纳米封装的发酵饲料可促进Labeo rohita幼鱼的生长、生理机能和免疫反应：这是早期饲养阶段替代活体饲料的可持续选择

《Animal Feed Science and Technology》：Nano-Encapsulated Fermented Feed Enhances Growth, Physiology, and Immune Responses in Labeo rohita Larvae: A Sustainable Alternative to Live Feed for Early Rearing

纳米封装发酵饲料和鱼蛋白水解饲料对罗非鱼幼虫生长、消化酶活性及免疫基因表达的影响研究。

　　

Faisal Ahmad Lodhi|Fahim Ullah Khan|Fida Ullah Khan|Wahag Ellahi|Waqar Younus|Aabid Ullah Khan|Adnan Khan|Youji Wang|Amina Zuberi

伊斯兰堡奎阿德-阿扎姆大学生物科学学院动物学系渔业与水产养殖项目

摘要

在为重要鲤鱼品种的早期养殖配制有效的幼体饲料时，营养物质的消化率和水分稳定性仍然是一个关键挑战。本研究通过制备纳米颗粒发酵饲料（NPFF）和基于鱼蛋白水解物的饲料（NPHF），随后进行纳米包封处理（NFF, NHF），并研究其对Labeo rohita幼体生长、生理和免疫力的影响来解决这些问题。实验中制备了以50%蛋白质为基础的饲料。所有饲料的表征表明，其颗粒大小在73至90纳米之间，具有光滑且球形的质地。实验在3日龄的幼体上进行，每组300条幼体，共分5组，每组置于25个饲养槽中。幼体被随机分配到四个处理组：对照组（基础饲料）、T-1组（纳米包封的FPH饲料）、T-2组（纳米包封的发酵饲料）和T-4组（纳米颗粒发酵饲料）。纳米包封显著提高了营养物质的吸收率。在所有实验组中，NFF组的净体重增加最多（1.321克），特定生长率最高（20.83%/天），存活率也最高（92%）。此外，NFF组幼体的消化酶活性（蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶）显著增强，肠道组织结构也得到改善。此外，NFF组中与生长相关的关键基因（IGF-1、Ghrelin、Leptin、Myogenin）和免疫标志物（Lysozyme G、TLR-9、TLR-22、β2-微球蛋白）的表达上调。这些发现证明了纳米包封发酵饲料在促进L. rohita幼体生长、消化能力和免疫反应方面的有效性，为传统活饲料提供了一种有前景的替代方案。未来需要进一步研究其长期效果及其在商业规模水产养殖中的可行性。

引言

在水产养殖中，早期养殖阶段被认为是决定鱼类长期健康、存活率和生产力的关键时期（Parry等人，2025年）。印度主要鲤鱼品种属于南亚重要的淡水鱼类，它们的摄食方式从内源性向外源性转变，但由于消化系统发育不完全、酶活性较低以及对营养缺乏的敏感性较高而面临诸多挑战（Shamas等人，2024年；Ali等人，2023年）。在这一发育阶段，需要提供营养均衡且易于消化的饲料，以满足幼体的生理需求和发育要求（Sarker等人，2025年）。传统的幼体饲料往往无法满足这些需求，导致幼体发育不良、饲料转化效率低和免疫力低下（Bakhtiyar等人，2011年；Nasrullah和Ashraf，2025年）。

传统上，在鲤鱼养殖的早期阶段使用活饲料，如浮游动物。虽然活饲料能满足基本的营养需求，但使用它们存在多个问题，包括营养成分不稳定、生产成本高、季节性变化以及疾病传播风险（Santhosh等人，2023年；Khan和Rahman，2025年）。活饲料的投喂使得在孵化场难以提供均匀的饲料、统一的投喂速度和常规的操作（Hamre等人，2013年；Melaku等人，2024年）。因此，人们越来越关注开发专门针对鱼类幼体独特消化和生理需求的饲料（Kolkovski，2013年）。

蛋白质是鱼类幼体生长、组织合成、酶活性以及能量生产所需的最重要大量营养素，由于幼体生长迅速，其在生命早期阶段的营养需求较高（Concei??o等人，2007年；R?nnestad等人，2013年）。传统的蛋白质来源，如鱼粉，虽然营养均衡，但在幼体阶段可能会引起消化问题。幼体消化道的限制因素，尤其是蛋白酶分泌不足，加上鱼粉中蛋白质的分子结构，限制了大量大量营养素的吸收（Zambonino Infante和Cahu，2007年；Hamre等人，2013年）。由此导致的营养和消化问题可能导致生长不良、易感染疾病和死亡率升高。

为了解决这些问题，最近提出了诸如发酵、水解和纳米包封等饲料加工技术，作为改善幼体饲料营养特性、消化率和有益效果的可能策略（Kumar等人，2022年；Wang等人，2024年；Molinari等人，2025年）。水解和发酵处理都能提高消化率和营养物质的生物利用度（Xu等人，2021年；Wang等人，2024年）。通过使用乳酸菌和其他微生物菌株进行发酵，可以改善饲料的适口性、消化率和肠道健康，这些微生物对复杂大分子的预消化有积极作用，同时减少抗营养因子，并通过添加生物活性肽、维生素和有机酸来增强饲料（Mukherjee等人，2020年；Kumar等人，2022年；Siddik等人，2024年）。这些酶将蛋白质进一步分解为低分子量的肽和游离氨基酸，使幼体更容易吸收和利用，从而提高生长性能和免疫反应（Chalamaiah等人，2018年）。这些肽还具有饲料刺激和免疫调节作用（Leduc等人，2018年）。此外，高碳饲料中的碳和氧是满足幼体生长所需能量的关键储存物质（Hamre等人，2013年）。

尽管如此，酸水解方法存在诸多局限性，主要问题是氯化钠浓度高以及重要氨基酸（如色氨酸）的降解（Pasupuleti和Braun，2010年）。相比之下，酶水解是一种更好的选择，其产物不含必需氨基酸（Gonzalez-Tello等人，1994年；Kristinsson，2007年）。优化后的工艺可以使用18-20种氨基酸的水解物（Hou等人，2022年），这通常借助蛋白酶（如木瓜蛋白酶和蛋白酶K）来实现，从而获得具有不同成分和功能的水解物（Dinakarkumar等人，2022年）。

纳米包封技术是一种新兴技术，可通过减少营养物质的渗漏、提高在水中的稳定性、延长营养物质的保留时间、在消化道中的选择性可控释放以及增强营养物质的吸收来提高饲料效率（Yadav等人，2023年）。将生物活性化合物、营养元素或饲料添加剂封装在纳米载体中，可以有效保护这些成分免受水体（如水环境）中的降解和渗漏影响，从而保持饲料的完整性，并减少营养损失（Kaushik等人，2026年）。纳米级颗粒的特性使其与肠道上皮细胞有较大的接触面积，从而增加肠道吸收和整体饲料转化效率（Yadav等人，2023年）。因此，纳米包封成为一种创新且可持续的方法，可以增强水产养殖幼体的生长性能、免疫力和营养状况，尤其是在消化效率尚未达到最佳水平的早期发育阶段。

尽管这些技术的单独效益已在多种水生动物中得到研究，但它们在主要鲤鱼品种的幼体饲料配方中的联合使用尚未进行探索（Wang等人，2024年）。全面了解发酵、水解和纳米包封对主要鲤鱼幼体消化生理、肠道成熟和免疫活性的协同作用，可能会在可持续种子生产方面带来重大突破（Chakrabarti和Sharma，2005年）。

因此，本研究旨在开发并研究一种包含发酵和基于鱼蛋白水解物的纳米包封幼体饲料，并探讨其对Labeo rohita幼体消化酶活性、肠道组织结构、生长相关基因和免疫基因表达的影响。研究假设这种喂养策略将提高消化效率、肠道健康、先天免疫反应、存活率、发育和早期生命阶段的生理表现。Labeo rohita是南亚常见的淡水鲤鱼品种，被选为体内实验的模型生物。传统的幼体培养方法是使用活饲料（如浮游动物和浮游植物）在泥塘中培养幼体（Anton-Pardo和Adamek，2015年）。传统喂养系统常常存在营养成分不稳定和微生物污染的风险，这突显了开发更稳定且营养有效的替代品的必要性。

实验部分

鱼粉水解物的制备

鱼蛋白水解物（FPH）的制备方法参考了Razali等人（2015年）的方法，并稍作修改。具体步骤如下：200克冷冻的L.rohita鱼肉解冻后切碎，与400毫升蒸馏水混合。然后将混合物在85°C下加热20分钟以灭活内源性酶。通过加入0.01%的蛋白酶K（pH 7.0；30 U/mg；来自，EC 3.4.21.14；Sigma–Aldrich，目录编号1.24568）开始酶促水解反应。

实验饲料的XRD分析

纳米包封发酵饲料（NFF）和基于鱼粉水解物的纳米包封饲料（NHF）的XRD分析结果分别显示在图1A和1B中。两种饲料都具有晶体结构，表明纳米包封成功，保持了营养成分的完整性。然而，两种饲料的峰位和强度不同。NFF的峰更尖锐、更强烈，表明其晶体结构更加有序，这有助于...

讨论

集约化水产养殖始终面临着配制幼体饲料的挑战，这主要是由于饲料质地和颗粒大小、营养物质的生物利用度以及营养物质渗漏等方面的限制（Conceicao等人，2007年）。本研究通过开发新型纳米颗粒发酵饲料和基于鱼蛋白水解物的幼体饲料，并采用纳米包封技术，试图解决这些问题

结论

本研究表明，纳米包封的鱼蛋白水解物（FPH）和基于发酵的饲料显著提高了Labeo rohita幼体的营养质量和生理表现。生长指标、存活率、消化酶活性、肠道组织结构以及与生长和免疫相关的基因表达的改善共同证明了这些先进饲料配方的功能优势。

伦理批准

所有实验程序均获得了奎阿德-阿扎姆大学动物福利委员会的批准，符合当地法规（BEC-FBS-QAU2024-63）。

未引用参考文献

(Anton-Pardo和Adámek，2015年；Arag?o等人，2020年；Cupp-Enyard，2008年；Infante和Cahu，1999年；Mukherjee等人，2015年；?ie等人，2017年；Park等人，2021年；Watanabe和Vassallo-Agius，2003年)

CRediT作者贡献声明

Khan Adnan：正式分析、数据整理、方法研究、可视化。Aabid Ullah Khan：数据整理、方法研究、可视化。Younas Waqar：数据整理、方法研究、可视化。Fahim Ullah Khan：正式分析、方法研究、初稿撰写。Faisal Ahmad Lodhi：正式分析、方法研究、初稿撰写及审稿编辑。Wang Youji：概念构思、监督、验证、最终稿撰写

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究属于巴基斯坦高等教育委员会资助的项目“为本土可养殖主要鲤鱼的早期养殖配制颗粒功能饲料”（项目编号9059），但并未从该资助中获得任何功能利益。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

机构审查委员会

Labeo rohita实验动物的处理遵循国际指导原则