13.2 鱼类营养的可持续发展

水产养殖中鱼类营养的可持续发展需要应对水产养殖所带来的挑战，因为生产高质量食品的需求日益增长。 操纵水生鱼类饮食中使用的氮、磷和矿物含量是影响养分积累速度的一种方法，从而减少人工和外部补充营养物质的需要。 根据 Rakocy 等人（2004 年），如果保持每日鱼类饲料投入和植物生长面积之间的最佳比例，鱼类和饲料废物提供了植物所需的大部分养分。 水生系统中被称为 “污泥” 的固体鱼类废物会导致大约一半的可用输入养分，尤其是磷，这些养分理论上可用于植物生物量生产，但信息仍然有限（Deleide 等人，2017 年；Goddek 等人，2018 年）。 虽然今后将通过使用量身定制的饮食来实现水产养殖中鱼类营养的可持续性目标，但水产养殖中的鱼饲料需要满足鱼类和植物的营养需求。 可持续性的提高部分原因是对鱼粉 (FM) 和鱼油 (FO) 以及新颖的高能量低碳足迹原料的依赖程度减少。 为了保护生物多样性和可持续利用自然资源，需要限制在水产饲料中使用野生渔业 FM 和 FO（Tacon 和 Metian 2015）。 然而，当用替代成分取代膳食 FM 时，鱼的性能、健康和最终产品质量可能会有所改变。 因此，鱼类营养研究的重点是有效利用和转化膳食成分，以提供必要的必要营养物质，从而最大限度地提高生长绩效，实现可持续和有弹性的水产养殖。 取代 FM 是鱼类饮食中一种优秀但昂贵的蛋白质来源，但由于其独特的氨基酸特征、高营养素消化率、高适口性、充足的微量营养素以及普遍缺乏抗营养因素，因此取代 FM 并不简单（Gatlin 等人，2007 年）。

许多研究表明，在水产饲料中可以成功地取代 FM，但大豆粉具有抗营养因素，如胰蛋白酶抑制剂、大豆凝集素、皂苷等，限制了食肉鱼的使用和高替代率。 通过鱼类饮食中的植物膳食取代高 FM 也可降低鱼类的养分生物利用度，从而导致产品最终质量的营养物质发生变化（Gatlin 等人，2007 年）。 它还可能对水生环境造成不良干扰（Hardy 2010），并由于必需氨基酸（特别是蛋氨酸和赖氨酸）水平降低和适口性降低而减少鱼类生长（Krogdahl 等人，2010 年）。 Gerile 和 Pirhonen（2017 年）指出，以玉米面筋粉取代 100％ 的 FM 替代品显著降低了虹鳟鱼的生长率，但 FM 替代品并没有影响氧气消耗或游泳能力。

高含量的植物材料也会影响颗粒的物理质量，并可能使挤出过程复杂化。 大多数来自植物的替代养分来源的鱼饲料含有各种各样的抗营养因素，通过损害消化和利用而干扰鱼蛋白代谢，从而导致环境中的氮释放增加，从而影响鱼类健康和福祉。 此外，饮食包括高水平的植酸改变磷和蛋白质消化，导致高氮和 P 释放到周围环境中。 饲料的摄入量和适口性、养分消化率和保留率可能会因鱼种的耐受性和水平而有所不同，并可能会改变鱼类废物的数量和成分。 考虑到这些结果，鱼类饮食配方应调查不同饲料成分和水生鱼类中使用的每种鱼类的抗营养因素（即植物酸）的 “耐受性” 膳食水平，以及添加矿物如锌和磷酸盐的饮食。 还应当指出，即使植物材料被视为取代水产饲料中 FM 的无害生态选择，植物也需要灌溉，因此可能会从田间的养分径流引起水和生态足迹等形式的生态影响（Pahlow 等人，2015 年）。

陆地动物副产品，例如来自单胃养殖动物（如家禽、猪肉）的非反刍动物加工动物蛋白（PAPs），在屠宰时适合人类食用（第 3 类材料，欧共体第 142/2011 号法规；英国国际委员会第 56/2013 号法规）也可以取代 FM 和支持循环经济. 与植物饲料成分相比，它们具有更高的蛋白质含量、更有利的氨基酸谱和更少的碳水化合物，同时也缺乏抗营养因素（Hertrampf 和 Piedad-Pascual 2000）。 事实表明，如果将肉类和骨骼膳食包含在尼罗河 Tilapia 的饮食中，它可以作为良好的磷来源（Ashraf 等人，2013 年），尽管由于引发牛海绵状脑病（疯牛病）的危险，它已被严格禁止用于反刍动物饲料。 某些昆虫物种，如黑色士兵飞（Hermetia 辉煌），可用作可持续鱼类饲料饮食的替代蛋白质来源。 昆虫养殖的主要环境优势是：(a) 需要的土地和水资源减少；(b) 温室气体排放较低；(c) 昆虫具有较高的饲料转换效率（Henry 等人，2015 年）。 然而，仍然需要进一步研究，以提供关于质量和安全问题的证据，并筛查对鱼类、植物、人类和环境造成的风险。

重要的是要注意的是，鱼类不能合成为他们的新陈代谢和生长所需的几种基本营养物质，并依赖饲料供应。 然而，有些动物群体可以使用营养不足的饮食，因为它们拥有可以提供这些化合物的共生微生物（道格拉斯，2010 年），因此，当鱼类基本营养物质的微生物供应量按需增加时，可以获得最大的好处。 供应不足限制了鱼类的生长，而供应过剩可能是有害的，因为鱼需要中和非必要化合物造成的毒性。 微生物功能在多大程度上因不同鱼类的需求而变化，基本机制是什么，目前还不知道。 重要的是，水生动物的肠道微生物群在理论上可以在鱼类养殖中提供必要的营养素和获得可持续性方面发挥关键作用（Kormas 等人，2014 年；Mante 等人，2016 年）。 这一领域的进一步研究将有助于促进鱼类饲料中使用的成分的选择，以促进肠道微生物群的多样性，从而改善鱼类生长和健康。

目前正在研究使用替代植物和动物蛋白质来源和低营养鱼饲料成分。 在鱼饲料中取代可直接用于人类食物的海洋原料，这种原料可以减少捕捞压力，并有助于保护生物多样性。 由于营养质量不同，可能作为水产饲料成分的低营养水平生物，可能会在副产品和其他农业工业做法的浪费上种植，因此增加额外的环境效益。 然而，在循环经济方面取得成功的努力以及回收有机和无机养分的工作应当谨慎处理，因为原材料和海鲜产品中的不良化合物可能会增加对动物健康、福利、生长性能和最终产品安全的风险消费者。 研究并持续监测和报告养殖水生动物的污染物与饲料成分和饮食的最大限度相关，对于修订和实施新法规至关重要。