水产饲料蛋白源的研究现状存在的问题


蛋白质是饲料中最为重要的营养组分，同时也是配合饲料中成本最高的部分。在多年的渔业生产中，动物蛋白尤其是鱼粉一直是水产配合饲料最重要的蛋白源，鱼粉的品质是不容置疑的。但随着饲料业、养殖业的日益发展，对于鱼粉的需求量增加，造成全球鱼粉的短缺，导致鱼粉价格居高不下。基于世界鱼粉资源逐渐减少以及环境保护的原因，在未来的水产养殖中，鱼粉将不能作为水产动物饲料的主要蛋白源（New 和 Csavas, 1995）。
　　近年来，我国养殖水产品价格偏低，营养学家和饲料配方者不得不寻求其它蛋白源，减少鱼粉在饲料配方中的用量，甚至完全不用。目前，这方面的研究较多，也取得了一些进展。因此，本文作者主要针对除鱼粉外其他蛋白源在水产饲料配方中的应用现状作一综述。
1. 关于“替代”概念
　　目前，国内外动物营养学家在有关蛋白源研究的论文中都使用了“替代”（Replace或substitute）这个词。作者认为“替代”这个概念在动物营养领域中的应用值得进一步商榷，鱼粉以及除鱼粉外其他蛋白源都能为动物生产提供蛋白质，只是蛋白质的质量和载体不同而已，而营养学家和饲料配方者仅仅关注的是它们的营养价值，尤其是所含有的蛋白质的质和量。由于历史原因，过去鱼粉资源广，品质好，加之动物产品市场价格高，单位产品的利润空间大，因此，鱼粉在水产饲料配方中所占比例较高。目前，由于鱼粉资源短缺以及环境保护的要求，更何况养殖水产品价格持续下降，而鱼粉价格居高不下，营养研究者和饲料配方者就不得不寻求新的蛋白源，降低鱼粉在配方中的用量，甚至完全不用。二者在本质上都是为动物提供蛋白质，只是用量不同而已，所以不存在替代的问题。
2. 蛋白源的应用
2.1 植物蛋白源的应用效果
2.1.1 大豆制品
　　目前，常用的大豆制品有全脂豆粉、豆饼、豆粕、大豆蛋白粉、大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白和大豆组织蛋白等，由于大豆来源广，蛋白品质好，所以大豆制品是水产饲料中常用的植物蛋白源。有关这方面的研究报道很多，也是目前研究的热点和重点。从目前的一些研究结果来看，在现有水产饲料配方的基础上，适当增加大豆制品的用量不会影响鱼类的生长，而完全不用鱼粉时，生长速度会显著降低（Kaushik等, 1995; Chou等, 2004）。当然，不同的鱼类对不同大豆制品的耐受剂量是不一样的(Refstie 等, 1998, 2000)。
　　大豆制品在饲料中的比例不仅影响到水产动物的生长，而且也影响动物体的营养组成。研究表明，随着饲料中豆粉含量的增加，鱼体的含水量增加（Olli 等,1995），脂肪含量会增加（Chou等, 2004）。Jouni等（2000）研究发现，大豆浓缩蛋白和大豆粉的应用会降低鳃骨灰分的含量。
　　另外，大豆中的抗营养因子会影响鱼类的生长和健康。Baeverfjord 和Krogdahl（1996）在研究中发现全脂或脱脂大豆粉会引起鱼肠道粘膜出现病理变化，使得肠道的吸收面积降低，甚至会出现肠炎。然而，这些改变是否造成投饲高含量豆粕饲料所伴随的成长差异，则不得而知。Krogdahl 和Bakke-McKellep（2001）也发现投饲含豆粕的饲料鱼会产生肠道末梢肿疡的现象，这种情况常伴随粪便含水量高的现象而出来，说明食物通过消化道的速度快，使得消化与吸收的时间缩短。虽然乙醇可溶物是造成肠末梢炎的可能因素，但是目前仍不了解豆粕中何种物质会造成肠道的改变。 Krogdahl 等（2000）发现大豆粉会引起鱼类出现免疫反应，因此Storebakken 等(2000)建议我们在其它鱼品种上应用研究时应该对肠道的组织形态学进行观察。而Kikuchi（1999）则报道大豆粉对鱼肠道没有任何不良影响。
　　大豆产品中的抗原可激起鳟鱼的非特定免疫机制（Krogdahl 等, 2000），不过这种情形是否可增进鱼类对传染性疾病的抵抗力仍然未知，需要更进一步的研究探讨使用低抗原大豆产品是否对鲑鳟类的免疫功能有利。细菌性的疾病在摄食含豆粕的大西洋鲑中比摄食鱼粉或浓缩大豆蛋白饲料的鱼为高，这可能是因为摄食豆粕饲料的鲑鱼较容易造成肠末梢炎使细菌容易入侵（Krogdahl 和Bakke-McKellep, 2001）。当含豆粕的饲料投喂鲑鱼时，免疫功能也可能受到影响。
2.1.2 非常规植物蛋白源
　　尽管非常规植物蛋白源的资源和品质方面存在一些问题，但仍有一些研究和报道，为新蛋白源的开发和应用提供了理论依据。目前，这方面的研究主要包括花生饼（粕）、亚麻籽（粕）、银合欢粉、扇羽豆（粕）、豌豆（粕）、蚕豆（粕）、玉米麸蛋白、土豆蛋白浓缩物等，结果表明，不同植物性蛋白源在不同鱼类饲料中的添加比例是不一样的，适宜添加不会影响鱼类的生长、摄食、饲料的适口性和消化率。相反，过量添加会导致不良生长效果。　
　　另外，也有研究者通过蛋白质的互补关系，把两种或两种以上的植物蛋白源按一定比例配合进行研究。Opstvedt 等（2003）研究发现全脂大豆和玉米面筋蛋白的配合使用不会影响鱼类的生长、蛋白质的效率，也不影响鱼体的生化组成，但随混合物用量的增加，用于鱼体生长的能量降低。这方面工作值得深入探讨。
　　由于非常规植物蛋白的来源有限，加之品质相对较差，因此，在实际生产中饲料配方可以根据当地市场情况（价格、来源、品质等）和饲料公司（或厂）的具体情况（鱼品种、生产规模等）在配方中进行适当添加。
2.2 动物蛋白源的应用
2.2.1畜禽副产物
　　畜禽副产物(Terrestrial animal by-products)包括鸡肉粉（Poultry by-product meal，PBM）、血粉（Blood meal，BM）、羽毛粉（Feather meal）、肉粉（Meat meal，MM）、肉骨粉（Meat and bone meal，MBM）和骨粉（Bone meal）等。除骨粉以外，它们具有蛋白含量较高、氨基酸种类较为丰富、价格低廉等优点，在畜禽及水产饲料中被广泛应用。但它们也存在共同的缺点：如消化率低、质量不稳定等。尤其是该类产品的质量安全隐患（如疯牛病），使得其应用受限。
　　目前，这方面的研究主要集中在海水鱼虾类，并且国外研究居多。根据现有的研究结果表明，鱼虾对鸡肉粉、喷雾干燥血粉的消化率较高，与鱼粉差异不显著，而对肉骨粉的蛋白质消化率则显著低于鱼粉。
　　有些研究认为肉骨粉的适口性不好，因而影响鱼类的摄食率。Robaina 等 (1997)研究发现在一定范围内使用肉骨粉不会影响硬头鳟的摄食率，但当其用量增加时摄食率明显低于鱼粉组。而以肉骨粉和植物蛋白结合，并补充部分赖氨酸、色氨酸和苏氨酸时，饲料中完全可以不添加鱼粉(Wu 等,1999)。Millamena（2002）报道肉粉和血粉按4:1添加不会影响鱼类的生长、成活率以及饲料的转化率，还会显著降低饲料配方成本。在未来的水产饲料研发中，畜禽副产物和植物蛋白源的配合使用将是其研究的重点。
2.2.2 水产品副产物
　　除鱼粉以外，对其它水产品副产物（Fishery by-products）在鱼虾类饲料中的蛋白提供作用研究相对较少。这部分原料主要包括鱼浓缩蛋白（fish protein concentrate and hydrolysate, FPC）、虾粉（shrimp meal）、磷虾粉（krill meal）和乌贼粉（squid meal）。研究表明，水产品副产物在鱼虾饲料中适宜添加不会影响动物的生长。
　　虾粉、磷虾粉和乌贼粉都是鱼虾饲料中良好的蛋白源。近年来，它们成了虾饲料配方中不可缺少的成分之一。它们除了营养结构较为平衡外，还具有明显的促摄食作用，虾粉和磷虾粉中所含有的虾青素还是鱼虾类可以很好地利用的色素源。但是由于虾粉和磷虾粉中较高含量的几丁质和氟以及乌贼粉中较高含量的镉都可能影响鱼类的安全，限制了它们在鱼虾饲料中的使用量。
　　鱼虾对水产品副产物的利用率一般较高，但是由于这类资源同鱼粉一样因人类的过渡捕捞和自然环境的恶化正在逐渐减少。相对而言，畜禽副产物是资源更为丰富的蛋白原料。
2.3 单细胞蛋白源的应用
　　单细胞蛋白源也称微生物饲料，主要包括一些单细胞藻类、酵母、细菌和真菌等。单细胞蛋白源比高等植物和动物更富含蛋白质，且蛋白质生物学价值也比较高，必需氨基酸含量多且较平衡，粗纤维含量极低。但由于目前单细胞蛋白的商业化生产还存在一些困难，所以其利用受到一定的局限。
　　关于单细胞蛋白在水产动物上的应用效果得到了人们的广泛认可。但近年来，研究人员似乎更关注单细胞蛋白的免疫作用，他们在研究中发现，单细胞蛋白除了具有促生长作用外，还具有明显的非特异免疫作用。在饲料中添加能提高水产动物头肾细胞的呼吸爆发力、溶菌酶活力和噬菌细胞的吞噬能力，还能增强动物的抗感染能力，这主要是由于单细胞蛋白源是核酸和多糖的来源（Yoshida 等, 1995）。但究竟是哪种RNA起免疫作用，目前还不清楚。
3. 影响饲料蛋白源利用的因素
　 与鱼粉相比，其它动植物蛋白对水产动物的促生长效果相对较差，这是由其营养组成特点所决定的。可能原因如下：
3.1 适口性与摄食量
　　饲料原料的质量会直接影响到配合饲料的适口性，进而影响动物的摄食量。这一点是非常重要的，虽可以通过添加香味剂、诱食剂来改善饲料的适口性和提高动物对饲料的摄食量，还需考虑添加成本，也仅仅是治表不治本。有关这方面的研究不多，加之研究手段欠佳，故所报道的研究结果也是不一致的。
3.2 消化率
　　鱼类对蛋白源利用较差的另一主要原因可能是消化率较低。相关研究则较多，不同的研究者所报道的结果也是千差万别的，但有一点是肯定的，其消化率均不会比鱼粉好。
3.3 氨基酸平衡性
　　饲料蛋白质质量即氨基酸的平衡性是影响动物对其蛋白利用的关键因素。众所周知，除鱼粉氨基酸较平衡外，其它蛋白源均缺乏某种和某些必需氨基酸，一些研究通过在饲料中添加必需氨基酸成功地提高了蛋白质饲料的质量。

3.4 抗营养因子
　　Francis 等(2001) 的综述中，系统地列出了蛋白源(植物性)中的抗营养因子。我国在这方面比较重视，成立了动物营养学会饲料毒物专业委员会，还出版了《饲料毒物学》。而涉及水产动物病理、毒理、组织、代谢方方面面的研究，目前还是一片空白，仅仅有一些生长实验报告，这无疑影响和阻碍了新蛋白源在水产动物上的研发和应用。抗营养因子在饲料原料尤其是植物性饲料中广泛存在，主要是影响了动物对饲料营养物质的消化利用率，有些可能对动物消化道产生一些不良影响，甚至引起动物中毒死亡。当然，不同动物对不同抗营养因子的耐受剂量是不一样的。
3.5 其它因素
　　除上述原因外，也有人认为饲料利用率差的原因可能是缺乏未知生长因子、影响适口性和营养价值的因子存在以及其较高的非蛋白氮、环境问题。
　　过多低质饲料蛋白的应用，一方面由于其消化利用率不高，排泄物较多，造成对水环境的污染，尤其是氮，它是影响水体富营养化的重要元素之一。另外，也给饲料加工提出了更高的要求，否则，饲料在水中的稳定性差，易造成饲料对水体的直接污染。牺牲环境来提高动物的生产能力的时代已过去，也是渔业可持续发展所不容许的。Lupatsch 等(1998) 等根据营养物质摄入量=生长量或沉积量+粪便含量+排泄物，估测了乌颊鱼(gilthead seabream) 的营养物质分配模型（见图1），可见，饲料中的N、P仅22%和28%用于生长沉积，绝大部分被间接损失，造成营养物质的浪费，进而引起对养殖水体的污染。当然，引起N排泄的因素较多，如温度、体重、 营养水平、日投喂频率、盐度、蜕皮期和环境的氨浓度等。
　　目前，营养学家一方面通过营养平衡来提高饲料N的利用，也试图通过对营养（蛋白）需要量进行重新评估，获得准确的营养参数，使饲料配制技术更加科学，更加符合生产实际。但目前面临的一个十分突出的矛盾问题，就是由于鱼产品价格下降，而优质蛋白源（如鱼粉、豆粕等）价格居高不下，导致低质蛋白源在配方中大量添加，饲料质量下降，从而加剧了环境污染。因此，面临着提高动物生产能力（产量和品质）和环境保护的双重任务，是现在和今后动物生产者所追求的目标，也就是说，饲料中的氮最大限度地用于动物的生长沉积。这就要求动物营养研究者、饲料配方者和饲料加工业共同努力，提高饲料产品的质量，生产出环境友好的饲料，进而生产出优质的水产品来满足消费者的需求。
4. 应用前景
　　值得欣慰的是，近年来，对蛋白资源的研发作了许多工作，如前所述，也取得了较大的基础理论和应用研究成果，推动了饲料工业的发展。尤其可喜的是水产动物营养与饲料的研究渗透到其他学科，形成了一些交叉的研究领域，如生物技术、环境营养、免疫营养、生物矿化等。有关水产动物免疫营养和生物矿化，是有待研究进军的新领域。
　　虽然目前有较多的研究工作主要集中在蛋白源的用量以及对动物生长的影响上，但仍存在许多问题，有待进一步探讨，对饲料蛋白质营养价值的评定还完全没有系统性。约束了饲料数据库的建立，因此，许多工作还是摸着石头过河，这就不可避免地会走许多弯路，甚至蒙受巨大的经济损失。今后还需深入开展以下研究工作：饲料加工工艺参数的研究；蛋白源配合利用和复合蛋白的研究；对动物生长的长期影响；对动物肠道组织形态学的研究；对蛋白质周转利用的影响；对动物能量利用分配的影响；对动物免疫功能的影响；对动物品质的影响等。

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