动植物蛋白源替代鱼粉的研究进展

1.1 鱼粉的特点 
由于鱼粉具有必需氨基酸和脂肪酸含量高,碳水化合物含量低,适口性好,抗营养因子少以及能够被养殖动物很好的消化吸收等特点，一直以来是水产饲料中不可或缺的优质蛋白源。鱼粉在饲料中的营养作用主要是提高氨基酸平衡性和利用效率,与其它蛋白原料相比，有比较显著的优势。但鱼粉的作用不仅在于其蛋白、氨基酸的作用优势, 还在“未知生长因子”、维生素、微量元素等方面具有营养作用优势。 

1.2 无鱼粉或低鱼粉饲料技术对策 
在所有的饲料原料中，鱼粉在促进养殖动物生长、提高饲料利用效率方面的效果是最为明显的。在配合饲料中，是否使用鱼粉及使用量不同所获得的养殖效果会有很大的差异，即饲料中鱼粉的使用量与养殖鱼产品的生长速度、饲料效率具有显著的正相关关系, 鱼粉在配合饲料中的使用对配合饲料的质量有非常直接的关系。如在草鱼、武昌鱼饲料中基本不用鱼粉，但是使用1% ~2%的鱼粉后,鱼生长速度可以提高10%以上,同时鱼体的生理机能也会得到改善。因此，在不使用鱼粉或低鱼粉饲料中考虑的技术处理主要包括以下几方面的内容。

1.2.1 配合饲料中氨基酸的平衡性和有效性 
蛋白质的营养实际上是通过氨基酸的营养作用来实现的，因此,在无鱼粉或低鱼粉饲料中优先考虑的技术处理是氨基酸的平衡性。由于鱼类对单体氨基酸的利用效果很差, 在部分种类鱼中使用单体赖氨酸、蛋氨酸是没有效果的。对于饲料氨基酸的平衡就只能依赖于饲料原料中氨基酸的互补作用来实现, 在设计无鱼粉或低鱼粉饲料配方时可以选择肉粉、肉骨粉、豆粕、菜粕、棉粕等通过比例调整来实现必需氨基酸的平衡。氨基酸平衡效果的评判可以采用必需氨基酸模式相关系数的大小来判定,即以养殖对象鱼肌肉必需氨基酸模式作为标准模式, 将配方中必需氨基酸模式与此进行比较, 计算两组模式的相关系数, 相关系数越大, 表明配方中必需氨基酸的平衡效果越好。但要考虑氨基酸的利用率问题, 即必需氨基酸的有效性问题。有些原料虽然蛋白含量很高, 但消化利用率很低, 如羽毛粉、皮革粉蛋白含量可以达到80% 以上, 但消化率只有30%左右, 无论是单独使用或是加人鱼粉(掺假鱼粉)中, 均会使配方中必需氨基酸的有效性显著降低。因此,在计算必需氨基酸平衡效果时, 尽可能选择消化率高的饲料原料组成配方来进行必需氨基酸的平衡。

1.2.2 增加油脂的使用量, 实现对蛋白质的节约效果
鱼类对于碳水化合物利用效果没有陆生动物显著, 主要利用氨基酸和脂肪作为能量来源; 鱼类与其它动物一样, 对于能量的满足始终是第一位的。在鱼粉使用量很低或没有使用鱼粉时, 必须增加油脂的使用量, 以满足鱼类对能量的需要, 以此提高鱼类的生长速度。可以选择的油脂包括猪油、牛油、动植物混合油、豆油、菜油等。有资料表明, 使用大豆、油菜籽、新鲜米糠提供的油脂较纯油脂具有更好的养殖效果, 因此, 有条件(油菜籽的粉碎、米糠新鲜度的保持等)的企业可以选择这些油脂油料作为饲料油脂的来源, 效果会更好。

由于硬颗粒饲料中油脂达到7%以上时，颗粒的粉化率会显著增加, 因此, 饲料中的油脂水平应该控制在7%以下。在要求的范围内尽可能多用油脂, 如控制在6%~7%就可以获得很好的养殖效果。当然，饲料油脂水平提高后, 为了保障饲料油脂被充分利用, 减少氧化油脂对鱼体的伤害, 应该使用一些添加剂才能有效保证养殖效果和鱼体健康。

1.2.3 提高维生素的使用量 
鱼粉中含有“未知生长因子”、维生素、微量元素等成分, 在饲喂无鱼粉或低鱼粉饲料的情况下要保障鱼体正常的生理机能, 可以在这类饲料中增加维生素的使用量。通过几年的养殖试验发现, 其在保护鱼体健康、保护鱼体粘液等方面具有很好的效果。在原有水平上再增加20%~30%的维生素使用量, 可以获得较好的经济效益。 

2 动植物蛋白源 

2.1 动植物蛋白源替代鱼粉的背景
水产饲料中鱼粉的添加量远远高于畜禽的用量, 在一些海水养殖品种如对虾及海水鱼类的饲料中, 鱼粉的添加量一般均高于30%。据报道, 全球渔获量的35%被用来作为生产鱼粉（Tacon andDominy, 1999）。一方面人们对水产品的需求量上升, 而导致全球鱼粉的供应量下降（Starkey,1994）;另一方面水产养殖的快速发展, 对鱼粉的需求量急剧增加, 导致鱼粉的价格迅速飚升（Tacon,1998）。有鉴于此, 找到能够部分或完全替代鱼粉的蛋白源成为养殖业者当前非常紧迫的任务。

2.2 动物蛋白源替代鱼粉
畜禽类加工副产品如肉骨粉、鸡肉粉以及血粉等蛋白质含量较高, 可以部分替代鱼粉。 Millamena在石斑鱼(Epinephelus coioides)实验中用肉粉和血粉(4:1)按0 ~100%比例替代鱼粉, 结果表明这种复合物替代80%的鱼粉对石斑鱼的生长、成活以及饲料转化率均未产生不良影响。研究者认为在黄尾鲫( Seriola lalandi )(Shimeno et al., 1993)、虹鳟(Watanabeet al;,1993)和罗非鱼(Oreochromis mossambicus)(Davis et al;,1989)等鱼类的商业饲料中, 肉粉替代鱼粉的适宜比例为30%~70%。更高的替代比例会降低鱼类的生长,这是由于肉粉等畜禽类加工副产品的必需氨基酸诸如蛋氨酸、赖氨酸和异亮氨酸的含量不足; 同时这些动物蛋白源中脂肪的饱和度较高, 从而影响了鱼类的适口性。肉粉等动物副产品中高含量的灰分降低了鱼类对一些营养素的利用, 从而导致鱼类的生长下降。

2.3 植物蛋白源替代鱼粉
2.3.1 豆饼(粕)类
豆(饼)粕类具有消化吸收率高、氨基酸组成较好、价格合理和资源量丰富等特点, 一直以来是水产饲料利用最多的植物蛋白源之一。同鱼粉等动物蛋白源相比, 豆粕蛋氨酸、赖氨酸和色氨酸等必需氨基酸含量相对较低, 适口性较差, 存在抗营养因子等而限制了其广泛的应用。豆粕中的抗营养因子如凝集素、蛋白酶抑制因子、热稳定并具有免疫活性的球状蛋白如大豆球蛋白等往往导致大西洋鲑和虹鳟生长下降,肠粘膜发生病理变化和非特异性免疫能力下降, 由超敏和炎症反应引起的肠粘膜病变而导致非特异性免疫指标的上升（Van etal;,1991; Burrells et al;, 1999） 

2.3.2 棉籽饼(粕)类
棉籽饼(粕)类蛋白质含量高, 氨基酸较为平衡, 可以作为水产饲料中的蛋白源。饲料中棉籽粕的适宜添加量主要和棉籽粕中游离棉酚和赖氨酸的含量有关, 这是由于游离棉酚同赖氨酸结合而导致赖氨酸的活性降低。铁可以在动物小肠中同棉酚作用形成稳定的络合物, 从而阻止棉酚被吸收进入血液。有鉴于此, 在添加棉籽粕的饲料中补充高浓度的铁是有必要的（Wedegaertner,1981）。

 
2.3.3 菜籽粕(饼)类
已有的研究表明在大菱鲆(Burel etal, 2000)、虹鳟(Gomes etal;, 1993; Teskeredzic et al;, 1995)、大西洋鲑(Higgs et al;, 1982)和斑点叉尾鮰(Webster et al;, 1997)等鱼类饲料中菜籽粕可以部分替代鱼粉, 然而菜籽粕中存在的抗营养因子如芥子油苷等限制了其在水产动物中的添加量, 一般认为菜籽粕在鱼类饲料中的适宜添加量为20%～30%。

由于菜籽粕中存在的致甲状腺肿素原(progoitrine)、白芥子酸(sinapine)或鞣酸(tannins)等影响了饲料的适口性，从而导致大菱鲆和虹鳟饲料摄人量的降低而引起生长下降（Burel etal, 2000；Gomes etal;, 1993）。菜籽粕中的芥子油苷代谢物如异硫氰酸酯、硫氰酸盐阴离子等对鱼类具有致甲状腺肿的作用。在甲状腺代谢中,硫氰酸盐阴离子和碘竞争底物, 从而导致碘的缺乏, 但是通过在饲料中补充碘可以减少这种作用, 饲料中补充碘或来源于海水环境中的碘对虹鳟利用未经热处理菜籽粕的能力高于利用热处理的菜籽粕（Gomes etal;, 1993）。

2.3.4 玉米蛋白粉和小麦蛋白粉 
玉米蛋白粉和小麦蛋白粉具有蛋白质含量高、富含B族维生素、维生素E和蛋氨酸高、纤维含量较低、不含抗营养冈子等特点, 是较好的植物蛋白源。 

2.3.5 土豆蛋白 
土豆蛋白是生产土豆淀粉的副产物，具有蛋白质含量高(75%~85%) ,氨基酸较为平衡等特点，有较大的蛋白利用潜力（oyano etal;, 1992）。解绶启和Jokumsen认为影响土豆蛋白利用率的主要原因是:(1)适口性差, 因而降低了养殖动物的摄食率和饲料效率; (2)土豆碱和其它蛋白酶抑制剂等抗营养因子的存在, 降低了土豆蛋白的生物利用率; (3)必需氨基酸不平衡。

2.3.6 单细胞蛋白
由于蛋白质含量高, B族维生素和色素以及多糖如葡聚糖等含量丰富, 包括细菌、微藻和酵母在内的单细胞蛋白可以作为部分替代鱼粉的蛋白源使用（Sandersonand Jolly,1994; Tacon,1994）。同鱼粉相比,单细胞蛋白往往是一种或多种氨基酸含量不足, 或者是氨基酸不平衡（Oliva andGonncalves,2001）。而酵母是水产饲料中用的最多的单细胞蛋白。一些研究表明, 酵母特别是啤酒酵母多糖和核酸含量丰富而具有免疫增强剂的作用（Kiesslingand Askbrandt,1993）。在以酵母为主要蛋白源的饲料中补充某种必需氨基酸能够促进鱼类的生长（Andersonet al;, 1995）。在实际生产中,酵母的适宜添加量为15%~30%,相当于可以替代25% ~50%的鱼粉。酵母蛋白中含硫氨基酸为限制性氨基酸 ,一些研究者在饲料中补充蛋氨酸能够显著改善鱼类的生长 (Metaillerand Huelvan,1993; Schulz and Oslage,1976; Tuse,1984)。Rurnsey等认为鱼类利用高含量酵母能力较差的原因是由于完整的酵母细胞无法使胞内的营养成分释放出来而被鱼类利用。

3 展望

动植物蛋白源替代鱼粉的研究有两个方面的意义 ,其一，在保证养殖动物正常生长的前提下, 以廉价的动植物蛋白源替代昂贵的鱼粉可以节约饲料成本,从而降低养殖成本; 其二, 保护海洋渔业资源, 限制鱼粉的产量, 确保海洋渔业的可持续发展,并保护海洋生物的生态多样性。有关动植物蛋白源替代鱼粉在水产饲料中的研究文献较多, 已有的研究结果表明,淡水养殖品种的饲料中植物蛋白替代鱼粉的比例要高于海水养殖品种。同时动植物蛋白源本身存在的一些缺陷, 如动物副产品加工产物氨基酸不平衡, 植物蛋白源中普遍存在的抗营养因子等, 限制了其在水产饲料中的添加量。今后随着生物技术的快速发展, 通过发酵和酶工程等技术对动植物蛋白源进行加工处理, 动植物蛋白源替代鱼粉的研究必将会取得更大的进展。