利用多不飽和脂肪酸制備新型魚飼料的研究進(jìn)展

曾祖業(yè)，劉東燊，麥錦輝，胡博超，黎雙飛，楊雪薇

（深圳大學(xué)生命與海洋科學(xué)學(xué)院，廣東省植物表觀遺傳學(xué)重點實驗室，廣東 深圳 518000）

多不飽和脂肪酸作為魚類必需的營養(yǎng)物質(zhì)之一，在提高魚類繁殖能力，促進(jìn)生長發(fā)育，增強(qiáng)魚類的免疫能力方面具有重要作用[1]。雙鍵數(shù)≥2，且碳鏈長度為18～22的直鏈脂肪酸為多不飽和脂肪酸（PUFAs）；而高度不飽和脂肪酸（HUFAs）的雙鍵數(shù)≥3，碳原子≥20。根據(jù)雙鍵位置及功能不同，PUFAs主要分為n-3系列和n-6系列[2]。

n-3 系列PUFAs 主要有亞麻酸（LNA，全順式-9，12，15-十八碳三烯酸）、二十碳五烯酸（EPA，全順式-5，8，11，14，17-二十碳五烯酸）和二十二碳六烯酸（DHA，全順式-4，7，10，13，16，19-二十二碳六烯酸），其分子結(jié)構(gòu)見圖1[3]。

圖1 LNA、EPA和DHA的分子結(jié)構(gòu)

n-6系列PUFAs主要有亞油酸（LA，全順式-9，12-十八碳二烯酸）和花生四烯酸（AA，全順式-5，8，11，14-二十碳四烯酸）其分子結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 LA和AA的分子結(jié)構(gòu)

1 多不飽和脂肪酸對魚類生長發(fā)育的影響

1.1 多不飽和脂肪酸對魚類繁殖的影響

PUFAs 中的DHA 和EPA，是水生動物合成卵黃和胚胎發(fā)育必需的營養(yǎng)物質(zhì)，在促進(jìn)性腺成熟，提高精子和卵子質(zhì)量方面發(fā)揮重要作用[4]。劉棟梁等發(fā)現(xiàn)，在飼料中添加富含DHA 的裂壺藻1%能夠促進(jìn)斑節(jié)對蝦雄蝦精莢的再生（比對照組提高21.14%）和提高精子數(shù)量（高達(dá)1.19×107個·mL-1）[5]。朱長生等在黃鱔飼料中添加0.70%的EPA 和DHA，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)卵量和受精卵的孵化率顯著提高[6]。同時，李遠(yuǎn)友等指出，在花尾胡椒鯛親魚飼料中添加2.36%的n-3HUFAs，產(chǎn)卵率能提高80.00%，且受精率增至61.76%[7]。因此，適宜量的PUFAs 能夠增強(qiáng)水生動物的繁殖性能，能為性腺的連續(xù)發(fā)育和胚胎的形態(tài)發(fā)展，提供必需營養(yǎng)素。

1.2 多不飽和脂肪酸對魚類生長的影響

PUFAs作為魚類必需的一種營養(yǎng)物質(zhì)，對魚類生長有極大促進(jìn)作用。薛敏等在飼料中添加EPA 0.50%、DHA 1.00%，可使牙鲆幼魚增重率達(dá)到119.67%，比對照組提高77.08%[8]。朱慶國等在飼料中添加n-3 HUFAs1.50%，發(fā)現(xiàn)可顯著提高斜帶石斑魚的增重率（181.63±7.05%）、蛋白質(zhì)效率（140.32±10.98%）和飼料系數(shù)（降至1.55±0.17%）[9]。殷海成等研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加DHA 藻粉1.00%～2.00%能顯著提高黃河鯉幼魚的生長性能（特定生長率達(dá)到2.73%）[10]。另外，譚青等除了發(fā)現(xiàn)適宜的n-3/n-6 HUFAs 能夠促進(jìn)大菱鲆幼魚的生長發(fā)育，還指出n-3/n-6 HUFAs 的水平過低或過高均會抑制大菱鲆幼魚生長，在殷海成的研究中也得到論證[10-11]。因此，適當(dāng)添加多不飽和脂肪酸能促進(jìn)魚類的生長，過多或過少均會產(chǎn)生一定抑制作用。

1.3 多不飽和脂肪酸對魚類免疫的影響

DHA 作為細(xì)胞膜的重要組成部分，能夠影響細(xì)胞吞噬能力及呼吸暴發(fā)強(qiáng)度，且能顯著影響與免疫相關(guān)的酶活性[12]。王桂芹等在飼料中添加DHA 1.50%，發(fā)現(xiàn)鯉魚的攻毒存活率能提高到96.67%，抗病力顯著提高[13]。殷海成等發(fā)現(xiàn)，飼料中添加DHA 藻粉能顯著提高黃河鯉的血清蛋白水平，增強(qiáng)免疫能力[10]。

免疫力的增強(qiáng)還可以通過成活率來體現(xiàn)。溶酶菌通過溶解吞噬細(xì)菌來完成保衛(wèi)作用，在魚類免疫系統(tǒng)扮演重要角色。譚青等在魚飼料中添加PUFAs，發(fā)現(xiàn)能夠增加大菱鲆幼魚體內(nèi)溶酶菌的數(shù)量，且超氧化物歧化酶的活性也大大增強(qiáng)，提高了魚體的抗氧化能力，這與卵形鯧鯰幼魚的研究報道類似[11,14]。因此，多不飽和脂肪酸對魚類免疫力的提高有積極影響，對提高魚類抗病率和成活率有重要作用。

2 多不飽和脂肪酸的魚飼料配比

2.1 魚飼料營養(yǎng)配比的基本需求

海水魚和淡水魚的基本營養(yǎng)需求相似，主要包括粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、碳水化合物以及各種微量元素。蛋白質(zhì)不僅是構(gòu)成魚組織器官必不可缺的物質(zhì)，而且還是魚機(jī)體內(nèi)許多生物活性物質(zhì)（如酶、激素和抗體等）的組成成分。脂肪是魚飼料中主要的營養(yǎng)物質(zhì)，是維持魚的生長、發(fā)育、存活、健康和繁殖的能源物質(zhì)和營養(yǎng)素，在其生命活動過程發(fā)揮著重要的作用[15]。碳水化合物不僅是一種廉價的能源，同時還具有節(jié)約蛋白質(zhì)的作用，一些碳水化合物還可以作為黏合劑，增加飼料在水中的穩(wěn)定性，減少其他成分的溶失[16]。維生素是維持石斑魚正常生理功能的必需營養(yǎng)物質(zhì)之一，不同于蛋白質(zhì)、脂肪和糖類，維生素需要量甚微，且自身基本不能合成，主要從飼料中攝入[16]。

楊俊江等提出，水產(chǎn)動物所需的必需脂肪酸主要是n-3 系列不飽和脂肪酸，其中包括LNA（18:3n-3）、EPA（20:5n-3）和DHA（22:6n-3）[16]。王勝等研究表明，餌料脂肪酸組成對魚體脂肪酸組成影響較大，且認(rèn)為仔魚自身不能合成DHA，仔魚的生長、成活受到DHA 的影響較大[17]。裂殖壺菌中富含不飽和脂肪酸，可作為魚飼料中多不飽和脂肪酸的來源選擇。對多種魚飼料中不飽和脂肪酸添加的研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)魚飼料中添加不飽和脂肪酸的比例為1.00%～3.00%[15-16,18-19]。

2.2 魚飼料營養(yǎng)配比的差異性

不同魚種的具體食性要求不同，對營養(yǎng)成分的具體要求不同，可將其分為肉食、雜食、草食等魚種。目前國內(nèi)養(yǎng)殖的雜食性魚類典型代表是鯽魚，草食性代表是草魚，廣東沿海等地肉食性魚類代表是石斑魚[16-18]。艾春香等認(rèn)為，石斑魚對蛋白質(zhì)的需求占總營養(yǎng)需求的40%～60%，大多數(shù)石斑魚集中在約48%，脂肪占6%～9%，碳水化合物占20%～30%[15]。梁爽等認(rèn)為，在異育銀鯽養(yǎng)殖過程中，其對蛋白質(zhì)的需求占營養(yǎng)總需求的32%～36%，對脂肪的需求量占營養(yǎng)總需求量的7%～8%，碳水化合物占35%～40%[17]。劉曉娟等指出，草魚對蛋白質(zhì)的需求占總營養(yǎng)需求的23%～33%，脂肪占2.0%～2.5%[18]。彭士明等認(rèn)為，在海水魚中，不同魚種間親體對n-3PUFAs 的需求量存在較大差異，不同海水魚類親體在其性腺發(fā)育成熟過程中對必需脂肪酸（包含n-3 和n-6PUFAs）的需求量不盡相同[20]。

綜上所述，肉食性、雜食性、草食性魚類對蛋白質(zhì)和脂肪的需求量依次遞減，對碳水化合物的需求量依次遞增。EPA 和DHA 在研制魚飼料時應(yīng)該充分考慮魚的種類、食性等因素，對飼料原料的添加比例做出合理的搭配，不僅能滿足國家最基本的營養(yǎng)需求，實現(xiàn)對各項營養(yǎng)組成的最優(yōu)搭配，還能獲得經(jīng)濟(jì)成本較低的搭配方案。

3 多不飽和脂肪酸魚飼料的制備

3.1 魚飼料微膠囊化的作用

微膠囊技術(shù)是用特定的材料（壁材）包裹住目的材料（心材），然后用特定的方法制成微小粒子的技術(shù)，因其制成的微膠囊具有保護(hù)被包覆的物質(zhì)免受環(huán)境條件的影響特點，所以作為常用的技術(shù)在生物醫(yī)藥、化工、食品、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域得到了應(yīng)用和發(fā)展。而微膠囊技術(shù)在飼料方面得到廣泛的應(yīng)用是具有如下優(yōu)點：微膠囊能保護(hù)飼料中的活性物質(zhì)，并能降低心材揮發(fā)性；微膠囊飼料有利于幼蝦、幼魚攝食，并防止?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)迅速溶解，從而提高飼料喂養(yǎng)效率；微膠囊能遮掩不良?xì)馕叮纳骑暳巷L(fēng)味。所以，用微膠囊技術(shù)制備不飽和脂肪酸魚飼料，能提高PUFAs 在魚餌料中的利用率。

3.2 微膠囊飼料的制備方法

微膠囊的制備一般分物理法（噴霧干燥法、噴霧冷卻法、空氣懸浮法、擠壓法包絡(luò)結(jié)合法等）、物理化學(xué)法（單凝聚法、復(fù)凝聚法、水相分離法、復(fù)相乳化法）、化學(xué)法（如界面聚合法、原位聚合法、銳孔法），其所使用的設(shè)備、應(yīng)用范圍、成本及商業(yè)生產(chǎn)情況對比見附表。

附表 各微膠囊制備方法的比較

其中，適合包埋多不飽和脂肪酸制備魚飼料，并以膠體作為壁材的方法是噴霧干燥法。雖然有其他越來越多的微膠囊化方法，但對多不飽和脂肪酸，特別是DHA 和ARA 進(jìn)行微膠囊化，噴霧干燥法仍是最好的方法。噴霧干燥法操作簡單靈活，其產(chǎn)品的質(zhì)量良好，最重要的是無需用粉碎機(jī)器再次粉碎，可通過干燥器直接把液體原料轉(zhuǎn)化為粉末狀產(chǎn)品。其過程就是先把心材與壁材混合制備乳化液，再將乳化液倒入干燥器中進(jìn)行干燥，能在幾秒內(nèi)迅速獲得產(chǎn)品。有研究在對n-3不飽和脂肪酸微膠囊化的試驗中采用噴霧干燥法對乳化液進(jìn)行微膠囊化，試驗發(fā)現(xiàn)干燥器的不同進(jìn)出口溫度對包埋率有影響，進(jìn)出口溫度為140/80 ℃，原料乳化過程2 次細(xì)磨，1 次均質(zhì)下的微膠囊產(chǎn)品的工藝參數(shù)最高。

4 展 望

多不飽和脂肪酸對魚類的生長發(fā)育和免疫有著極大的促進(jìn)作用，是理想的飼料添加劑，可廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖。在多不飽和脂肪酸的添加方面，應(yīng)根據(jù)魚的種類、不同生長時期、養(yǎng)殖環(huán)境來進(jìn)行PUFAs 飼料的營養(yǎng)配比。在含多不飽和脂肪酸的魚飼料制備方面，可采用微膠囊包埋技術(shù)，并用含有明膠的復(fù)合壁材進(jìn)行包埋，具有規(guī)?；a(chǎn)的商業(yè)前景。在多不飽和脂肪酸魚飼料的養(yǎng)殖方面，應(yīng)注意養(yǎng)殖環(huán)境、養(yǎng)殖密度、投喂次數(shù)、餌料比等參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化養(yǎng)殖體系。

全球水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展，多不飽和脂肪酸魚飼料的市場生產(chǎn)規(guī)模和需求量將呈持續(xù)上升的趨勢，市場前景十分樂觀。然而，目前僅少數(shù)發(fā)達(dá)國家在富含多不飽和脂肪酸的工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用方面已經(jīng)趨于成熟。受制于發(fā)酵技術(shù)和高成本的限制，我國的相關(guān)市場并未完全開發(fā)，尤其在飼料中的應(yīng)用尚處于起步階段。針對以上種種問題，我國若要在多不飽和脂肪酸應(yīng)用領(lǐng)域占據(jù)更廣闊的市場，現(xiàn)階段就需對多不飽和脂肪酸的發(fā)酵生產(chǎn)原理進(jìn)行更深入的研究，培育更高產(chǎn)的菌種，研發(fā)高效的生產(chǎn)發(fā)酵方法，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，實現(xiàn)包括DHA、EPA 多不飽和脂肪酸的低成本、規(guī)?；a(chǎn)。