对虾营养与健康：蛋白质、脂类和碳水化合物的重要性

　　

　　动物通过摄取食物来满足他们的生理需求。蛋白质（氨基酸），脂类（脂肪酸），碳水化合物（能量），维生素和矿物质是对虾生长和存活的必需营养物质。同时，营养物质是大家公认的免疫应答的重要决定物质。感染和营养不良之间是协同关系。营养不足或不良的投喂习惯可能导致虾类对疾病的抵抗力降低以及免疫系统的反应降低。因此，定量和定性的营养需求在对虾的健康中扮演着重要的角色。目前，营养学家更加重视营养策略促进虾类的生长和提升产量，但在增强抵抗力上的没有进行进一步的优化。

　　

　　虾类免疫系统的特点是缺乏自适应机制介导的抗体。该免疫系统主要基于先天机制来识别和消除外来微生物和病原体，包括细胞免疫和体液免疫。细胞免疫主要包括三种类型的血球，即透明细胞，半颗粒细胞和大颗粒细胞(Aono et al., 1993)。体液免疫包括酶原（PROPO）系统，超氧化物歧化酶（SOD），溶菌酶（LSZ），抗菌肽，活性氧物质（ROS，例如O2-，H2O2和OH-），血蓝蛋白等。

　　

　　近年来，研究和开发免疫增强剂，包括一些营养物质（例如，维生素C，N-3高度不饱和脂肪酸），已越来越多地引起水产养殖的科学家的关注。免疫刺激剂是一种天然存在的化合物，在甲壳动物中大多数情况下是由病原微生物刺激机体的免疫系统，增强机体对疾病的抵抗力。Sakai (1999)指出，免疫增强剂可以根据其来源分为以下几类：细菌，藻类衍生的，动物来源的，营养因子作为免疫增强剂，和激素/细胞因子。已有报道指出虾类和鱼类的免疫增强剂受到葡聚糖，几丁质，乳铁蛋白和左旋咪唑等的影响。最经济最可行的管理免疫增强剂的方法是以饲料添加剂的形式投喂给虾类，因此我们在本章节中会对虾类的非营养性免疫增强剂进行相关的综述。

　　

　　Protein and amino acids　　

　　

　　PROTEIN AND AMINO ACID REQUIREMENTS　

　　

　　饲料中蛋白质的最低需求或者氨基酸的平衡是水产养殖中主要关注的点，因为这是想要确保虾类正常生长和发育的必需物质。但是由于蛋白质是饲料中价格最高的组成成分，因此过多的蛋白质提供量也是不经济的行为。因此在大多数的研究中最关注的就是确定虾类的最低蛋白质需求。一般情况下，不同的品种对饲料中蛋白含量的需求从30-55%不等。研究指出，由于甲壳动物对蛋白质需求会受到蛋白质质量（例如，必需氨基酸的含量和消化率）、年龄或生理状态以及环境因素（如盐度、溶解氧、温度）的影响，因此在研究其蛋白质需求的时候需要仔细的进行确认。

　　

　　虾与其他动物一样，需要10种必需氨基酸（EAA）。这些必需氨基酸被Kanazawa and Teshima（1981）证实包括精氨酸，蛋氨酸，缬氨酸，苏氨酸，异亮氨酸，亮氨酸，赖氨酸，组氨酸，苯丙氨酸，色氨酸。一般情况下，虾类粗蛋白需求的定量研究已经包含了这类必需氨基酸的定性需求。这种相似性的理论方法为最佳的蛋白质含量需求提供了一个基本的理论依据。

　　

　　PROTEIN, AMINO ACIDS AND IMMUNE RESPONSES　

　　

　　如果在虾类营养中投喂一个次优的蛋白质水平，可以预期到虾的免疫功能会受到相应的影响。凡纳滨对虾幼虾投喂蛋白含量为5%的饲料与蛋白含量为40%的饲料相比，其日增重率明显降低(Pascual et al., 2004b)。随着饲料中蛋白质含量的增加，虾体中血蓝蛋白携氧的水平也会增加，这表明虾摄取蛋白质会作为血蓝蛋白的基础物质。当饲料中添加次优蛋白质时血细胞含量会减少，这表明血细胞中包含的酶原，包括酶原系统（ProPO），对虾抗菌肽Penaeidins及其活力（吞噬、凝血）均会下降。同时饲料中添加次优蛋白时减少呼吸爆发数表明饲料中次优的蛋白水平会影响细胞数量以及细胞的吞噬能力。

　　

　　在虾类配合饲料中十种必需氨基酸中蛋氨酸、赖氨酸和精氨酸经常是限制性氨基酸，它们均是虾类正常生长和存活的必需氨基酸(Coloso and Cruz, 1980; Pascual and Kanazawa,1986; Akiyama et al., 1991)。凡纳滨对虾投喂缺乏蛋氨酸、赖氨酸和精氨酸的饲料与对照组相比在湿重上显著降低，而在这三种氨基酸中，精氨酸的限制性作用最小(Fox et al., 1995)。但是精氨酸会参与一氧化氮合酶的合成，这在虾类是必须的(Jiang et al., 2004)。已有许多的研究表明，精氨酸会促进许多动物和人类T细胞介导的免疫应答的效果，因此其对虾类健康的肯定具有促进作用，但仍需进一步深入的研究。

　　

　　Lipids and fatty acid　

　　

　　LIPID AND FATTY ACID REQUIREMENT　

　　

　　脂类是虾类配合饲料的重要组成部分，它是虾类可以利用的能量物质的主要来源。同时，饲料脂肪中还提供了虾类不能自主合成的必需脂肪酸（EFA）。在虾类配合饲料中适宜的脂肪含量在6-7.5%之间，最高不超过10%(Akiyama et al., 1991)。

　　

　　对虾对脂类营养中具有特殊需求的脂类物质主要有多不饱和脂肪酸，磷脂以及胆固醇。饲料中必需提供足够的必需脂肪酸来满足虾类正常生长和发育的需求(NRC, 1993)。由Kanazawa et al. (1977, 1978, 1979a,b) and Lim et al. (1997)等的一系列研究表明，亚油酸（LOA）、亚麻酸（LNA）、二十碳五烯酸（EPA）以及二十二碳六烯酸等四种脂肪酸是虾类生长发育的必需氨基酸，特别是EPA和DHA两种n-3系列高不饱和脂肪酸（HUFA）是最重要的两种脂肪酸。

　　

　　已有研究报道指出，饲料中缺乏多不饱和脂肪酸（PUFA）会影响凡纳滨对虾、中国对虾以及斑节对虾(Lim et al., 1997), P. chinensis (Wang et al., 1993) and P. monodon (Merican and Shim, 1996)的成活率、生长发育以及饲料转化率。然而，过多的摄取n-3 HUFA（≥31.2 mg/g饲料干重）也会对斑节对虾幼体的生长存活生长不利的影响(Rees et al., 1994)。在凡纳滨对虾中亦有类似的研究结果(Gonzalez-Felix et al., 2002).。

　　

　　CHOLESTEROL AND PHOSPHOLIPIDS

　　

　　胆固醇在虾类中是性激素、蜕皮激素、肾上腺皮质激素、胆汁酸以及维生素D等生理活性化合物的重要前体物质(Sheen et al., 1994)。已有的研究表明，胆固醇不能够从乙酸乙酯进行从头合成。因此，饲料中必需添加适宜量的胆固醇已保证虾类的生长和存活。已有的研究显示，虾类饲料中胆固醇的添加量在0.2-1.0%之间，其中 juvenile shrimp P. japonicus (0.5%; Kanazawa et al., 1971), juvenile P. monodon (0.2-0.8%; Sheen et al., 1994), larvae P. monodon (1.0%; Paibulkichakul et al., 1998), P. vannamei (0.23-0.4%; Duerr and Walsh, 1996).

　　

　　已有的研究表明，磷脂会显著影响虾类的生长、存活、畸形以及对环境的耐受力。它们在维护细胞结构以及细胞膜功能上具有重要的作用，同时在肠道中作为乳化剂可以促进肠道对长链脂肪酸的吸收。另外，它们还能够刺激脂蛋白的合成同时在脂质的运输中发挥重要的作用。

　　

　　磷脂和胆固醇之间具有很多的相互作用。凡纳滨对虾对胆固醇的需求量会随着饲料中磷脂含量的升高而降低(de-oiled lecithin)。然而，在饲料中胆固醇含量一致时，磷脂的含量越高，凡纳滨对虾的生长越快(Gong et al., 2000)。在斑节对虾中亦有类似的研究结果(Paibulkichakul et al., 1998)。

　　

　　N-3 HIGHLY UNSATURATED FATTY ACID AND IMMUNE RESPONSES

　　

　　在哺乳动物中，已知饲料中n-3系列多不饱和脂肪酸是类花生酸类物质的重要合成前体，而类花生酸类物质是炎症免疫调节的重要介质。事实上，它们可以显著影响淋巴细胞的增殖，杀伤细胞的活性，白细胞介素2（IL-2）的产生以及外周血单核细胞的增殖。总而言之，n-3系列HUFA，特别是EPA和DHA是海洋鱼类生长、存活、发育、抗氧化以及免疫必不可少的脂肪酸。

　　

　　Sheldon and Blazer (1991)研究指出，斑点叉尾鮰饲料中富含n-3HUFA时其杀菌活性会有明显提高。虹鳟鱼类饲料中缺乏n-3PUFA时比饲料中添加n-3PUFA时更容易受病原体的感染(Kiron et al., 1995). Wang et al. (2006)牙鲆饲料中添加n-3HUFA会增加其对迟缓爱德华氏菌的免疫力和抵抗力(Paralichthys olivaceus, Temminck and Schlegel)。然而，Erdal et al. (1991)等研究指出在大西洋鲑鱼饲料中添加n-3PUFA会降低抗体的滴度以及存活率likelihood of survival 。在斑点叉尾鮰饲料中添加n-3HUFA与添加n-6HUFA相比会降低对鮰爱德华氏菌感染的存活率(Li et al., 1994b)。这表明在饲料中需要均衡n-3与n-6系列脂肪酸的含量，从而达到增强机体免疫应答的效果。

　　

　　迄今为止的研究没有直接的数据表明饲料中缺乏n-3HUFA会引起对虾机体免疫力及抗病力的下降。Palacios et al. (2004)研究发现，在地盐度养殖环境虾，饲料中n-3HUFA会提高凡纳滨对虾虾苗的成活率。同时他们指出，饲料中添加HUFA对对虾存活以及渗透压调节具有有益作用，其主要原因是因为饲料中HUFA的添加可以改善鳃及鳃区中的脂肪酸组成，进而增加鳃的渗透压调节机制，即增强鳃中Na+/K+-ATP酶及碳酸酐酶的活力。在脊椎动物中，免疫系统是最重要的系统之一，而在无脊椎动物中免疫系统还需要进行更多的研究。

　　

　　Carbohydrates

　　

　　CARBOHYDRATE REQUIREMENTS AND SOURCES

　　

　　虾类饲料中碳水化合物的适宜含量如下：中国对虾（P. chinensis）26%, (Xu和Li, 1986); 细角对虾（P. stylirostris）21%, (Rosas et al., 2000); 凡纳滨对虾（P. vannamei）10-20%, (Guo et al., 2005).

　　

　　一般情况下，虾对单糖的利用率差。Sick和Andrews (1973)的报道指出，P. duorarum在投喂含40%淀粉的时其生长和存活要高于投喂含40%单糖的饲料。Alava and Pascual (1987)等使用含有10，20和30%的海藻糖、蔗糖或葡萄糖分别投喂斑节对虾。结果显示，对虾饲料中含有海藻糖和蔗糖的试验组增重比葡萄糖组高，死亡率比葡萄糖组低。Shiau and Peng (1992)研究了海水饲养斑节对虾的条件下，不同碳水化合物来源的利用率以及碳水化合物对蛋白质的节约效应。他们试验中设计了三个蛋白水平（40,35,30%），三个不同碳水化合物来源（葡萄糖，糊精，淀粉）也设计了三个不同水平（20,25,30%）。最终结果显示，投喂淀粉或者糊精的试验组虾的增重、饲料效率、蛋白质利用效率以及存活要显著高于投喂葡萄糖的试验组，同时也得出在节约蛋白质上淀粉要比糊精以及葡萄糖的效果好。因此，在使用淀粉替代葡萄糖或者糊精作为碳水化合物来源时斑节对虾的饲料蛋白水平需求量较低。然而，Pascual et al. (1983)使用含量分别为10或者40%的麦芽糖、蔗糖、糊精、糖蜜、木薯淀粉、玉米淀粉以及西谷椰子淀粉为碳源的饲料投喂斑节对虾，结果并没有发现复杂的碳水化合物的组成和斑节对虾的生长具有显著的相关性。

　　

　　CARBOHYDRATE AND IMMUNE RESPONSES　

　　

　　有研究表明，P. setiferus和凡纳滨对虾幼虾血液中蛋白和葡萄糖的含量与饲料中蛋白质和葡萄糖的含量具有显著的相关性(Rosas et al., 2001a,b)。此外，凡纳滨对虾和P. setiferus还可以通过糖异生途径将蛋白质转变为糖原，这可以将对虾对饲料中碳水化合物的需求量降至最低。通过蛋白质的代谢，对虾能独立合成碳水化合物，调节渗透压和合成糖原，或以血蓝蛋白的形式贮存蛋白质。已有研究表明，血糖、甘油三酯、胆固醇和乳酸以及血液中的蛋白质、渗透压、氧血蓝蛋白（OxyHc）、血细胞以及ProPO是衡量自然和养殖环境(Rosas et al., 2001a)下对虾营养和免疫学健康的适宜指标(Sanchez et al., 2001; Pascual et al., 2003) 。

　　

　　Pascual et al. (2004a) 基于大小的选择方案研究了饲料中不同的碳水化合物含量对凡纳滨对虾幼虾血液代谢产物和免疫反应的影响。试验中，野生的凡纳滨对虾幼虾以及第七代养殖对虾饲养在相同的环境下，对虾投喂高碳水化合物（HCHO：44%）或低碳水化合物（LCHO：3%）的饲料55天。野生虾显示饲料中碳水化合物与乳酸，蛋白质和血细胞数量具有显著的相关性，这表明饲料中的碳水化合物通过转氨基路径可以合成蛋白质。在第七代养殖对虾中这些参数与饲料碳水化合物的水平是呈负相关的关系，这表明在养殖对虾中饲料中碳水化合物合成蛋白质的水平被抑制。养殖对虾对低碳水化合物含量的饲料表现出有限的利用能力，表明了其生长代谢和免疫反应对饲料中高蛋白具有很高的依赖性。这些结果表明，在基于大小的养殖项目中，其他代谢比糖类代谢更容易。丧失了对饲料中糖类代谢能力的虾可能会限制饲料中蛋白质含量的降低，同时限制我们对对虾养殖业往生态、环保经济方向上做的努力。