魚粉因為其蛋白質含量高、氨基酸平衡、消化吸收良好,以及n-3高不飽脂肪酸和必需脂肪酸、維生素、礦物質含量充足,適口性良好而成為水產飼料長久以來最重要的蛋白源。然而,隨著人口的增多以及捕撈壓力的增大,全球魚粉生產量在近10年內急劇減少,但魚粉的需求量卻持續上升,魚粉價格升,成為水產飼料中成本較高的原料。此外,魚粉還含有的某些不能被水產動物利用的磷,如磷酸三鈣,其排入水中將給水體帶來氮、磷污染,隨著富營養化問題受到越來越多的關注,優化水產飼料營養平衡、提高飼料效率以及減少水體污染非常必要。降低磷含量的主要方法就是通過選擇含高效可利用磷的飼料原料來最小化水產飼料的磷含量。
水產營養學家開始關注各類可替代魚粉的蛋白源,豆粕以其來源穩定,產量高而受到重視。與其它植物蛋白源相比,豆粕具有價格合理,消化率高,氨基酸配比較平衡、含磷量較低等優點,被譽為水產配合飼料中魚粉的最佳替代物。
飼料的質量往往取決于原料的質量以及原料的加工途徑,由于豆粕中存在抗營養因子、缺乏某些氨基酸、適口性差等眾多的影響因素,使其不能在水產飼料中添加過多,因而尋求完善的加工工藝以改善這一問題成為當務之急?;诎l酵豆粕出眾的營養作用,有關研究者開始關注其在水產飼料中的應用,大量的試驗數據顯示,發酵豆粕作為優良的植物蛋白源,作為水產飼料中魚粉的替代物具有廣闊的應用前景。
1豆粕作為魚粉替代物存在的問題及對策
1.1現存問題
盡管豆粕是優質蛋白源,但是在水產飼料中其用量卻受到一定的限制,這主要歸結于以下幾點原因。
1.1.1 抗營養因子
豆粕中含有多種抗營養因子,如抗原蛋白、非淀粉多糖、植酸、胰蛋白酶抑制因子、凝集素、尿酶等,抗原蛋白易導致水產動物消化道損傷;非淀粉多糖能增加食糜的粘度,降低營養物質的消化率;植酸降低磷利用率,且能降低蛋白質和金屬離子的生物利用率胰蛋白酶抑制因子作為豆粕中最主要的抗營養成分一方面可使消化道的某些酶失活,另一方面導致含硫氨基酸的流失;凝集素可造成紅細胞凝集,且能導致生長抑制。
1.1.2 氨基酸不平衡
豆粕缺乏水產動物必需的氨基酸,如蛋氨酸、賴氨酸,對某些水產動物而言豆粕還缺乏蘇氨酸、精氨酸等,必需氨基酸的缺乏將導致水產動物生長受阻,進而限制豆粕在水產飼料中的應用。n3高不飽和脂肪酸HUFA與n6多不飽和脂肪酸PUFA的比例低這導致水產動物存活率下降以及生長受阻。
1.1.3 適口性差
導致豆粕適口性差的原因尚無定論,有人推測是由于缺乏某些氨基酸或者m3高不飽和脂肪酸而引起的,但沒有得到進一步證實。纖維素以及不消化多糖的含量高,導致水產動物胃排空時間延長,不利于腸道對營養物質的吸收。
1.1.4 植酸
盡管豆粕相對于水產飼料的動物蛋白源而言,磷含量較少,但是植酸作為豆粕中磷元素的主要存在方式,不能被大多數水產動物利用,它們釋放到水體中,易造成水體的富營養化;且其能結合金屬離子、礦物質和蛋白質,降低水產動物機體的灰分含量。
1.2 對策
針對豆粕在水產飼料中利用的限制因子,當前主要有以下幾種解決途徑。
1.2.1 基因改良
隨著分子生物學的發展,基因技術被用于去除豆粕中的抗營養因子,基因改良大豆制成的豆粕產品受到了關注。研究證明,經過基因改良的豆粕中的葡萄糖、果糖、棉籽糖、植酸、胰蛋白酶抑制因子等明顯低于沒有經過基因改良的豆粕。Hmmre等證實基因改良豆粕對大西洋鮭無毒副作用。但還沒有得到大量的資料進一步證實,再加上水產動物品種繁多,為防止有害因素在水產動物中的積累和殘留對人體造成危害,徹底地檢測基因改良豆粕的安全性非常必要。
1.2.2添加其它物質
①針對豆粕的氨基酸不平衡問題,添加其限制性氨基酸非常必要。蛋氨酸是某些植物蛋白的第一限制性氨基酸,賴氨酸在許多水產動物的機體中含量較其它氨基酸含量高,因此,蛋氨酸和賴氨酸是以豆粕為主要蛋白源的水產配合飼料中主要添加的氨基酸。
?、?添加一些氨基酸 如氨基乙酸、型氨基酸)誘食劑如甜菜堿)某些脂肪酸都可以顯著提高豆粕的適口性。對于某些魚類而言,豆粕混合其它的動物蛋白或植物蛋白也能很好地提高飼料的適口性。
③n-3/n-6脂肪酸比例低,可通過提高飼料中的n3不飽和脂肪酸來彌補,如添加魚油或氨基酸,魚油是n3高不飽和脂肪酸的來源,而良好的氨基酸配比則可顯著提高日糧中必需脂肪酸的利用率。
?、芴砑右恍┩庠葱悦?,如木聚糖酶、a-牛乳糖酶、B葡聚糖酶等可以促進水產動物對非淀粉多糖的消化。
?、萃ㄟ^添加無機磷或者其它不同來源的微生物植酸酶來增加磷的利用率,以減少磷對環境的污染。
1.2.3 采用不同的加工工藝
很多的研究開始關注豆粕部分或全部替代魚粉對水產動物的不同影響,大多數學者都認為這種不同主要是由水產動物品種、大小、養殖條件、飼料組成以及所用豆粕的品質和加工途徑的不同所造成的。飼料的質量往往取決于原料的質量以及原料的加工途徑。當豆粕的品質優良時,以豆粕為原料的飼料質量就得到了保障,而加工工藝則能改善豆粕應用于飼料的不足。
采用不同的加工工藝能夠生產出不同的豆粕產品,如生的全脂豆粕、溶劑浸提豆粕、壓榨全脂豆粕、蒸汽全脂豆粕、脫脂豆粕、發酵豆粕等,各個產品的性能及品質都有較大的區別。
2 微生物發酵豆粕的特點
2.1 生產工藝綠色環保
通過多菌種、多溫相、多重發酵等脫毒技術,可將豆粕中目前已知的多種抗原進行降解,不需要加熱或者添加化學試劑,無化學殘留。
2.2 能有效去除豆粕中的抗營養因子
豆粕通過微生物發酵降解,能有效去除豆粕中的抗營養因子素酶、棉籽糖和水蘇四糖及伴大豆球蛋白)降低對水產動物腸道的刺激。姚曉紅等證實,多菌種混合發酵法能完全將豆粕中含量為2%的胰蛋白酶抑制劑分解除去。發酵雖然不影響豆粕中的植酸含量,但乳酸菌的存在卻能提高豆粕中磷的吸收性進而提高水產動物對礦物質的消化能力。
2.3 營養價值顯著提高
豆粕在微生物作用下發酵,經過一系列的生物化學變化,在有效去除抗營養因子的同時,還能顯著提高其營養價值,蛋白質的含量也會略微上升,且蛋白質發生很大程度上的分解,小分子蛋白含量的上升產生了多種小肽,有利于動物更加快速地吸收營養物質;最終產品中的游離氨基酸、水溶性脂肪酸、水溶性礦物質、水溶性固形物、VB2,等顯著提高,使大豆中營養成分被利用的可能性大大提高;且發酵過程中微生物代謝產生的乳酸含量為2.658%,有效菌數達到4. 20X108CFU名有利于動物腸道菌群的平衡。
2.4 產品富含多種生物活性因子
飼料大豆多肽是用多種有益微生物在特定工藝條件下發酵大豆蛋白研制的高技術產品,其產品不僅含有降解大豆蛋白的多種小肽,還含有生物發酵產生的多種生物活性因子,如益生素高達1X107CFU/g,乳酸≥2%等,這些對改善幼齡、體弱、應激狀態下水產動物的健康和發育十分有益。
2.5 抗菌能力增強
大豆異黃酮 Soybean isoflavones,簡稱 ISO)是一類從豆科植物大豆的成熟種子中分離提取的主要活性成分,是大豆中重要的生理活性物質。水洗加工可大大降低異黃酮的含量,而熱處理和發酵只會改變異黃酮的存在形式,不會改變異黃酮的總量。在發酵過程中,大豆異黃酮中的葡萄糖苷會轉化為葡萄糖苷元,使得苷元成分大增,因此抗菌性能大大提高;且經過發酵后,其抗菌活性明顯增強,甚至優于目前普遍使用的化學合成防腐劑苯甲酸鈉。
2.6原料資源綠色、價格低廉
無論與魚粉、血漿蛋白粉、腸膜蛋白、肉骨粉等動物源性蛋白質飼料相比,還是與膨化大豆、豆粕、棉粕等植物類蛋白質飼料相比,大豆經發酵產生的大豆多肽具有多方面的營養優勢和資源優勢,且發酵豆粕成本不高,非常適合于畜牧生產上推廣使用(見表1)。

3 發酵豆粕對水產動物的營養生理學作用
水產動物對營養和飼料的要求與恒溫動物最大的不同之處是配合飼料的蛋白質水平高,為30%~50%。但不論是對蛋白營養源選擇廣泛的普通魚類還是對蛋白源有特殊要求的特種養殖魚類鰻魚、鱔魚、蝦類、甲魚等)發酵豆粕都能替代部分甚至全部的魚粉,其對水產動物生長與發育的影響表現在以下幾個方面。
3.1提高動物的生產性能
發酵豆粕富含的小肽能夠直接被動物吸收,參與機體的生理活動,很好的促進氨基酸吸收,提高蛋白質合成利用率,促進魚類的生長;還能改善飼料風味和提高飼料適口性;增強魚類免疫能力,提高成活率,從而促進動物生產性能的提高。
關于發酵豆粕替代水產飼料中魚粉的可行性被目前的研究加以證實,在不同品種的水產動物飼料中發酵豆粕替代的比例也應不同。羅智等在石斑魚配合飼料中用發酵豆粕部分替代白魚粉后發現,發酵豆粕是一種比豆粕更加優良的蛋白源,適合的替代比例為1%。程成榮等報道,以發酵豆粕替代雜交羅非魚飼料中4%以下的魚粉蛋白粉用量為20%)對羅非魚增重率、特定生長率、飼料效率和蛋白質效率無顯著影響。冷向軍等證實,在南美白對蝦飼料中添加12%發酵豆粕可替代飼料中魚粉用量的1田興山和張玲華根據鰻魚特殊的營養需求,利用15%的發酵豆粕替代鰻魚飼料中 1%的白魚粉,并不影響鰻魚生長。
3.2對免疫功能的影響
發酵豆粕中的異黃酮具有較強的抗菌活性。陳營等用經微生物混菌發酵的豆粕與未經發酵的豆粕以不同比例混合,連續投喂異育銀鯽30d后,結果表明,隨著飼料中發酵豆粕添加量的上升,供試異育銀鯽不僅增重量有所提高,各項非特異性免疫指標也有所改善,SGPT的活性出現下降趨勢,但是有關的作用機理尚不明了。
4 發酵豆粕使用中現存的問題
4.1發酵豆粕產品的安全性問題
4.1.1原料的安全性
大豆作為發酵豆粕的主要原料其最大的安全隱患是可能產生黃曲霉毒素。黃曲霉毒素是迄今發現污染農產品最強的一類生物毒素,屬于強致癌物質,可由大豆的生長、收獲、晾干、加工和貯藏的任何環節產生,并能直接進入食物鏈,在大豆作為水產動物飼料原料受到黃曲霉毒素污染時,其多種加工成品中就都能發現黃曲霉毒素殘留,從而造成水產動物,甚至人的連鎖污染。
由于黃曲霉毒素污染已對人類健康構成了嚴重威脅,目前國際上將農產品中黃曲霉毒素含量的檢測列為貿易中安檢的項目。加強對發酵豆粕的原料-大豆中黃曲霉毒素檢測是生產上必須把住的原料關。
4.1.2 發酵過程中所用微生物的安全性
發酵過程中主要優勢微生物可以分為4大類:細菌型、毛霉型、根霉型、曲霉型。工業化生產用于發酵豆制品生產的主要微生物種類很多,主要是細菌、霉菌2大類,如枯草芽孢桿菌屬,霉菌屬中的毛霉、根霉、曲霉等。如果不注意對微生物的控制,生產出的發酵豆粕成品將含有大量的雜菌,其中不乏有害菌種,存在很大的安全隱患。
因此,發酵過程中應注意所用微生物的安全性所選用的微生物要具有以下特點:不產生真菌毒素,符合水產飼料衛生要求;菌絲體長而白,有利于成形;有較多的酶系;生長溫度寬,利于常年生產。
4.2發酵豆粕替代魚粉的最適比例
不同的水產動物品種對于飼料中蛋白質的含量有著不同的要求,發酵豆粕替代魚粉的比例也應隨之改變,但是以現有的研究概況來看,研究還不夠全面一些有代表性的水產動物還缺乏具體的研究。因此選擇典型的水產動物進行系統的研究,這項工作顯得尤為重要。
5 發酵豆粕在水產飼料中應用的前景展望
5.1改進產品和提高豆粕品質,有利于實現高效養殖 在蛋白質資源相對不足的條件下,發酵豆粕作為高新技術研究開發的優質飼料蛋白質資源,具有廣闊開發應用前景。以發酵豆粕的形式給水產動物提供蛋白源營養(可稱為“肽營養”)與傳統的養殖生產中以豆粕提供蛋白質營養技術相比,是一個重大進步,將產生巨大的經濟效益和社會效益。
5.2產品安全無害,適應生產綠色飼料和健康食品的消費需求和市場的發展變化
發酵飼料作為繼配合飼料、膨化飼料之后新的工業飼料形態將得到推廣應用,它避免配合飼料污染殘留和膨化飼料高耗能以及高溫、高壓對飼料營養物質的損害等問題,以品質良好,高效安全取勝。
利用多菌種、多溫相、多重發酵技術發酵生產的新型發酵豆粕在水產飼料中應用后,可明顯抑制消化道疾病的發生;提高動物機體免疫力,促進動物生長;同時可大幅度減少疫苗、抗生素等藥物使用量;提高水產動物的成活率;改善其產品品質;而且減少對環境的污染,社會效益和生態效益明顯。

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