小議影響羽毛粉在水產(chǎn)養(yǎng)殖應(yīng)用的因素范文

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1羽毛粉在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用效果

目前，研究者在大西洋鮭（Salmosalar.L）（Bransden等，2001）、鯉魚（沈維華等，1993）、鮸狀黃姑魚（Nibeamiichthioides）（Wang等，2006）、虹鱒（Oncorhynchusmyriss）（Koops等，1982）、銀大馬哈魚（Oncorhynchuskisutch）（Hasan等，1997）、大鱗大馬哈魚（Oncorhynchustshawytscha）（Fowler，1990）和南亞野鯪（Labeorohita）（Hasan等，1997）等上均進(jìn)行了羽毛粉的研究，研究結(jié)果顯示，用羽毛蛋白部分替代其他蛋白源是可行的，但替代水平因羽毛粉的品質(zhì)、加工方法、試驗(yàn)魚的種類、大小和養(yǎng)殖條件而存在差異。Tiews等（1979）研究指出，虹鱒飼料中添加50%羽毛粉是可行的。Bureau等（2000）研究報(bào)道，虹鱒飼料中添加15%羽毛粉（提供20%蛋白質(zhì)）不影響其攝食和生長性能。然而，Roley等（1977）對(duì)大鱗大馬哈魚的研究發(fā)現(xiàn)，其生長性能和羽毛粉含量成負(fù)相關(guān)。沈維華等（1993）用常溫常壓處理的羽毛粉替代鯉魚飼料中0%、50%和100%的魚粉，試驗(yàn)結(jié)果表明，羽毛粉替代鯉魚飼料中50%的魚粉，并不會(huì)引起氨基酸的消化率顯著下降，而100%替代會(huì)導(dǎo)致飼料氨基酸消化率的顯著下降。Brans-den等（2001）用水解羽毛粉替代飼料中40％的魚粉蛋白時(shí)，大西洋鮭的增重和蛋白質(zhì)累積率顯著低于對(duì)照組。Wang等（2006）對(duì)鮸狀黃姑魚的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)飼料中添加3.5%的羽毛粉，對(duì)魚生長和飼料利用效率產(chǎn)生明顯消極影響。Li等（2009）研究指出，9.4%的羽毛粉替代飼料中25%的魚粉，不影響點(diǎn)帶石斑魚（Epinephelusmalabricus）的正常生長。Fowler（1990）報(bào)道，15%的羽毛粉替代飼料中48%的魚粉（對(duì)照飼料含39%的魚粉）對(duì)大鱗大麻哈魚生長、飼料效率及滲透壓的調(diào)節(jié)并無顯著影響。Hasan等（1997）用羽毛粉（在250℃下焙燒2.5h并水解處理）替代對(duì)照組中的25%、50%、75%和100%的魚粉蛋白，評(píng)價(jià)羽毛粉作為南亞野鯪飼料蛋白源的可行性。結(jié)果表明，當(dāng)飼料中羽毛粉替代魚粉蛋白比例分別為25%和50%時(shí)，南亞野鯪的生長性能和飼料效率與對(duì)照組差異不顯著；75%和100%組顯著低于其他組，這可能是因?yàn)樯倭刻砑訒r(shí)，不會(huì)顯著影響飼料的適口性和氨基酸組成，不會(huì)抑制魚類的生長；但是添加量較高時(shí)，則會(huì)顯著降低飼料的適口性，改變飼料的氨基酸組成，從而嚴(yán)重抑制魚類的生長。由此可見，用部分羽毛粉替代魚粉是可行的，有利于養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益的提高。

2影響羽毛粉在水產(chǎn)養(yǎng)殖中應(yīng)用的因素

2.1與魚粉相比，羽毛蛋白質(zhì)中10種必需氮基酸組成極不平衡，組氨酸為第一限制氨基酸，蛋氨酸為第二限制氨基酸、色氨酸、賴氨酸含量也很低（吳建開等，2000；榮長寬等，1994），所以很難被水產(chǎn)動(dòng)物有效利用。但是異亮氨酸（4.21%）、亮氨酸（6.78%）和纈氨酸（7.23%）含量高于其他動(dòng)物性蛋白，因此，羽毛粉是提高配合飼料中亮氨酸和纈氨酸的最佳飼料源。羽毛在加工過程中，持續(xù)的蒸汽，會(huì)使熱敏氨基酸受到破壞，如蛋白質(zhì)在強(qiáng)烈的加熱處理時(shí)會(huì)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，生成氨基酸的衍生物像賴丙氨酸等，從而大大降低羽毛產(chǎn)品的生物學(xué)價(jià)值。Bureau等（2000）研究指出，當(dāng)飼料中添加20%的羽毛粉時(shí)，會(huì)降低虹鱒的生長性能和飼料效率，可能是因?yàn)橛鹈壑匈嚢彼峄蚱渌被岷坎蛔恪．?dāng)飼料中羽毛粉的添加量逐漸升高時(shí)，其氨基酸的不平衡性表現(xiàn)得越來越明顯，影響蛋白質(zhì)的合成，對(duì)生長的抑制作用也就越來越顯著。

2.2消化率低消化率的高低直接影響水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)羽毛粉的利用。羽毛蛋白結(jié)構(gòu)中含有較多的二硫鍵分子，結(jié)構(gòu)高度穩(wěn)定，在一般條件下不易水解，也不利于被水產(chǎn)動(dòng)物消化吸收。研究表明，虹鱒對(duì)蒸汽水解羽毛粉的消化率為77%～87%（Bureau等，2000；Sugiura等，1998）。張益奇等（2011）研究指出，未處理的羽毛樣品的胃蛋白酶體外消化率僅有10.5%，羽毛經(jīng)過汽爆處理后，角蛋白的胃蛋白酶消化率大幅度提高。吳建開等（2000）研究報(bào)道，尼羅羅非魚對(duì)水解羽毛粉的蛋白質(zhì)消化率為93.36%，與秘魯魚粉相近（92.21%），顯著高于尼羅羅非魚對(duì)羽毛粉的消化率（77%）。羽毛粉的消化率因加工工藝不同而不同。Barbour等（2002）研究報(bào)道，酶解羽毛粉的真可消化氨基酸（80.6%）明顯高于高壓水解羽毛粉（71.4%）。梁丹妮等（2011）研究得出，建鯉對(duì)膨化羽毛粉和酶解羽毛粉的粗蛋白質(zhì)表觀消化率分別為66.51%和75.64%。林可椒等（1990）分別以綜合法、高溫高壓法、酸水解法制取的羽毛粉Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ及秘魯魚粉作動(dòng)物蛋白，進(jìn)行消化率對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果表明，白鯽對(duì)羽毛粉Ⅰ（71.36%）、Ⅲ（73.14%）的蛋白質(zhì)消化率顯著高于羽毛粉Ⅱ（35.64%）和魚粉（63.49%）。尼羅羅非魚對(duì)賴氨酸和組氨酸消化率很低（吳建開等，2000），賴氨酸消化率較低是由于飼料原料在加工時(shí)，賴氨酸的ε-氨基同飼料原料中非蛋白質(zhì)分子，如轉(zhuǎn)化糖、脂肪醛和游離棉酚等反應(yīng)，形成在生物學(xué)上不能被利用的化合物（Wilson等，1981）。羽毛粉的消化率因?qū)嶒?yàn)動(dòng)物不同而不同。紀(jì)文秀等（2010）研究發(fā)現(xiàn)，花鱸對(duì)羽毛粉蛋白質(zhì)消化率為86.09%，高于大西洋鱈（62.4%）（Tibbetts等，2006）、許氏平鱧由（Sebastesschlegeli）（79%）（Lee，2002）。

3改善羽毛粉應(yīng)用效果的措施

3.1理化處理法

3.1.1高溫高壓水解法原理是采用高溫、高壓、蒸汽水解法，破壞羽毛蛋白中的二硫鍵和氫鍵，把羽毛蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為動(dòng)物能消化吸收的可溶性蛋白。羽毛粉水解后營養(yǎng)物質(zhì)平衡，含有大量易消化的粗蛋白質(zhì)及必需氨基酸，同時(shí)水解羽毛粉中還含有大量生長因子。優(yōu)點(diǎn)：工藝簡單、操作方便、反應(yīng)周期短、無污染；缺點(diǎn)：能耗大，一次性投資大，持續(xù)過度的蒸汽加熱處理會(huì)破壞一些熱敏氨基酸（半胱氨酸、賴氨酸）等。張益奇等（2011）研究表明，汽爆技術(shù)可顯著提高羽毛蛋白的消化率以及溶解性，1.8MPa，60s時(shí)，大約92%的羽毛角蛋白能夠轉(zhuǎn)化為胃蛋白酶消化的形式。

3.1.2膨化法原理是利用高壓、高溫以及一定的催化劑在短時(shí)間內(nèi)將羽毛蛋白內(nèi)的二硫鍵斷裂，加工成具有多孔結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。膨化具有水解、均質(zhì)、脫水、殺菌等作用。原料經(jīng)膨化后，可使蛋白質(zhì)變性，結(jié)構(gòu)變松散，提高蛋白質(zhì)利用率。周興華等（2005）試驗(yàn)結(jié)果表明，羽毛粉經(jīng)膨化后，蛋白質(zhì)含量增加，齊口裂腹魚腸道、肝胰臟對(duì)膨化飼料粗蛋白質(zhì)的離體消化率上升41.09%，顯著高于非膨化飼料（25.84%）。膨化法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備少、投資低、加工成本低、氨基酸破壞少、消化率高、生產(chǎn)過程中無環(huán)境污染。

3.1.3酸處理法將一定量的羽毛與一定濃度、體積的酸混合加熱水解，再中和干燥。酸能使羽毛角蛋白的二硫鍵斷裂，將羽毛蛋白分解成多個(gè)氨基酸分子，大大增加了羽毛粉中氨基酸態(tài)氮的含量，使羽毛蛋白分解成可消化吸收的蛋白。該法成本低，操作簡便，但此方法生產(chǎn)的產(chǎn)品中鹽分較高，工藝較復(fù)雜，對(duì)環(huán)境污染較重，酸濃度太小，水解不完全，酸濃度過高，羽毛水解率越高，但氨基酸破壞越明顯。

3.1.4堿水解法堿液水解時(shí)，除色氨酸外，產(chǎn)生的大量游離氨基酸會(huì)因消旋而受到破壞，而大部分D型游離氨基酸無法被動(dòng)物體消化吸收（沈同和王鏡巖，1990）。一般作為醫(yī)藥原料。堿水解法需消耗大量的堿，產(chǎn)品含鹽量過高，適口性差，且污染環(huán)境。

3.1.5經(jīng)酶解后的羽毛粉蛋白質(zhì)消化率較高，可消化蛋白質(zhì)高達(dá)85%。目前普遍認(rèn)為微生物角蛋白酶降解角蛋白的作用分為三個(gè)過程：變性作用、水解作用和轉(zhuǎn)氨基作用。已發(fā)現(xiàn)30余種微生物可分泌角蛋白酶，包括細(xì)菌（芽孢桿菌、溶桿菌屬和微桿菌屬）、真菌（黃曲霉）和放線菌（鏈霉菌屬）等。Lee等（1991）把微量的粗角蛋白酶混入磨碎的羽毛和市售羽毛粉中，兩種羽毛粉的消化率分別從30%和77%提高到66%和90%。徐墨蓮和殷秋妙（1994）研究報(bào)道，將高壓水解羽毛粉與復(fù)合酶（含胰蛋白酶、胃蛋白酶等）混合，在38～40℃下液化處理3h，底物可溶性蛋白由10.97%提高至29.72%。裴敏雅等（2007）研究結(jié)果表明，復(fù)合酶在一定的條件下（40℃，32h）可有效降解羽毛產(chǎn)生的多肽、寡肽和游離氨基酸。酶解殘?jiān)懈缓?7種氨基酸，胃蛋白酶消化率大于80%，其粗蛋白質(zhì)含量與胃蛋白酶消化率均高于進(jìn)口魚粉。利用角蛋白酶或降解角蛋白的微生物對(duì)角蛋白進(jìn)行分解，效果好，但生產(chǎn)成本高。

3.2微生物發(fā)酵微生物發(fā)酵過程中產(chǎn)生的角蛋白酶可以改變角蛋白的結(jié)構(gòu)，促進(jìn)角蛋白的降解，另外微生物發(fā)酵產(chǎn)品中富含對(duì)動(dòng)物機(jī)體有益的微生物，其本身就是對(duì)蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值的補(bǔ)充，因此利用微生物發(fā)酵法，是提高羽毛的利用率的一種理想的方法。微生物發(fā)酵與其他方法相比有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）原料經(jīng)發(fā)酵后產(chǎn)品苦味減少，具有特殊香味，適口性好；（2）微生物發(fā)酵可提高產(chǎn)品營養(yǎng)價(jià)值，并產(chǎn)生大量的角蛋白酶和其他酶系，能夠促進(jìn)羽毛角蛋白分解為更多的小肽和游離氨基酸；（3）產(chǎn)生大量益生菌，調(diào)節(jié)動(dòng)物機(jī)體胃腸道微生態(tài)平衡；（4）發(fā)酵過程中可產(chǎn)生多種水解酶，并富含B族維生素等。（5）微生物發(fā)酵減少了熱敏性氨基酸的損失。程福亮等（2008）研究結(jié)果表明，采用米曲霉和乳酸桿菌聯(lián)合發(fā)酵羽毛粉60h，聯(lián)合發(fā)酵后羽毛粉的胃蛋白酶消化率可達(dá)82%以上，與對(duì)照組相比提高了約8%。張昕（2010）研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)枯草芽孢桿菌菌株發(fā)酵72h，羽毛降解率達(dá)到69.61%，羽毛角蛋白大量轉(zhuǎn)化為氨基酸、短肽和菌體蛋白，發(fā)酵液的氨基酸含量高達(dá)22.66mg/mL。Williams等（1990）研究報(bào)道，嗜熱地衣形桿菌（PWD-1株）能發(fā)酵羽毛并將其轉(zhuǎn)變?yōu)椴糠炙猱a(chǎn)物，營養(yǎng)價(jià)值和飼用大豆蛋白質(zhì)相當(dāng)。張鳳清等（2006）研究報(bào)道，經(jīng)生物轉(zhuǎn)化后的羽毛粉氨基酸含量充足，蛋白質(zhì)的表觀消化率高達(dá)91.08%，蛋白質(zhì)的生物學(xué)價(jià)為83.79%。Sangali和Brandelli（2000）從厭氧消化系統(tǒng)中分離到一株羽毛降解菌Vibriosp.strainkr2，在25～30℃下，48h內(nèi)該菌幾乎使羽毛完全降解。由此可見，利用微生物發(fā)酵法降解羽毛角蛋白，可顯著提高營養(yǎng)物質(zhì)的利用率。

3.3添加晶體氨基酸或蛋白源混合搭配提高飼料氨基酸的平衡性蛋白質(zhì)的營養(yǎng)實(shí)質(zhì)是氨基酸的營養(yǎng)。氨基酸的平衡，尤其是賴氨酸、蛋氨酸和色氨酸三大限制性氨基酸的平衡問題是影響動(dòng)物生產(chǎn)水平的關(guān)鍵因素。羽毛粉缺乏組氨酸、賴氨酸、蛋氨酸和色氨酸，但精氨酸、異亮氨酸和亮氨酸含量相對(duì)較高。Pfeffer等（1994）研究證實(shí)，向含有30%酸水解羽毛粉的飼料中添加賴氨酸，能夠顯著提高虹鱒生長性能及能量和蛋白沉積。夏忠國和胡宏海（1993）研究指出，如果將家禽屠宰副產(chǎn)品與羽毛粉按5.7∶4.3的比例混合，并補(bǔ)充所缺乏的賴氨酸、蛋氨酸和色氨酸，可達(dá)到魚粉的飼喂效果。有報(bào)道表明，用含12%、25%、37%及50%羽毛粉的飼料飼喂牙鲆，發(fā)現(xiàn)12%羽毛粉組的體增重、飼料效率、蛋白質(zhì)效率與魚粉對(duì)照組無明顯差異，并指出添加結(jié)晶氨基酸可提高羽毛粉的營養(yǎng)效價(jià)。與單一原料替代魚粉相比，羽毛粉和其他蛋白原料配合使用，可以發(fā)揮蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用，達(dá)到必需氨基酸平衡，以保證飼料蛋白質(zhì)具有較高的營養(yǎng)價(jià)值。這在對(duì)銀大馬哈魚（Hasan等，1997）、虹鱒（Steffens，1994）和點(diǎn)帶石斑魚（Wang等，2008）的研究中均得到證實(shí)。Guo等（2007）研究發(fā)現(xiàn)，將雞肉粉、肉骨粉、羽毛粉和血粉配合使用可提高其對(duì)鮸狀黃姑魚飼料中魚粉的替代水平。Nengas等（1999）報(bào)道，金頭鯛稚魚飼料中的魚粉蛋白可以被羽毛粉和肉粉（1∶3）全部替代，而對(duì)其生長未產(chǎn)生明顯影響。Bransden等（2001）對(duì)大西洋鮭的研究發(fā)現(xiàn)，用脫皮羽扁豆粉和水解羽毛粉混合物提供40%的飼料蛋白時(shí)，不影響其生長性能、免疫功能和血液成分。付閏吉等（2010）研究發(fā)現(xiàn)，在490～530g/kg飼料蛋白水平下通過添加雞肉粉、羽毛粉和血粉混合物將點(diǎn)帶石斑魚飼料魚粉含量降至200g/kg對(duì)魚生長性能和食物利用效率未產(chǎn)生明顯不良影響。

4展望

羽毛粉是一種利用價(jià)值較高的蛋白質(zhì)資源，其作為蛋白源一方面可以降低養(yǎng)殖成本，另一方面可以減少魚粉的使用量，保護(hù)海洋漁業(yè)資源，符合水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展要求，然而，由于角蛋白具有不溶于水和抗分解的穩(wěn)定性質(zhì)，一般的蛋白酶很難有效地將其分解，限制了羽毛粉在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用。通過理化處理和微生物發(fā)酵等手段，可以改善和提高羽毛粉的營養(yǎng)價(jià)值，這對(duì)提高羽毛粉在水產(chǎn)飼料中的添加量，緩解我國蛋白質(zhì)飼料資源缺乏有重要意義。

作者：王裕玉于世亮石野楊雨虹劉大森單位：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院