必需氨基酸强化植物蛋白饲料改善草鱼生长性能、肠道健康及胆汁酸代谢的机制研究

本研究针对高植物蛋白饲料在水产养殖中引发的生长受限、肠道炎症及胆汁酸代谢紊乱等问题，通过补充赖氨酸(Lys)、蛋氨酸(Met)和苏氨酸(Thr)实现氨基酸平衡。结果表明，该策略显著提升草鱼增重率(WGR)和饲料效率(FE)，下调TLR/MyD88/NFκB通路炎症因子表达，重塑以厚壁菌门(Firmicutes)为主的肠道菌群，并促进肝脏胆固醇7α-羟化酶(CYP7A1)介导的胆汁酸合成。研究为水产饲料优化提供了理论与实践依据。

　　

研究背景

在水产养殖业面临饲料成本攀升与环境压力的双重挑战下，高植物蛋白饲料因其经济性成为鱼粉替代方案。然而，豆粕、菜籽粕等植物蛋白存在抗营养因子和氨基酸失衡问题，易导致养殖动物生长迟缓、肠道炎症和代谢紊乱。草鱼作为我国淡水养殖主力品种，其产量占2023年全国水产总量的重要份额，但现有饲料配方导致的胆汁酸循环障碍和菌群失调严重制约产业可持续发展。

研究设计与方法

中国科学院水生生物研究所水产育种与可持续养殖国家重点实验室团队在《Aquaculture Reports》发表研究，通过为期8周的养殖实验，对比基础饲料（含26%豆粕+22%菜籽粕+20%棉籽粕）与补充0.21% Lys、0.32% Met、0.23% Thr的试验饲料对草鱼（初始体重61.3±0.5 g）的影响。采用16S rRNA测序分析肠道菌群，qPCR检测TLR通路基因表达，LC-ESI-MS/MS定量胆汁酸代谢物，并结合组织学与生化指标评估生长性能。

关键技术

1. 氨基酸平衡饲料配方设计

2. 肠道组织HE染色病理分析

3. 肝脏胆汁酸靶向代谢组学

4. 炎症相关基因表达谱检测

5. 肠道菌群α/β多样性分析

研究结果

3.1 生长性能提升

试验组终末体重(FBW)较对照组提高18.4%，氮排放降低20.4%，证实氨基酸平衡显著改善蛋白质利用率（P<0.05）。

3.2 肠道炎症缓解

HE染色显示试验组淋巴细胞浸润减少，TLR1/2/4及下游MyD88、TRAF6表达下调，促炎因子IL1β、IL6降低40%-60%（P<0.05），血浆溶菌酶活性提升80%。

3.3 菌群结构优化

ACE指数增加25%，厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度提高2.1倍，螺旋体门(Spirochaetota)和短螺旋体属(Brevinema)显著减少（P<0.05），PCA分析证实菌群组成差异。

3.5 胆汁酸代谢激活

肝脏胆固醇含量升高17.9%，CYP7A1基因表达上调1.8倍，胆酸(CA)、牛磺鹅去氧胆酸(TCDCA)等胆汁酸浓度增加30%-50%（P<0.05），且与厚壁菌丰度呈正相关。

结论与意义

该研究首次阐明必需氨基酸通过三重机制协同增效：① 直接促进蛋白质合成提升生长；② 抑制TLR通路减轻炎症；③ 调控"菌群-短链脂肪酸-胆固醇-CYP7A1"轴优化胆汁酸循环。每吨饲料添加0.76%氨基酸混合物可增产草鱼1405 kg，为水产饲料降本增效提供精准营养策略。研究成果对推动植物蛋白资源的高效利用和绿色养殖具有重要实践价值。