【邓东方:实现精准营养更需要关注微量元素研究】 什么是微量元素

近年来，无论是企业还是科研院所，有关动物饲料营养的研究发展迅速，对各种饲料源的研发和营养素需求的了解也不断增加，但是我们对水产动物中不同形式微量元素的作用机理、需求量及有效作用含量的认知还远远不足。

文/图 水产前沿 罗丹 朱敬强

随着新饲料源的应用及饲料加工工艺的进步，国内外对动物营养的研究也越来越深入，微量元素营养正是当下较为热门地研究方向之一。有些微量元素是水生动物体内必不可少的营养物质。研究表明，补充比例均衡的必需微量元素是实现水产养殖增产的有效途径之一，如锌、锰、铜、铁等微量元素有促进骨骼发育、参与代谢功能，增强免疫繁殖等的基本代谢功能。但是与畜禽方面的研究相比，我们对微量元素的在鱼虾类健康和生产性能方面等功能的研究仍相对薄弱。

日前，由美国金宝公司主办的第一届国际微量元素营养论坛（ITMNS）水产分会在广州召开。本次论坛的主题为“水润万物，学育众生”，对微量元素在水产动物中的作用机制及应用效果进行深入探讨。论坛上，水产前沿杂志专访了美国威斯康星大学邓东方研究员。为什么微量元素如此重要？有机和无机微量元素要如何选择？企业又应该如何应用相关实验数据？邓东方研究员分享了她的思考。

精准营养不是口号，是实现健康和可持性水产养殖业的必经途径

水产前沿：目前国际上在水产动物营养方面有没有一些新的研究方向或者新的研究进展？

邓东方：常言说巧妇难为无米之炊，虽说水产动物营养十年前或二十年前就在寻找饲料源，可随着水产业发展及饲料产量地不断提高，饲料源依然是热门研究方向。早期（学者们）寻找像大豆、玉米等植物饲料源去替代鱼粉，但这种做法如今已经面临挑战，比如我们要跟其他产业去竞争水源和耕地来生产这些饲料，所以已经不能光依靠这个途径去解决饲料源短缺的问题。第二阶段（学者们）在藻类、昆虫蛋白等方面寻找突破口，但目前这些还不能完全形成大量生产或者造价过于昂贵。第三代饲料源则利用废水和废弃物回收营养源再生产饲料源，像甲烷生产细菌，细菌生产单细胞蛋白等。这很多还属于研究模型阶段。

所以我个人认为饲料源应该是一个长久的研究话题。饲料源的改变会带动与之相关研究的变化。

第二，饲料营养研究方法和关注点的改变。以前的水产动物营养评定指标主要是生长率、消化率、鱼体营养成分和相应生理生化指标，随着研究技术的发展，评定指标也不断完善和深入，比如许多研究更注重或渗透组学的方法，从更深入的层次去评定饲料和养殖产品质量。

以前业内可能更注重饲料蛋白质和脂肪含量这些大营养素(所谓让鱼吃饱的阶段)而常常忽略微量元素方面的营养和功能，因为它们在饲料配方的占有比例低、相对经济投入少，而且鱼粉中也含有很多必需的微量元素。随着饲料源的改变，水产饲料中采用了更多的植物或其他饲料源，微量元素在这些植物原料中的含量和可利用率降低，便带来相应的问题(包括鱼体的生长，免疫健康，和水质的恶化等等)，所以很多研究开始关注微量元素领域。

第三，养殖系统的改变，如现在出现的高密度养殖、循环水系统养殖等也会带动饲料配方和水质控制的改变，而动物在这些环境下的营养与免疫方面需求则需要更深入的研究。

水产前沿：近几年国内对于人类提出了精准营养的概念，水产养殖方面也借鉴了这个概念，您觉得精准营养在水产方面是一种噱头，还是可以真正实现的技术？如果说水产要真正的做到精准营养，还有多长的路要走？

邓东方：我不认为精准营养只是口号。如果说水产行业的目标是可持续发展，精准营养应该是一条必经之路，是必要技术。而且我们现在的许多研究其实跟这个技术是有关联的，比如营养需求的测定，不同养殖环境下的投喂方式以及寻找各种指标对鱼体生长和健康的监控。但是目前的研究还不够系统化，许多养殖条件还需要规范化。精准营养要求对养殖群体的基因背景与营养需求和生存环境必需有所很好的了解，要明确鱼需要什么，什么时候需要和需要多少，比如蛋白质、脂肪酸、微量元素、维生素等需求问题。此外，水质监控也是要做到精准营养很重要的挑战因素之一。如果对水质的控制和监测工作达不到精准，那也做不到精准营养。因此我认为精准营养技术不单是营养学需要研究的技术，而是需要整合不同方向的研究者来共同研究的技术，包括遗传学、环境工程和化学科学、营养学、饲料加工学等，需要一个很大的整合平台才能做到精准营养。

很多新技术的诞生，也为精准营养的实现做了很好的研究铺垫。比如应用组学技术、微生物肠道技术等去深入理解和评估营养健康的问题，挖掘更合理的有关营养健康的生物监控指标，这对实现精准营养非常重要。实现精准营养之路有多长很难说，需要看研究工作进展程度，但我认为它不是口号而是我们水产营养的追求目标。这也意味着，对未来新生力量的培养和产业技术培训方面需要做一些调整，未来从事这方面工作的人可能需要学习和掌握更多的知识。

微量元素量小作用大，精准营养更需要多关注

水产前沿：您刚刚也多次提到了微量元素营养，为什么水产需要去关注微量元素营养？

邓东方：我觉得不只是水产需要，只要是能吃的东西可能都要关注。之前大家都关注蛋白质这类主要营养成分，微量元素需求量很少，需要比较长时间才能够体现出明显的异常症状甚至看不到表观症状，在研究的方法上也比较具有挑战性，因此往往容易被忽视。其次微量元素在饲料里占有的价格投入相对低，加之以前对水产养殖方面的环保要求也没有那么高，许多时候觉得加多一点也没有关系，因此水产动物真正的需求量容易被忽视，

但我们都知道不同的微量元素涉及的功能范围很广，比如微量元素可以参与结构组成，骨骼的组成需要锌、锰、铜等，红血细胞需要铁元素制造血红蛋白；微量元素参与生理功能，甲状腺在碘和硒的参与下才能产生有活性的甲状腺素(T3)；微量元素参与催化作用，很多酶都需要微量元素来作为辅酶才有活性等，因此我们说微量元素对动物体非常重要，可以说是无处不在。

以前高鱼粉的饲料可以提供大部分的微量元素，但现在改用植物饲料或其他饲料，微量元素的可用量较低或者添加量不合适，问题也就随之出现，比如营养代谢或生理功能的问题。如果不及时预防和发现的话，等到表观性状发生改变才引起注意，就可能很难完全修复或不能恢复。这就是我们需要关注它们的原因。想做精准营养或者是可持续生产，我们就需要了解它们。

水产前沿：很多饲料厂家在使用微量元素的时候，主要会看动物的生长表现。您觉得除了动物生长指标以外，还有什么其他方面值得深入研究吗？

邓东方：我认为不管什么营养元素，单看生长指标还不够。动物生长是养殖户直观可见的指标，也是和生产效益挂钩的指标。所以可以理解这是比较容易信服的市场指标。而生理生化指标是没有办法直接看到的指标。特别是一般实验设计相对周期不长（8-12周），不同实验的的条件也不一定一样，有些相关指标也未必都能表现出来。这也是企业比较认同简单的生长指标原因之一。在微量元素的营养作用方面，比如参与酶的组成，很多研究者也发表了和微量元素有关的酶活性或者基因表达的内容，使用某产品可以提高消化酶或者氧化酶活性，能有效预防疾病发生，这些结果可以帮助我们推测如果长期补充不足或者在恶略环境条件下机体就可能受影响。作为厂家或养殖户可能不认同，只能靠给他们灌输这方面的概念，加强培训，另外我们需要长期或者更信服的实验数据；再比如锌元素可以促进黏液的产生或可以加速损伤皮肤的愈合，这与免疫功能关联性很大。在正常环境的时候鱼生长没问题，可当环境恶化的时候，如果机体免疫足够好，恶化环境下便可以幸存下来。所以除了生长以外，探讨不同营养条件对于机体潜在健康的影响以及它们如何帮助机体适应不同的应激条件无疑是也是非常重要的课题。另外，通过营养调控改善产品的营养性和安全性应该也是我们追求的目标。

有机无机分类太笼统，好产品才是未来

水产前沿：微量元素从形式上分为有无机和有机两种，它们各有优劣，您怎么来评价这两种不同形式的微量元素？现在大家提得比较多的有机微量元素，您觉得有一定就是未来吗？

邓东方：对评价微量元素的有效性，单纯分为有机和无机来下结论我认为有点笼统。不同的微量元素，有机或者无机，它们的有些作用效果确实不一样，从文献上来说很多结论也存在矛盾。有不少说有机好，也有一些说有机无机一样。这些数据应该怎么看待，首先看所评价的方法比如说基本饲料配方很重要，这很大程度会影响到一些结论。此外该饲料是如何生产，该实验是在什么环境进行，都会对它的结果有所影响。不同的实验室，做一个营养需求量测定，基础配方很重要，每个人用的原料不一样，测定的养殖周期不一样，评定的指标也不一样，有些人只以生长率作为指标，有些人可能用骨骼中的沉积量作为指标，有些人可能用酶活性，所以当我们想要采用数据结果的时候，一定要了解该结果的依据指标是什么，是在什么情况下得到的这个结果。目前的很多数据采用的是半纯化饲料，而且是用实验室加工挤压的方法，这些基础数据很重要的基础知识，但是还缺乏应用性。从原料的选择，加工工艺和养殖环境的实用化，我们还需要进一步的工作去把基础的数据实用化，包括原料的改变，结合实用的加工方法等。现在的文献资料就比较缺乏这方面的衔接工作，这也是我们研究的空缺之一。

我们现在对微量元素的研究本来就不多，有机是不是未来？需要更多的研究去对选定的产品论证。即使是有机，现在也存在着一些概念上混乱，有机微量元素也有不同类别，一个产品，螯合的是什么氨基酸，螯合多少个氨基酸，都不一样。我认为不能说有机一定是未来，我只能说好产品就是未来。不过可以说有些有机产品在某些方面比如吸收和累积上是有一些优势，但我们对它的了解还是不够。

水产前沿：您刚刚也谈到了有机微量元素有很多不同的形式，可能在区分上面还有些笼统。那对于饲料厂来说，他们是确确实实是需要使用这些东西的，目前就有个很大的阻碍，就是判断这个产品是好是坏，您有什么建议吗？

邓东方：对于饲料厂而言，价格当然是要考虑的主要因素。饲料生产需要考虑添加产品是否会对饲料加工造成困难以及添加该产品是否会产生相应的好处。随着对养殖水体排放指标的要求的提高，饲料厂对原料的选择也会受到政策改变的影响。对于产品好坏的判断，除了看研究数据以外，我觉得最后评定指标是市场。不管是饲料端还是养殖端，产品的质量和消费者的接受程度是重要考虑因素。比如我们以前做鲍鱼饲料营养很好，可是壳的颜色不被消费者接受，就不能够产生很好的销量，厂家就需要改变饲料配方去迎合消费者，通过一些不原料的改变比如加不一样的藻粉去改变壳的颜色。消费者现在最注重的是价格、产品营养质量、产品安全，应该说这三方面是判断产品好坏最重要的考量指标。这些指标也是每一个生产环节的目标。

水产前沿：您觉得在水产方面微量元素领域下一步的研究方向或者是重点会是什么？

邓东方：我仅能代表我的实验室。首先我们对微量元素的功能机理了解很少，我们可要结合生长和表观的一些指标和深层作用机理，从分子生物学或者基因组学层面整合去评估微量元素的营养价值，从而对它的机理有比较清楚的理解。第二，对不同养殖系统下微量元素的要求，这也是一个研究方向。比如循环水中的离子很难去除，如果添加了不易被吸收利用的离子，那该离子在整个系统中一直循环，不断存积，无形中就对鱼体产生伤害。第三，随着水产养殖业的发展，遗传育种也会不断有新的进展。我们希望选育出生长比较快的鱼，那它的营养需求也会不一样，如果饲喂的是常规饲料，对它来说微量元素不够，那么它的发育潜能就表现不出来。此外我们对水产品肉质也感兴趣，因为微量元素应该也对蛋白质的合成有很大的影响，对肉品质和颜色等都有可能产生影响，这也是我想做的工作。

单细胞蛋白应用还需要时间

水产前沿：您刚刚有谈到循环水系统饲料的研发，那是不是意味着循环水系统的微量元素应用可能会是非常重要的一块？

邓东方：我认为循环水系统的水如果处理不好，本来添加的好产品会变成有毒物质。而且对于循环水系统来讲，不只是微量元素，别的营养物质也一样，如果消化吸收不完全，会给水处理带来很大困扰。循环水系统需要消耗很大的能源来处理水，所以这个是我最感兴趣的方向之一。循环水系统虽然相关研究比较少，但也应该是一个热点，可能也是以后城市养殖的主要方式之一。

水产前沿：中国传统的饲料是颗粒饲料，不过近年膨化饲料在国内发展比较迅速，您怎么看待颗粒饲料和膨化饲料？

邓东方：我们都知道膨化饲料的好处，它可以把一些抗营养因子去除，还可以杀死一些菌类，大量生产时膨化饲料容易监测、更环保。但膨化饲料对温度，高压和时间的控制要求比较高，它的饲料加工方法是需要严格培训才能做好，不只是改个温度就可以，没有很好的技术掌控的话，饲料中确实会有很多营养素被破坏，比如赖氨酸、蛋氨酸会损失掉，如果加工的条件不适合，也会降低饲料营养素的消化率。目前我们也不完全知道微量元素在加工过程中哪些稳定、哪些不稳定，我们没有相关测定。这应该也是要研究的内容。颗粒饲料好还是膨化饲料好，我觉得要看工业技术以及饲料的配方，看最后做出来饲料的质量和价格。

水产前沿：关于蛋白饲料源这一方面的问题，您谈到了单细胞蛋白与动物蛋白，现在有实际应用了吗？

邓东方：单细胞蛋白跟大豆鱼粉这一类饲料源相比生产规模还比较小，因为从造价、技术的成熟度方面若要大量生产还是需要一些时间，更多的还是在研发过程中。昆虫蛋白这两年发展比较快，像欧洲、美国、加拿大有一些公司已经在开始大量生产，但因FAO有很多相关规定，不是所有的鱼都可以饲喂昆虫蛋白，也不是所有的昆虫都可以用作饲料，可作饲料的只有七种，另外对用于生产昆虫的底物也是有规定要求的。所以这些条件也对这类原料的生产和价格以及广泛使用产生了一些限制。昆虫蛋白或者单细胞蛋白作为饲料源进入水产饲料，很多营养成分跟我们原来的鱼粉和植物蛋白不一样，同样地需要调整饲料配方，加工方法还有它们的安全性评定还需要很多的研究工作。

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