刺參飼料的使用與研究新進(jìn)展

■ 王熙濤 徐永平 尤建嵩 金禮吉 李淑英 王曉麗 李曉宇 王麗麗

（1.大連理工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，遼寧大連 116024；2.動物性食品安全保障技術(shù)教育部工程研究中心，遼寧大連 116620；3.大連賽姆生物工程技術(shù)有限公司，遼寧大連 116620）

刺參（Apostichopus japonicusSelenka)又稱仿刺參，屬棘皮動物門（Echinodermata）海參綱（Holothuroidea）楯手目（Aspidochirota）刺參科（Stichopodidae）仿刺參屬（Apostichopus）中的一種。刺參具有很高的營養(yǎng)價值和保健功能，近年來隨著人們生活水平的提高及消費(fèi)觀念的轉(zhuǎn)變，刺參消費(fèi)需求不斷攀升，使得刺參養(yǎng)殖業(yè)迅猛發(fā)展。2009年全國的刺參增養(yǎng)殖面積達(dá)150萬畝，產(chǎn)量達(dá)到10萬噸，行業(yè)產(chǎn)值達(dá)到200多億。隨著刺參養(yǎng)殖模式由粗放式轉(zhuǎn)向集約化，刺參飼料的研究受到了養(yǎng)殖人士極大的關(guān)注。集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖的飼料成本占整個養(yǎng)殖成本的65%～70%左右[1]，如果飼料營養(yǎng)配比不合理或轉(zhuǎn)化率低，就會嚴(yán)重影響?zhàn)B殖的經(jīng)濟(jì)效益。鑒于此，本文將對刺參飼料研究的進(jìn)展及發(fā)展方向進(jìn)行綜合論述與探討。

1 刺參的食性及天然餌料的選擇

1.1 刺參的食性

對刺參的解剖觀察發(fā)現(xiàn)[2]，其腸道內(nèi)容物主要為藻類、小型貝類及有口蟲等微小生物，以及動植物碎屑與海底沉積物。刺參對不同食物的消化吸收情況有所差異，資料顯示[3]，刺參對攝入泥土中的有機(jī)物質(zhì)的消化率約為15%，對動物性的碎屑、鞭毛藻和硅藻、細(xì)菌類的消化吸收率約達(dá)到87%。不同發(fā)育階段的刺參對不同食物的消化吸收情況也不盡相同。體干重20 g左右的成參對植物性餌料的消化率為（67.5±7.3）%，而體重3 g左右的幼參對同樣餌料的消化率要略高，為（76.4±6.8）%[4]。隋錫林[5]的研究結(jié)果表明，刺參超過70%的能量需求來自于細(xì)菌，微生物可能是刺參最重要的餌料之一。對刺參在自然條件下的生態(tài)習(xí)性和生理習(xí)性的研究表明，自然條件下刺參的天然餌料主要是各種海洋植物的碎片、小型動植物及其碎屑（如底棲硅藻、雙殼類、小型的腹足類、橈足類）、無機(jī)微粒（如貝殼碎片）及微生物[6]。

1.2 刺參天然餌料的選擇

傳統(tǒng)的刺參池塘養(yǎng)殖，放養(yǎng)密度低，養(yǎng)殖水體中天然餌料資源豐富，是刺參生長有效的食物來源。刺參不同的發(fā)育階段具有不同的生理、營養(yǎng)特點(diǎn)，在各個發(fā)育階段其主要的天然餌料也不盡相同（如表1所示）。在刺參幼體時期，以鹽藻、湛江等鞭金藻和角毛藻混合投喂培育效果最好[7]。稚參和幼參時期飼喂的底棲硅藻以舟形藻、卵形藻為好，而褐藻藻粉或大型海藻磨碎液的種類目前有鼠尾藻、馬尾藻、大葉藻等，實踐證明鼠尾藻效果最佳。目前成參的養(yǎng)殖方式以池（圍）塘養(yǎng)殖或海上吊籠養(yǎng)殖為主[8]，這一階段的刺參主要以天然環(huán)境下的水底有機(jī)物碎屑、腐敗的藻類碎片或微生物等為主要食物。因此，根據(jù)刺參不同發(fā)育階段的生理和生態(tài)特點(diǎn)，了解各個時期刺參的自然食性對于刺參飼料的研制至關(guān)重要。

表1 刺參各發(fā)育階段所需的主要天然餌料

2 刺參消化能力及人工配合飼料的研究

2.1 刺參消化能力的研究進(jìn)展

為了研制出適合刺參消化吸收的人工配合飼料，應(yīng)對刺參的消化能力做出全面詳細(xì)的研究。刺參的消化能力與體內(nèi)消化酶的組成和含量直接相關(guān)，目前已在海參消化道中檢測出的消化酶主要有蛋白酶、脂肪酶、酯酶、糖苷酶 (淀粉酶、纖維素酶、褐藻酸酶、二糖酶、蔗糖酶、幾丁質(zhì)酶)和磷酸酶 (酸性磷酸酶、堿性磷酸酶)等[14]。目前研究最多的是蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、褐藻酸酶和纖維素酶。蛋白酶在所有消化酶中表現(xiàn)出最強(qiáng)的活性[15-16]。淀粉酶是刺參腸道中另一種主要的消化酶，其活力略低于蛋白酶[17]。Shimizu等[18]在稚參腸道內(nèi)發(fā)現(xiàn)存在脂肪酶。研究認(rèn)為，脂肪酶與刺參其它幾種主要消化酶（蛋白酶、淀粉酶、褐藻酸酶和纖維素酶）相比活力最低，這可能是由于刺參消化道內(nèi)酸堿環(huán)境不適于脂肪酶。唐黎等[19]在刺參體內(nèi)檢測到含量較低的褐藻酸酶。褐藻酸酶廣泛存在于鮑魚[20]、海膽[21]、貝類[22]和海兔[23]等海產(chǎn)動物的消化腺中。褐藻酸酶的酶解底物為褐藻膠，褐藻膠是海帶、裙帶菜、鼠尾藻、馬尾藻等大型褐藻的胞間質(zhì)中普遍含有的一種高分子量線性多糖，褐藻酸酶對于刺參消化海洋植物碎片起著決定性作用。但刺參體內(nèi)的褐藻酸酶活力一直處于較低水平，從而限制了其對海帶、裙帶菜等富含褐藻膠的褐藻的消化與利用[24]。纖維素酶是在分解纖維素時起生物催化作用的一類酶，紫貽貝和鮑魚中都發(fā)現(xiàn)有纖維素酶的活性，是內(nèi)源性消化酶[17,25]。近年來也在刺參腸道內(nèi)檢測到該酶的存在，但被認(rèn)為是一種外源性酶[26]。另外，由于刺參本身消化系統(tǒng)相對簡單，食物的消化很大程度上受到外源性和內(nèi)源性菌群的影響。資料表明[27]，刺參對發(fā)酵后藻類中氮的吸收率可由發(fā)酵前的20%提高到52.7%。

了解刺參體內(nèi)各種酶的活性及其變化規(guī)律，對于刺參人工配合飼料的研究具有重要指導(dǎo)意義。但是目前對刺參消化酶的研究還比較粗淺，大都停留在定性層面，缺乏精確的定量研究，因此還有很多工作需要進(jìn)一步深入開展。

2.2 刺參人工配合飼料的研究進(jìn)展

隨著刺參高密度集約化養(yǎng)殖的發(fā)展，天然餌料已經(jīng)難以滿足刺參養(yǎng)殖業(yè)的需要，現(xiàn)階段刺參養(yǎng)殖都是將天然餌料和人工配合飼料搭配使用?；铙w餌料的培育周期長、占地廣、成本高，受到自然資源、環(huán)境因素等條件的限制。而且鼠尾藻等公認(rèn)的刺參最佳天然餌料由于過度開采，已面臨供不應(yīng)求、價格居高不下的困境。因此目前業(yè)界迫切需要刺參廉價代用餌料及高營養(yǎng)低成本人工配合飼料。

日本、韓國和俄羅斯學(xué)者[28-30]曾對刺參幼體人工配合飼料進(jìn)行了嘗試，但研究并沒有深入開展。我國學(xué)者在這方面作出大量的研究工作，并取得了一定的成果。隋錫林等[7]研制的幼參人工配合飼料“8406”～“8408”在養(yǎng)殖實驗中取得了較好的效果，其中“8406”的投喂組生長顯著快于投喂鼠尾藻磨碎液組（P＜0.05）。朱偉等[3]利用不同蛋白質(zhì)及脂肪水平的飼料對刺參進(jìn)行飼喂試驗，測定刺參的質(zhì)量增長率、臟壁比和體成分等指標(biāo)。研究結(jié)果表明：刺參的最佳蛋白質(zhì)和脂肪需要量分別為18.21%～24.18%和5%。王吉橋等[31]進(jìn)行了不同飼料蛋白源對刺參幼參生長影響的研究。結(jié)果表明：相對于魚粉蛋白，刺參能更好地利用玉米蛋白和大豆蛋白等植物性蛋白源（粗蛋白消化率分別為：魚粉組21.09%、玉米蛋白組66.49%、大豆蛋白組56.03%），這為植物蛋白在刺參飼料中的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。

朱建新等[32]對稚參培育中幾種飼料的使用進(jìn)行了比較。研究表明，石莼磨碎液組和一種市售配合飼料組的稚參的生長速度顯著高于鼠尾藻干粉組、海帶磨碎液組及另一種配合飼料組（P＜0.05）。這一方面證明了人工配合飼料代替天然餌料的可行性，同時也說明市售配合飼料質(zhì)量的參差不齊。王吉橋等[33]研究了不同餌料的搭配及投喂量對剛剛附著的稚參的生長和成活的影響，當(dāng)用鼠尾藻磨碎液、人工配合飼料和酵母進(jìn)行混合投喂時，人工配合飼料所占比例較大的組（含65%的配合飼料）刺參的生長速度總體上顯著快于其它幾組（含0～35%的配合飼料），而且體重值、成活率最高，在投喂量適當(dāng)?shù)那疤嵯拢斯づ浜巷暳系奶砑恿亢痛虆⒌纳L速度及成活率呈正相關(guān)。近幾年，貝類糞便經(jīng)常被用來作為刺參食物來源的補(bǔ)充。Yuan等[34]利用干的貝類糞便、藻粉或二者的不同組合來飼喂刺參。結(jié)果表明，與其他飼喂組相比，75%貝類糞便 +25%藻粉飼喂組刺參的生長速度最快，終體重最大。根據(jù)生產(chǎn)實踐，有學(xué)者提出效果較好的刺參養(yǎng)成飼料，其成分為：淀粉50%、海藻粉22%、海泥20%、魚粉8%；或者海藻粉60%，麩皮、玉米面、豆餅30%，魚粉10%[35]。在養(yǎng)殖實踐過程中，也有用地瓜粉、雜魚蝦粉、麩皮等喂養(yǎng)海參的例子[36]。

發(fā)酵飼料近年來在水產(chǎn)養(yǎng)殖中得到較廣泛研究，并取得一定進(jìn)展。姜燕等[37]研究了水產(chǎn)誘食酵母發(fā)酵飼料促進(jìn)刺參生長的效果。試驗結(jié)果表明，經(jīng)發(fā)酵處理后飼料中的大分子蛋白質(zhì)發(fā)生降解，為期50 d的飼喂實驗顯示：發(fā)酵飼料組刺參的生長速度顯著優(yōu)于未發(fā)酵飼料組（P＜0.05）。大連理工大學(xué)動物生物技術(shù)與營養(yǎng)研究室[38]研究了微生物發(fā)酵飼料對刺參生長性能的促進(jìn)作用。研究結(jié)果表明，當(dāng)利用芽孢桿菌、乳酸菌等益生菌制備的微生物發(fā)酵飼料飼喂刺參時，與對照組相比，其特定生長率、飼料轉(zhuǎn)化率、粗蛋白表觀消化率等指標(biāo)都有顯著增長（P＜0.05），表明發(fā)酵飼料能夠更好地滿足刺參健康快速生長的需要，具有良好的應(yīng)用潛力。

目前幼參和成參的室內(nèi)養(yǎng)殖基本依靠投喂人工配合飼料。人工配合飼料能夠彌補(bǔ)天然餌料營養(yǎng)的不足，當(dāng)刺參發(fā)育到幼參時期（體長＞1 cm），刺參食性進(jìn)一步向成體轉(zhuǎn)變，其營養(yǎng)需求和攝食量不斷增加，天然餌料無法滿足生長發(fā)育的需要，生產(chǎn)上更加依賴于人工配合飼料的使用。

3 刺參飼料加工處理方式

刺參人工配合飼料的加工工藝與其他水產(chǎn)飼料的加工工藝類似，大體上包括：原料粗粉碎、混合、超微粉碎、熟化、制粒及再次粉碎到所需粒徑等步驟。目前市場上使用的商品化人工配合飼料根據(jù)其加工工藝和形態(tài)的不同，可分為粉末飼料、顆粒飼料兩種。粉末飼料在生產(chǎn)上使用較多，主要用于刺參的室內(nèi)人工培育，它是將各種原料按比例混合后粉碎到一定粒度（一般為50～250 μm），使用時與水混勻后全池潑灑。但這種粉末飼料入水后極易潰散，導(dǎo)致刺參利用不均衡且營養(yǎng)成分溶失嚴(yán)重，對水質(zhì)造成污染。顆粒飼料在室內(nèi)養(yǎng)殖中使用較少，多作為天然餌料的補(bǔ)充，它是把粉末飼料經(jīng)過擠壓成型，制成直徑約2 mm，長度1～2 cm的棒狀。這種飼料對水體影響較小，但在水體中分布面小且不均勻，由于刺參對顆粒飼料的利用依賴于其在水中的軟化、散開程度，因而限制了其在高密度養(yǎng)殖中的應(yīng)用[39]。魚蝦養(yǎng)殖中雖然成功研發(fā)出應(yīng)用于生產(chǎn)的微黏飼料、微囊飼料、微膜飼料，但是生產(chǎn)這些微粒飼料的工藝復(fù)雜，成本較高，并且用現(xiàn)有加工工藝生產(chǎn)的刺參微粒飼料不適合刺參所特有的攝食和營養(yǎng)消化生理特性。大連理工大學(xué)動物生物技術(shù)與營養(yǎng)研究室在現(xiàn)有微性微粒飼料的基礎(chǔ)上，利用微切變-助劑互作技術(shù)，優(yōu)化飼料的配方和生產(chǎn)工藝，研制了一種新型的綠色、環(huán)保的刺參專用微膠團(tuán)飼料[39]。實驗結(jié)果表明：在水體中，微膠團(tuán)飼料的總質(zhì)量散失和單一營養(yǎng)成分溶失都顯著低于商品粉末飼料（P＜0.05），飼喂微膠團(tuán)飼料的實驗組生長速度顯著高于商品粉末飼料組（P＜0.05）。微膠團(tuán)飼料組養(yǎng)殖水體的濁度、氨氮和化學(xué)耗氧量也都顯著低于商品粉末組（P＜0.05）?？梢姡迷撐⒛z團(tuán)飼料替代現(xiàn)有商品飼料，能夠提高刺參營養(yǎng)水平、改善水體環(huán)境、降低刺參疾病的爆發(fā)，因而微膠團(tuán)飼料具有巨大的應(yīng)用前景。

4 刺參飼料目前存在的問題

4.1 刺參營養(yǎng)需要標(biāo)準(zhǔn)缺乏

無論國內(nèi)國外，刺參營養(yǎng)需求方面的研究均處于初期探索階段，主要研究內(nèi)容大多集中于刺參對蛋白質(zhì)、能量、鈣、磷等主要營養(yǎng)指標(biāo)的需求，鮮見對微量養(yǎng)分需求的研究，更未見系統(tǒng)的以維持免疫水平最大化為目的的營養(yǎng)需求的研究。雖然有些學(xué)者在此方面做了一定工作[40-44]，但積累的成果仍不足以制定刺參營養(yǎng)需要標(biāo)準(zhǔn)或飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，因此迫切需要加強(qiáng)研究。過去我們給畜禽或魚類配制全價飼料時往往參照NRC營養(yǎng)需要標(biāo)準(zhǔn)，而目前中國是刺參生產(chǎn)第一大國，現(xiàn)實的需求以及我國的研究實力和綜合國力決定，我們迫切需要同時也有能力為刺參制定一個營養(yǎng)需要標(biāo)準(zhǔn)。而這一標(biāo)準(zhǔn)的制定不能因循NRC的靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)充分吸收近年來人們在生態(tài)營養(yǎng)、營養(yǎng)免疫、藥效營養(yǎng)品、非抗生素抗病的新成果和新理念，以滿足海參免疫力最大化的營養(yǎng)需要。

4.2 刺參人工配合飼料配方及加工技術(shù)方面

刺參養(yǎng)殖過程中尤其是幼參培育需要投喂大量人工配合飼料，飼料的質(zhì)量是關(guān)系刺參生長和水體環(huán)境的重要因素。當(dāng)前市場銷售和使用的刺參飼料多以簡單的海藻和海泥為主要原料，配方簡單，加工工藝粗糙，效果不穩(wěn)定。目前幼參養(yǎng)殖中仍以粉末飼料為主，其入水后潰散嚴(yán)重，刺參利用不均衡，營養(yǎng)成分損失較大，對水體環(huán)境造成很大污染。因此有必要借鑒其它水生動物如魚蝦等飼料加工技術(shù)，研究適合刺參營養(yǎng)需要的，利用率高、穩(wěn)定性較好的全價配合飼料。

4.3 刺參飼料標(biāo)準(zhǔn)滯后

與蓬勃發(fā)展的刺參產(chǎn)業(yè)相比，刺參飼料相關(guān)的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)僅有2006年頒布的《刺參配合飼料》（SC 2037—2006）及2009年頒布的國家標(biāo)準(zhǔn)《水產(chǎn)配合飼料第7部分：刺參配合飼料》（GB/T 22919.7—2008）等少數(shù)幾個。刺參飼料標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展相對滯后，尚未形成標(biāo)準(zhǔn)體系，現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)不能滿足市場和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求[45]，導(dǎo)致刺參飼料市場比較混亂，各類飼料魚目混雜，參差不齊，國際上沒有可借鑒的相關(guān)資料，又加大了制定統(tǒng)一飼料標(biāo)準(zhǔn)的難度。

5 未來發(fā)展的方向

刺參生長速度與刺參的主動攝食能力與消化吸收能力密切相關(guān)，因此在今后的刺參飼料研究開發(fā)中，應(yīng)以與刺參生長緊密相關(guān)的生理消化及營養(yǎng)攝食為切入點(diǎn)，合理開發(fā)出符合刺參生長發(fā)育所需的全價人工配合飼料。盡管目前對刺參營養(yǎng)消化有一定了解，但還不夠準(zhǔn)確全面。進(jìn)行全面系統(tǒng)的刺參營養(yǎng)學(xué)及生理消化的基礎(chǔ)研究，制定出合理的優(yōu)質(zhì)全價飼料配方是未來刺參飼料研究發(fā)展的方向。

供給刺參正常生長的營養(yǎng)量一般不能支持其具有最大免疫力，為保障刺參營養(yǎng)攝入全面并避免大規(guī)模疾病爆發(fā)，在未來的研究中應(yīng)使用生長速度和免疫力兩項考察指標(biāo)，同時考察養(yǎng)殖中若干重要環(huán)境因子，確定能使刺參生長速度和免疫力兩項指標(biāo)同時達(dá)到最大的營養(yǎng)需要，實施刺參精準(zhǔn)營養(yǎng)供給，實現(xiàn)以營養(yǎng)和免疫調(diào)控為目標(biāo)的新型刺參養(yǎng)殖策略。

在今后的研究工作中，應(yīng)建立健全刺參飼料標(biāo)準(zhǔn)化體系，這有助于完善與刺參產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密結(jié)合的標(biāo)準(zhǔn)化管理體制，有助于生產(chǎn)、科研工作以及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)，促進(jìn)刺參產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

總之，隨著刺參養(yǎng)殖規(guī)模的日益擴(kuò)大，養(yǎng)殖者的投入不斷增加，刺參的飼料問題已成為焦點(diǎn)。目前還存在諸多的問題有待解決，只有從刺參的營養(yǎng)和免疫兩個方面同時著手，輔以成熟的飼料標(biāo)準(zhǔn)及養(yǎng)殖規(guī)范，才能保障刺參養(yǎng)殖這個具有重要經(jīng)濟(jì)價值和社會價值的行業(yè)健康穩(wěn)定的可持續(xù)發(fā)展。