水產(chǎn)飼料蛋白源開發(fā)與利用的研究進(jìn)展

浙江大學(xué)舟山海洋研究中心 肖金星

浙江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院 彭 翔 邵慶均

水產(chǎn)養(yǎng)殖魚類對(duì)飼料蛋白質(zhì)的需求量較高，蛋白質(zhì)含量是決定魚類生長快慢的關(guān)鍵因素，飼料蛋白質(zhì)含量過高或過低均會(huì)影響魚類的生長和養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益。因此，蛋白源成本是養(yǎng)殖魚類飼料成本的重要組成部分。魚粉具有營養(yǎng)全面，適口性好，抗?fàn)I養(yǎng)因子少以及易于消化吸收等特點(diǎn)，一直以來是水產(chǎn)飼料中不可或缺的優(yōu)質(zhì)蛋白源。水產(chǎn)飼料中魚粉的添加量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于畜禽的用量，在一些主要的海水養(yǎng)殖品種中，魚粉的添加量一般均高于 30%（Press和 Oliva-Teles，1999）。

1 魚粉在水產(chǎn)飼料中應(yīng)用研究

1.1 魚粉在水產(chǎn)飼料中的主要功能 魚粉是水產(chǎn)飼料中傳統(tǒng)的主要蛋白源，它不僅蛋白質(zhì)含量高（通常高于60%）、所含必需氨基酸齊全，還富含必需脂肪酸、礦物質(zhì)、維生素等魚類生長繁育必需的成分。魚粉作為水產(chǎn)飼料優(yōu)質(zhì)蛋白源主要有以下功能：（1）為魚類的生長提供必需氨基酸；（2）提供n-3必需不飽和脂肪酸；（3）提供必需微量元素和鈣磷；（4）含有未知生長因子；（5）具有誘食效果。

1.2 魚粉應(yīng)用存在的問題 魚粉作為水產(chǎn)飼料重要的蛋白源，其質(zhì)量直接影響?zhàn)B殖種類的生長和飼料利用效率。魚粉在加工和儲(chǔ)存過程中產(chǎn)生的生物胺（腐胺、尸胺、精胺、亞精胺等）會(huì)對(duì)魚類的生長產(chǎn)生不利影響（Tapia等，2001）。另外，魚粉是含磷量較高的飼料原料，含磷量高低主要取決于用于加工魚粉的原料魚的種類和組成，一般為1.67% ～4.21%（NRC，1993）。魚粉磷不易被魚蝦利用，相當(dāng)數(shù)量的磷會(huì)隨魚的代謝產(chǎn)物排入水體，易造成富營養(yǎng)化水體，因此，如何減輕魚粉帶來的磷污染問題已日顯嚴(yán)峻。由于魚粉價(jià)格逐年上升。因此，尋找廉價(jià)動(dòng)植物蛋白源代替魚粉引起廣大學(xué)者關(guān)注。國內(nèi)外的學(xué)者對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物蛋白源的開發(fā)和利用方面進(jìn)行了許多研究。

2 動(dòng)物蛋白源替代飼料中魚粉

畜禽類加工副產(chǎn)品如肉（骨）粉、雞肉粉、羽毛粉以及血粉等蛋白質(zhì)含量較高，可以部分替代魚粉。Subhadra等（2006）認(rèn)為，用雞肉粉替代部分魚粉不會(huì)對(duì)大口黑鱸（Micropterus salmoides）的增重率、成活率和飼料效率等產(chǎn)生不利的影響。Muzinic等（2006）試驗(yàn)表明，用雞肉粉替代100%的魚粉不會(huì)對(duì)雜交條紋鱸（Moront Saxatuis）的增重率和體組成產(chǎn)生不利的影響。Yigit等（2006）研究表明，雞肉粉代替25%魚粉不會(huì)導(dǎo)致大菱鲆（Scophthatmus maximus）增重率和飼料利用效率的下降。 Millamena（2002）對(duì)石斑魚（Epinephelus coioides）進(jìn)行了研究，結(jié)果表明用肉粉和血粉（4∶1）的復(fù)合物替代80%的魚粉對(duì)石斑魚的生長、成活以及飼料轉(zhuǎn)化率均未產(chǎn)生不良影響。Espe等（2006）研究表明，烏賊水解產(chǎn)物可能成為魚粉替代蛋白添加到大西洋鮭（Salmo salar）的飼料中。Yoshitomi等（2007）研究表明，用低氟磷蝦粉代替100%的魚粉對(duì)虹鱒（Oncorhynchus mykiss）的生長無不利影響。Zhang等（2006）研究表明，用肉骨粉替代20%的魚粉對(duì)銀鯽 （Carassius auratus gibelio）幼魚的生長無不良影響。Ai等（2006）研究表明，用肉骨粉替代45%的魚粉對(duì)大黃魚（Pseudosciaena crocea）的生長無不利影響。在魚類的商業(yè)飼料中，肉骨粉替代魚粉的比例不宜超過60%，更高的替代比例則會(huì)對(duì)魚類的生長產(chǎn)生不利影響，這是由于肉骨粉等畜禽類加工副產(chǎn)品的必需氨基酸含量不足；同時(shí)這些動(dòng)物蛋白源中脂肪的飽和度較高，從而影響了飼料的適口性。另外，肉骨粉等動(dòng)物副產(chǎn)品的灰分含量高，降低了營養(yǎng)素的利用率，從而導(dǎo)致魚類的生長下降（Millamena等，1998）。

3 植物蛋白源替代飼料中魚粉

3.1 豆粕類 豆粕類具有蛋白質(zhì)含量高、氨基酸組成較合理、消化吸收率高、價(jià)格低廉和供應(yīng)充足等優(yōu)點(diǎn)，是目前水產(chǎn)動(dòng)物飼料中使用最多的植物蛋白源之一。Salze等（2010）研究大豆?jié)饪s蛋白替代魚粉對(duì)軍曹魚（Rachycentron canadum）幼魚生長的影響，結(jié)果表明大豆?jié)饪s蛋白替代75%的魚粉對(duì)軍曹魚幼魚的生長無不良影響。Lim和Lee（2009）研究棉籽粕和豆粕部分替代魚粉對(duì)條石鯛（Oplegnathus fasciatus）生長的影響，結(jié)果表明豆粕替代20%的魚粉蛋白對(duì)3～22 g的條石鯛幼魚生長無不良影響，豆粕替代30%的魚粉蛋白對(duì)55～120 g的條石鯛生長無不良影響。Biswas等（2007）研究豆粕中添加植酸酶部分替代魚粉對(duì)真鯛（pagrosomus major）生長的影響，結(jié)果表明日糧中添加40%魚粉、30%豆粕和2000 FTU/kg植酸酶對(duì)真鯛的生長最有利。Romarheim（2008）研究了脫脂豆粕（SBM）替代魚粉對(duì)軍曹魚生長的影響，結(jié)果表明在日糧中添加335 g/kg魚粉和285 g/kg SBM組與558 g/kg魚粉組，軍曹魚幼魚的生長無顯著差異。?verland等（2009）研究豌豆?jié)饪s蛋白替代魚粉對(duì)大西洋鮭（0.16 kg）生長、消化率和魚體組成等的影響，結(jié)果表明豌豆?jié)饪s蛋白替代20%的魚粉蛋白，不會(huì)對(duì)大西洋鮭的生長表現(xiàn)和魚體組成產(chǎn)生顯著的影響。發(fā)酵豆粕較其他大豆蛋白更易消化吸收（Luo等，2004），且無豆腥味，適口性好，具有良好的開發(fā)利用前景。

同魚粉相比，豆粕中的必需氨基酸（賴氨酸、蛋氨酸和色氨酸等）含量相對(duì)較低，適口性較差，并含有胰蛋白抑制劑、植物血凝素和抗維生素等多種抗?fàn)I養(yǎng)因子，限制其在水產(chǎn)飼料中的添加量（El-Sayed，1999）。一些研究者認(rèn)為飼料中添加豆粕的量超過20%～30%，將導(dǎo)致大西洋鮭（Sanden 等，2005）、 牙鲆（Paralichthys olivaceus）（Kikuchi，1999）生長率下降和餌料系數(shù)上升。

3.2 棉籽粕類 棉籽粕中賴氨酸、蛋氨酸和半胱氨酸含量較低，棉酚含量高。飼料中棉籽粕的適宜添加量主要受棉籽粕中游離棉酚和賴氨酸含量的影響，這是由于游離棉酚同賴氨酸結(jié)合，會(huì)降低飼料中賴氨酸的生物有效性（Robinson等，1984）。棉籽粕粗纖維含量較高，會(huì)降低飼料蛋白質(zhì)消化率（Mbahinzireki等，2001）， 斑點(diǎn)叉尾（Ietalurus Punetaus）對(duì)棉籽粕賴氨酸消化率僅為66%。不同種類的魚對(duì)飼料中棉酚敏感程度不同，當(dāng)飼料中棉酚含量達(dá)到0.03%時(shí)虹鱒生長下降，死亡率增加（Wedegaertner，1981）；達(dá)到 0.09%時(shí)斑點(diǎn)叉尾生長開始下降（Dorsa等，1982）。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）。

國內(nèi)外許多研究表明，棉籽粕替代適量的魚粉，不會(huì)對(duì)水生動(dòng)物的生長產(chǎn)生不利影響。比如，Lee等（2006）研究棉籽粕替代魚粉對(duì)虹鱒生長的影響，結(jié)果表明棉籽粕替代100%的魚粉不會(huì)對(duì)虹鱒的長期（三年）生長產(chǎn)生不利影響。Luo等（2006）在虹鱒幼魚飼料中添加305 g/kg的萃取棉籽粕，可代替 50%的魚粉；Mbahinzireki等（2001）研究表明，添加棉籽粕可將羅非魚飼料中魚粉含量降低到20%；Barros等（2002）認(rèn)為，在斑點(diǎn)叉尾飼料中添加25%～30%低棉酚（0.022%游離棉酚）的棉籽粕，對(duì)其生長無不良影響，如果再在飼料中補(bǔ)充賴氨酸，則棉籽粕可以完全替代豆粕。

3.3 菜籽粕類 菜籽粕類蛋白質(zhì)消化率較豆粕和棉籽粕低，賴氨酸和蛋氨酸含量及利用率較低，并含有蛋白酶抑制劑、植酸、丹寧酸、芥子酸、芥子油苷（一種抗甲狀腺因子）和異硫氰酸鹽（Fenwick等，1986）等抗?fàn)I養(yǎng)因子，限制了其在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用。另外，由于菜籽粕中存在白芥子酸和鞣酸等影響了飼料的適口性（McCurdy和March，1992），從而導(dǎo)致水產(chǎn)動(dòng)物的攝食率不佳，生長速度下降（Gomes等，1993）。同時(shí)，已有研究表明，在大菱鲆（Burel等，2000）、 虹鱒（Teskeredzic等，1995）、和斑點(diǎn)叉尾（Webster等，1997）等水產(chǎn)動(dòng)物飼料中菜籽粕可以替代部分魚粉，然而菜籽粕中存在的抗?fàn)I養(yǎng)因子限制了其在水產(chǎn)動(dòng)物中的添加量，一般認(rèn)為，菜籽粕在水產(chǎn)飼料中的適宜添加量為 20% ～30%（Webster等，1997；Teskeredzic等，1995）。 Burel等（2000）研究表明，與對(duì)照組相比，飼料中添加30%經(jīng)熱處理菜籽粕，對(duì)大菱鲆的生長和體組成成分無顯著影響。

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、纖維含量較低、抗?fàn)I養(yǎng)因子少、富含B族維生素、維生素E和礦物質(zhì)等特點(diǎn)，是較好的植物蛋白源。對(duì)虹鱒（Moyano等，1992）、 尖吻鱸（Sparus aurata）（Rebaina 等，1995）、大菱鲆（Regost等，1999）和黃條（Seriola quinquerdiata）（Masumoto 等，1996） 的研究表明，飼料中玉米蛋白粉替代魚粉的比例不超過20%時(shí)，對(duì)上述魚類的生長和消化吸收率未產(chǎn)生不利影響；然而當(dāng)玉米蛋白粉替代魚粉的比例超過20%時(shí)，大菱鲆和黃條的生長速度顯著降低，蛋白質(zhì)、必需氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收率顯著下降。Bobadilla等（2005）研究了混合植物蛋白（玉米筋、小麥筋、壓榨豌豆、菜籽粉和白色羽扇豆）替代魚粉對(duì)金頭鯛（Sparus aurata）幼魚生長的影響，結(jié)果表明混合植物蛋白替代50%和75%的魚粉，金頭鯛幼魚的飼料效率和特定生長率不低于魚粉組。Storebakken等（2000）試驗(yàn)表明，隨著飼料中小麥蛋白粉替代魚粉比例的提高，大西洋鮭對(duì)脂肪和能量的消化率顯著提高；當(dāng)飼料中小麥蛋白粉替代魚粉比例超過25%時(shí)，大西洋鮭對(duì)蛋白質(zhì)消化率顯著上升，除甘氨酸和賴氨酸之外的其他氨基酸的消化吸收率升高。

3.5 其他種類的植物蛋白源 Sevgili等（2009）研究榛子粉替代魚粉對(duì)虹鱒生長和飼料利用效率等的影響，結(jié)果表明用榛子粉替代30%的魚粉，虹鱒的增重率、特定生長率、攝食率和飼料轉(zhuǎn)化率顯著高于對(duì)照組。土豆蛋白具有蛋白質(zhì)含量高（75%～85%），氨基酸較為平衡等優(yōu)點(diǎn)，有較好的開發(fā)利用潛力（Xie和 Jokumsen，1997）。 Refstie和Tiekstra（2003）通過改進(jìn)加工工藝生產(chǎn)出低土豆堿的土豆蛋白，用來替代40%的飼料魚粉蛋白，對(duì)大西洋鮭的生長、攝食率、飼料效率無負(fù)面影響。

4 單細(xì)胞蛋白

單細(xì)胞蛋白又稱微生物蛋白，是指酵母菌、真菌、霉菌、非致病性細(xì)菌等單細(xì)胞微生物體內(nèi)所產(chǎn)生的菌體蛋白質(zhì)。單細(xì)胞蛋白不是一種純蛋白質(zhì)，而是由蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、核酸以及非蛋白的含氮化合物、維生素和無機(jī)化合物等混合物組成的細(xì)胞質(zhì)團(tuán)。由于其蛋白質(zhì)含量高（40%～80%），氨基酸組成較為齊全，還含有多種維生素、碳水化合物、脂類、礦物質(zhì)，以及豐富的酶類和生物活性物質(zhì)，如輔酶A、輔酶Q、谷胱甘肽、麥角固醇等。因此，可以作為部分替代魚粉的蛋白源使用（Berge等，2005）。一些研究表明，酵母特別是啤酒酵母的維生素和核酸含量豐富而具有免疫增強(qiáng)劑的作用（Kiessling 和 Askbrandt，1993）。 Zerai等 （2008）研究酒糟替代魚粉對(duì)尼羅羅非魚（Tilapia nilotica）生長的影響，結(jié)果表明酒糟替代50%的魚粉不會(huì)對(duì)尼羅羅非魚的生長和飼料利用率產(chǎn)生不良的影響。Berge等（2005）研究細(xì)菌蛋白作為蛋白源替代魚粉對(duì)大西洋鮭生長的影響，結(jié)果表明，日糧中添加10%和20%的細(xì)菌蛋白粉替代魚粉，對(duì)大西洋鮭的生長無顯著影響。Sanderson等（1994）在鮭魚的實(shí)際生產(chǎn)中，添加15%～30%酵母用于替代25%～50%的飼料魚粉蛋白，對(duì)鮭魚的生長無負(fù)面影響。Perera等（1995）研究表明，與全魚粉飼料相比，在虹鱒飼料中添加25%酵母，不會(huì)對(duì)虹鱒的生長和飼料效率產(chǎn)生不利影響。

但是，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，限制了其在水產(chǎn)飼料中的添加量。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（Metailler和Huelvan，1993）。然而在鱸飼料中補(bǔ)充蛋氨酸并不能促進(jìn)其生長（Oliva-Teles和 Goncalves，2001），研究者對(duì)虹鱒的研究也得出同樣的結(jié)論。這是由于魚類等水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)晶體氨基酸的消化能力較弱的緣故。

5 改善水生動(dòng)物利用動(dòng)植物蛋白源的途徑

5.1 添加外源晶體氨基酸 與魚粉蛋白相比，植物蛋白源中的限制性必需氨基酸含量不平衡，是影響水生動(dòng)物生長的主要因素。一些研究表明，當(dāng)以虹鱒（Cheng等，2003）、 羅非魚（El-Saidy和Gaber，2002）、南方鲇（Silurus meridonalis Chen）和美洲龍蝦（Homarus americanus）（Floreto 等，2000）為試驗(yàn)對(duì)象時(shí)，通過向飼料中添加某種或某幾種限制性必需氨基酸，可以提高水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)植物蛋白源的利用效率，表明這些魚類能夠有效地利用飼料中添加的外源晶體氨基酸。Barros等（2002）研究表明，在斑點(diǎn)叉尾飼料中添加補(bǔ)充賴氨酸的低棉酚（0.022%游離棉酚）的棉籽粕，可以完全替代豆粕。

有研究表明，由于晶體氨基酸存在吸收不同步、需要結(jié)合小分子肽、在水中易溶解和加工過程中與非蛋白物質(zhì)結(jié)合等問題，一些研究表明，添加晶體氨基酸并不能提高水生動(dòng)物對(duì)植物蛋白源的利用，比如對(duì)于虹鱒（Gomes 等，1995）、鯉魚（Escaffre等，1997）的研究表明，添加晶體氨基酸不能提高水生動(dòng)物對(duì)植物蛋白源的利用率。由此可見，不同的魚種在不同試驗(yàn)條件下，對(duì)晶體氨基酸的利用率存在差異。

5.2 降低抗?fàn)I養(yǎng)因子的抗?fàn)I養(yǎng)效應(yīng) 植物蛋白源中因?yàn)楹心?、植酸、丹寧酸、芥子酸、芥子油苷、異硫氰酸鹽和抗維生素等多種抗?fàn)I養(yǎng)因子，限制了其在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用。適當(dāng)?shù)募訜?，可破壞植物蛋白源中的胰蛋白抑制劑和凝集素等熱敏性抗?fàn)I養(yǎng)因子（Arndt等，1999）。Burel等（2000）研究表明，與對(duì)照組相比，飼料中添加30%經(jīng)熱處理菜籽粕，對(duì)大菱鲆的生長和體組成成分無顯著影響。通過微生物發(fā)酵也可以降低植物蛋白源中抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量，并且可以增加蛋白質(zhì)的含量（Han等，2001），從而提高攝食率和飼料效率，提高植物蛋白源的利用率。利用微生物發(fā)酵降低抗?fàn)I養(yǎng)因子的抗?fàn)I養(yǎng)效應(yīng)是生物技術(shù)在水產(chǎn)飼料中應(yīng)用的一個(gè)重要方面。通過在飼料中添加外源酶類也可抑制抗?fàn)I養(yǎng)因子的抗?fàn)I養(yǎng)效應(yīng)，提高蛋白質(zhì)、脂肪和多糖等的消化吸收率，改善水生動(dòng)物對(duì)植物蛋白源的利用率（Glencross等，2003）。目前用于水產(chǎn)動(dòng)物飼料中的外源酶類主要有植酸酶、蛋白酶和非淀粉性多糖酶等。Biswas等（2007）研究豆粕中添加植酸酶部分替代魚粉對(duì)真鯛生長的影響，結(jié)果表明日糧中添加40%魚粉、30%豆粕和2000 FTU/kg植酸酶對(duì)真鯛的生長最有利。有關(guān)該方面的研究已成為關(guān)注的熱點(diǎn)。

6 結(jié)語

在水產(chǎn)養(yǎng)殖快速發(fā)展和魚粉供應(yīng)日趨緊張的背景下，開展水產(chǎn)動(dòng)物飼料蛋白源的開發(fā)和利用研究，在保證水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物正常生長的前提下，以廉價(jià)的動(dòng)植物蛋白源替代昂貴的魚粉不僅降低養(yǎng)殖成本，同時(shí)，減少了魚粉的使用量，對(duì)于保護(hù)海洋漁業(yè)資源，確保海洋漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

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