隨著魚粉的供應日趨不足、價格上漲,養殖成本不斷提高,用質優價廉的植物蛋白部分或全部替代魚粉是養殖界研究的重點。本文就近年來水產飼料中大豆制品替代魚粉的研究作一簡述。
l 大豆制品的類型及特點
水產飼料中常用的大豆制品有全脂豆粉、豆餅、豆粕等,它們在加工工藝和營養組成上有所不同。全脂大豆粉是整粒大豆經磨擦或蒸汽擠壓及膨化處理的產品,其成分與生大豆類似,但因經加熱處理,水分含量較低,其他營養成分相對提高,粗蛋白質含量為36%~39%,脂肪含量高達18%且富含不飽和脂肪酸。
大豆經機械壓榨提油后的殘渣為大豆餅。壓榨方式有水壓法和螺旋壓法,產出的豆餅蛋白質含量分別為39.8%和42%。大豆餅含油脂比大豆粕高,為4 %~7%。
豆粕是大豆經壓片、溶劑浸提制油后的殘渣。低溫(4O~60 ℃)浸提法制備的大豆粕是目前我國使用量最多、范圍最廣的植物性蛋白質原料,蛋白質含量在44.5%左右,脂肪含量為0.5%~1.5%,氨基酸組成較平衡,消化率高。
20世紀60年代初,發達國家開始對大豆制品作深入開發,大豆蛋白粉、大豆濃縮蛋白、大豆分離蛋白和大豆組織蛋白等相繼問世。大豆蛋白粉(so protein floµr,SPF)又稱脫脂豆粉,是由豆粕經焙烤、粉碎制得的大豆制品,蛋白質含量在50%以上。大豆濃縮蛋白(soy protein concen-trate,SPC)是以大豆蛋白粉為原料,采用淋洗法去除低聚糖,進一步純化蛋白質而制得的產品,其最大特點是除去了大豆的脹氣因子及豆腥味物質,同時又最大限度地保留了大豆蛋白的營養成分,蛋白質含量達65%以上。大豆分離蛋白(soy protein isolate,SPI)的蛋白質含量更高達90%以上,其基本制作方法是脫脂大豆粉先用稀堿液浸泡,再離心除去不溶性殘渣,獲得母液,酸化母液沉淀蛋白,經多次淋洗除去可溶性非蛋白質成分,最后經中和、噴霧干燥即為分離蛋白。大豆組織蛋白是大豆蛋白經過組織化技術制得的產品,特點是抗營養因子少,蛋白質的消化吸收率高。
2 大豆制品替代魚粉的效果
大豆制品是水產飼料中替代魚粉常用的植物蛋白源,有關這方面的研究報道很多。我國常用大豆粕作為替代魚粉的植物蛋白源。真鯛飼料中以大豆粕作為替代魚粉的植物蛋白源,結果表明真鯛能活潑攝食,順利成長,沒有病害和異常(郭沛涌等,2001)。朱雅珠等(1995)以豆粕作為蛋白飼料飼養羅氏沼蝦,其生長率和飼料轉化率均較好。有研究表明在鮮魚人工配合飼料中,用豆餅部分代替魚粉(26 %),條紋鱸的生長速度不受影響,但替代比例高時(魚粉7.5%,豆餅54 %),魚的生長較差(任維美等,2000)。陳立僑等(1994)研究認為,蟹種餌料中用30%左右的豆餅替代魚粉是合適的;豆餅含量過高或過低都會造成飼料中必需氨基酸組成不平衡,導致河蟹的生長率降低。
國外已有試驗用大豆濃縮蛋白替代魚粉。Medale,等(1995)研究發現,當大豆濃縮蛋白替代魚粉的比例小于75 %時,虹鱒的自由采食量和生長情況沒有顯著變化;而全部替代魚粉時,攝食量顯著增加,生長速度顯著降低,氫和尿的排泄量隨著飼料中大豆濃縮蛋白含量的增加而增加。Kaµshik等(1995)也得到了類似的結果,而Mitrenko(1997)研究結果卻有所不同,他用未經處理的、蒸汽高溫處理的、蒸汽高溫處理低鋅的3種大豆濃縮蛋白分別替代魚粉,當替代比例小于34%時不影響虹鱒的生長參數,大于34%時各處理組魚的生長速度均降低。陳乃松等(1998)用大豆混合物(大豆組織蛋白、大豆分離蛋白)替代魚粉飼喂歐洲鰻魚,結果表明當大豆蛋白混合物在飼料中的含量不超過30%時,增重率、飼料轉化率、存活率等各項指標均無顯著差異。
大豆制品替代魚粉的比例不僅影響到水產動物的生長,而且也影響動物體的營養組成。陳乃松等(1998)報道,當大豆蛋白混合物替代魚粉比例大于40%時,歐洲鰻魚機體的粗蛋白質、粗灰分、必需氨基酸和總氨基酸含量顯著降低,水分的含量顯著升高。許多研究表明,盡管飼料的脂肪和總消化能水平相近,但魚體脂含量隨飼料中豆粉含量的增加而降低,原因是豆粉中含有抗營養因子,高含量的豆粉會降低魚對脂肪的消化能力(Olli和Krofdahl,1994)。飼料中大豆制品含量的高低也影響水產動物體的含水量,隨著豆粉含量的增加,鮭魚和牙鲆機體的含水量也增加(Olli等,1995;Kikuchi等,1994)。Jouni等(2000)研究發現,用大豆濃縮蛋白和大豆粉替代魚粉會降低鰓骨灰分的含量。
上述研究表明,大豆制品是替代魚粉的優質蛋白源。對于雜食性魚類及蝦蟹類等水產動物,大豆制品替代魚粉的比例可以在30%以上,甚至可以完全替代魚粉;對于肉食性水產動物來說,飼料中大豆制品替代魚粉的比例較低,一般控制在30%以內,這可能是因為肉食性動物對植物蛋白的利用能力較差的緣故。飼料中的大豆制品含量過高,會使水產動物的含水量增加,其他營養物質的含量降低,導致動物的商品品質下降。
3 水生動物對大豆制品利用性較差的原因
與魚粉相比,大豆制品對水產動物的促生長效果較差,這是由大豆的營養組成特點所決定的。水產動物對大豆利用性較差的主要原因如下:
3.l 粗大豆制品中胰蛋白酶抑制了水產動物對飼料蛋白的利用性。Yamamoto等(1998)研究發現,雖然虹鱒對豆粉氨基酸有很高的利用率,但對豆粉中氨基酸的吸收速度較慢,這是因為大豆中高含量的胰蛋白酶抑制因子影響了虹鱒對蛋白質的消化吸收。
3.2 大豆中的抗營養因子降低了水產動物對脂肪的利用性。大豆中的非淀粉多糖影響鮭魚對脂類的消化和吸收(Storebakken,1999)。Olli和Krofdahl(1995)研究認為,豆粕的乙醇可溶物中含有抗營養因子,導致鮭魚對脂肪酸特別是長鏈飽和脂肪酸的消化率降低。
3.3 大豆中含有的植酸降低了礦物元素如鈣、鎂、鋅、鐵和磷的可利用性(Elangovan和Shim,2000)。
3.4 盡管大豆蛋白質含量高,但蛋氨酸含量較低,氨基酸組成不平衡,影響水產動物的生長性能。與魚粉相比,大豆的適口性較差。
4 改善大豆制品替代魚粉效果的措施
4.1 采用適當的加工工藝消除大豆制品中的抗營養因子。大豆中含有許多抗營養因于如蛋白酶抑制因子、不可消化碳水化合物等,這些因子都會阻礙動物對大豆的消化利用。采用適當的加工工藝如焙烤、蒸汽擠壓等可以使這些抗營養物質失活。例如,加熱可以破壞大部分蛋白酶抑制因子,但需注意也有可能造成某些必需氨基酸的損失;擠壓處理能減少大多數抗營養因子的副作用,可以提高營養物質的消化性,特別是由于淀粉糊化使能量的同化效率得到了顯著提高。
4.2 添加植酸酶或礦物元素降低大豆制品中植酸的抗營養作用。植酸是一種耐高溫的物質,僅僅依靠加熱處理不能消除植酸的抗營養作用,而植酸酶是分解植酸的一種酶,在含有豆粉的虹鱒和鯉魚飼料中添加植酸酶,可以提高磷的吸收率和沉積率。Kaushik等(1995)研究表明,在虹鱒飼料中以大豆濃縮蛋白替代魚粉,若添加蛋氨酸和無機磷則可完全替代魚粉。
4.3 添加合成氨基酸使飼料中氨基酸組成符合動物的需要。加工工藝無法改變大豆制品氨基酸的不平衡性,解決的方法是添加合成氨基酸。在適當添加某些氨基酸的條件下,豆粉在牙鲆飼料中可替代50%的魚粉,在雜交條紋鱸飼料中可替代75%(Gallagher,1994),在似石首魚飼料中可替代90%(McGoogan和Gatlin,1997),藍(魚回)飼料中可全部替代魚粉(Wibster等,1995)。此外,大豆制品與一些蛋氨酸含量較高的蛋白飼料搭配使用,也可提高大豆制品替代魚粉的比例。
4.4 改善大豆制品的適口性。大豆制品的誘食性比魚粉差,是導致大豆制品替代魚粉效果差的一個主要原因。生大豆經過適當的加工工藝處理,豆腥味會有所減少;添加誘食劑如甜菜堿,可以掩蓋豆腥味增加動物的攝食量;添加其他蛋白源如烏賊粉、肉骨粉也能提高含大豆制品飼料的誘食性。
綜上所述,應用適當的加工技術,降低或除去抗營養因子的負作用,可以增加大豆制品的可利用性和消化率。通過添加氨基酸、微量元素、誘食劑或與其他蛋白飼料合理搭配,可以提高大豆制品營養的平衡性和適口性。總之,大豆制品是水產飼料中替代魚粉的優質蛋白源,國外在大豆蛋白制品替代魚粉方面已進行了深入研究,我國在這方面的研究還很少,今后應加強這方面的研究工作。