鱼粉多呈棕色粉末状，通常是将整条鱼或加工过的鱼肉、骨头和不可食用的内脏等辅料烘干、煮熟和磨碎后得到。鱼粉被认为是最可靠的鱼类养殖蛋白质来源，因为其营养成分可以满足鱼类饮食需求，在适口性、消化率方面也具有较好表现。水产养殖业消耗了全球70%以上的鱼粉[1]。近年来，受过度捕捞、环境污染及飓风等因素[2]的影响，海洋渔业资源衰减，全球每年鱼粉产量维持在650万t左右[3]，未来甚至有可能下降[4]。因此，近年来渔业研究人员致力探索新蛋白质来源用于替代鱼粉。目前，学界已经在动物性蛋白源[5]、植物性蛋白源[6]、昆虫蛋白源[7]与单细胞蛋白源[8]等方面取得一定研究进展，理论上可将海洋鱼类生态系统面临的压力在一定程度上转移到陆基农业系统、工业发酵系统或生物废物系统中。但新蛋白源存在营养不均衡等问题，需进一步深入研究。文章介绍了目前鱼类养殖中主要的蛋白源，对鱼粉替代品的研究进行综述，以适应渔业的发展需求。1植物性蛋白源植物蛋白来源被认为是替代鱼粉的最佳来源，其中豆粕已广泛应用于鱼类饵料中。植物性蛋白源中存在以下缺点：个别植物成分具有抗营养物质[9]；缺乏某些必需氨基酸；纤维和淀粉组成的不溶性碳水化合物含量过高；营养物质的生物利用度和适口性较低。因此，植物蛋白源在鱼类养殖业中的应用受到限制。目前，豆粕、菜籽粕和棉籽粕都是较为理想的鱼粉替代品。1.1豆粕研究表明，在鱼类饵料配方中，豆粕是一种良好的鱼粉替代品，可补充限制性氨基酸，主要是蛋氨酸和赖氨酸[10]。然而，豆粕的适口性相对较差，加之存在抗营养因子（ANF）和缺乏牛磺酸[11]，导致豆粕在肉食性鱼的饮食配方中的使用受到一定限制[12]。尽管如此，豆粕作为一种来源广阔、价格合适、营养均衡、负面影响相对较小的选择，已在鱼类养殖中大面积推广。Liu等[13]研究显示，豆粕替代饵料中51.18%~52.46%的鱼粉，可使红唇鲻幼鱼（Liza haematocheila）肝脏中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷氨酰草酰乙酸转氨酶（GOT）的活性随着膳食豆粕水平的增加而显著增加，豆粕替代全部鱼粉的鱼肝脏中丙二醛（MDA）的含量显著高于其他处理。Miao等[14]研究显示，使用豆粕替代饵料中的脱脂鱼粉可使乌鳢（Channa argus Cantor）肠道微生物结构发生变化，且炎症细胞因子基因的相对表达显著上调。上述研究表明，使用豆粕替代鱼粉时应更加重视肠道微生物群的功能和黏膜炎症的发病机制，并通过肠道微生物群分析评估饮食和鱼类肠道健康的影响。1.2菜籽粕菜籽粕被认为是一种仅次于豆粕、具有广阔发展前景的水产饵料植物蛋白源[15]，含有较丰富的必需氨基酸，如蛋氨酸和半胱氨酸。然而，菜籽粕含有硫代葡萄糖苷、酚类化合物（PC）、单宁酸、植酸（PA）和非淀粉多糖等抗营养因子限制了其添加量。PA、PC和残留的降解产物具有有效的抗氧化特性[16]，植酸盐可以抑制脂质过氧化和羟基自由基的形成[17]，表明菜籽粕具有一定的替代鱼粉的潜力，但是添加量不宜过高。菜籽粕在罗非鱼的饲养中已有较为系统的应用。菜籽粕的抗营养物质和纤维结构可能会对肠道造成负担，限制营养的分解与吸收。Mohammadi等[18]研究显示，菜籽粕替代比例高于25%会导致罗非鱼生长指数显著下降。Iqbal等[15]研究发现，用菜籽粕替代50%鱼粉后，罗非鱼（O. niloticus）的生长性能、饲料利用率、营养成分和功能指标最佳，但随着菜籽粕补充水平增加，肠道组织学中的变异程度也增加。1.3棉籽粕棉籽粕中蛋白质含量相对较高，每单位含量蛋白质的价格低于豆粕[19]。棉籽粕适口性强，但通常消化率可能较低，可用赖氨酸和蛋氨酸含量相对较低。此外，棉籽粕中的游离棉酚具有潜在毒性作用[20]。因此，为满足鱼类的营养需求，在棉籽粕使用过程中需要补充赖氨酸或同时补充赖氨酸和蛋氨酸。当市场条件有利时，在一些鱼类饵料中可以适当增加棉籽粕使用量以降低饲养成本。但也有研究表明，鱼类饵料中添加棉籽粕的水平不宜过高。Liu等[21]采用低棉酚棉籽（low-gossypol cottonseed meal，LCSM）代替白沙鮻（Sillago sihama）饵料中的鱼粉，结果发现，随着饵料中LCSM水平增加，白沙鮻肠淀粉酶的活性显著增加，而肠胰蛋白酶（TRP）的活性降低。Yuan等[22]研究显示，采用5%和7%的棉籽粕水解蛋白代替鱼粉会降低团头鲂（Megalobrama amblycephala）氨基酸代谢水平和生长性能，并通过抑制TOR信号通路和激活AMPK/SIRT1通路抑制ATP消耗。上述研究结果表明，部分鱼类对棉籽粕的耐受性较差。2畜禽加工副产品畜禽加工副产品具有高蛋白质和脂质含量，适用于配制某些肉食性鱼类的饵料。畜禽加工副产品是多种营养素的天然来源，如氨基酸（赖氨酸、组氨酸和精氨酸）或磷[23]。畜禽加工副产品不含抗营养因子，且适口性较好，加入水产饵料中能够很好地补充某些营养成分，因而可使用畜禽加工生产中的剩余材料替代鱼类饵料中的鱼粉。2.1肉骨粉肉骨粉是畜禽饲养的副产物，以残余躯体、内脏、骨等为原料，经过蒸煮、脱脂、干燥之后制成，通常含有48%~52%的蛋白质、33%~35%的灰分、8%~12%的脂肪和4%~7%的水，其蛋白质含量相对较高，与其他替代植物蛋白相比具有更好的促生长效果[24]。肉骨粉已作为一种经济的动物蛋白来源广泛用于家禽饲料。肉骨粉具有较好的适口性，但是其中复杂且难以分离的成分可能会刺激鱼类机体，增加鱼类非特异性免疫负担。Ai等[25]研究发现，大黄鱼（Pseudosciaena crocea）饵料中45%的鱼粉蛋白可被肉骨粉蛋白替代，并且不会显著降低大黄鱼的生长速度；但饲喂60%和75%肉骨粉蛋白饵料的鱼的特定生长率（SGR）显著低于其他组。此外，肉骨粉的干物质、蛋白质、脂质含量显著低于鱼粉，初步推测较高水平的肉骨粉会导致鱼类的生长速度减慢，主要原因是消化率较低和必需氨基酸不均衡。Wang等[26]研究发现，当采用肉骨粉代替40%鱼粉时，乌苏里拟鲿（Pseudobagrus ussuriensis）的生长、抗氧化能力和非特异性免疫反应产生了严重的负面影响，SOD、CAT和溶菌酶（LZM）活性显著降低，对肉骨粉表现出较差的耐受性。2.2血粉血粉蛋白质含量较高（85%~90%），且富含亮氨酸、赖氨酸。血粉市场价格较低，产量较高，我国禽血粉年产量已达到40万t[27]，在鱼类养殖中已有一定的应用基础[28]。Kirimi等[29]发现，使用血粉代替鱼粉可降低饵料中蛋氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、脯氨酸、缬氨酸含量，增加精氨酸、苯丙氨酸和丙氨酸含量，饵料中必需氨基酸指数随血粉添加量增加而降低。Gao等[30]研究发现，使用血粉替代饵料中50%的鱼粉，鲤鱼（Cyprinus carpio）的存活率、增重率、饲料转化率均无显著变化，但试验组鲤鱼的肠绒毛高度和褶皱深度显著低于对照组，表明饵料中大量添加血粉可能会对鱼类肠道产生负面影响。3昆虫性蛋白源昆虫是蛋白质、脂质、维生素的良好来源，因而在鱼类饵料行业中使用昆虫粉代替鱼粉的现象愈发普遍。昆虫形态小、生长速度快、繁殖能力强、性成熟快，而且饲料转化效率高，甚至可在低质量的有机废物和粪便上快速生长繁殖[31]。昆虫易积聚脂肪，特别是在成熟阶段，全脂昆虫膳食中含有高水平的脂质。欧盟委员会允许将7种养殖昆虫中提取的蛋白质用于水产养殖[32]，其中以黑水虻（Hermetia illucens）、普通家蝇（Musca domestica）、黄粉虫（Tenebrio molitor）的相关研究最为广泛。3.1黑水虻黑水虻（Hermetia illucens）是目前发现最理想的昆虫蛋白来源，因为其具有将有机废料转化为高生物价值蛋白质（40%~45%）和脂肪（30%~35%）的能力。黑水虻幼虫含有营养价值较高的脂肪酸以及较高的矿物质含量，且钙磷比较高。此外，在蛋白质质量方面，黑水虻幼虫含有比豆粕更接近鱼粉的有利必需氨基酸谱。研究显示，摄食海藻可使黑水虻幼虫富含常量和微量元素，进而成为矿物质的良好来源。Li等[33]研究表明，采用黑水虻（Hermetia illucens）幼虫饵料完全替代鱼粉不会影响大西洋鲑鱼（Salmo salar）的肠道健康。黑水虻幼虫虫体富含抗菌肽，具有较强的抗菌效果，可提高鱼类如黄颡鱼（Pelteobagrus fulvidraco）的免疫能力[34]。然而，Hu等[35]研究发现，当使用黑水虻蛋白粉替代饵料中鱼粉达到一定比例时，可对黄鳝（Monopterus albus）脂质代谢方面产生负面影响，表明在鱼类养殖中依然需要斟酌黑水虻幼虫的添加量。3.2普通家蝇家蝇（Musca domestica）蛆粉作为一种昆虫蛋白质来源，具有很高的营养价值，其粗蛋白含量为423~604 g/kg，脂质90~260 g/kg，总能量20.1~24.4 kJ/g，粗纤维通常低于90 g/kg[36]。家蝇蛆粉含有精氨酸、赖氨酸和蛋氨酸等[37]，还含有多种生物活性物质，如抗菌肽、凝集素和几丁质[38-39]，上述物质均对鱼类的生长发育具有正面作用。有研究表明，在尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）的饵料中使用家蝇蛆粉替代180 g/kg鱼粉（相当于对照饵料中鱼粉含量的50%）时，不会影响鱼的生长性能、肉质及先天免疫力[40]。但Hashizume等[41]发现，家蝇蛆粉的疏水部分可对鱼类生长产生负面影响，需去除疏水部分后再替代70%的鱼粉方可达到理想的养殖效果。家蝇蛆粉作为一种理想的蛋白源，其营养成分方面还需继续进行探索。3.3黄粉虫黄粉虫（Tenebrio molitor）是一种广泛培养用作宠物饲料的鞘翅目昆虫[42]。黄粉虫幼虫营养丰富，含有多种必需氨基酸（EAA）、脂质和必需的脂肪酸（EFA）[43]。黄粉虫饲养后产生的额外废物（排泄物）很少，食物利用率高。李兴霞等[44]发现黄粉虫具有啮食聚苯乙烯泡沫的能力，并从黄粉虫幼虫肠道中发现了能够降解聚苯乙烯的菌株，表明其在处理塑料污染方面具有巨大潜力。有研究指出，黄粉虫含有较高的甲壳素，具有一定的抗营养作用，在使用过程中需要在饵料中添加甲壳素酶。Terova等[45]发现，对虹鳟（Oncorhynchus mykiss）而言，黄粉虫幼虫粉是一种有效的替代动物蛋白，可替代水产饵料中的鱼粉；使用昆虫粉完全替代鱼粉后，虹鳟的肠道和皮肤微生物群只发生了轻微的变化，生长性能降低并影响肌肉脂肪酸成分，对最终对肌肉品质产生影响。目前，黄粉虫规模化生产效率还不高，仍需突破技术瓶颈[46]。4单细胞蛋白源单细胞蛋白由利用不同碳源生长的单细胞微生物（例如细菌、酵母和藻类）产生，通常来自其他农业产业产生的废物，包括谷壳、作物果皮、可可加工废物、甘蔗（甘蔗渣）、柑橘、芒果和椰糠等。上述废物因产生量大且难以处置而引起环境污染问题，将其转化为单细胞蛋白同时可以减小废物积累对环境造成的影响。单细胞蛋白源干粉除60%~82%的高蛋白质含量外，还包括碳水化合物、核酸、脂肪、矿物质和维生素。单细胞蛋白源干粉富含各种必需氨基酸，如赖氨酸、蛋氨酸，而这些氨基酸在大多数动植物来源中含量不足[47]。4.1细菌来自细菌的微生物蛋白被认为是最有前途的载体之一[48]。细菌体成分的特征是蛋白质含量通常在50%和65%之间，最终加工后蛋白质含量可能超过50%[49]。虽然大多细菌属于好氧异养生物，在分解代谢过程中会消耗大部分能量，但是部分细菌因存在固碳的途径并富含高价值蛋白、细胞维生素和类胡萝卜素而广受关注，如光合细菌。Zhang等[50]试验评估了甲烷氧化菌（Methylococcus capsulatus）细菌粉作为大口黑鲈（Micropterus salmoides）饵料中鱼粉替代品的可行性，结果发现，用少量菌粉替代鱼粉更有利于大口黑鲈的肠道健康，但随着替代比例上升，大口黑鲈的生长性能下降，饵料系数率增加，肠壁绒毛高度明显降低；用少量菌粉替代鱼粉增加了肠道炎症细胞因子基因（TLR2、RelA、TNF-α、IL-1β、IL-10和TGF-β）的表达水平，达到和酵母相同的效果，表明细菌蛋白源与酵母蛋白源均可能影响鱼类肠道健康，但相关机制还需进行深入研究。此外，Delamare-Deboutteville等[51]发现，用紫色光合细菌批量替代尖吻鲈（Lates calcarifer）饵料中33%和66%鱼粉具有较好的促生长效果，此菌种可通过光合作用积累碳，为开发蛋白替代方案寻找另一种可能。4.2藻类微藻可进行光合固碳，因而可作为高蛋白含量的单细胞蛋白来源[52]，是一种可持续的鱼粉替代品，使低成本大量生产成为可能。同时，很多藻类还富含二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）等高价值的不饱和脂肪酸，部分藻类还含有大量类胡萝卜素。如虾青素具有极强的抗氧化能力，可增强鱼类免疫力，并为鲑鱼、虹鳟等鱼类肌肉着色，提高鱼类经济价值[53]。Perez-Velazquez等[54]发现，节旋藻（Arthrospira sp.）和裂壶藻（Schizochytrium limacinum）混合粉可以替代50%的膳食鱼粉鱼油，且不影响美国红鱼（Sciaenops ocellatus）的品质。此外，裂壶藻粉还可作为美国红鱼的主要脂质来源。Younis等[55]研究发现，在尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）饵料中加入少于20%的江蓠粉（Gracilaria arcuata）具有一定可行性，然而随着饵料中藻类比例增加，江蓠粉对尼罗罗非鱼生长性能的负面影响增加，全重（FW）、增重（WG）、增重率（WG%）、日生长率（DGR）和SGR等生长参数均显著降低。4.3酵母酵母能够将来自林业和农业工业的低价值非食用生物质转化为高价值饲料，减少对耕地、水和不断变化的气候条件的依赖。酵母细胞含有可观的粗蛋白（约40%~55%）和其他有益于鱼类生长和发育的生物活性成分[56]。酵母细胞壁占干重的26%~32%，并含有甘露寡糖（MOS）、β-葡聚糖和几丁质[57]。有研究表明，上述细胞壁成分对鱼类的健康有益。Oliva-Teles等[58]研究表明，啤酒酵母可替代50%的鱼粉蛋白，且对舌齿鲈（Dicentrarchus labrax）的生产性能无负面影响。此外，在饵料中添加30%的啤酒酵母能够提高舌齿鲈的饵料效率。Nhi等[59]研究发现，一定比例范围内使用啤酒酵母作为罗非鱼（Oreochromis niloticus）饵料中鱼粉的替代品对其生理生化指标不产生显著影响，表明啤酒酵母可能是罗非鱼饵料中一种较好的鱼粉替代品。Yuan等[60]发现，3%的酵母干粉替代饵料中的鱼粉可改善建鲤（Cyprinus carpio var. Jian）幼鱼的抗氧化能力和肠道微绒毛形态，增强非特异性免疫力；但当替代比例过高，MDA含量显著增加；当替代量为7%时，建鲤肠道近端炎症相关基因（ALP、IL-1β、TNF-α）的相对表达量显著高于对照组，表明过多的酵母会对鱼类肠道造成额外的压力，可能影响鱼类的肠道健康与正常生长发育。5其他蛋白源南极磷虾（Euphausia superba）是一种小型海洋甲壳类生物，总储备在4~6亿t左右。磷虾粉（KM）含有与鱼粉相当的蛋白质、氨基酸和灰分水平[61]，还含有相对较高水平的EPA和DHA、磷脂（PLs）、维生素、核苷酸、三甲胺N-氧化物、甲壳素和天然虾青素等物质，可刺激鱼类的摄食欲[62]。Torrecillas等[63]研究表明，KM可替代舌齿鲈（Dicentrarchus labrax）饵料中50%的鱼粉而不影响其生长，还可以减少鱼肝细胞空泡化，保护肝脏健康。Wei等[64]研究发现，南极磷虾粉可能是大黄鱼可行的替代膳食蛋白质来源，而饵料中添加6.59%~32.93%的磷虾粉可提高大黄鱼的皮肤颜色和肌肉中的脂肪酸营养价值，且不会对大黄鱼的生长性能产生负面影响。6结论水产养殖中，鱼粉能否被成功替代的影响因素十分复杂。除最基本的蛋白源氨基酸配比、营养平衡、适口性与消化率外，养殖鱼类的品种、发育阶段甚至放养密度、投喂水平和频率、水温、溶解氧和pH值等参数均会对替代结果产生影响。因此，开展养殖时应综合考虑实际情况，设计灵活的方案以保证实际效果。此外，替代蛋白源的安全问题十分关键。畜禽副产品、昆虫蛋白源、单细胞蛋白源是对生产废料、剩余的营养进行利用，因而对其生产工艺要求严格。未来应对替代蛋白源进行更加全面与严格的安全监测，建立完善的质量评估体系，并规范生产与加工工艺，为鱼类养殖中鱼粉替代工作奠定基础。