农学与生物科学学院的研究团队在《Aquaculture Reports》发表论文，系统评估了枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)发酵美洲大蠊残渣(FACR)替代鱼粉对大口黑鲈(Micropterus salmoides)幼鱼生长性能、生理代谢及肠道健康的影响。研究通过正交实验优化发酵工艺（96小时/37°C/6%接种量/80%含水量），使几丁质含量从10.31%降至4.09%，并制备5种等氮等脂饲料（0%、15%、30%、45%、60%替代水平），进行为期9周的养殖实验。

关键技术包括：发酵工艺优化（L₉(3⁴)正交设计）、生长性能测定（体重增重率WGR、特定生长率SGR等）、生化指标检测（血清ALT/AST、肝脏TG/T-CHO等）、肠道形态学分析（绒毛宽度/隐窝深度）以及16S rRNA测序（V4区扩增，Illumina MiSeq平台）。

3.1 存活率与生长性能

45%和60%替代组终末体重(FBW)和增重率(WGR)显著低于对照组（P<0.05），而15%替代组与对照组无差异。饲料转化率(FCR)在低替代组（0-30%）显著优于高替代组，表明适度替代不影响生长效率。

3.2 鱼体成分与氨基酸组成

45%替代组全鱼粗蛋白含量最高（18.12% vs 对照组17.34%），但60%替代组必需氨基酸(EAA)占比(TEAA/TAA)显著提升至0.434。这表明发酵有效释放了昆虫蛋白的营养潜力。

3.3 消化酶活性

15%替代组肠道胰蛋白酶活性达474.99 U/mg蛋白，显著高于对照组（324.61 U/mg），而60%替代组α-淀粉酶活性降至0.09 U/mg（对照组0.15 U/mg），显示FACR对碳水化合物消化的抑制作用。

3.4 代谢指标

血清总蛋白(TP)在45%替代组达峰值42.16 g/L，而30%替代组尿素氮(UN)最低（10.09 mmol/L vs 对照组13.32 mmol/L）。肝脏葡萄糖(GLU)随替代水平升高而增加，60%组达7.86 mmol/g蛋白，提示FACR可能影响糖代谢。

3.5 抗氧化与免疫

15%替代组血清补体C3(501.61 μg/mL)和IgM(767.56 μg/mL)显著升高，而60%组肝脏过氧化氢酶(CAT)活性降至80.59 U/mg（对照组135.96 U/mg），表明高替代水平可能引发氧化应激。

3.6 肠道形态与菌群

30%替代组绒毛宽度最宽（126.71 μm），但60%组微生物多样性(Shannon指数)显著降低。PCA分析显示FACR组菌群结构与对照组分离，以 Fusobacteria（57.3%）和 Cetobacterium（49.2%）为优势菌属。

该研究证实，15%鱼粉替代水平在维持大口黑鲈生长性能的同时，可提升蛋白质沉积率（粗蛋白+4.5%）、增强免疫力（IgM+33.4%）并优化肠道健康。发酵工艺有效降低几丁质含量（-60.2%）是关键突破，而高替代组（>30%）出现的消化酶抑制和菌群紊乱提示需控制添加比例。研究成果为昆虫蛋白资源化利用提供了技术范式，对推动水产饲料行业可持续发展具有重要意义。