動(dòng)植物蛋白源替代魚粉的研究進(jìn)展

　　1.1 魚粉的特點(diǎn)

　　

　　由于魚粉具有必需氨基酸和脂肪酸含量高,碳水化合物含量低,適口性好,抗?fàn)I養(yǎng)因子少以及能夠被養(yǎng)殖動(dòng)物很好的消化吸收等特點(diǎn)，一直以來(lái)是水產(chǎn)飼料中不可或缺的優(yōu)質(zhì)蛋白源。魚粉在飼料中的營(yíng)養(yǎng)作用主要是提高氨基酸平衡性和利用效率,與其它蛋白原料相比，有比較顯著的優(yōu)勢(shì)。但魚粉的作用不僅在于其蛋白、氨基酸的作用優(yōu)勢(shì), 還在“未知生長(zhǎng)因子”、維生素、微量元素等方面具有營(yíng)養(yǎng)作用優(yōu)勢(shì)。

　　

　　1.2 無(wú)魚粉或低魚粉飼料技術(shù)對(duì)策

　　

　　在所有的飼料原料中，魚粉在促進(jìn)養(yǎng)殖動(dòng)物生長(zhǎng)、提高飼料利用效率方面的效果是最為明顯的。在配合飼料中，是否使用魚粉及使用量不同所獲得的養(yǎng)殖效果會(huì)有很大的差異，即飼料中魚粉的使用量與養(yǎng)殖魚產(chǎn)品的生長(zhǎng)速度、飼料效率具有顯著的正相關(guān)關(guān)系, 魚粉在配合飼料中的使用對(duì)配合飼料的質(zhì)量有非常直接的關(guān)系。如在草魚、武昌魚飼料中基本不用魚粉，但是使用1% ~2%的魚粉后,魚生長(zhǎng)速度可以提高10%以上,同時(shí)魚體的生理機(jī)能也會(huì)得到改善。因此，在不使用魚粉或低魚粉飼料中考慮的技術(shù)處理主要包括以下幾方面的內(nèi)容。

　　

　　1.2.1 配合飼料中氨基酸的平衡性和有效性

　　

　　蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)實(shí)際上是通過(guò)氨基酸的營(yíng)養(yǎng)作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此,在無(wú)魚粉或低魚粉飼料中優(yōu)先考慮的技術(shù)處理是氨基酸的平衡性。由于魚類對(duì)單體氨基酸的利用效果很差, 在部分種類魚中使用單體賴氨酸、蛋氨酸是沒(méi)有效果的。對(duì)于飼料氨基酸的平衡就只能依賴于飼料原料中氨基酸的互補(bǔ)作用來(lái)實(shí)現(xiàn), 在設(shè)計(jì)無(wú)魚粉或低魚粉飼料配方時(shí)可以選擇肉粉、肉骨粉、豆粕、菜粕、棉粕等通過(guò)比例調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)必需氨基酸的平衡。氨基酸平衡效果的評(píng)判可以采用必需氨基酸模式相關(guān)系數(shù)的大小來(lái)判定,即以養(yǎng)殖對(duì)象魚肌肉必需氨基酸模式作為標(biāo)準(zhǔn)模式, 將配方中必需氨基酸模式與此進(jìn)行比較, 計(jì)算兩組模式的相關(guān)系數(shù), 相關(guān)系數(shù)越大, 表明配方中必需氨基酸的平衡效果越好。但要考慮氨基酸的利用率問(wèn)題, 即必需氨基酸的有效性問(wèn)題。有些原料雖然蛋白含量很高, 但消化利用率很低, 如羽毛粉、皮革粉蛋白含量可以達(dá)到80% 以上, 但消化率只有30%左右, 無(wú)論是單獨(dú)使用或是加人魚粉(摻假魚粉)中, 均會(huì)使配方中必需氨基酸的有效性顯著降低。因此,在計(jì)算必需氨基酸平衡效果時(shí), 盡可能選擇消化率高的飼料原料組成配方來(lái)進(jìn)行必需氨基酸的平衡。

　　

　　1.2.2 增加油脂的使用量, 實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)的節(jié)約效果

　　

　　魚類對(duì)于碳水化合物利用效果沒(méi)有陸生動(dòng)物顯著, 主要利用氨基酸和脂肪作為能量來(lái)源; 魚類與其它動(dòng)物一樣, 對(duì)于能量的滿足始終是第一位的。在魚粉使用量很低或沒(méi)有使用魚粉時(shí), 必須增加油脂的使用量, 以滿足魚類對(duì)能量的需要, 以此提高魚類的生長(zhǎng)速度。可以選擇的油脂包括豬油、牛油、動(dòng)植物混合油、豆油、菜油等。有資料表明, 使用大豆、油菜籽、新鮮米糠提供的油脂較純油脂具有更好的養(yǎng)殖效果, 因此, 有條件(油菜籽的粉碎、米糠新鮮度的保持等)的企業(yè)可以選擇這些油脂油料作為飼料油脂的來(lái)源, 效果會(huì)更好。

　　

　　由于硬顆粒飼料中油脂達(dá)到7%以上時(shí)，顆粒的粉化率會(huì)顯著增加, 因此, 飼料中的油脂水平應(yīng)該控制在7%以下。在要求的范圍內(nèi)盡可能多用油脂, 如控制在6%~7%就可以獲得很好的養(yǎng)殖效果。當(dāng)然，飼料油脂水平提高后, 為了保障飼料油脂被充分利用, 減少氧化油脂對(duì)魚體的傷害, 應(yīng)該使用一些添加劑才能有效保證養(yǎng)殖效果和魚體健康。

　　

    1.2.3 提高維生素的使用量

　　

    魚粉中含有“未知生長(zhǎng)因子”、維生素、微量元素等成分, 在飼喂無(wú)魚粉或低魚粉飼料的情況下要保障魚體正常的生理機(jī)能, 可以在這類飼料中增加維生素的使用量。通過(guò)幾年的養(yǎng)殖試驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 其在保護(hù)魚體健康、保護(hù)魚體粘液等方面具有很好的效果。在原有水平上再增加20%~30%的維生素使用量, 可以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　

　　2 動(dòng)植物蛋白源　　

　　2.1 動(dòng)植物蛋白源替代魚粉的背景

　　水產(chǎn)飼料中魚粉的添加量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于畜禽的用量, 在一些海水養(yǎng)殖品種如對(duì)蝦及海水魚類的飼料中, 魚粉的添加量一般均高于30%。據(jù)報(bào)道, 全球漁獲量的35%被用來(lái)作為生產(chǎn)魚粉（Tacon andDominy, 1999）。一方面人們對(duì)水產(chǎn)品的需求量上升, 而導(dǎo)致全球魚粉的供應(yīng)量下降（Starkey,1994）;另一方面水產(chǎn)養(yǎng)殖的快速發(fā)展, 對(duì)魚粉的需求量急劇增加, 導(dǎo)致魚粉的價(jià)格迅速飚升（Tacon,1998）。有鑒于此, 找到能夠部分或完全替代魚粉的蛋白源成為養(yǎng)殖業(yè)者當(dāng)前非常緊迫的任務(wù)。

　　

　　2.2 動(dòng)物蛋白源替代魚粉　

　　畜禽類加工副產(chǎn)品如肉骨粉、雞肉粉以及血粉等蛋白質(zhì)含量較高, 可以部分替代魚粉。 Millamena在石斑魚(Epinephelus coioides)實(shí)驗(yàn)中用肉粉和血粉(4:1)按0 ~100%比例替代魚粉, 結(jié)果表明這種復(fù)合物替代80%的魚粉對(duì)石斑魚的生長(zhǎng)、成活以及飼料轉(zhuǎn)化率均未產(chǎn)生不良影響。研究者認(rèn)為在黃尾鯽( Seriola lalandi )(Shimeno et al., 1993)、虹鱒(Watanabeet al;,1993)和羅非魚(Oreochromis mossambicus)(Davis et al;,1989)等魚類的商業(yè)飼料中, 肉粉替代魚粉的適宜比例為30%~70%。更高的替代比例會(huì)降低魚類的生長(zhǎng),這是由于肉粉等畜禽類加工副產(chǎn)品的必需氨基酸諸如蛋氨酸、賴氨酸和異亮氨酸的含量不足; 同時(shí)這些動(dòng)物蛋白源中脂肪的飽和度較高, 從而影響了魚類的適口性。肉粉等動(dòng)物副產(chǎn)品中高含量的灰分降低了魚類對(duì)一些營(yíng)養(yǎng)素的利用, 從而導(dǎo)致魚類的生長(zhǎng)下降。

　　

　　2.3 植物蛋白源替代魚粉

　　

　　2.3.1 豆餅(粕)類　

　　豆(餅)粕類具有消化吸收率高、氨基酸組成較好、價(jià)格合理和資源量豐富等特點(diǎn), 一直以來(lái)是水產(chǎn)飼料利用最多的植物蛋白源之一。同魚粉等動(dòng)物蛋白源相比, 豆粕蛋氨酸、賴氨酸和色氨酸等必需氨基酸含量相對(duì)較低, 適口性較差, 存在抗?fàn)I養(yǎng)因子等而限制了其廣泛的應(yīng)用。豆粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子如凝集素、蛋白酶抑制因子、熱穩(wěn)定并具有免疫活性的球狀蛋白如大豆球蛋白等往往導(dǎo)致大西洋鮭和虹鱒生長(zhǎng)下降,腸粘膜發(fā)生病理變化和非特異性免疫能力下降, 由超敏和炎癥反應(yīng)引起的腸粘膜病變而導(dǎo)致非特異性免疫指標(biāo)的上升（Van etal;,1991; Burrells et al;, 1999）

　　

　　2.3.2 棉籽餅(粕)類　

　　棉籽餅(粕)類蛋白質(zhì)含量高, 氨基酸較為平衡, 可以作為水產(chǎn)飼料中的蛋白源。飼料中棉籽粕的適宜添加量主要和棉籽粕中游離棉酚和賴氨酸的含量有關(guān), 這是由于游離棉酚同賴氨酸結(jié)合而導(dǎo)致賴氨酸的活性降低。鐵可以在動(dòng)物小腸中同棉酚作用形成穩(wěn)定的絡(luò)合物, 從而阻止棉酚被吸收進(jìn)入血液。有鑒于此, 在添加棉籽粕的飼料中補(bǔ)充高濃度的鐵是有必要的（Wedegaertner,1981）。

　　

　　2.3.3 菜籽粕(餅)類

　　已有的研究表明在大菱鲆(Burel etal, 2000)、虹鱒(Gomes etal;, 1993; Teskeredzic et al;, 1995)、大西洋鮭(Higgs et al;, 1982)和斑點(diǎn)叉尾?(Webster et al;, 1997)等魚類飼料中菜籽粕可以部分替代魚粉, 然而菜籽粕中存在的抗?fàn)I養(yǎng)因子如芥子油苷等限制了其在水產(chǎn)動(dòng)物中的添加量, 一般認(rèn)為菜籽粕在魚類飼料中的適宜添加量為20%～30%。

　　

　　由于菜籽粕中存在的致甲狀腺腫素原(progoitrine)、白芥子酸(sinapine)或鞣酸(tannins)等影響了飼料的適口性，從而導(dǎo)致大菱鲆和虹鱒飼料攝人量的降低而引起生長(zhǎng)下降（Burel etal, 2000；Gomes etal;, 1993）。菜籽粕中的芥子油苷代謝物如異硫氰酸酯、硫氰酸鹽陰離子等對(duì)魚類具有致甲狀腺腫的作用。在甲狀腺代謝中,硫氰酸鹽陰離子和碘競(jìng)爭(zhēng)底物, 從而導(dǎo)致碘的缺乏, 但是通過(guò)在飼料中補(bǔ)充碘可以減少這種作用, 飼料中補(bǔ)充碘或來(lái)源于海水環(huán)境中的碘對(duì)虹鱒利用未經(jīng)熱處理菜籽粕的能力高于利用熱處理的菜籽粕（Gomes etal;, 1993）。

　　

　　2.3.4 玉米蛋白粉和小麥蛋白粉　

　　玉米蛋白粉和小麥蛋白粉具有蛋白質(zhì)含量高、富含B族維生素、維生素E和蛋氨酸高、纖維含量較低、不含抗?fàn)I養(yǎng)岡子等特點(diǎn), 是較好的植物蛋白源。

　　

　　2.3.5 土豆蛋白　　

　　土豆蛋白是生產(chǎn)土豆淀粉的副產(chǎn)物，具有蛋白質(zhì)含量高(75%~85%) ,氨基酸較為平衡等特點(diǎn)，有較大的蛋白利用潛力（oyano etal;, 1992）。解綬啟和Jokumsen認(rèn)為影響土豆蛋白利用率的主要原因是:(1)適口性差, 因而降低了養(yǎng)殖動(dòng)物的攝食率和飼料效率; (2)土豆堿和其它蛋白酶抑制劑等抗?fàn)I養(yǎng)因子的存在, 降低了土豆蛋白的生物利用率; (3)必需氨基酸不平衡。

　　

　　2.3.6 單細(xì)胞蛋白

　　由于蛋白質(zhì)含量高, B族維生素和色素以及多糖如葡聚糖等含量豐富, 包括細(xì)菌、微藻和酵母在內(nèi)的單細(xì)胞蛋白可以作為部分替代魚粉的蛋白源使用（Sandersonand Jolly,1994; Tacon,1994）。同魚粉相比,單細(xì)胞蛋白往往是一種或多種氨基酸含量不足, 或者是氨基酸不平衡（Oliva andGonncalves,2001）。而酵母是水產(chǎn)飼料中用的最多的單細(xì)胞蛋白。一些研究表明, 酵母特別是啤酒酵母多糖和核酸含量豐富而具有免疫增強(qiáng)劑的作用（Kiesslingand Askbrandt,1993）。在以酵母為主要蛋白源的飼料中補(bǔ)充某種必需氨基酸能夠促進(jìn)魚類的生長(zhǎng)（Andersonet al;, 1995）。在實(shí)際生產(chǎn)中,酵母的適宜添加量為15%~30%,相當(dāng)于可以替代25% ~50%的魚粉。酵母蛋白中含硫氨基酸為限制性氨基酸 ,一些研究者在飼料中補(bǔ)充蛋氨酸能夠顯著改善魚類的生長(zhǎng) (metaillerand Huelvan,1993; Schulz and Oslage,1976; Tuse,1984)。Rurnsey等認(rèn)為魚類利用高含量酵母能力較差的原因是由于完整的酵母細(xì)胞無(wú)法使胞內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)成分釋放出來(lái)而被魚類利用。

　　

　　3 展望

　　

　　動(dòng)植物蛋白源替代魚粉的研究有兩個(gè)方面的意義 ,其一，在保證養(yǎng)殖動(dòng)物正常生長(zhǎng)的前提下, 以廉價(jià)的動(dòng)植物蛋白源替代昂貴的魚粉可以節(jié)約飼料成本,從而降低養(yǎng)殖成本; 其二, 保護(hù)海洋漁業(yè)資源, 限制魚粉的產(chǎn)量, 確保海洋漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,并保護(hù)海洋生物的生態(tài)多樣性。有關(guān)動(dòng)植物蛋白源替代魚粉在水產(chǎn)飼料中的研究文獻(xiàn)較多, 已有的研究結(jié)果表明,淡水養(yǎng)殖品種的飼料中植物蛋白替代魚粉的比例要高于海水養(yǎng)殖品種。同時(shí)動(dòng)植物蛋白源本身存在的一些缺陷, 如動(dòng)物副產(chǎn)品加工產(chǎn)物氨基酸不平衡, 植物蛋白源中普遍存在的抗?fàn)I養(yǎng)因子等, 限制了其在水產(chǎn)飼料中的添加量。今后隨著生物技術(shù)的快速發(fā)展, 通過(guò)發(fā)酵和酶工程等技術(shù)對(duì)動(dòng)植物蛋白源進(jìn)行加工處理, 動(dòng)植物蛋白源替代魚粉的研究必將會(huì)取得更大的進(jìn)展。