植物蛋白源在鱼类养殖中的利用研究迸展.doc

植物蛋白源在鱼类养殖中的利用研究迸展鱼粉因其蛋白含量高、必需氨基酸和脂肪酸含量高、抗营养因子少、适口性好以及消化利用率高等特点，一直以来都是水产饲料的优质蛋白源；当代集约化养殖的迅猛发展更使其需求量逐渐加大。但近年来，受全球渔业自然资源衰退的影响，世界鱼粉产量逐年下降。这种供需不平衡导致鱼粉价格不断上扬、养殖成本上升，严重制约了水产养殖业的发展。因此节约饲料中鱼粉的用量，发掘能够部分或完全替代鱼粉的廉价蛋白源成为当前水产行业的紧迫任务。目前用于替代鱼粉的蛋白源主要分为动物蛋白源和植物蛋白源两类，动物蛋白源主要包括蚕蛹粉、羽毛粉、肉骨粉、血粉、动物内脏及下脚料等；而植物蛋白源主要是大豆、豌豆、玉米蛋白、菜籽粕、棉籽粕、花生粕、土豆蛋白、树叶粉等。与动物蛋白源相比较，植物蛋白源价格低廉且供应比较稳定。因此，成为当前众多研究者关注的热点。1影响鱼类利用植物蛋白源的因素11随着植物蛋白源的添加，饲料适口性差，鱼类摄食率降低研究表明，由于鱼粉中存在丰富的氨基酸、不饱和脂肪酸等通过脂氧化酶分解长链得到的羰基及醇类都是鱼类的促摄食物质，而使得鱼类对鱼粉含量较高的饲料摄食率较高。相反，植物蛋白中的抗营养物质(AntiNutritionalFactors，ANFh)和异味物质则会影响鱼类的食欲，降低摄食量，影响生长。有报道称，经过驯化，鱼类能够适应植物蛋白含量高的饲料。Refstie等(1997)发现给虹鳟投喂含60大豆粉的饲料7d后，经选择及适应性实验，虹鳟将摄食59的全鱼粉饲料及41的含豆粉饲料。在大两洋鲑上也有类似结果(Refstie等，1998)。12植物蛋白源中抗营养因子的影响植物蛋白源中存在ANFs主要有植酸、棉酚、草酸盐、芥子油甙、胰蛋白酶抑制因子、单宁和凝集素等，对鱼类的健康和生长性能产生不良影响。13植物蛋白源氨基酸组成不平衡的影响目前，已证明所有实验鱼类的必需氨基酸均为十种，由于蛋氨酸和赖氨酸极易被氧化，很容易成为内源代谢的第一二限制性氨基酸。与鱼粉相比，植物蛋白源的必需氨基酸含量较低，且缺乏某种或某几种必需氨基酸，其中最主要的限制性氨基酸为氨酸和赖氨酸。当饲料中植物蛋白源的添加量渐升高时，其氨基酸的不平衡性表现得越来越明，影响蛋白质的合成，对生长的抑制作用也就越越显著。14植物蛋白源消化率低的影响消化率的高低直接影响到鱼类对植物蛋白源利用，ANFs和氨基酸组成不平衡是植物蛋白源化率低的主要影响因素。研究认为，鱼类对蛋白质的消化吸收率较高，一般在75一95(NRC，1993)。而鱼类对植物蛋白源的消化率低于对鱼粉的消化率。随着饲料中植物蛋白添加量的提高，鱼类对饲料中蛋白质的消化吸收将逐渐下降。Refstie等(2000)在饲料中添加30%的豆粕，大马哈鱼脂肪和能量的消化率分别下16和9，主要因为豆粕的氨基酸不平衡，不能满足蛋氨酸的需求。另一方面，鱼类缺乏相应的酶类，因而往往难消化吸收纤维素含量高的植物蛋白源(植物蛋源中碳水化合物的含量约为40，其中纤维素所占比例较高)及难以利用其中的低聚糖如芝麻饼、向日葵籽实。豆粕包含大约30的碳水化合物，包括10的低聚糖(5的蔗糖、4的水苏糖和1的棉子糖)、l的淀粉和20非淀粉多糖。非淀粉多糖不能被单胃动物消化和吸收。并且导致胃排空时间延长。饲料中碳水化合物的含量同蛋白质消化吸收率之间旱负相关，这是由于饲料中高含量的碳水化合物降低了养殖水产动物蛋白酶的活力，而未被消化吸收的碳水化合物快速通过肠道时也会带走部分未被消化的蛋白质，从而也影响了蛋白质的消化吸收。鱼类对碳水化合物的利用受到碳水化合物的种类以及鱼类本身消化系统的影响。一般来说，饲料中碳水化合物的结构越复杂，水产动物对其消化吸收率越低。鱼类利用碳水化合物作为能源的能力因鱼的食性而异，肉食性鱼类对碳水化合物的消化吸收能力较低，这主要是由于肉食性鱼类天然饵料中蛋白质和脂肪含量较高，而碳水化合物含量较低。植物蛋白源中高含量的碳水化合物降低了水产动物对于物质和能量的消化吸收。2改善鱼类利用植物蛋白源的途径21采用适当的加工工艺降低植物蛋白源中的抗营养物质含量通过适当的加热、挤压、膨化、生物发酵等方法可消除植物蛋白源中的部分抗营养因子。211适当的加热，可破坏植物蛋白源中的胰蛋白酶抑制凶子和凝集素等热不稳定性因子，提高适口性。将热处理20min的豆粕添加到斑点叉尾鲴饲料中后，显著提高其摄食率和生长率。Burel等报道，当虹鳟和大菱鲆饲料中添加不经过热处理的菜籽粕，导致干物质和能量的消化率下降，但热处理之后能够提高干物质和能量的消化率。但过度的加热将产生美托德反应使其中的氨基酸受损，尤其是对赖氨酸、精氨酸及胱氨酸的影响较大，Dabrowski和Kozak(1979)发现过度加热的大豆粉中仅有389的赖氨酸被草鱼利用。212膨化、挤压。可破坏植物蛋白源中的热敏性因子，改变植物蛋白的组织结构，提高鱼类对植物蛋白源的利用率。Pongmaneerat等认为挤压可使大豆蛋白淀粉粒破裂，且能改变蛋白组织结构状态，有利于鱼类消化吸收。Morales等也指出挤压可提高大豆粉中蛋白质及碳水化合物的可消化性。213通过微生物发酵不仅可以增加蛋白质含量，改善植物蛋白源氨基酸组成，还可以降解部分抗营养物质。微生物在发酵植物蛋白源的过程中一般能够分泌一些活性酶制剂，比如蛋白酶、植酸酶、淀粉酶、单宁酶等。在发酵的同时，这些酶制剂就能够降解植物蛋白源中相应的抗营养因子。Egounlety和Aworh报道少孢根霉发酵降低了豆粕中839的水苏糖和307的植酸含量。Carlson和Poulsen实验证明，微生物发酵如乳酸菌、大肠菌、酵母和霉菌发酵，均能够降低大麦和小麦中植酸的含量。黑曲霉发酵也能够降低羽扇豆中植酸的含量。Mahgoub和Elhag报道，粉碎、浸泡、发芽、热处理和发酵均能降低高梁中植酸的含量，但是发酵和发芽的效果最好。Refstie等用乳酸菌发酵降低了豆粕中棉子糖和胰蛋白酶抑制因子的含量，在大两洋鲑饲料中添加20的乳酸菌发酵豆粕或不发酵豆粕，发酵豆粕组提高了脂肪的消化率，不发酵豆粕组引起肠较严重的病变，而发酵豆粕组肠炎较轻。Bairagi等(2002)研究证明，发酵显著降低了浮萍中纤维素、单宁和植酸的含量，当用发酵浮萍蛋白替30的鱼粉时，显著提高鲤鱼的生长、饲料转化率和蛋白质效率。另外，通过微生物发酵的方法也能够改善植物蛋白源的氨基酸组成，从而提高鱼类对植物蛋白源的利用率。Sarkar等(1997b)用酵母发酵大豆，使其游离氨基酸的含量由02升高了60倍，降低了豆粕中丙氨酸、异亮氨酸、丝氨酸、天门冬氨酸、天门冬酰胺、精氨酸、酪氨酸和羟脯氨酸的含量，而提高了甘氨酸、亮氨酸、谷氨酸、赖氨酸、组氨酸、苯丙氨酸和脯氨酸的含量。Han用担子菌对玉米蛋白粉发酵15d降低52的淀粉，蛋白含量升高，赖氨酸和色氨酸含量升高。214浸泡的方法也能消除一部分ANFs。用水浸泡花生饼24h能够降低其植酸和单宁的含量，将其添加到饲料中，显著提高印鲮的生长，提高鱼体的蛋白、脂肪、能量和磷的利用率，降低总氨和磷的排放率。22添加外源性酶制剂和诱食剂改善适口性添加相应的外源性酶制剂可去除部分抗营养因子，如植酸酶在一定条件下可分解植物蛋白源中的植酸，半乳糖苷酶则能水解其中不消化的多糖。关于在饲料中添加外源酶制剂的研究已有许多相关报道。最近的研究表明，直接在饲料中添加一定量的微生物植酸酶。能够提高鱼类对植物蛋白源中磷的利用率。在含有豆粕的饲料中添加一定量的植酸酶，提高了虹鳟对磷的表观消化率，提高了生长和饲料转化率，提高了蛋白、灰分和磷的保留率，提高了骨骼、血浆和鱼体磷的含量。Amal等用豆粕代替部分鱼粉并添加1000FTUkg、2000 FTUkg、3000 FTUkg和4000TUkg植酸酶，添加组与对照组相比，显著提高真鲷饲料利用率，促进生长，并提高了磷的消化率。Liebert和Portz在不含有鱼粉的饲料中添加750FTU/kg的微生物植酸酶，显著提高罗非鱼生长、饲料转化率和蛋白质效率，增加了能量、蛋白质和磷的利用率，添加植酸酶后显著提高鳞片和脊椎骨灰分和磷的含量。另外，Mulimani等在豆粕中添加糖苷酶在50。C培育4h使豆粕中棉子糖和水苏糖分别下降904和919。通过在饲料中添加一定量的诱食剂，诱导鱼类摄食含植物蛋白源较高的饲料。在饲料中添加甜菜碱可以掩盖豆腥味增加动物的摄食量；添加其他蛋白源如乌贼粉、肉骨粉也能提高含大豆制品饲料的适口性。Twibell和Wilson在斑点叉尾鮰饲料中添加55.5的豆粕并补充l的胆同醇时，显著提高斑点叉尾鲷对饲料的摄食率和饲料效率。氨基酸混合物、甜菜碱、含硫有机物、核苷酸、中草药、植物提取物是目前水产饲料中比较常用的诱食剂。23添加晶体氨基酸或蛋白源混合搭配提高饲料氨基酸的平衡性植物蛋白源中的限制性氨基酸是影响鱼类生长的主要因素(Dabrowski等，1989)。通过向饲料中添加氨基酸可提高限制性氨基酸的含量，改善氨基酸平衡，提高鱼类对植物蛋白源的利用。Refstie等(2001)用大豆蛋白替代大西洋鲑饲料中30的鱼粉，并补充02的蛋氨酸，对生长和氮、脂肪、能量的表观消化率均没有显著的影响，没有引起肠炎。Vielma等(2000)用大豆浓缩蛋白和豆粕联合替代虹鳟饲料中694的鱼粉，并补充赖氨酸和蛋氨酸，显著提高虹鳟的生长，对饲料效率没有显著的影响。Lim等(2004)用豆粕替代岩鱼饲料中不同含量的鱼粉，如果补充蛋氨酸和赖氨酸，则能使鱼粉的替代量由20提高到，且不影响鱼的生长。Kaushik等(1995)以虹鳟为对象，通过添加蛋氨酸，发现大豆浓缩蛋白可完全替代鱼粉，生长不受影响。另外大西洋鲑(Ketola，1982)、遮目鱼(Seneriches和Chiu，1988)，罗非鱼(Shiau等，1987)和隆颈巨额鲷(Comez。Requeni等，2003)也能较好地利用晶体氨基酸，促进生长。然而，有关鱼类对晶体氨基酸的利用有不同的结果。对斑点叉尾鲴(Andrews和Page，1974)、拟石首鱼(Reigh和Ellis，1992)和鲤鱼(Eseaffre等，1997)的研究表明，通过添加晶体氨基酸并不能提高鱼类对植物蛋白源的著提高罗非鱼的利用。由此可见，对晶体氨基酸的利用因不同种类、不同实验条件而有所差异。另外，通过不同的蛋白源互相搭配成复合蛋白，也能够提高鱼类对植物蛋白源的利用率。可以适当的添加一定量的动物蛋白来弥补植物蛋白源氨基酸的不平衡。Yamamoto等(2002)用大豆蛋白、玉米蛋白和肉骨粉替代100的鱼粉，对虹鳟幼鱼的摄食、生长和体组成均没有显著的影响。同样，Webster等(2000)用大麻粉、家禽下脚料和菜籽粕联合替代100的鱼粉，对杂交鲈的生长没有显著的影响