鱼类摄食与促摄食物质的研究进展

■ 曹俊明 邹 青 黄燕华 孙育平 王国霞 陈晓瑛 卓丽欣，3

（1.广东省农业科学院动物科学研究所，广东广州 510640；2.广东海纳川生物科技股份有限公司，广东佛山 510000；3.上海海洋大学水产与生命学院，上海 201306）

摄食是鱼类获得能量的唯一途径，鱼类通过摄食为个体生存、生长、发育、繁殖提供物质能量基础[1]。随着水产养殖业的逐渐发展，鱼粉的需求量增大及其资源的日益紧缺，配合饲料中植物性蛋白源和非常规蛋白源比例不断的增加，影响了配合饲料的适口性。在渔业生产中，摄食量不足是限制鱼类生产性能及基因潜力发挥的最主要因素之一。如何提高现今配合饲料适口性，满足鱼类生长的需要成了众多渔业工作者关注的问题。水产动物促摄食物质主要功能是改善饲料适口性，提高水产动物的摄食速度和摄食量的一类物质，同时能促进生长，提高饲料转化率，减少水质污染。此外，可降低饲料成本，解决鱼粉等蛋白源紧缺问题，为新蛋白源的开发利用提供广阔前景。本文从鱼类摄食行为、促摄食物质和促摄食物质调控摄食方式方面进行综述，以期为促摄食物质在鱼类生产上的应用研究提供基础。

1 鱼类摄食行为

鱼类摄食是一种本能，是获得营养物质的前提。从行为学的角度来分析，摄食行为主要由内部动机（食欲）和外部刺激（食物）相结合而产生。发动摄食的内部动机主要是体内的营养物质水平降低至某一阈值，刺激下丘脑摄食中枢，引发动物食欲；外部的刺激可能是当食物中的某些化学物质达到一定的阈值后能引发嗅觉或味觉兴奋进而引导动物产生食欲发动摄食。

影响鱼类摄食的因素很多，可总结为内部因素和外部因素两个部分。而且外在和内在因素是相互关联的，必须详细了解其中的关联才能掌握鱼类摄食的机制。

1.1 内部因素

内部因素主要是指生物体本身会影响其摄食的一些因子，一般包括鱼胃容积大小、生长阶段、饥饿状态、群体行为、社会阶级、繁殖状态、摄食节律、营养史[2]。

1.2 外部因素

影响鱼类摄食的外部因子包括养殖密度、水温、溶氧、氨氮、盐度、pH值、光周期、水深，饲料颗粒大小、化学组成、硬度、光滑度、密度、色彩。这些因素在适宜的范围内都可以促进摄食，反之则抑制摄食[2]。

在自然界鱼类摄食是一个选择的过程，不同的栖息环境为鱼类提供了不同的饵料环境，不同的饵料环境决定了鱼类不同的摄食行为[3]。这里重点探讨人工养殖下鱼类的摄食行为。有学者将鱼受到化学因子刺激的摄食行为分为三个步骤：第一个步骤是鱼被饲料的物理和化学因子刺激，开始注意或警觉；第二个步骤是鱼充满食欲开始定位搜索食物；第三步骤是摄食完成，此步骤会发生摄食或者拒食现象[4]。另外有学者将动物受到化学因子刺激摄食分成五个阶段。第一阶段为探测阶段（Detection）：发现化学刺激因子的存在；第二阶段为定向阶段（Orientation）：动物定位来源并准备移动；第三阶段为移动阶段（Locomotion）：动物朝目标开始移动；第四阶段为开始摄食阶段（Initiation of feeding）：动物开始触碰并摄取食物；第五阶段为摄食的连续或终止阶段（Continuation or termination of feeding）：动物继续摄食或摄食至饱食状态为止[5-6]。由两种行为模式总结得知，要提升鱼类的摄食量，最有效和最直接的方法是首先让饲料散发出的化学引诱因子吸引养殖鱼类的靠近，其次饲料本身的味道能够持续让鱼类辨别出来并当做可接受的食物[7]。由上述可知，影响鱼类摄食最重要的因素就是饲料的化学组成。研究结果表明，饲料中添加促摄食物质，可使鱼类快速接近食物并刺激其不断的摄食直到饱食为止。

2 鱼类促摄食物质

从广义来说一切能够引起摄食量增加的物质都称之为促摄食物质（Feeding stimulants）。目前，促摄食物质根据其作用效果可以分为两类：诱食剂（Incitant or attractant）和刺激剂（Stimulant），这两类物质既有区别又关系密切。诱食剂通常指一种物质对鱼类嗅觉感受系统的作用，有的学者认为这种物质同时作用于鱼类的口外味觉，会提高鱼类的摄食行为。使用诱食剂会使鱼类产生吸、游动、快速游动、猛咬、抓取、啄咬、争抢等行为。而刺激剂的使用则主要是针对鱼类的味觉系统，其主要的特征是引起高摄食率。刺激剂促进鱼类的摄食，直接决定鱼类是将食物吞入还是吐出。由于鱼类的嗅觉和味觉在鱼类摄食时共同起作用，因此如果不经过特殊的试验，诱食剂和刺激剂在鱼类摄食的过程中很难区分。而且，某些物质又同时具有诱食和刺激两方面的作用，从而使促摄食物质的研究通常忽略这个问题[8-9]。另外，与促摄食物质具有相反作用的物质称之为摄食抑制剂（Deterrents），其刺激的途径和促摄食物质一样，但会让鱼产生忌避行为，最终导致摄食终止。既然促摄食物质能将生物吸引过来，那么摄食抑制剂就是使得生物产生厌恶感而远离食物的化学物质。而在摄食方面，摄食抑制剂与促摄食物质相反，会制止动物继续摄食该物质。一般摄食抑制剂大多存在于植物蛋白源中，植物出于自身的保护机制会产生一些属于摄食抑制剂的次级代谢产物，从而保护自身不被处于食物链上端的物种所摄食[10]。

促摄食物质在分类上属于非营养性添加剂，其目的和作用是提高鱼类摄食量，缩短摄食时间，降低环境污染，改善饲料适口性和引诱性，提高饲料效率，促进养殖动物生长，避免因为摄食不足而造成的生物蚕食，提升养殖存活率，最终降低养殖成本。一般促摄食物质都是含有简单结构的小分子有机物，其分子量较低，有利于快速在水中溶解和扩散，使水产动物能在短时间内对其产生反应。

2.1 天然动物提取物

鱼类的促摄食物质种类很多，但多数以天然动物提取物为实用型促摄食物质。造成这一现象的主要原因在于单体化学物质使用效果随着品种的不同变化很大，另外混合型的促摄食物质开发较少且使用效果不理想[11-12]。天然动物来源的促摄食物质主要有虾蟹粉、乌贼膏、鱼粉、蚕蛹、蚯蚓、牛肝等[9]。

目前使用的具有确切作用的天然促摄食物质多数来自于动物体，特别是海洋无脊椎动物的提取物。鱿鱼提取物是使用最为广泛的促摄食物质，试验证实其对多种养殖鱼类，例如黄尾鰤（Seriola lalandi）、红鳍 东 方 鲀（Fugu rubripes）、虹 鳟（Oncorhynchus mykiss）、大西洋鲑（Salmo salar）、裸头鱼（Decodon puellaris）等，都具有促摄食作用[9]。Xue等[13]报道，在异育银鲫（Carassius auratus gibelio）基础饲料（21%的鱼粉和6%的肉骨粉）中添加鱿鱼提取物、氨基酸和甜菜碱等几种诱食剂，均有增强饲料适口性的作用，其中效果最佳为鱿鱼提取物。Zou等[14]研究表明，在高植物蛋白饲料中添加鱿鱼膏能显著提高罗非鱼的摄食量。蛤蜊提取液对中华倒刺鲃（Spinibarbus sinensis Bleeker）有很强的引诱作用，其作用效果强于化学性诱食剂，如：核苷酸、甜菜碱、甘氨酸、组氨酸以及组合型诱食剂[15]。磷虾和鱿鱼提取物会引起大西洋比目鱼（Atlantic halibut）急速转弯，游向提取物且绕圈游2～5 min，但鳕鱼（Gadous macrocephalus）提取物中含有糖胶、脯氨酸、甜菜碱、精氨酸和丙氨酸混合物，反而不会引起这种行为[16]。鱿鱼提取物可增强狭鳕和裸盖鱼稚鱼的游泳活力[17]。Barata等[18]报道，嗅觉对塞内加尔鳎鱼觅食行为有着重要的作用，且多毛目环节动物匀浆物中的亲水性物质是影响鳎鱼觅食的关键。目前，促摄食效果较好的主要有鱿鱼膏、鱼溶浆、虾膏等海产品提取物，但其品质不能保证。这些产品由于水分较高，在生产过程中极易发生酸败和过氧化，可能引起鱼虾中毒。因此，其加工工艺和保存运输都是产业急需解决的问题。

2.2 天然植物提取物

天然植物来源的促摄食物质主要包括中草药、海藻、丁香等[19-21]。通常，植物类提取物促摄食活性与动物类相比相对较弱，大多数学者认为动物类提取物的游离氨基酸丰富，也有学者认为植物提取物会存在氨基酸不平衡的问题[22]。目前，一些具有诱食作用的植物类提取物被发现和报道。Adams等[23]证明，莴苣对罗非鱼具有促摄食作用，认为其中的植物性有机酸——柠檬酸具有促摄食作用。王立宁等[24]研究发现，茼蒿和玉米提取液对锦鲤具有诱食活性，而洋葱与青椒具有抑制摄食的作用。吕光俊等[25]研究满江红、稀脉浮萍、槐叶萍、轮叶黑藻等15种物质的提取物对丁鱥（Tinca tinca）的促摄食效果发现，水葫芦、稀脉浮萍和槐叶萍有显著的促摄食作用，而多数物质没有显著效果。除此之外，很多中草药添加剂被证明具有明显的促摄食作用[19,20,26-28]。印度学者利用行为学试验证明，印度的几种植物对于鲤鱼和虾类的诱食效果优于甜菜碱[21]。同时，有学者将水生的植物和藻类作为诱食剂来开发，也得到了较好的促摄食效果[29]。

2.3 氨基酸类

氨基酸除了具有满足生长的作用以外，还具有促摄食的作用。大部分L型氨基酸都被公认为鱼虾的促摄食物质，而D型的氨基酸却对鱼类的摄食有负面作用。Adron等[30]报道，虹鳟对D型氨基酸有排斥作用。L型氨基酸类是目前研究种类最多，效果最为明确和显著的一类促摄食物质，研究发现，去除氨基酸后的动植物提取物促摄食作用显著降低[31]。Kasumyan等[8]总结了21种鱼类对氨基酸的味觉反应，其中北极光鲽（Liopsetta glacialis）和鲫较为特殊，对20种氨基酸都没有反应，而同为鲤科鱼类的鲤鱼（Cyprinus carpio）和金鱼，则对超过10种以上的氨基酸具有很强的味觉感受作用；摩丽鱼（Poecilia sphenops）和花斑剑尾鱼（Xiphophorus maculatus）则几乎对所有的氨基酸有反应。研究表明，10-4mol/l的精氨酸和浓度在10-6～10-4mol/l范围内的天冬氨酸对异育银鲫具有明显的促摄食作用[32]。氨基酸其本身具有多种味道，因此能通过刺激味觉或嗅觉而促进摄食，随着研究的深入，氨基酸的功能更多被人们认识。目前，发现某些氨基酸还具有一些特定的调控摄食的功能[33]。

色氨酸是维持鱼类正常生长的必需氨基酸。有研究表明，色氨酸也可以刺激味觉和调节食欲提高摄食[33-37]。色氨酸在竹荚鱼（Trachurus japonicus）上被鉴定为一种有效的促摄食物质，其最低有效浓度为5 mmol/100 g干饲料[34]。Coloso等[38]研究认为，饲料中缺乏色氨酸会引起遮目鱼（Chanos chanos Forskal）厌食。在建鲤饲料中色氨酸达到3.8 g/kg时，其特定生长率和摄食量显著提高[37]。徐建等[39]总结认为，色氨酸可能通过5-羟色胺（5-HT）途径和生长激素释放肽途径对摄食进行调控，增加动物的摄食。Zou等[40]研究发现，在高植物蛋白饲料中添加30 g/kg的色氨酸，不但能显著提高罗非鱼的摄食量，而且显著提高了促食欲因子神经肽Y（NPY）mRNA在脑中的表达量，由此推测认为，罗非鱼摄食量的提高可能与色氨酸调控脑NPY mRNA表达量升高有关。

牛磺酸是一种β含硫氨基酸，在植物体中十分缺乏，但是在动物组织中含量丰富，研究表明牛磺酸对于鱼类而言是一种有效的促摄食物质[41-42]。在牙鲆（Paralichthys olivaceus）饲料中添加1.5%的牛磺酸，鹦鹉鱼饲料中添加1%的牛磺酸，都能有效提高饲料的适口性[43-44]。包含2 g/kg牛磺酸的海鲷（Sparus aurata）饲料与对照组相比能有效提高其摄食量[42]。在玻璃鳗鱼（Anguilla anguilla）饲料中，牛磺酸浓度为10-12M时能显著提高摄食行为[45]。而Zou等[14]研究发现，在高植物蛋白罗非鱼饲料中添加16 g/kg牛磺酸，对罗非鱼表现出有轻微的摄食抑制作用但不显著。同样，王和伟[46]研究发现，高剂量牛磺酸会显著降低罗非鱼的摄食。牛磺酸偏微酸性，可能过多的牛磺酸会导致饲料偏酸影响适口性。牛磺酸表现的这种现象可能与促摄食物质存在的种属特异性有关[8]。比如，牛磺酸对海鲷有促摄食的作用[42]，而在褐菖鲉（Sebasticus marmoratus）上却是摄食抑制剂[47]。

2.4 核苷酸类

核苷酸和核苷类是脊椎和无脊椎动物体重要的组成成分，也是引起鱼类嗅觉和味觉反应的一类重要刺激物[48-50]。同时，核苷酸具有多重保护作用能够维护肠道的健康，增加消化酶活性，提高消化利用率。Kiyohara等[51]通过电生理学方法推测虎纹东方鲀（Fugu pardalis）的唇上可能具有核苷酸（AMP、UMP、IMP和ADP）受体。为此，Mackie等[52]又检测了47种核苷酸，发现IMP对摄食的促进作用最显著。Ikeda等[34]报道，IMP、GMP、UMP、UDP和UTP是日本竹荚鱼有效的促摄食物质。赵红月[9]研究认为，饲料中添加适量的核苷类物质能够提高鱼类的摄食率。特定的核苷酸对鱼类有味觉刺激作用，能够提高摄食，而混合核苷酸的诱食效果比单一核苷酸的好[8,53-54]。Zou等[14]研究发现，在高植物蛋白饲料中添加一定量的5种核苷酸等质量比混合物并不能显著提高罗非鱼的摄食量，但能显著降低饲料系数。近年来的研究发现，核苷酸具有多种功能，特别是在抗氧化损伤、肠道修复和营养免疫方面具有很好的效果[55-57]。

2.5 活性甲基类

活性甲基类物质指的是在分子链上含有一个到三个甲基的极性基团，这些含有（CH3）3N-和（CH3）2S-基团的低分子化合物也称为“甜菜碱类化合物”。这类物质包括甜菜碱、二甲基-β-丙酸噻亭（DMPT）、二甲基-β-乙酸噻亭（DMT）、氧化三甲胺（TMAO）、甘氨酸、脯氨酸、胆碱、维生素U等。这些低分子化合物能提供活性甲基供体，并且这些物质具有一定的诱食作用。其对于味觉的主要作用机理在于活性甲基物质是味觉的主要配体之一[58]。

研究表明，甜菜碱[（CH3）3N+CHCOOH]对鱼类而言是 一 种 有 效 的 促 摄 食 物 质[59]。 DMPT[（CH3）2S+CH2CH2COOH]和 DMT[（CH3）2S+CH2COOH]作为甜菜碱的类似物也被报道为有效的促摄食物质和促生长物质[60-61]。异育银鲫在肉骨粉为主的饲料中，甜菜碱的适宜添加量为0.5%[13]。在虹鳟饲料中添加1.5%的甜菜碱能有效的提高摄食[62]。在印度野鲮饲料中添加0.25%的甜菜碱能达到最高的特定生长率。Zou等[40]研究发现，在高植物蛋白饲料中添加6 g/kg甜菜碱并不能提高罗非鱼的摄食量，但是能显著降低饲料系数，提高生长性能。国内外的科研工作者也对DMPT以及其降解物的诱食作用进行了大量的研究。0.2%的DMPT使哲罗鱼（Hucho taimen）的摄食率和特定生长率达到最高[60]。Nakajima等[63]研究发现，二甲亚砜可有效地提高鲫鱼的咬饵频率，其效果仅次于DMPT。Nakajima等[61]报道，在DMPT、DMT、二甲亚砜和二甲砜等含硫化合物中，DMPT对鲫和鲤的摄食刺激作用最强。而在比目鱼（Dover sole）饲料中，10-5mol/g（湿料）的DMT浓度对促摄食是有效的，而DMPT则无作用效果[64]。DMPT与DMT两种物质在室温状态下，均为白色粉末难以分辨，DMT的化工合成成本低于DMPT，通常会出现将DMT充当DMPT售卖的情况。邹青[65]报道，在高植物蛋白源的配方饲料中添加DMT和DMPT，吉富罗非鱼对DMPT和DMT两种饲料的摄食量没有显著差异。

TMAO[（CH3）3NO]与甜菜碱的区别是甜菜碱的甘氨酸被O取代[66]。孙海香等[67]通过行为观察法和电生理方法研究TMAO溶液对罗非鱼诱食反应，发现罗非鱼对TMAO反应图形为典型的EOG图像，振幅与浓度呈正相关；迷宫实验也表明TMAO对罗非鱼有强烈诱食作用，且具有剂量效应。秦巍仑等[68]在饲料中添加TMAO，对暗纹东方鲀鱼种摄食率为89.2%，均具有极显著的诱食作用（P＜0.01）。黄峰等[69]研究得出饲料中添加50～200 mg/kg的氧化三甲胺对罗非鱼具有明显的促生长作用，其饲料系数显著低于对照组。

2.6 其它物质

除了以上几类物质以外，还有许多其它的物质也可以作为促摄食物质。例如：有机酸，在罗非鱼饲料中添加柠檬酸和醋酸可以有效促进其摄食和生长[70-71]；激素类，国外有专利文献表明，鱼类的性信息素（17,20β-双羟孕酮）不但能诱导性成熟鱼类产生性行为，而且能对性不成熟的鲤科鱼类起到诱食的作用，其浓度在10-5M左右，其中有一部分在浓度10-10M都能引起摄食行为[72]；诱食信息素能显著加快日本鳗鲡的摄食反应时间，提高摄食率[73]；脂肪类，脂肪可以带来厚重感，提高食欲，研究表明饲料原料中磷脂具有强烈的化学诱食作用，并可改善饵料的适口性，在水产动物中具有一定的促摄食作用[74]。

2.7 复合型促摄食物质

对于大部分水产养殖动物而言，多种促摄食物质复合使用往往比单一促摄食物质效果更好。这可能与单一促摄食物质作用的位点较少，容易使鱼类产生摄食适应有关，而复合型促摄食物质作用位点较多，不易产生摄食适应，这种摄食适应现象难以解释清楚。研究表明，在豆粕蛋白替代45%的鱼粉蛋白的饲料中添加1.0%的复合促摄食物质（甜菜碱∶DMPT∶盐酸三甲胺∶柠檬酸∶甘氨酸∶牛磺酸∶L-谷氨酸钠=5∶2∶10∶1∶1∶1∶1）能够显著提高牙鲆对饲料的摄食率，从而提高牙鲆的生长[75]。酵母水解物是酵母菌体蛋白经过充分酶解以后的产物，是一种游离氨基酸、小肽、核苷酸、核酸等功能性物质被充分暴露的复合物，能起到很好的促摄食作用，在水产行业被许多企业作为促摄食物质来使用。陈昌福等[76]研究表明在中华鳖饲料中添加1 000～2 000 mg/kg的酵母水解物促摄食效果显著提高。

3 促摄食物质调控摄食方式

促摄食物质的种类多种多样，作用于摄食的方式也有所不同，某些物质具有单一方面作用，而有些则或同时具有多种作用方式。研究不同促摄食物质的作用方式及其各自特点，有助于为科学使用促摄食物质提供理论依据。

由前面关于鱼类摄食的描述可知，饲料的化学特性是影响鱼类摄食的最重要的因素之一。鱼类通过嗅觉感知饲料所渗透出来的化学物质并靠近饲料，通过味觉最后决定是否摄食。鱼类嗅觉感知刺激物质可简述为：刺激物通过鱼类黏液介质与嗅觉感受器细胞上的G蛋白偶联受体结合，导致细胞内环腺苷酸cAMP或三磷酸肌醇IP3的浓度增加，cAMP或IP3与细胞膜上的阳离子通道蛋白偶联，通道打开，细胞内外离子浓度发生变化，细胞去极化，产生动作电位，动作电位传导嗅觉感受信号至嗅球。而鱼类的味觉感知过程与嗅觉类似，而味觉刺激物刺激味觉感受器上的细胞，转导为细胞动作电位，编码后传导到大脑[77-78]。氨基酸在水体中既有嗅觉的引诱作用，又有味觉刺激作用，利用电生理的方法可以分辨出氨基酸的作用方式[9]。促摄食物质在嗅觉和味觉的双重化感系统调节下，最终由鱼类大脑判断是否进行摄食。经过味觉和嗅觉传导到大脑中的信号是如何进一步整合，目前这些问题不能完全解释清楚。

促摄食物质调控动物摄食的方式不仅限于化感系统，还会作用于外周或中枢系统。促摄食物质被动物摄食后，会作用于外周和中枢系统，改变食欲相关信号，进而调控摄食。然而，少数研究结果并不支持这一观点。Kousoulaki等[79]报道，以磷虾提取物作为促摄食物质对大西洋鲑有促摄食作用，而促摄食物质与食欲相关基因的表达却没有明确的相关性。大部分研究认为，某些促摄食物质能调节中枢系统中某些食欲相关基因表达来调控摄食。倪静[80]利用行为学装置评价出甜菜碱、核苷酸、核苷酸+甘氨酸等不同促摄食物质对中华倒刺鲃（Barbodes sinensis）的作用效果强弱，并测定了促食欲因子神经肽Y（NPY）mRNA的表达量，发现促摄食物质的强度与脑NPY的表达量呈正比。这说明促摄食物质可以同时作用于化感系统和中枢系统来调节摄食。邹青研究[65]认为，色氨酸能提高罗非鱼摄食量，可能与色氨酸调控脑NPY mRNA表达量升高有关；而牛磺酸能轻微的抑制罗非鱼摄食可能与牛磺酸提高了肝脏抑食欲因子瘦素（Leptin）mRNA表达量有关。目前有学者针对摄食的中枢调控靶点来开发新型促摄食物质。有研究表明给虹鳟饲喂含有抑食欲因子胆囊收缩素（CCK）拮抗剂的饲料，与对照组相比能显著提高其日摄食量[81]，在欧洲鲈鱼（Dicentrarchus labrax L）饲料中加入CCK的拮抗剂，可用于抵抗CCK产生的抑食效应[82]。通过促摄食物质对摄食调控的深入研究，有助于新型促摄食物质的研发，但这一方面的研究还较缺乏，特别是常用的化感型促摄食物质对食欲的中枢调控机制也并未见报道。

4 促摄食物质研究展望

在饲料中添加促摄食物质具有明显的改善摄食的作用，不仅能促进其摄食能力，而且能减少饲料的损失，防止水质恶化。加强促摄食物质的研究，有助于水产养殖的健康可持续发展。

摄食是多方面综合的结果，通常复合型的促摄食物质要优于单体的促摄食物质，今后开发复合型促摄食物质是主要研究方向。

另外，随着现代生理学的发展，生理性食欲调控剂的研究需要加强，该调控剂是根据动物食欲生理调节理论而开发的一类能够直接参与动物食欲中枢调控的饲料添加剂，是目前动物摄食营养生理调控研究的新亮点，是新一代的动物食欲增进剂。可通过基因工程的方法来实现促食欲因子的促进剂和抑食欲因子的拮抗剂。

可以预计，随着促摄食物质作用效果评价的多元化和不断完善，以及调控摄食的机理得到不断研究和了解，促摄食物质在鱼类配合饲料特别是高植物蛋白或非常规饲料源开发中得到更加广泛的应用。