水产养殖业对环境的影响取决于水产动物的种类、养殖方法、养殖密度、饲料类型以及养殖场的管理(Wu, 1995)。当前水产养殖场排放过多的营养物，特别是氮和磷，这种情况正日益受到关注。事实上，这样的排放会使被排入的水域发生富化作用(Skonberg 等, 1997)，而氮和磷的主要来源是饲料(Cho 和 Bureau, 1997)。因此，制定鱼饲料配方应当让饲料的养分水平刚够满足鱼的营养需求，这是降低养殖场环境污染的有效途径(Talbot 和 Hole, 1994)。
制作肉食性鱼饲料通常需要大量鱼粉。鱼粉在大多数商业肉食性鱼饲料中占配方的30-50%，一直被作为日粮蛋白的主要来源(Hardy, 1999)。然而，目前全球的鱼粉生产未见增长，且由于厄尔尼诺现象，鱼粉产量下降，鱼粉经常短缺（Pike, 1998)。现在到了用植物蛋白取代大部分鱼粉的时候。
水产饲料的成本通常是养殖总成本的50-60%，最费钱的是粗蛋白含量高的饲料原料。因此，饲料制造商希望开辟降低饲料成本的途径。降低成本的途经之一是给植物蛋白为主的饲料补充氨基酸，这可降低鱼饲料的粗蛋白水平，同时还让饲料的营养品质仍与粗蛋白含量高的饲料相近。
鉴于对水产环境污染和养殖成本的日益关注，科研人员也在努力寻找降低水污染和水产养殖成本的方法。氮和磷是水产环境的两种污染物。鱼粉含有51.1 到 72.0%粗蛋白，1.67 到 4.21%磷；而植物蛋白如豆粕，含粗蛋白44.8-50.0%，但含磷仅0.6 -0.7%(NRC, 1993)。因此，用植物蛋白代替部分鱼粉配制鱼饲料，可降低日粮的粗蛋白和磷的含量，从而减少养殖场的氮和磷的排放量。但是，多数植物蛋白缺少赖氨酸，这就限制了用植物蛋白取代鱼粉的数量，因此，补充赖氨酸可能是保证鱼的生长所必要的。本文作者于2002年在美国爱达荷大学进行了一项用植物蛋白和氨基酸取代鱼粉的试验，目的在于弄清用植物蛋白和赖氨酸代替鱼粉在降低鱼饲料的蛋白和磷并减少水质污染方面的效果。
试验材料和方法
这项试验制备了下列7种饲料（表1）：参照饲料（#1饲料）配制成含粗蛋白46%，赖氨酸2.2%；基础饲料（#2饲料）用植物蛋白取代50%以上的鱼粉，配制成含粗蛋白43%，赖氨酸1.6%，不补充赖氨酸；#3至#7饲料含粗蛋白43%，含赖氨酸分别为1.8、2.0、 2.2、 2.4 、2.6%。这5种饲料有补充的赖氨酸，以0.2%递增。试验设计成完全随机安排进行数据处理。实际测定的粗蛋白含量与预期值接近（表1）。基础饲料和补充了赖氨酸的饲料的含氮量相同，所有饲料的能量相同。饲养试验结束后将饲料重新粉碎，加进0.01% 氧化钇作为内标记，重新制粒，然后用来喂鱼测试饲料干物质、粗蛋白、脂肪、赖氨酸和磷的表观消化率。这项试验的目的有二：1）评价含有不等量粗蛋白（#1饲料的46%与#5饲料的43%相比）但赖氨酸含量相同（2.2%）的饲料对虹鳟鱼生长和饲料转化率的影响；2）考查含43%粗蛋白的饲料以不同的赖氨酸饲喂水平对鱼的生长、饲料转化率和补充赖氨酸对赖氨酸和其它养分表观消化率的影响。
试验用的虹鳟鱼平均体重14.9 g，每组随机选50条鱼，称重后放进150L玻璃鱼缸里，共21个鱼缸。在爱达荷大学Hagerman养鱼实验站用未经处理的恒温(14.5 °C)泉水以4 L/min流速给每个鱼缸供水；按14h照明、10h黑暗给予光照；每天投喂饲料3次至明显吃饱，每周投喂7天，如此持续8周。试验完成后，用含有氧化钇的相应饲料喂鱼7天，从第8天开始用手挤法收集粪便，隔3天挤一回，如此重复3次至收集到足够的粪便供化学分析使用。
养分表观消化率的算式为：养分表观消化率（%）=100×[1－（饲料中钇量×粪便中养分量）/（粪便中钇量×饲料中养分量）；干物质表观消化率的算式为：100×[1－（饲料中钇量/粪便中钇量）]。所有数据都用Student Newman-Keuls方法作单因子方差分析确定显著程度。P < 0.05被认为是统计上显著。
结果
鱼的生长和饲料转化率的数据列入表2。鱼的初重没有明显差别。8周饲养试验后，饲喂不同饲料的鱼的末重和增重有显著差异。饲喂植物蛋白为主不补充赖氨酸的饲料（#2饲料）的鱼，比饲喂鱼粉为主的参照饲料（#1饲料）和其它饲喂以植物蛋白为主并补充较多赖氨酸的饲料（#4至#7饲料）生长缓慢，但与饲喂植物蛋白为主只补充0.2%赖氨酸的饲料（#3饲料）的鱼生长无异。饲喂#1饲料与饲喂#4至#7饲料的鱼的生长情况没有显著差异，这表明补充了0.4%或更多赖氨酸的以植物蛋白为主的饲料（以下简称植物蛋白饲料），至少在8周试验的生长期间，其营养价值与鱼粉为主的饲料（以下简称鱼粉饲料）相当。植物蛋白饲料补充0.4%赖氨酸足以维持虹鳟鱼最佳生长。饲料转化率的情况与末重和增重方面的情况相似，只是饲喂鱼粉饲料的鱼的饲料转化率最好。饲料转化率尽管绝对值小，但差异显著。植物蛋白饲料补充0.4%或更多的赖氨酸，可以明显改善饲料转化率（#4至#7饲料与#2饲料相比），但植物蛋白饲料只补充少量赖氨酸（0.2%，#3饲料）不能改善饲料转化率。饲喂所有饲料的鱼的存活率都是100%。
饲料的干物质和养分的表观消化率列入表3。粗蛋白、脂肪、赖氨酸和磷的表观消化率差异显著，但干物质的表观消化率差异不显著。饲喂植物蛋白饲料的鱼对粗蛋白和磷的表观消化率往往较高，这或许是由于其日粮粗蛋白和磷较低的缘故（表1和表3）。脂肪的表观消化率没有明确的变化趋势。尽管不同饲料在粗蛋白、脂肪和赖氨酸的表观消化率方面差异显著，但绝对差异不大，这几种养分在虹鳟鱼体内是可高度消化的。干物质、粗蛋白、赖氨酸和磷的表观消化率以日粮赖氨酸水平为2.2%的植物蛋白饲料最高；脂肪的表观消化率也以日粮赖氨酸水平为2.2%时最高，与含赖氨酸2.4%的植物蛋白饲料相比没有显著差别。当日粮赖氨酸水平相等而粗蛋白水平不等时，植物蛋白饲料（#5饲料）的干物质、粗蛋白、脂肪、赖氨酸和磷的表观消化率比鱼粉饲料（#1饲料）要高。
值得讨论的问题
上世纪九十年代用鱼进行的一些试验数据表明，给鱼饲料补充氨基酸，特别是赖氨酸，通常都会改善鱼的生长表现(Bai 和Gatlin, 1994). Viola和 Lahav (1991)评价过在鲤鱼集约饲养中用补充赖氨酸降低日粮蛋白质水平的效果，他们的试验表明，用补充了0.5%赖氨酸、含粗蛋白25%的饲料饲喂的鲤鱼，其生长和饲料转化率与用含粗蛋白30%的鱼相近。
关于日粮赖氨酸需求量的研究十分重要而有趣。试验结果说明，日粮赖氨酸2.2%可使虹鳟鱼达到最佳生长表现。这个赖氨酸水平高于对虹鳟鱼日粮赖氨酸需求量的下列评估值，即1.8% (NRC, 1993)、 1.9% (Walton 等, 1984)或 1.3% (Kim 等, 1992)，但低于Ketola (1983)的2.9%，与Ogino (1980)的2.12%接近。Rodehutscord 等(2000 a)报道，无论日粮蛋白水平为35%或是55%，用含赖氨酸0.9%、1.3%或1.7%的饲料喂养的虹鳟鱼，其生长均未达到最高值，说明虹鳟鱼对赖氨酸的需求高于1.7%。他们的下一个试验（Rodehutscord 等，2000 b）进一步证实，用含赖氨酸（无论是L-HCl-赖氨酸或是L-赖氨酸硫酸盐）0.9%、 1.3%或1.7%并含粗蛋白55%的饲料喂养的虹鳟鱼，其生长并不是最快。
本试验的结果显示，在日粮赖氨酸2.2%（#5饲料）或略低一点2.0%（#4饲料）时，可以将日粮的粗蛋白水平从鱼粉饲料的46%降为植物蛋白饲料的43%，不影响鱼的生长速度。植物蛋白饲料的赖氨酸含量超过2.2%即不再进一步促进鱼的生长，也不会获得更高的赖氨酸消化率。有必要进一步研究补充赖氨酸在更长的时间内或对大鱼生长表现的影响，因为大部分饲料是在以后的生长阶段中消耗的。还有必要研究补充其它氨基酸，如蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸，对鱼生长的影响，因为与鱼粉相比大多数植物也缺少这几种氨基酸。对于鱼向周围水域排放蛋白和磷的数量也应进行检测，因为植物蛋白饲料的粗蛋白和磷的含量较低，给鱼喂这样的饲料，粗蛋白和磷的消化率理应有所提高，而向周围水域排放粗蛋白（氮）和磷的数量也应有所减少。
