《Aquaculture》：Valorization of areca byproducts: Enhancing growth, health, and muscle quality of grass carp through a functional feed additive
编辑推荐：
该研究评估了未成熟婴粟仁（IAS）作为功能性饲料添加剂对草鱼生长性能、肠道菌群及肌肉品质的影响，发现低剂量（0.5g/kg）显著提升增重率和饲料转化率，中剂量（1.0g/kg）富集益生菌Cetobacterium，高剂量（2.0g/kg）改变菌群结构，并改善肌肉氨基酸和脂肪酸组成，为农业副产品可持续利用提供依据。
Juan Xie|Lin Wang|Wei Liu|Hao Ling|Yuyu Wang|Wenqing Sun|Yufeng Xu|Zhiqin Liu|Zihui Yang|Peng Cai|Zhen Dong|Jianguo Zeng
湖南省传统中医兽医学重点实验室，湖南农业大学，长沙410128，中国
摘要
本研究评估了未成熟槟榔籽（IAS）粉的剂量依赖性效应，该粉末是槟榔加工的主要副产品，作为草鱼（Ctenopharyngodon idella）的功能性饲料添加剂。在为期56天的喂养试验中，低剂量IAS（0.5克/千克）的添加显著改善了生长性能，使体重增长率提高了40.1%，同时降低了饲料转化率19.2%。中等剂量IAS（1.0克/千克）独特地丰富了后肠中的益生菌Cetobacterium，这与肠道健康的改善有关。相比之下，高剂量IAS（2.0克/千克）引起了肠道微生物群的显著变化，表现为Methylocystis和其他菌群的富集。此外，IAS的添加通过增加必需氨基酸、有益的多不饱和脂肪酸（EPA和DHA）以及改善质地（硬度和咀嚼性）来提高肌肉质量。结果表明，IAS可以作为一种多功能饲料成分得到有效利用，其效果具有高度的剂量特异性。这项工作为这种农业副产品在水产饲料配方中的潜在整合提供了科学依据。
引言
Areca catech L. 是一种具有重大经济和文化价值的热带作物，其干燥成熟的种子在中国被认定为药材（Semen Arecae）（国家药典委员会，2020年）。2022年全球槟榔产量超过280万吨（联合国粮食及农业组织，2022年；海南省统计局和国家统计局海南调查办公室，2023年）。在加工过程中，特别是生产干燥未成熟果皮或咀嚼块等产品时，会产生大量未成熟槟榔籽（IAS）作为未充分利用的副产品，估计每年在区域加工中心产生约4万吨。这些副产品通常通过填埋或焚烧处理，这导致了生物活性营养素的损失，并对环境造成影响，与可持续废物管理目标相悖。
循环生物经济为可持续生物质残留物管理提供了可行的解决方案。在这个框架下，槟榔废弃物通过将富含纤维素的果壳转化为用于吸附重金属和染料污染物的热解生物炭等举措得到了利用（Chistie等人，2025年）。与槟榔果壳不同，种子含有23-28%的蛋白质、12-15%的糖和8-11%的脂质，以及生物活性次级代谢物（如生物碱、多酚、缩合单宁）（Wang等人，2024a）。民族药理学记录显示槟榔具有促进胃肠功能的益处。这使得槟榔籽成为提高牲畜生产效率的高价值功能性添加剂。新兴证据证实了槟榔衍生物在水产/农业应用中的效果，例如对肉鸡和草鱼的生长促进和寄生虫控制作用（Ma等人，2025年；Xu等人，2025年；Yao等人，2023a）。
水产养殖，特别是淡水鱼养殖，是全球粮食安全的重要组成部分。中国是草鱼（Ctenopharyngodon idella）的最大生产国。然而，集约化养殖面临生产周期长、饲料成本高、易患病以及与饲料效率和抗生素使用相关的环境问题（Elmahdi等人，2016年；Guo等人，2024年；Tran等人，2018年；Wang等人，2024b）。这突显了迫切需要可持续的天然饲料添加剂来提高生长、健康和资源效率。
值得注意的是，虽然槟榔作为人类食品的监管状态正在发生变化（Jiang和Zheng，2024年），但其副产品为动物营养提供了未开发的资源。此前没有研究探讨过深度加工的IAS作为功能性水产饲料添加剂的使用。与纯化的槟榔提取物不同，IAS是在制造咀嚼产品过程中被排除的部分，因此以整体形式使用。这保留了天然基质中存在的化合物的互补谱系，可能产生协同效应。通过避免过度提取，这种方法降低了加工成本，并限制了生物碱的暴露，提高了IAS作为饲料成分的可行性和安全性。
本研究旨在评估IAS添加对草鱼幼体生长性能、肌肉质量、免疫反应、脂质代谢和肠道微生物群的影响。进行了为期56天的喂养试验，使用不同剂量的IAS来评估剂量依赖性反应。通过整合生理学、生化和微生物分析，这项工作为IAS作为功能性水产饲料添加剂的潜在应用提供了实验证据。
部分摘录
饲料
IAS粉末（批号IAS0415）由Joyherb Biotechnology Co., Ltd.（中国湖南）提供。该材料在60°C下烘烤干燥，粉碎后通过10目筛（2000微米）过滤以获得均匀的颗粒大小。所得粉末储存在-20°C的密封袋中直至使用。基础饲料根据GB/T 36205-2018（草鱼配合饲料）的营养规格配制（Chen等人，2018年），使用大豆粕和鱼粕作为主要蛋白质来源
IAS中的常规营养成分、生物碱和单宁含量
定量分析显示每100克干重的组成如下：灰分：3.68±0.04克；粗脂肪：0.53±0.04克；粗蛋白：10.90±0.35克；总糖：9.73±0.54克；碳水化合物：69.63±1.87克；总能量：1388.00±28.04千焦。生物活性成分的定量结果为：总单宁：3531.56±386.03纳米摩尔/克；总生物碱：25.1毫克/克。
生长性能
IAS的添加显著影响了草鱼的生长指标，详见表S3。
讨论
本研究揭示了草鱼对IAS添加的生长性能存在双相剂量反应。低剂量（0.5克/千克）表现出全面的生长优势，包括体重增加、饲料转化率降低以及整个肠道绒毛/隐窝比增加。这与成年草鱼中阿雷卡林的生长促进作用一致（Yao等人，2023b），这归因于毒蕈碱乙酰胆碱受体（M-R）的激活——增强了平滑肌收缩、腺体分泌和消化酶
结论
本研究首次系统评估了IAS作为草鱼水产养殖中功能性饲料添加剂的效果，揭示了明显的剂量依赖性生理效应谱。具体来说，低剂量IAS（0.5克/千克）是提高生长性能的最佳剂量，显著改善了体重增加和饲料效率。中等剂量（1.0克/千克）对鱼类健康和产品质量具有全面的好处；它独特地丰富了益生菌Cetobacterium
CRediT作者贡献声明
Juan Xie：撰写——初稿，可视化，调查，正式分析。Lin Wang：撰写——初稿，调查，正式分析。Wei Liu：监督，项目管理，资金获取。Hao Ling：调查，概念构思。Yuyu Wang：调查。Wenqing Sun：调查。Yufeng Xu：调查。Zhiqin Liu：调查。Zihui Yang：监督，项目管理。Peng Cai：撰写——审阅与编辑，项目管理。Zhen Dong：撰写
伦理声明
所有实验程序均按照实验室动物护理和使用指南进行，并得到了湖南农业大学动物伦理委员会的批准（批准号HUNAULSK240513）。
意义声明
（1）解决的问题和方法的创新性：
槟榔产业产生了大量未得到充分利用且对环境造成负担的副产品——未成熟槟榔籽（IAS）。传统的处理方法不可持续。本研究提出了一种新颖的增值方法，通过创新地将这些农业废弃物重新利用为双重功能的水产饲料添加剂。我们的策略超越了简单的营养补充，具有独特性
资助
本研究得到了中国国家重点研发计划 [资助编号 2022YFD1801101 和 2023YFD1301200] 的支持。
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报告的工作。
