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虾类水产养殖饲料中的提炼产物虞予 博士美国动物蛋白及油脂提炼协会摘要商品饲料中鱼粉的应用过于昂贵。家禽副产品粉和肉骨粉可以用于替代鱼粉。本章介绍了评估家禽副产品粉和肉骨粉用于鱼粉替代时对摄食、消化、生长、鱼体感观特性(carcass sensory characteristics)、免疫反应和存活率的影响方面的研究。在选择蛋白原料和尽量减少对水产动物生长性能的影响时，营养物质可消化能力、最大鱼粉替代率和可消化必需氨基酸模式是低成本配方的重要标准。南美白对虾和斑节对虾分别能够消化家禽副产品粉中的超过84和73的蛋白、必需氨基酸和能量。有限的肉骨粉方面的数据显示南美白对虾对肉骨粉的蛋白和必需氨基酸可消化能力与家禽副产品粉相似，但是斑节对虾对肉骨粉的必需氨基酸的可消化能力的数据报道是不可靠的。由于高含量的灰分和饱和脂肪酸，肉骨粉的能量可消化能力只有14，要低于家禽副产品粉。单独使用时，家禽副产品粉除少量的含硫氨基酸缺乏外似乎足以满足虾类的可消化必需氨基酸需求，而肉骨粉需要补充组氨酸和含硫氨基酸。但是，在没有水交换的养殖环境中，南美白对虾的生长在鱼粉和家禽副产品粉或肉骨粉（100替代鱼粉）之间没有显著差异。微胶囊包被必需氨基酸的补充能够拓宽和提高提炼蛋白在虾类饲料中的应用。投喂高比例的家禽副产品和肉骨粉（超过80替代鱼粉）对虾类的形态、体成分、感观特征、成活率或免疫力没有影响。在清水养殖环境下，没有有效补充必需氨基酸时，在南美白对虾和斑节对虾饲料中家禽副产品粉替代鱼粉的最大比例均为80，而肉骨粉替代鱼粉的最大比例则分别为80和60。补充足量的必需氨基酸和必需脂肪酸时，肉骨粉和家禽副产品粉替代鱼粉的比例可提高到100。虾类饲料中，水解羽毛粉替代鱼粉的研究还没有广泛展开。目前，水解羽毛粉替代鱼粉的最大比例为33（气压水解）、66（气压水解加晶体赖氨酸和蛋氨酸）和43（酶解羽毛粉）。虾类饲料中更多的使用水解羽毛粉需要补充必需氨基酸、必需脂肪酸，可能也要补充诱食剂。虾类饲料中使用提炼产物作为鱼粉的替代物的主要优势在于降低饲料和生长成本。比较典型的是：用肉骨粉和家禽副产品粉替代60到80的鱼粉可以降低15到25的饲料成本。已有很多研究支持在肉食性和杂食性虾类饲料中利用肉骨粉、家禽副产品粉和羽毛粉替代鱼粉蛋白。引言动物蛋白是肉食性水产动物的必要饲料成分，是杂食性种类的理想蛋白源。因蛋白品质和适口性方面的原因，鱼粉是水产饲料所有动物蛋白中的首选。但是，由于各方面的原因，鱼粉的供给将不足以满足水产和畜禽饲料的需要。家禽副产品粉、肉骨粉和水解羽毛粉是水产饲料中潜在的适宜鱼粉替代源，因为他们在营养组成上与鱼粉相似，但是价格更低。最近，NRA和其他基金研究证实了大部分的鱼粉可以被家禽副产品粉和肉骨粉替代，而不影响鱼虾类的生长（Davis, 2000; Kureshy et al., 2000; Kureshy & Davis, 2002; Samocha et al., 2004; Allan & Rowland, 2005; Davis et al., 2005; Tan et al., 2005; Tidwell et al., 2005; Yu, 2006）。为有效利用家禽副产品粉和肉骨粉作为鱼粉替代源，水产饲料营养学家要知道同种类的饲料配方中适宜测量的关键营养物质的可消化系数。配方设计方面的改进将不仅仅使水产动物更加一致且生长上可以预测，而且将能够更加精确的评估生产的饲料成本。关于家禽副产品粉和肉骨粉最大程度地替代鱼粉而不引起生长上负面影响的可靠信息在减少鱼粉依赖时避免不稳定生长方面是非常重要的。本章介绍了家禽副产品粉和肉骨粉作为鱼粉蛋白替代源时，虾类的消化能力和生长效果方面的进展。家禽副产品粉、肉骨粉和水解羽毛粉的组成表1列出了在几个消化率和生长实验中使用的家禽副产品粉、肉骨粉、水解羽毛粉和鱼粉的营养及氨基酸组成（Xue & Yu, 2005）。秘鲁鱼粉样来源于华南一个大型水产饲料厂。美国提供的家禽副产品粉、肉骨粉和水解羽毛粉的品质及组成高于NRC（1993）发表的鱼类营养物质需求。能量、蛋白及氨基酸需求很多水产种类的能量、蛋白和必需氨基酸需求是相互关联的，应该在一个特定种类中进行同时评估。表2列出了斑节对虾和南美白对虾的蛋白和氨基酸的需求（Bureau, 2000）。必需氨基酸的总需求量可以从体必需氨基酸模式评估得出。因为饲料厂为满足特定种类的需求量，知道总蛋白、饲料中的必需氨基酸比例和该种类的必需氨基酸需求是非常重要的。通过了解虾类需要的可消化蛋白和必需氨基酸，以及其在饲料原料中的含量能够明显改进饲料配方。虾类饲料对晶体氨基酸的利用要低于鱼类和禽类饲料。低溶失率的包膜必需氨基酸对虾类来讲可能更加理想。表1 虾类消化率和生长实验的肉骨粉、家禽副产品粉、水解羽毛粉和鱼粉的营养物质组成美国肉骨粉美国家禽副产品粉美国水解羽毛粉秘鲁鱼粉干物质96.697.597.292.6粗蛋白54.065.680.062.9粗脂肪12.712.56.011.1必需氨基酸精氨酸3.334.015.733.20组氨酸1.431.720.691.61异亮氨酸1.932.693.842.40亮氨酸3.664.856.804.41赖氨酸3.274.422.044.41蛋氨酸1.291.590.671.60苯丙氨酸2.072.704.302.43苏氨酸2.102.713.82.50缬氨酸2.443.135.872.63胱氨酸0.610.744.160.59酪氨酸1.391.922.731.91消化率实验表3列出了斑节对虾和南美白对虾对家禽副产品粉、肉骨粉和鱼粉的营养物质及必需氨基酸的消化率。待测蛋白以3比7的比例混入基础混合物中（鱼粉是唯一蛋白源）。表4给出了在中国进行的虾类试验用的饲料配方（Xue & Yu, 2005）。在相似的条件下，南美白对虾对三种饲料原料的蛋白和必需氨基酸具有较好的消化能力（8388），说明家禽副产品粉和肉骨粉适宜替代南美白对虾饲料中的鱼粉。有限的关于斑节对虾的消化率数据显示鱼粉的蛋白、能量和必需氨基酸消化率很高（8993, 表3），而家禽副产品粉和肉骨粉的蛋白和必需氨基酸的表2 虾类的蛋白和氨基酸需求斑节对虾南美白对虾蛋白（，幼鱼）4035精氨酸蛋白5.85.8饲料12.322.03组氨酸蛋白2.12.1饲料0.840.73异亮氨酸蛋白3.43.4饲料1.361.19亮氨酸蛋白5.45.4饲料2.161.89赖氨酸蛋白5.35.3饲料2.121.86蛋氨酸胱氨酸蛋白3.63.6饲料1.441.26苯丙氨酸酪氨酸蛋白7.17.1饲料2.842.48苏氨酸蛋白3.63.6饲料1.441.26色氨酸蛋白0.80.8饲料0.320.28缬氨酸蛋白4.04.0饲料1.61.41饲料干物质为90表3 虾类对提炼非海产动物蛋白的营养物质消化率肉骨粉家禽副产品粉鱼粉V1M2V3M4V5M6蛋白82-857784-90778193能量696176-84738589必需氨基酸精氨酸8586909093组氨酸8689919193异亮氨酸8691898990亮氨酸8689707091赖氨酸9393858595蛋氨酸8695818193胱氨酸7676797985苯丙氨酸8689777790酪氨酸85888989100苏氨酸8285797991缬氨酸8481828291平均85888383921南美白对虾（Forster et al., 2003）；2斑节对虾（Smith, 1995）；3南美白对虾（Xue et al., 2006）； 4斑节对虾（Xue et al., 2006）；5南美白对虾（Xue et al., 2006）； 6斑节对虾（Smith, 1995）消化率要比鱼粉低20。目前，还没有很好的原因能够解释在投喂相同来源的测试蛋白时，南美白对虾的必需氨基酸消化率高于斑节对虾。肉骨粉的能量消化力在三种原料中最低，似乎与高水平的灰分和饱和脂肪酸有关。还没有关于斑节对虾对肉骨粉的可靠的必需氨基酸消化率数据，但是可以通过蛋白相近的平均值进行估算，其与家禽副产品粉的消化率相似（表3）。表1和表3中的数据显示家禽副产品粉是鱼粉最好的替代源之一，肉骨粉的限制因子是必需氨基酸含量相对较低，而不是必需氨基酸消化率较低。需要进行更多的关于肉骨粉和水解羽毛粉必需氨基酸消化率的研究，以评估虾类中这两种蛋白替代鱼粉后的生长效果。表4 虾消化率实验中基础混合物的成分含量原料含量（）鱼粉33.0豆粕8.0花生麸20.0鱿鱼粉3.0血粉3.0鱼油1.0豆油1.0大豆卵磷脂1.5面粉25.0沸石粉2.0预混物2.5化学组成干物质89.9粗蛋白43.7脂肪8.0总能（MJ/kg）18.2灰分11.8总磷1.7可消化氨基酸模式虾类饲料中可消化必需氨基酸的详细说明对营养学家预测或确定其生长性能和蛋白利用非常重要。当用可消化必需氨基酸来表示肉骨粉和家禽副产品粉中可消化蛋白比例，且与已经建立的需求量进行比较时，家禽副产品粉只除了缺乏含硫氨基酸外满足所有的必需氨基酸需求。在清水养殖系统且家禽副产品粉时唯一饲料蛋白源时，虾类的生长较理想蛋白投喂状态下降低了8个百分点。关于肉骨粉的类似实验显示，略微缺乏含硫氨基酸和组氨酸，能够限制虾类生长的40，在虾类饲料中肉骨粉不应作为单一蛋白源使用在清水环境中。因而，在实际虾类饲料配方中建议不使用肉骨粉全替代鱼粉。虾类饲料中补充晶体必需氨基酸没有一致的促进生长反应（Cheng et al., 2002; Tan & Yu, 2003; Xue & Yu, 2005），关键的限制因子在于应用于必需氨基酸的释放控制处理的有效性（例如微胶囊）。这项技术的成功将允许大量动物生产蛋白粉在虾类饲料中应用的加大与拓宽。在零交换水体环境中，Forster et al.（2003）报道肉骨粉和家禽副产品粉能替代100的虾类饲料中的鱼粉而不产生明显的生长和饲料效率方面的负面影响。这明显与必需氨基酸模式比较结果相悖，这种相悖的结果被认为是由于当水处于最小交换状态下微生物群落繁盛提供了营养物质（表5）。基于疾病预防目的，这种实际为目前全世界虾类生产场预防所接受。因此，在绿水（肥沃的池塘）中，当投喂鱼粉蛋白被家禽副产品粉或肉骨粉全替代的饲料时，虾类维持正常的生长。表5 虾类对肉骨粉和家禽副产品粉中可消化氨基酸需求量和氨基酸模式比较必需氨基酸需求（蛋白）可消化氨基酸肉骨粉家禽副产品粉精氨酸5.3-组氨酸2.01.72.2异亮氨酸2.5-亮氨酸4.3-赖氨酸5.2-蛋氨酸胱氨酸苯丙氨酸酪氨酸4-苏氨酸3.5-缬氨酸3.4-4.04.43.9蛋白质效率由于虾饲料中的肉骨粉和家禽副产品粉能是为虾的生长提供蛋白的，许多研究考察了虾摄食鱼粉、肉骨粉或家禽副产品粉饲料后的蛋白质效率（Tan & Yu, 2002a, 2002b; Tan et al., 2003; Tan & Yu, 2003; Tan & Yu, Cruz-Suarez et al., 2004）。肉骨粉和家禽副产品粉替代鱼粉蛋白后没有显著降低蛋白质效率（平均为1.75）,除非在替代比例高达80%以上。这些结果与必需氨基酸模式及营养需求的比较相一致（表5）。在清水环境条件中，高替代水平的蛋白质效率降低的主要原因可能是一些必需氨基酸的缺乏。免疫反应只有中国的研究工作者在肉骨粉和家禽副产品粉替代鱼粉（分别替代达50%和100%）方面对淡水虾的免疫反应进行了评价（Yang et al., 2002; Yang et al., 2003）。由于虾缺少真正的抗体不得不依靠非特异性机制，在鱼粉对照组及鱼粉替代组间比较了三个免疫参数（血细胞总数、酚氧化酶、呼吸爆发力或阴离子过氧化产物）。经过70天的生长实验，所有组间的免疫参数没有显著差异。由此可以得出，在虾饲料中用肉骨粉和家禽副产品粉替代鱼粉分别达50%和80%对虾的生长、存活和免疫等方面不会产生负面影响。感官评价肉骨粉有关虾摄食肉骨粉饲料后的感官评价的报道很少。澳大利亚学者比较了斑节对虾摄食鱼粉对照组及肉骨粉组（20、40及60%的添加比例）的九种气味特征（金属腥味、肉味、甜味、海鲜味、泥土味、淡味、咸味、杂草味及其它），发现只有“肉味”受到显著影响（Smith, 1996），这与肉骨粉的添加没有关系，而且虾的口味没有显著差别。中国的研究人员在南美白对虾的饲料中加入肉骨粉时（达40%），用了简易的评价方法得出相似的结果（Tan & Yu, 2002b）。禽类副产品粉仅有一个实验评价了饲料中添加家禽副产品粉（达38%）对虾的气味的影响（Tan et al., 2003）。只有当家禽副产品粉替代鱼粉达100%时，虾的口味才会明显降低（3.5对4.1，5是最好）。这些研究表明饲料中添加高水平（达80%）的肉骨粉及家禽副产品粉对虾的感官特征不会产生负面影响。生长实验摄食家禽副产品粉的虾的生长反应决定于以下因素：(1) 添加比例；(2)加工的等级；(3)饲料配方的复杂性；(4)饲料蛋白含量；(5)虾的养殖密度；(6) 水中营养物质（天然饵料）的可得性。为了准确比较饲料原料的蛋白质量，应该在清水养殖条件下，用单一蛋白的饲料饲养虾。在清水养殖条件下，比较家禽副产品粉与鱼粉的一个典型的实验结果见图1。当饲料中家禽副产品粉替代鱼粉达100%时，淡水虾的生长较快，生长速率差异的可能原因是家禽副产品粉中的必需氨基酸模式比鱼粉中的更能满足虾的特定需要，这个实验中鱼粉的营养价值（营养组成及消化率）要高于家禽副产品粉的。图1 日本沼虾对饲料中家禽副产品粉替代鱼粉的生长反应（中国，2003）当实用饲料中使用多种蛋白原料时，优质的家禽副产品粉（烘干、宠物食品级、低灰分等）在高替代水平（替代鱼粉达80%）下与鱼粉的生长相当或略高。表6是最近在斑节对虾中所做的一个实验。存活率没有列出，因为没有发现家禽副产品粉替代鱼粉后，与存活率有显著的相关性。在中国所做的一个斑节对虾实验中，由于家禽副产品粉和鱼粉含有相当的粗蛋白水平，饲料配方使用等量的家禽副产品粉替代鱼粉（表7，Xue & Yu, 2005）。因为它忽略了本章中阐释的必需氨基酸含量及消化率上可能的差别，这种做法是不值得提倡的。研究鱼粉替代的试验饲料应该在可消化营养物质的基础上配制。鱼粉的替代比例从25%到100%。在所有的生长反应指标中，体增重被认为是对水产生产者最重要的经济指标，因此用它来分析鱼粉替代后的反应趋势。最大替代水平定义为体增重显著下降的点。图2 南美白对虾对饲料中家禽副产品粉替代鱼粉的生长反应（结果来自：得克萨斯洲，1998，1998；夏威夷，2002；中国青岛， 2002）当家禽副产品粉替代水平不超过75%时，斑节对虾的增重比对照组更高（达6%）。在100%替代水平时，增重与鱼粉对照组相同，晶体蛋氨酸的加入没有提高虾的增重。家禽副产品粉替代水平达100%时并没有影响虾的体成分。图3 斑节对虾对饲料中家禽副产品粉替代鱼粉的生长反应表6 饲料中家禽副产品粉替代鱼粉对斑节对虾的生长和体成份的影响替代鱼粉的水平（）初重（g）生长摄食（g）饲料系数体成份特定生长率增重水份蛋白脂肪灰分087.83.4276.088.03.3778.3500.24.412.517.93.1378.6750.24.512.707.82.883.81000.24.282.608.43.2277.91000.16的蛋氨酸48.83.5981.3源自Xue & Yu（2005）表7 斑节对虾生长试验中对照和试验饲料的营养组成原料家禽副产品粉替代鱼粉的水平（）0255075100100蛋氨酸鱼粉372819900家禽副产品粉0918273635豆粕121212121212花生麸161616161616鱿鱼粉333333沸石粉222222大豆卵磷脂鱼油111111豆油0.60.6面粉242525262626Na2HPO蛋氨酸000000.16其他111111化学组成干物质89.090.090.089.089.090.0粗蛋白43.643.043.0脂肪8.08.78.3灰分10.58.98.9总磷总能（MJ/kg）18.118.518.618.719.119.1源自Xue & Yu（2005）即使在消化率及生长实验中所用家禽副产品粉相同，家禽副产品粉替代鱼粉下斑节对虾的生长反应与表3中的消化率数据并不完全一致。据Allan et al.（2000）报道，斑节对虾对鱼粉的蛋白质和必需氨基酸消化率在8090%范围内，这远高于Xue & Yu（2005）报道的家禽副产品粉的5978%的消化率。摄食家禽副产品粉的虾增重提高的一个可能原因是家禽副产品粉和鱼粉的实际必需氨基酸含量的不同，这也可能是添加蛋氨酸后生长没有变化的原因，高质量的家禽副产品粉能充分满足斑节对虾的必需氨基酸需求；另一个可能的原因是家禽副产品粉替代鱼粉后摄食量的提高。这些结果显示在清水养殖中，虾饲料中的家禽副产品粉替代鱼粉的最大比例大约为80%。可消化必需氨基酸模式的分析结果与南美白对虾对家禽副产品粉替代鱼粉的生长反应一致，但与斑节对虾的生长反应稍有差异。肉骨粉Tan et al.（2005）分析了南美白对虾对肉骨粉替代鱼粉的生长反应（表8）。60%的替代水平没有影响体增重，但80%的替代水平下体增重降低7%。高水平替代时，饲料转化效率降低9%（表8）。但是有数据表明，肉骨粉替代鱼粉后斑节对虾的体增重反应是一个正的趋势（图4，Yu, 2006）。这与表5所列出的必需氨基酸模式有所差异。可能的原因如下：(1) 低估了斑节对虾对肉骨粉的必需氨基酸消化率；(2) 天然水体中一些必需氨基酸的供应；(3)高替代水平下摄食量的提高。在实际生产条件下，肉骨粉替代鱼粉蛋白的最大比例在斑节对虾中是80%，在南美白对虾中是60%。但是在一个水交换量很少的系统中，肉骨粉能够替代100%的鱼粉而不影响生长性能和饲料利用。 表8 南美白对虾对饲料中肉骨粉替代鱼粉的生长反应替代鱼粉的比例（）初始重量（g）增重摄食（g）饲料系数00.95.868.01.37200.96.038.61.42300.95.824.41.39401.32500.95.788.21.41600.95.828.41.44800.95.468.11.49源自Tan et al.（2005）水解羽毛粉有关虾饲料中羽毛粉替代鱼粉的实验报道很少。一个在夏威夷的研究表明在没有添加晶体赖氨酸与蛋氨酸时，汽压水解羽毛粉可以替代33%的鱼粉而不会使南美白对虾的生长性能降低（Cheng et al., 2002）。在添加赖氨酸与蛋氨酸的情况下，替代比例可以达到66%。墨西哥的工作者使用酶特殊处理后的水解羽毛粉可以替代南美白对虾饲料中43%的鱼粉（Mendoza et al., 2001）。在南美白对虾饲料中适当添加包膜必需氨基酸和其它营养物质（例如必需脂肪酸），羽毛粉（蒸气或酶水解处理）替代鱼粉的水平可以超过60%。图4 斑节对虾对饲料中肉骨粉替代鱼粉的生长反应（结果来自：澳大利亚，1995，1996，1999；泰国，2002（28天），2002（60天）；越南，2003）家禽副产品粉和肉骨粉应用时的建议表9、表10分别列出了肉骨粉和家禽副产品粉在南美白对虾上的蛋白质、能量和必需氨基酸的消化系数及鱼粉替代最大水平的推荐值。为了保证虾的正常生长性能，这些在利用家禽副产品粉和肉骨粉替代鱼粉配制饲料时是很重要的。为保险起见，所有的消化系数均扣除5%。表9 南美白对虾饲料中肉骨粉的建议添加量消化率0.95（）蛋白78能量66替代鱼粉的最大比例（）60-70源自Tan et al.（2005）表10 南美白对虾中使用家禽副产品粉的建议添加量消化率0.95（）蛋白80能量80必需氨基酸精氨酸81组氨酸85异亮氨酸86亮氨酸85赖氨酸88蛋氨酸90苯丙氨酸85苏氨酸81缬氨酸77胱氨酸72酪氨酸84替代鱼粉的最大比例（）80源自Xue & Yu（2005）饲料营养学家在配制饲料配方时，应该测定所有原料的营养物质和必需氨基酸组成。当家禽副产品粉的消化率和替代鱼粉的最大比例高于肉骨粉时，饲料营养需求的具体要求将决定这两种蛋白源的合适比例。一般情况下，所需较高可消化蛋白水平（20%及以上）的饲料更有可能利用家禽副产品粉和肉骨粉，但低可消化蛋白需求的饲料将更倾向于使用植物蛋白源原料。小结家禽副产品粉、肉骨粉和羽毛粉对肉食性和杂食性水生动物来说是高蛋白源饲料原料。最近的研究表明家禽副产品粉与鱼粉在营养价值上相似，在虾及其它几种重要的经济鱼类饲料中可以替代大部分的鱼粉（达80%）而不影响体增重。由于肉骨粉的营养价值比鱼粉和家禽副产品粉略低，肉骨粉应该主要从其成本优势的角度来考虑。肉骨粉替代鱼粉蛋白的最大比例在斑节对虾是80%，在南美白对虾是60%。在水交换量很少的养殖系统中，家禽副产品粉和肉骨粉可以替代100%的鱼粉蛋白。羽毛粉替代鱼粉的最大比例应为40%。羽毛粉的更广范的应用需要与其它优质蛋白源混合或者添加包被晶体氨基酸以改善其适口性和氨基酸平衡。当配制水产饲料时，饲料原料的选择及其添加比例的确定应该基于原料确切的营养组成、消化率、适口性及抗营养因子的风险。 参考文献Akiyama, D.M., W.G.Dominy, and A.L. 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