水产饵料成分新进展和酶添加剂的潜力
发表时间:2018/01/21 00:00:00 浏览次数:2415
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水产饵料成分新进展和酶添加剂的潜力
胡重江
(重庆市水产科学研究所 重庆 400020)
Ronald．W．Hardy
(爱达荷州大学Hagerman鱼类养殖试验站，ID83332
美国Hagerman国家鱼类孵化路3059F)
【提要】从世界范围来看，提炼产品的年产量大约等于鱼粉年产量，其中80％由肉骨粉和禽类副产品组成。这些产品质量变动大、灰分含量高，它们被农林的其它部门充分利用。它们不大可能满足鱼饲料的高蛋白需要，但它们有利的氨基酸组成能弥补植物来源的蛋白质的不足。将海产品加工废弃物和渔获副产品转化成鱼粉，其数量大致相当于世界鱼粉年产量，它们就有可能为水产饲料提供数量可观的鱼粉和鱼油。但是，灰分含量高和收集加工上的困难制约了对它们的充分利用。因此粮食和含油种子的副产品成为未来水产饲料蛋白质和能量最有希望的来源。尽管对植物来源的饲料成分的利用的研究已取得了很多进展，但还有一些重大问题尚待解决。遗传学家、鱼类营养学家以及生产这些产品的工业部门创新的合作研究正在解决这些问题。使用酶添加剂来增加这些替代饲料原料的营养价值和效力是有潜力的。
关键词：酶添加剂 动物副产品 粮食蛋白 谷物蛋白
目前，鱼粉价格较低，这是充足的供给和相对需求不足的作用的结果，并很有可能与亚洲经济低迷有关。然而，这个鱼粉低价阶段可能很短，因为亚洲经济正在复苏，智利的鱼粉产量在未来几年预计不能恢复到上一次厄尔尼诺现象以前的水平。水产业必须作好用于鱼粉的支出增加而导致饲料成本上升的准备，必须寻求可替代的蛋白质饲料以代替饲料配方中的部分鱼粉，这样才能突破由于鱼粉成为限制鱼饲料和养殖鱼产量的因素而阻碍水产品增长的瓶颈。
1 水产饲料中鱼粉应用
过去十年全球鱼粉用于鱼饲料的比例增长很大。1989年，水产业消耗较少的鱼粉，使用鱼粉大约占年产量的10％。(Barlow，l989)而在2000年，水产业消耗的鱼粉估计会达到全球鱼粉总产量的35％，在l5年内增长3．5倍。在这段时期，大西洋鲑和虾养殖业的增长是水产业消耗鱼粉增加的主要原因。但海水养鱼业的急速增长却是过去五年水产业消耗鱼粉增加的主要原因。过去l5年大西洋鲑的饵料50％由鱼粉组成，虾则是35％(Barlow，2000)过去两年这些百分比有所下降，但鲑鱼、海水虾和鳗鲡的饵料仍然含有400／0的鱼粉(Barlow，2000)。到2010年水产养殖用饵料所需鱼粉为283万t，接近全球十年平均年产量650万t的44％。这表示2000年的鱼粉使用将超出估计716，000t，用于鲤科鱼饵料的鱼粉预计将增加325，000t，用于海水鱼的将增加447，000t，而用于鳗鲡、鲑鳟鱼、遮目鱼和鲶鱼的鱼粉预计将减少(表1)从2000年至2010年用于虾的鱼粉预计将从372，000t增加到485，000t。所有种类的饵料中鱼粉所占百分比预计将下降。如果鱼饵料中所用鱼粉保持今天的百分比，并且水产品按预计的水平增长，那么到2010年，将需要鱼粉408．6万t，或者是过去十年鱼粉平均产量的63％。到2010年，水产饲料业所需鱼粉预测量是283万t。如果鱼饵料中鱼粉的比例不下降，水产饲料业所需鱼粉量将达到408．6万t，之间差距是l，225，000t。这就是到2010年用于替代缺少的鱼粉的鱼粉等价蛋白原料需要的数量。
2海产品加工废弃物和渔获副产品
海产品加工废弃物和渔获副产品加起来比用作鱼粉加工的鱼还要多(New，1996)如果被水产业抛弃的渔获副产品中的一半能被转化为鱼粉，那么这个数量(2,600，000t)可能满足水产饲料工业未来l5年的需要或更多。海产品加工废弃物，主要是取自鱼片的鱼的残骸，因为骨头太多不适合加工成用作鱼饵料的鱼粉。因此，不管是在它被加工成鱼粉前采用机械去骨法还是在它被加工成鱼粉后用筛子筛，海产品加工废弃物的骨头成分都必须减少。(Babbitt等，1994)鱼加工废弃物干重时含钙25％，但用去骨的鱼片废弃物加工的鱼粉灰分低达7％，这是用于鱼饵料的鱼粉的灰分水平的一半。这对于低污染的鱼饵料产品来说特别重要。
3提炼制品
提炼制品有肉骨粉(美国年产2,819，322t)和血粉(美国年产101，300t)，禽加工副产品包括饲料级禽副产品粉(美国年产265，910t)、宠物级禽副产品粉(美国年产177，270t)低灰分宠物食品级禽副产品粉(美国年产24，000t)和羽毛粉(美国年产363，64ot)美国年产所有提炼产品和禽副产品加工产品总计达3，751,442t，这个产量大约是世界平均年产鱼粉的50—60％。这些产品被充分地应用于家禽饲料、宠物食品和其它动物饲料中。用重量和蛋白质水平来衡量，目前它们的价格和年平均价格比较是非常低的。
提炼产品用作肉食性鱼饵料中鱼粉替代物方面未被广泛地研究。(Dong等人，1993)报道从不同供货商来源的禽副产品粉用表观蛋白消化率来衡量，质量上差异很大。用禽副产品粉作的饲养实验已证明用宠物食品级禽副产品可替代40％的鱼粉而不会影响虹鳟的生长，但是那么高的替代量会导致生长降低。用虹鳟试验测得禽副产品粉的蛋白消化率是94～95％，与鲱鱼粉相等。(Sugiura等人，1998a)但近来的研究结果表示禽副产品粉中某些氨基酸的可利用性比蛋白质的平均消化率要低。以前认为肉骨粉和羽毛粉不适合用于虹鳟饵料中，因为早期的资料显示它们只有不到70％的蛋白质消化率。最近的数值显示肉骨粉和血粉表观消化系数范围为87％～92％(Hajen等人，1993；Sugira等人1998b，Bureau等人2000)，对这些原料从新评估表明早期的工作低估了肉骨粉和血粉的蛋白质消化率。
3．1粮食蛋白
面筋是优良的蛋白源，蛋白含量达70～80％，能被虹鳟、银大马哈鱼和其它鱼类高度消化(Sugiura等人，1998)。用面筋替换25％的鱼粉没有导致生长和食物转化率的负面影响(Weede，1997)。据报道用较高比例的面筋加赖氨酸替代鱼粉饲养鳟鱼取得的效果能与用鱼粉配的日粮媲美(Rodehutscord等人，1994 )。面筋的主要缺点是它的价格较高。现在生产的面筋作为高价值的非肉蛋白源供人使用。玉米蛋白在虹鳟饵料中加到10％是很有价值的，而且，如果为了得到粉红色的鱼肉，玉米蛋白在虹蹲饵料中可以加到至少22．5％，另外再加些caJ1n1axaJ1n1in或虾青素以掩饰鱼片的黄色(Skonberg等人，1998)。对于那些不会在它们的鱼肉里沉积类胡萝卜素的鱼类，在它们的饲料中还可以加更高水平的玉米蛋白。玉米蛋白具有量多而价廉的优点。1997年，单美国就生产了117．8万t，价格在380美元每t。目前，用白玉米生产的玉米蛋白据评估可作鲑鳟鱼的饵料原料，初期的结果令人鼓舞(Hardy，未发表数据，2000)白玉米蛋白粉比常见的(黄)玉米蛋白粉稀少而价高，但蛋白水平比后者至少高l0％，这样也物有所值。
3．2含油种子蛋白
大豆和其它植物蛋白源有几种抗营养因子(ANUs)，这会降低它们的适口性、蛋白质利用或生长(Hardy，1996)。这些抗营养因子可以分成两类：热不稳定抗营养因子和热稳定抗营养因子(Rumsey等人，1995)。热不稳定抗营养因子包括胰蛋白酶抑制剂、肌醇六磷酸、植物凝血素、致甲状腺肿物和抗维生素。热稳定抗营养因子包括糖类或可溶纤维、皂甙、雌激素、变应素和LAL(1ysinoalanine)。热不稳定抗营养因子成分能被热处理部分降解掉，所以大豆里的这些抗营养因子能在豆饼烘干时通过调节热处理的方法得到降低。胰蛋白酶抑制剂降低胰蛋白酶的活性，胰蛋白酶是在肠道里分解蛋白质的消化酶。胰蛋白酶抑制剂降低了鲑鳟鱼饵料中蛋白质的可消化性(Amdt等人，1999)。已有报道肌醇六磷酸或植酸要降低蛋白质的可消化性并且限制矿物质的生物利用度。很多植物原料中存在肌醇六磷酸。在饲料中添加植酸酶可以分解部分植酸，从而增加鱼对饲料中肌醇六磷酸结合磷的可利用性。(Rodehutscord和Pfefer，1995；Schafer等人，1995；Cain和Garlmg，1995o大豆植物凝血素经体外试验显示，它结合到大西洋鲑小肠的刷状缘膜上，但还没人作过植物凝血素对鱼的生长表现或健康影响的研究。糖类部分占大豆干重的大约30％，并且其中只有33％由可溶部分组成。(低聚糖、棉子糖、蔗糖和水苏(四)糖)——或称为可作能量利用部分。(Arnesen等人，1989)Arnesen等人(1989)认为糖类潜在能量的很大部分对鲑鳟鱼来说不可利用，因为大豆多糖的大部分不能被吸收。鲑鳟鱼只有消化淀粉的酶，而淀粉在大豆粉中只占不到1％，因此这部分糖类鲑鳟鱼难以获得。大豆粉皂甙的粗提物可以降低奇努克鲑幼鱼的摄食并降低虹鳟生长(Brueau等人，1996)。总之，有几种抗营养因子能影响大豆粉和其它植物成分对鱼的营养价值；如果要将这些原料加入饲料，可能需要额外的加工或饲料添加剂才能充分实现它们的营养潜力。
大豆产品一般含高蛋白，含蛋白变化范围从大豆粉的45％到大豆浓缩蛋白的70％以上。大豆是最丰富的含油种子作物，1996年世界产量是132．53百万t。1996年美国产量是30．6百万t，价格是289美元每t。大豆浓缩蛋白生产数量较少，美国年产85，000t，价格大约990美元每t。将大豆粉用于鲑鱼饵料的早期研究表明，鲑鱼能耐受较高的大豆粉水平，尤其是大豆粉经过热处理以降低胰蛋白酶抑制剂活性(Cho等人，1974；Reinitz，1980)。用太平洋鲑幼鱼作的研究却不太令人乐观，即使在它们的饵料中只加5％的大豆粉也引起摄食降低(Higgs等人，1979；Fowler，1980)。近来用太平洋鲑大规格鱼种作的研究较鼓舞人心些，这些研究表明较大的鱼比鱼苗和幼鱼更能忍受饲料中的大豆粉。Wilson(1992)发现，经由双倍挤压以降低胰蛋白酶抑制剂活性的全脂大豆粉可用于奇努克鲑大规格鱼种饵料中，用量达15％时也没有降低生长率或饵料效率，但是饵料中全脂大豆粉含量超过15％时导致摄食和生长降低。要确定在鲑鱼饵料中添加诱食剂时能否在其饵料中加更高水平的大豆粉以及在大豆粉中各种抗营养因子对鱼的相对重要性，这需要更进一步实验。如果在饵料中相对的与鲑鳟鱼饵料相比，鲶鱼与鲑鳟鱼饵料相比，目前美国的鲶鱼配方中大豆粉用量达45～50％，鱼粉却不到l0％(Wilson，1991)
3．3其它副产品蛋白
酿造业和蒸馏业的副产品到处都有，在鱼饵料中还未被充分使用。Rumsey，等人(1991)发现鲑鳟鱼饵料中经破坏细胞壁处理的酵母属酵母(酒糟或面包酵母)的蛋白质质量得到了提高，因此这种蛋白质更有效。经破坏细胞壁处理，鲑鳟鱼饲料中50％的蛋白可以由面包酵母提供，并且生长和饲料转化率和由酪蛋白和明胶配制的饵料相当。虽然单细胞蛋白是潜在的优良蛋白源，但物以稀力贵，这大大限制了它们在鱼饵料中的应用。不过在不久的将来，当发展出新的从啤酒厂废弃物中回收单细胞蛋白的方法和用气流筛选以降低纤维成分、提高质量时，这种情况可能得到改变。
4酶添加剂的作用
因为鱼粉日益被非传统蛋白原料所替代，应用酶添加剂来改善这些蛋白原料的机会增加。植酸酶已被用于猪和家禽饲料，通过对肌醇六磷酸的脱磷酸作用增加谷物和含油种子中磷的可利用性。用鲶鱼(Jackson等人，1996：Eya和Lovel1．1997；Li和Robinson，1997)和鲑鱼(Cain和Garling，1995：Rcdehutscord和Pfefer，1995；Vielma等人，2000)作的研究证明植酸酶增加鱼对磷的利用，尽管这些研究也证明了养殖水温对效果和饵料最适植酸酶水平的重要性。Li和Robinson(1997)发现在鲶鱼饵料中添加植酸酶的成本和添加无机磷代替植酸酶的成本几乎相等。
其它酶添加剂未广泛使用，但将来有可替代的原料用于鱼饵料时，可以将它们加入饵料以增加营养价值。
需要特殊的酶添加剂来克服各种含油种子糖类组分。对某些鱼来说，大豆非淀粉多糖被怀疑是限制大豆粉营养价值的一个因素。家禽研究显示，饲料中含有低可代谢能小麦时，在饲料中添加一种多糖酶能提高家禽的生长(Choet，Hughes等人，1995#2771)有酶的添加剂有效地提高了家禽肠内非淀粉多糖的溶解。
在含大豆粉的鱼饵料中添加分解非淀粉多糖的酶，饵料的营养价值、明确的能量有效性能否提高，必须经过实验来确定。
5总结
增加水产业生产需要更多的鱼饵料，这反过来又需要更多的可供选择的蛋白源来替代鱼粉。仅在未来十年，全球将需要150万t的替代蛋白。如果鱼粉供应下降，还将需求更多，这些蛋白质有许多来源，它们中大多数需要经过特殊的加工或者应用酶添加剂来实现充分的营养价值。水产业应该将目光投向来自植物和动物或鱼的蛋白原料混合物。这种混合物比单一的蛋白原料(除从海产品加工废弃物生产的鱼粉外)更接近鱼粉优秀的氨基酸比例。
参考文献40篇(略)
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