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水产饲料蛋白源的研究现状

发表时间:2017/11/4
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我国是世界水产养殖大国之一,水产养殖总产量已连续多年居世界第一。水产饲料是水产养殖的重要物质基础,,被称为水产养殖业的粮草,,在水产养殖业中具有举足轻重的地位。水产动物对饲料蛋白质水平要求较高,一般为畜禽的2 ~ 4倍,通常占配方的25% ~ 50%,甚至更多。饲料蛋白质含量过高或过低,均不利于鱼虾生长。同时,不同水产动物对脂肪、糖类等营养成分的需求也存有明显差异。因此,合理的饲料配方及蛋白来源是水产饲料能否得到高效利用的关键。

1鱼粉应用现状

鱼粉具有蛋白质含量高、富含动物必需氨基酸、容易被动物消化吸收等特点,因此,鱼粉作为水产饲料的主要蛋白源具有特殊的优势。近年来,随着水产品需求量的日益增加,养殖规模的逐渐扩大,鱼粉的需求量呈现快速增长之势。然而全球渔业自然资源的衰退导致世界鱼粉产量逐年下降,鱼粉供应矛盾日益突出、价格不断攀升。我国年均进口鱼粉约100t,,鱼粉供应的数量和价格对我国养殖业的效益影响颇大。寻找价格低廉、来源丰富的饲料蛋白源来替代鱼粉具有重要的意义。

近年来,国内外学者在寻找鱼粉替代蛋白源及各种蛋白源替代鱼粉作为饲料蛋白源的最优比例方面已进行了大量的研究。当前可利用的蛋白源主要包括动物性蛋白源、植物性蛋白源和单细胞蛋白源三类。动物性蛋白源和单细胞蛋白源的营养价值较植物性蛋白源高,含丰富的蛋白质,但植物蛋白源具有价格低廉且供应比较稳定的优势。

2动物性蛋白源

鱼粉替代动物性蛋白源主要包括畜禽加工副产品、昆虫及其他一些动物性蛋白源等。此类蛋白源富含蛋白质、矿物质、维生素,但糖类含量低,营养价值一般比植物性蛋白源高。

2.1畜禽加工副产品

根据所利用的畜禽下脚料不同,可作为蛋白源的畜禽加工副产品包括肉骨粉、肉粉、血粉、羽毛粉等。羽毛粉蛋白质含量高,但因含有较多的二硫键且不易被水解,不易被水产动物消化吸收,可消化率低。Wang等发现,当羽毛粉替代10% ~30%鱼粉,娩状黄姑鱼的特定生长率和体增质量都显著下降。因此,摸索出一些破坏二硫键的有效方法对于提高羽毛蛋白质的利用率具有重要的意义。

目前羽毛粉降解技术主要有高压水煮、膨化、酸碱降解、生物酶法等。血粉是一种非常好的鱼粉替代蛋白源,其营养丰富,,粗蛋白含量往往超过85%,且畜禽血液年产达2000t以上,每年可供生产血粉200t。然而不同加工工艺生产的血粉其营养价值差别很大,目前应用较广的主要为发酵血粉。发酵血粉经菌种优选和工艺改进,比直接干燥血粉或蒸煮血粉可消化氨基酸增加,适口性提高,且发酵过程中可产生多种B族维生素。谭东权报道,用发酵血粉培养革胡子鲶鱼苗,无论生长还是成活率都较理想。北京水产研究所用发酵血粉全部代替鲤鱼饲料中的鱼粉,获得成功。养鳟饲料一般添加5%左右的发酵血粉。E IHaroun等对虹鳟的研究表明,,喷雾干燥后的鸡血粉和急骤干燥后的牛血粉中赖氨酸的生物活性比L-赖氨酸盐酸盐还略高,对虹鳟的体增质量和饲料效率等也有较好的效果。肉粉、肉骨粉是营养比较全面的饲料蛋白源,后者钙、磷含量丰富。但肉骨粉的消化率低且必需氨基酸不平衡,,在大黄鱼饲料中替代水平较低,而以肉骨粉配合赖氨酸和蛋氨酸使用时则对鲤鱼的生长性能有较大程度改善。另外,肉骨粉的替代比例也成为众多学者研究的热点,,Robaina等用肉骨粉替代鱼粉的饲料喂养金头鲷,发现肉骨粉替代鱼粉的比例高达40%时,鱼的生长情况良好,,各项生长指标和饲料利用率均高于全鱼粉对照组。但进一步的组织学研究却发现,当饲料中的肉骨粉超过20%时,鱼的肝部发生了明显的病变。

2.2昆虫

昆虫是动物界中最大的类群,,是地球上最具开发潜力的动物蛋白资源。相关研究表明,,昆虫体内蛋白质含量接近或高于优质鱼粉的含量,各种营养因子齐全,许多国家将人工饲养昆虫作为解决蛋白质饲料来源的主攻方向。目前可利用的昆虫蛋白源有蚕蛹、蝇蛆、黄粉虫、天虻和天蛾等,它们代替鱼粉饲喂不同水产动物均取得不错的效果。

美国密西水产研究所开展的以昆虫作水产饲料蛋白源的课题已可以进入生产应用。该项目是以玉米和棉花的两种虫蛾作为昆虫源,进行高速度和高密度的大量繁殖,出房时以气雾剂将昆虫麻醉后,就可为鱼提供活体蛋白饲料。该技术已在一些集约养殖场作为鲑、鳟、鳗、鲈等鱼类的饲料,其成本比鱼粉的蛋白源饲料低15%左右,而被饲鱼的肉质和口感还有所提高。刘伯生用掺有6% ~ 8%的活黄粉虫配合饲料中喂养禽畜和甲鱼、鳗、蟹等特种水产动物,,适口性好,助消化,长势快,肉味好,形状美,抗病力强。用之喂养蛋鸡,产蛋数量多,蛋重增加。喂养野鸡、野鸭,体重明显增加。喂牛蛙可提前1个半月达标。喂猪,皮毛光滑,肤色红润,长膘快,可缩短1个月的饲养周期。家蝇幼虫喂养家禽的报道最早见于20世纪50年代,自此以后陆续有相关报道家蝇的饲养方法及其家蝇营养组分分析。家蝇幼虫、蛹蛋白质含量高达50% ~65%,,脂肪约30%,,含有丰富蛋氨酸,必需氨基酸种类齐全且含量丰富,矿物质CaP含量较高,是一种优质的蛋白质饲料。用家蝇代替部分或全部鱼粉用作饲料饲喂畜禽、鱼类等都取得不错效果。

2.3其他动物性蛋白源

除节肢动物中的昆虫被开发利用为动物蛋白源,甲壳动物中的卤虫、环节动物中的蚯蚓和红虫以及软体动物中的河蚌、蜗牛和福寿螺等也被开发利用为动物性蛋白源。福寿螺被加工成鲶鱼饲料、鲑鱼饲料和鳟鱼饲料,经喂养试验后表明,福寿螺可完全代替鱼粉作为水产动物的蛋白源,鱼体的增长率和蛋白蓄积率均比鱼粉高。

3植物性蛋白源

植物性蛋白源来源广泛,处理比较容易,但营养价值较动物性蛋白源低。传统的植物蛋白源主要包括不同大豆产品(大豆粉和大豆饼粕)、棉籽饼粕、亚麻饼粕、麦胚芽粉、玉米蛋白粉、土豆蛋白等。目前研究较多的植物蛋白源主要有大豆酶解蛋白、大豆浓缩蛋白、发酵植物蛋白等。朱伟等报道,以不同量的麦芽胚芽粉部分代替鱼粉,日本对虾成长和成活率均未受影响,替代量以5% ~10%较为合适。日本北海道水生生物研究所对用大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白、大豆酶解蛋白来代替红鱼粉作为水产饲料蛋白源进行5年跟踪对比试验,发现以大豆蛋白混合物代替鱼粉的最优化比例为30% ~ 40%,同时饲料成本降低25% ~ 45%。然而,,有研究表明植物蛋白源的添加导致饲料适口性变差,鱼类摄食率降低,这主要是因为植物蛋白中含有胰蛋白酶抑制因子、植酸、棉酚等抗营养因子。这些因子可直接或间接地影响动物的消化酶活性,从而降低蛋白质等营养物质的消化吸收率。胰蛋白酶抑制因子和消化道内的胰蛋白酶结合生成无活性的复合物,降低胰蛋白酶的活性,导致蛋白质的消化吸收率降低。植酸可与蛋白质碱性残基结合,抑制胃蛋白酶和胰蛋白酶活性,导致蛋白质的利用率降低。某些因子甚至直接对鱼类产生毒害作用,如棉籽饼中的游离棉酚不仅直接对鱼类产生毒害作用,而且在加工过程中易和赖氨酸结合,降低赖氨酸的利用率。因此,如何降低植物蛋白源中的抗营养因子含量成为有效利用植物蛋白源的研究重点。当前主要采用适当的加热、挤压、膨化和生物发酵等方法加以消除部分抗营养因子,甚至通过添加外源性酶制剂和诱食剂来改善饲料适口性。

4单细胞蛋白源

单细胞蛋白源也称微生物饲料,主要包括一些单细胞藻类、酵母、细菌和真菌等。单细胞蛋白源比高等植物和动物更富含蛋白质,,必需氨基酸含量多且较平衡,,粗纤维含量极低。Nandeesha等报道用螺旋藻代替鱼粉不影响鲤鱼苗增重、饲料转化率和蛋白质效率。另外,,酵母单细胞是另一应用较多的单细胞蛋白源,如酒厂和面包房的酵母液或维生素B1酵母菌等。程光平等用不同比例的酵母蛋白替代饲料中的鱼粉,进行室内分阶段饲养胡子鲶试验,养殖效果表明在胡子鲶饲料中,酵母蛋白可替代鱼粉,其适合用量为10%左右(即替代50%左右鱼粉)。近年来,我国东北地区进口了一些饲用石油酵母,其粗蛋白质含量在60%以上,比其他酵母约高10%,略低于进口鱼粉,其中赖氨酸与鱼粉接近,蛋氨酸或含硫氨基酸明显偏低。从能量角度看,饲用石油酵母要优于鱼粉。一般来说,工业化生产的鱼粉经脱脂后,粗脂肪较低,虽然未经脱脂的鱼粉粗脂肪也很高,但极易氧化变质而影响品质。石油酵母粗脂肪含量虽高(一般可达10%以上),但在细胞质中以结合型存在,非常稳定,利用率也好。但如何减少单细胞蛋白中的高核酸,改善其利用率和消化率是有效利用单细胞蛋白源的未来研究热点。

5组合蛋白源

与单一蛋白源部分或全部替代鱼粉不同,,当前人们倾向于设计不同类型的蛋白源组合来替代鱼粉,,这可能是因为各种蛋白源的营养成分具有互补性,,不同蛋白源的混合使用使配方的营养更均衡,从而有利于动物体的吸收利用及生长发育。吴建国等选用鱼粉、豆粕、菜籽粕和啤酒酵母为原料设计6种不同的蛋白源组合对方斑东风螺进行对比试验,,研究结果表明鱼粉、豆粕、菜籽粕为111(质量比)的比例组是方斑东方螺的较优蛋白源,可获得较好的饲养效果。丁雪燕等在海区小网箱中开展豆粕粉加肉骨粉、玉米蛋白粉代替鱼粉的配合饲料饲养大黄鱼试验,,结果表明:用豆粕粉加肉骨粉加玉米粉替代60%30%鱼粉,对大黄鱼的养殖性能和经济效益无显著影响,以30%的替代量更为合适,而且膨化饲料优于粉状饲料。

6小结及展望

尽管水产饲料替代蛋白源的开发利用已取得了很大的进展,但是多数水产饲料仍然摆脱不了鱼粉的限制,无法在水产饲料中进行大规模应用,尤其是名贵的水产养殖品种。如何合理开发和利用非鱼粉蛋白源尚存在诸多问题需要研究和探讨,如氨基酸平衡性差、存在抗营养因子、饲料适口性差、消化率差等问题。

因此,只有在营养学、饲料加工技术等方面,深入探讨非鱼粉蛋白源饲料配方技术以及相配套的养殖技术,大幅度提高饲料蛋白的消化、吸收、转化,减少浪费,才能真正缓和甚至解决饲料行业的发展与蛋白源饲料短缺的矛盾。

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