پروتئین ها ترکیبات آلی پیچیده با وزن مولکولی زیاد می‌باشند. از نظر وزنی از ۵۳٪ کربن، ۷٪ هیدروژن، ۲۳٪ اکسیژن و ۱۶٪ نیتروژن و کمتر از یک درصد گوگرد و فسفر تشکیل شده‌اند. پروتئین قسمت اعظم حجم بافت‌ها واندام‌ها را در حیوانات تشکیل می‌دهد و در انسان حدود نیمی از وزن خشک بدن را شامل می‌شود. به علاوه قسمت اعظم دیگر ترکیبات با اهمیت در بدن جانوران مثل آنزیم، ویتامین و هورمون از پٌروتئین می‌باشند. در حیوانات در بافت‌هایی چون استخوان، پوست، ماهیچه و جمجمه، پروتئین بالایی وجود دارد. اغلب پروتئین ها قابلیت هضم بالایی دارند؛ قابلیت هضم پٌروتئین‌های حیوانی در مقایسه با پروتئین‌های گیاهی بالاتر است که البته استثنائاتی هم وجود دارد، برای مثال گلوتن ذرت قابلیت هضم بالایی دارد و پودر پر قابلیت هضمی پایین دارد.
پروتئین های ساده صرفاً حاوی آمینو اسیدها می‌باشند مثل آلبومین، هورمون، گلوبین، کراتین، اکتین، موسین. پروتئین‌های پیچیده حاوی اسیدهای آمینه و دیگر ترکیبات آلی مثل متالوپروتئین، نوکلئوپروتئین‌ها، فسفو پٌروتئین‌ها، لیپوپروتئین‌ها، لسیتوپروتئین‌ها، کروموپروتئین‌ها می‌باشند. در تغذیه آبزیان بهتر است از پروتئین های ساده که قابلیت هضم بهتری دارد استفاده شود. زمانی که پروتئین تجزیه می‌شود حدود ۲۰ نوع اسید آمینه به وجود می‌آید. اسیدهای آمینه حاصل از هضم و جذب پروتئین‌ها مجدداً جهت سنتز پروتئین بافت مورد استفاده قرار می‌گیرد.
پروتئین‌ها به عنوان منبع اصلی اسیدهای آمینه مورد نیاز می‌باشند. اسیدهای آمینه حاصل از هضم و جذب پروتئین مجدداً سنتز شده و پروتئین های مورد نیاز در بدن ماهی را بوجود می‌آورند. بنابراین ماهی لزوماً به پروتئین نیاز ندارد و بر اینکه پٌروتئین‌های مورد نیاز در بدن ماهی ساخته شود به اسیدهای آمینه نیاز دارند. نقش پروتئین در ماهی از جانوران خشکزی پررنگتر است به دلیل اینکه ماهی قسمتی از نیازهای انرژی روزانه خود را با سوزاندن منابع پٌروتئینی تأمین می‌کند. بنابراین وجود پٌروتئین در غذای ماهی الزامی می‌باشد. پروتئین برای رشد و ایجاد بافت‌های جدید، حفظ و تجدید ساختار بافت‌های فرسوده و همچنین به عنوان ماده اصلی تشکیل‌دهنده بعضی مواد حیاتی مانند آنزيم‌ها می‌باشند. پروتئین‌ها بخش اصلی اعضای بدن و بافت نرم و مایعات بدن را تشکیل می‌دهند.
ارزش غذایی پروتئین برای ماهی
منابع پروتئینی از نظر ارزش غذایی برای ماهیان یکسان نبوده و ممکن است دو منبع غذایی (پودر سویا و پودر ماهی) از لحاظ درصد پروتئین خام مشابه باشند ولی پروتئین ماهی ارزش غذایی بالاتری نسبت به پروتئین سویا برای ماهی دارد. ارزش غذایی بالاتر بعضی منابع پروتئینی به میزان هضم‌پذیری آنها و همچنین تعادل اسید آمینه موجود در پروتئین بستگی دارد. معمولاً ماهیان توانایی بالاتری در استفاده از منابع پروتئینی جانوری نسبت به گیاهی دارند. ارزش غذایی پروتئین را برای ماهیان با چند شاخص اندازه‌گیری می‌کنند. سه روش عمده وجود دارد برای ارزیابی کیفیت غذایی پروتئین
- نسبت کارایی پروتئین PER
PER یک نسبت بین گرم رشد ماهی وگرم پروتئین موجود در غذا می‌باشد. هر چه میزان رشد ماهی بالاتر باشد نشان دهنده کیفیت بهتر پروتئین مصرفی می‌باشد.
گرم پروتئین غذا ÷ گرم رشد ماهی= PER
بالا بودن نسبت PER نشان دهنده بالا بودن کیفیت پروتئین مصرفی و بالانس بودن اسید آمینه در رابطه با نیاز ماهی می‌باشد که موجب سوخت کمتر اسیدهای آمینه به منظور تولید انرژی و تبدیل بیشتر به بافت خواهد شد.
- میزان استفاده پروتئین NPU
میزان پروتئین موجود در بافت بدن ماهی به پروتئین موجود در غذا می‌باشد این شاخص نشان می‌دهد که چه مقدار از پروتئین موجود در غذا صرف ساختن بافت پروتئینی شد و چه مقدار صرف سوختن و تهیه انرژی شده است. به مانند شاخص قبل کیفیت پروتئین می‌تواند در بالا بردن این شاخص بسیار موثر باشد.
- قابلیت استفاده ظاهری از پروتئین APU
این شاخص نشان می‌دهد که به ازای هر کیلوگرم پروتئین مصرف شده چه مقدار رشد صورت گرفته است. بالاتر بودن این شاخص از یک سو نشان‌دهنده کیفیت بالاتر پٌروتئین و بالانس اسیدهای آمینه و از سوی دیگر توانایی ماهی در تبدیل پروتئین خورده شده به پروتئین بافت می‌باشد.
- شاخص اسید آمینه ضروری EAAI
این روش برای ارزیابی میزان اسید آمینه‌های موجود در غذا و مقایسه آن با نیازمندی گونه مورد نظر می‌باشد. هرچه میزان اسیدهای آمینه موجود در غذا شباهت بیشتری با نیاز ماهی داشت این شاخص برای غذای مورد نظر بالاتر خواهد بود. که حروف صورت‌ها نشان‌دهنده میزان اسید آمینه های پروتئین جیره غذایی و مخرج میزان اسیدهای آمینه مورد نیاز گونه می‌باشد.
اسیدهای آمینه
محصول نهایی تجزیه پروتئین با استفاده از آنزیم‌ها در محیط اسید یا قلیایی اسیدهای آمینه می‌باشد. حدود ۲۰ نوع اسید آمینه ساختمان اکثر پروتئین‌ها را تشکیل می‌دهند. اسیدهای آمینه در آب حل می‌شوند ولی در حلال‌های آلی مانند اتر نامحلول اند. ساختمان کلی یک اسید آمینه شامل یک گروه کربوکسیل COOH یک عامل آمینی NH2 و یک گروه کربنی می‌باشد. پروتئین از اتصال اسیدهای آمینه به وسیله پیوند پپتیدی تشکیل می‌شود. پیوند پپتیدی از اتصال گروه آمینی یک اسید آمینه با گروه کربوکسیل اسید آمینه دیگر بوجود می‌آید.
پروتئین و اسید آمینه مورد نیاز ماهیان
ماهی بیشتر از پروتئین خام نیاز به مخلوطی از اسید آمینه های ضروری و غیر ضروری دارد. بنابراین منبع پٌروتئینی انتخاب شده برای ماهی باید حاوی درصدهای متناسبی از اسیدهای آمینه‌ی ضروری و غیر ضروری باشد. بعضی از اسید آمینه‌ها ضروری تنها توسط میکروارگانیسم‌ها و گیاهان سنتز می‌شوند و ماهیان توانایی سنتز این اسید آمینه را به تنهایی یا بوسیله استفاده از سایر اسید آمینه‌ها را ندارند. این اسیدهای آمینه باید در غذای ماهی وجود داشته باشد که اسید آمینه ضروری نامیده می‌شوند. اسید آمینه های ضروری به آنهایی اطلاق می‌گردد که ماهی نمی‌تواند آنها را با کمک اسیدهای آمینه غیر ضروری بسازد ولی اسید آمینه های غیر ضروی می‌تواند با استفاده از اسیدهای آمینه دیگر ساخته شود.
اسید آمینه‌های موجود در ارگانیزم‌های زنده یا به صورت آزاد یا به صورت قسمتی از پٌروتئین وجود دارند. اسیدهای آمینه موجود در غذا اغلب به صورت اسید آمینه ازاد جذب بدن ماهی می‌شوند. ولی ذخیره اسید آمینه آزاد در بدن ماهي‌ها و مهره‌داران محدود است و معمولاً ۱ تا ۵ درصد كل اسید آمینه موجود در بدن بصورت آزاد وجود دارد. اسید آمینه‌های آزاد موجود یا برای سنتز پروتئین یا برای تولید انرژی مورد مصرف قرار می‌گیرد.
لیست اسیدهای آمینه ضروری و غیر ضروری در ماهی
| Non-essential | Essential |
| Alanine | Arginine |
| Asparagine | Histidine |
| Aspartate | Isoleucine |
| Cysteine | Leucine |
| Glutamate | Lysine |
| Glutamine | Methionine |
| Glycine | Phenylalanine |
| Proline | Threonine |
| Serine | Tryptophan |
| Tyrosine | Valine |
نیاز پروتئینی
فاکتورهای متعددی در نیاز پروتئینی ماهی مؤثرند مانند هضم پذیری پروتئین، وجود یا عدم وجود منابع انرژی غیر پروتئینی. نیاز پروتئین با توجه به جدول از ۳۳ تا ۵۵ در صد می‌باشد. به هر حال نیاز پٌروتئینی بدون توجه به عوامل زیر نمی‌تواند دقیق باشد.
فاکتورهای مؤثر بر نیازهای پروتئینی
1- اندازه ماهی: ماهیان کوچکتر پٌروتئین بیشتری دارند.
2- کیفیت پروتئین و اسیدهای آمینه: هر چه کیفیت پٌروتئین بیشتر باشد، نیاز پروتئینی کمتر است.
3- دمای آب: در درجه حرارت مطلوب نیاز پروتئینی افزایش می‌یابد.
4- غذاگیری و مصرف غذا: تقسيم وعده‌های غذایی به دفعات متعدد همچنین چند بار غذادهی باعث کاهش هزینه و حفظ کیفیت آب به دلیل عدم دفع يكباره آمونیاک می‌شود.
5- وجود غذای زنده: در استخرهای خاکی می‌توان درصد پٌروتئین جیره را کاهش داد.
6- تراکم ذخیره‌ای: هرچه تراکم در استخر بیشتر باشد، نیاز پٌروتئینی افزایش می‌یابد و در صورت تراکم بالا و نبود غذای مناسب کانیبالیسم رخ می‌دهد.
7- سطح انرژی: میزان انرژی جیره میزان پروتئین جیره را تحت تاثیر قرار می‌دهد؛ هرچه سطح انرژی جیره بیشتر باشد از یک سو می‌تواند با کم کردن مصرف غذا میزان پٌروتئین مورد نیاز را بیافزاید. و از سوی دیگر با افزایش انرژی جیره باعث سوختن کمتر منابع پروتئینی برای تامین انرژی شود و بنابراین نیاز کمتر به پٌروتئین باشد.
8- هضم‌پذیری پروتئین: منابع پروتئینی با هضم‌پذیری بالا می‌تواند از نیاز به پٌروتئین بکاهد.
مشکل استفاده بیش از حد از پروتئین
افزایش بیش از حد پروتئین مورد نیاز در جیره آبزیان علاوه بر اینکه می‌تواند باعث افزایش قیمت غذا گردد بلکه با سوخته شدن پروتئین به عنوان یک عامل انرژی‌زا آمونيوم بیشتری به محیط آزاد شده و آلودگی محیط آب و نهایتاً محیط زیست را به دنبال خواهد داشت.
- جدول نیاز پروتئینی در گونه های مختلف
روش‌های تعیین نیاز پروتئین ماهی
۱. روش جیره های آزمایشی
در این روش غذاهای متعددی با سطح یکسان انرژی و میزان مختلف پروتئین ساخته می‌شود. غذاها در مدت معین به ماهیان خورانده می‌شود. سطحی از پٌروتئین که به بالاترین میزان رشد در ماهی منتهی شده به عنوان نیاز پروتئینی آن ماهی برآورد می‌شود.
۲. روش حداکثر ذخیره بافتی پروتئین
در این روش غذاهای متعددی با سطوح متفاوت پٌروتئین به ماهی داده می‌شود. ارتباط بین پٌروتئین ذخیره در بافت‌ها و پٌروتئین مصرف شده مبنای تعیین نیاز پروتئینی می‌باشد. با افزایش پروتئین غذا پٌروتئین لاشه افزایش یافته و به تریج با افزایش بیشتر پٌروتئین غذا دیگر پٌروتئین لاشه افزایش نمی‌یابد که این نقطه میزان نیاز پٌروتئین می‌باشد. بطور کلی ماهیان گوشتخوار مانند قزل آلا به ۴۰-۵۵٪ و ماهیان همه‌چیزخوار به ۳۵-۳۷٪ پٌروتئین در غذا نیاز دارند. نیاز پروتئینی بر اساس عادات غذایی ماهیان به صورت زیر طبقه‌بندی می‌شود
علفخوار < همه‌چیزخوار < ماهیان گوشتخوار
نیاز پروتئینی ماهیان می‌تواند با توجه به محیط زندگی و وجود یا عدم وجود غذای زنده متفاوت باشد به عنوان مثال کپور ماهیان پرورشی در استخر خاکی با غذای حاوی پٌروتئین زیر ۳۰٪ قابل پرورش می‌باشد ولی در استخر سیمانی با تراکم بالا این پروتئین باید افزایش یابد و به ۳۷-۳۸٪ برسد به دلیل اینکه میزان مصرف ماهی از غذای زنده کاهش می‌یابد. میزان فعالیت ماهی هم نیز در میزان نیاز ماهیان به پروتئین تاثیر دارد. ماهیان فعال در مقایسه با ماهیان کم تحرک به پٌروتئین بالاتری در غذا نیاز دارند. ماهی قزل آلا در مقایسه با کپور ماهیان پٌروتئین بیشتری در غذای روزانه نیاز دارد.
سنتز پروتئین
سنتز پروتئین یک فرایند پیچیده‌ای می‌باشد که ارگان‌های متفاوت در آن شرکت می‌کنند. میزان سنتز پروتئین با رشد یک نسبت مستقیم دارد و همچنین میزان سنتز پٌروتئین با میزان غذا و پٌروتئین موجود در غذا رابطه مستقیم دارد. سنتز پروتئین در ارگان‌های متفاوت مختلف می‌باشد که میزان این سنتز به ترتیب کبد، برانشی، دستگاه هضم وجذب، کلیه و طحال بیشتر از قلب و ماهیچه‌ها می‌باشد. در داخل یک ارگان هم سنتز پٌروتئین های متفاوت می‌تواند سرعت‌های متفاوت داشته باشد.
در کنار سنتز یا ساخته شدن پٌروتئین فعالیت دیگری در بدن همواره در جریان است که به تخریب پٌروتئین معروف است. روند تخریب و شکسته شدن پروتئین همواره به همراه ساخته شدن پروتئین در بدن ماهی در جریان است. رشد در ماهی زمانی اتفاق می‌افتد که میزان سنتز پروتئین از میزان تخریب پٌروتئین بیشتر باشد. سرعت رشد می‌تواند با افزایش سنتز پٌروتئین ، کاهش تخریب پٌروتئین و یا هر دو تحت تأثیر قرار گیرد. در ارگانی مانند کبد رشد از طریق کاهش تجزیه پٌروتئین اتفاق می‌افتد ولی در ماهیچه هر دو عامل سنتز پٌروتئین و تخریب پروتئین با هم در رشد همکاری دارند.
تعادل اسیدهای آمینه
عدم تعادل در میزان جذب اسید آمینه‌های مختلف ممکن است به عدم تعادل اسید آمینه‌های بدن و در نتیجه سوختن بیش از حد اسید آمینه منجر شود. بنابراین غذای مورد استفاده باید حاوی منابع پٌروتئینی دارای اسیدهای آمینه متعادل با نیاز ماهی باشد. به هر حال تعادل اسید آمینه ممکن است در گونه‌های متفاوت و یا در محیط‌های متفاوت یا سن و شرایط فیزیولوژیکی متفاوت مختلف باشد.
سوختن اسیدهای آمینه
ماهیان طبیعتاً قسمت بالایی از انرژی مورد نیاز خود را از سوختن اسیدهای آمینه تأمین می‌کنند. در ماهی بالغ تقریباً ۴۰ درصد از انرژی برای حرکات عادی زندگی از منبع پٌروتئینی تأمین می‌شود. سوختن اسید آمینه از امین‌زدائی شروع می‌شود بعد از آن Keto acids تولید شده یا صرف تبدیل شدن به دیگر مواد مغذی مانند چربی و کربوهیدرات می‌شود و یا وارد چرخه کربن شده و انرژی مورد نیاز ماهی را به همراه آب و یا دی اکسید کربن تولید می‌کند. لارو ماهی به نظر می رسد حتی درصد بالاتری از اسید آمینه را نسبت به ماهیان جوان برای تولید انرژی می‌سوزاند که به علت ضعف آنها در هضم و جذب سایر منابع غذایی و یا عدم توانایی در سوزاندن دیگر مواد مغذی به منظور تأمین انرژی می‌باشد.
ترکیبات نیتروژنی غیر پروتئینی
اسیدهای آمینه همچنین برای سنتز تعدادی از ترکیبات نیتروژنی غیر پٌروتئینی استفاده می‌شود. به هر حال میزان اسید آمینه که بدین منظور صرف می‌شود درصد اندکی از اسید آمینه را تشکیل می‌دهد به خصوص اسید آمینه‌های ضروری در این راه مصرف می‌شود. مواد نیتروژنی غیر پٌروتئینی مانند pyrimidines و purines که ماده اولیه برای ساخت اسیدهای نوکلوئیک می‌باشند. در ماهی‌ها همچنین اسید آمینه مهمترین ماده اولیه برای ساختن قند و چربی می‌باشد ولی تبدیل اسید آمینه به قندها و سوختن آنها یکی از مسیرهای کم اهمیت شناخته شده است. در لارو ماهی زمانی مسیر تبدیل اسید آمینه به گلیکوژن و ذخیره در کبد آغاز می‌شود که تغذیه فعال شروع شده باشد.
عدم تعادل اسیدهای آمینه در ماهی
مطالعات اولیه نشان داد که از آنجایی که اسیدهای آمینه در تعداد متعددی از واکنش‌ها شرکت می‌کنند، اضافه مصرف اسیدهای آمینه در حیوانات اهلی بدون ضرر باشد. ولی نتایج تحقیقات جدید نشان می‌دهد درصد بالای بعضی از اسیدهای آمینه که معادل عدم تعادل آنها می‌باشد می‌تواند اثرات منفی بر ماهی بگذارد.
عدم تعادل اسید آمینه باعث کاهش رشد و تغذیه شده و سوختن آنها موجب سمی شدن محيط آب ويا اثر متقابل بر اسیدهای آمینه دیگر می‌شود. اثر متقابل مضر زمانی اتفاق می‌افتد که اسیدهای آمینه با ساختمان مشابه از یک مسیر می‌خواهند عبور کنند. این رقابت در اپی تلیال روده ماهی‌ها نشان داده که بین لیزین وارژنین و همچنین اسید آمینه ها شاخه‌ای والین لوسین و ایزولوسین وجود دارد.
اثرات متقابل منفی اسید آمینه
# باعث از دست رفتن ارژنین می‌شود.
# لیزین آزاد در پلاسما و بافت‌ها نشانگر میزان پایین آرژنین می‌باشد.
# باعث افزایش آمونیوم شده و از سنتز اوره جلوگیری می‌کند.
علائم کمبود پروتئین در ماهی
کمبود مواد پٌروتئینی ممکن است ناشی از هضم‌پذیری پایین پروتئین یا عدم تعادل اسیدهای آمینه باشد. کمبود پروتئین باعث کاهش رشد یا توقف آن، کاهش قدرت دفاعی بدن، کاهش اشتها، کاهش پروتئین سرم خون، مختل شدن سلامت ماهی و تلفات ماهی‌ها می‌باشد. کمبود اسیدهای آمینه ضروری را می‌توان با افزودن مکمل تجاری آنها جبران نمود.