水产微囊饲料生产工艺研究进展

007畜牧 2013-9-26 09:47

1352 原作者: 007畜牧

简介

　　丁立云曹义虎　　（江西省水产科学研究所）　　鱼虾类幼体开始摄食时，其个体很小，所以用于育苗期的配合饲料是微型饲料，同时既要保持饲料中活性成分的效价，又要溶出率少，沉降慢，分散性和抗水性能强， ...

丁立云曹义虎
　　（江西省水产科学研究所）
　　鱼虾类幼体开始摄食时，其个体很小，所以用于育苗期的配合饲料是微型饲料，同时既要保持饲料中活性成分的效价，又要溶出率少，沉降慢，分散性和抗水性能强，而且能引诱和促进苗种的摄食，因此对鱼虾类幼体配合饲料的制备工艺要求较高。
　　有关活饵料的营养强化、仔稚鱼的营养需求、微粒饲料的性质，国内外均有较为全面的综述，本文主要从微囊饲料的生产工艺方面，作一简单论述，以期为水产微粒饲料的生产与研究提供依据。
　　人工微型配合饲料根据制造方法与性质的不同，可分为微粘饲料(M BD )、微膜饲料(M CD ) 和微胶囊饲料（M ED )。微胶囊饲料相对于前两种饲料而言在水中的稳定性更好,而且能达到仿生效果，所以现在微粒饲料的研究已逐渐转向微胶囊工艺。
　　1 微胶囊生产工艺
　　微胶囊技术是使用成膜材料（壁材）把固体或液体（芯材）包覆成微小颗粒的技术。大致可分为化学法、物理化学法和物理法。
　　1.1 化学法
　　化学法主要利用单体小分子发生聚合反应生成高分子或膜材料并将芯材包覆，常使用的是界面聚合法（图1）；
　　1.2 物理化学法
　　物理化学法是通过改变条件（温度、pH、加入电解质等）使溶解状态的成膜材料从溶液中聚沉出来并将芯材包覆形成微胶囊，常使用的是凝聚法（图2）；
　　1.3 物理法
　　物理法是利用物理和机械原理的方法制备微胶囊，常使用的是喷雾干燥法（图3）。从该工艺可以看出，喷雾干燥法制备微胶囊化主要分为制备稳定的乳化液和对乳化液喷雾干燥两个工艺。
　　2 国外研究概况
　　从上世纪70 年代开始，国外学者就开始着手将应用于制药工业上的微胶囊技术移植到人工配合饵料中。英国北威尔士大学水产学院的Jones D A等于1974 年首先采用界面聚合法制备了尼龙- 蛋白膜微胶囊饵料，此饵料一经问世，就受到了世界的极大关注。但由于尼龙- 蛋白膜囊壁太薄，在干燥过程中易受到损害，因此一般只用于试验过程，尚不能用于商品化生产。上世纪80 年代初，日本鹿儿岛大学水产学院的金泽昭夫教授也进行过这方面的研究，Jones D A 等改进生产工艺，再次用界面聚合法制作出了一种新的交联蛋白微胶囊饲料，其加工工艺要点为：先将饲料原料溶解在含表面活性剂的环己烷水溶液中乳化。这种胶囊不同于以往采用表面聚合法所制备的胶囊，它抗干燥，且能在水中保持稳定。新微胶囊饲料含蛋白质49% ，碳水化合物27% ，脂类、维生素13% ，灰分11% ，在厄瓜多尔、台湾和菲律宾对对虾进行了各种培育试验，获得了极大的成功，随后进行了商业化生产。W alford 用微胶囊饲料饲喂海水仔稚鱼尖吻鲈,发现早期的尖吻鲈仔鱼不能消化微胶囊饲料。Y ufera 等测试了尖吻鲈仔鱼对两种微胶囊饲料的消化，一种以乙醇作为分离剂所得到的微胶囊饲料，囊壁较硬（A 型），通过尖吻鲈仔鱼排泄出来的粒子几乎没有任何的破裂；而以明胶作为分离剂所得的微胶囊饲料，囊壁较软（G 型），易被幼体消化。其后，Y ufera 等制作了一种高效的微胶囊饲料来饲喂金头鲷,此种微胶囊饲料与以前的主要不同之处是用酪蛋白代替蛋清蛋白，因为据说蛋清蛋白中含有一些抑酶因子。
　　此微胶囊饲料制作时采用的方法仍是界面聚合法，但交联剂与以前的微囊饲料有所不同, 交联剂为1，3，5- 苯三甲酸氯。同年，Chu 和O zkizilcik 制作了一种复合的交联蛋白微囊饲料（CW C），此微囊饲料的最大不同点是成品的内部还嵌有一个脂质壁的微囊。其配方（见表1）如下：

表1 复合交联蛋白微囊饲料配方组成

原料	组成（%）
酪蛋白	20
油鲱粉	35
氨基酸混合物a	5
淀粉	5
胆固醇	1
卵磷脂	1
脂质壁微囊b	5
诱食剂c	8

　　a.其组成类似于卤虫体的氨基酸组成；
　　b.包含维生素混合物及矿物质混合物，根据饲料中脂质的含量，可调整其成分和数量；
　　c. 诱食剂包含2g 甘氨酸，2g 甜菜碱，1g 次黄嘌呤核苷酸< IM P> ，1g 鸟苷和1g 鸟苷酸< G M P>。)
　　进入新本世纪，Y ufera 等制作了一种新的微胶囊饲料，与以前制作不同的是，他们采用内部凝胶化的制作技术。而且在材料的选择上，使用低廉的菜油和醋酸替代了价格较高，且有潜在致毒性的环己烷和均苯三甲酸。此工艺的核心化学反应为：醋酸与柠檬酸钙反应，游离出Ca2+ 与藻酸进行交联。Langdon等研制了一种以玉米醇溶蛋白为粘合剂的复合微粒饲料用于海水仔稚鱼的养殖，这种微粒饲料能更好地传输低分子的水溶性的营养素进入鱼体。
　　3 国内研究概况
　　国内对微胶囊饲料的研究和应用稍晚于国外。国内最早见报道是1989 年，山东省海水养殖研究所与山东省烟台兽药厂共同研制生产的对虾微胶囊饵料（D Y）在对虾苗种培育中使用，能替代部分活饵料，但具体的材料和方法未见其说明。也有学者称，中国水产科学院渔业器械研究所率先在国内生产出微胶囊饲料，并在生产中推广应用。
　　倪叶鑫报道了相分离－复凝聚法应用到微胶囊饲料中的详细研究。高宏伟等用界面聚合法制备微胶囊饲料，其工艺流程为：饲料原料→超微粉碎→乳化成W /O 型微乳→导入交联剂→分离胶囊→保存。同年，高宏伟还报道了“界面聚合法制作微囊型饵料过程中成膜材料筛选的直观方法”。张利民等采用超微粉碎低温发泡制粒工艺，研制出了海水仔稚鱼微粒子饲料，粒径为150μm ~220μm ，具有良好的悬浮性、稳定性和诱食性，在水中可保持24 h 不溃散，喂养试验结果表明仔稚鱼的成活率和生长速度与国外同类产品相比较无显著差异。陈勇等采用喷雾、粘合破碎、相分离－复凝聚和蛋白交联４种方法，制备出４种类型的微粒子饵料，并对其性能进行比较，结果表明蛋白交联法制备的微粒子饵料性能最好。
　　易美华等以水解鱼蛋白、明胶、麦芽糊精为壁材，以豆粕、奶粉、骨粉、螺旋藻、虾片等为芯材，采用喷雾干燥法生产对虾微胶囊饲料。其微囊化工艺为：将壁材按比例混匀，在一定的温度下边搅拌边加入芯材，乳化液的配比为，水解鱼蛋白︰芯材︰明胶︰麦芽糊精=70︰20︰1.5︰3.5；最佳乳化温度70 ℃；均质压力40 M Pa;最佳进风温度195℃。黄志强等也对喷雾干燥法制备微胶囊饲料作了较为详细的研究，所不同的是，黄志强等采用了L9(34)正交试验优化了微胶囊加工工艺。优化的工艺条件为：芯壁材比5︰1，总固形物含量15% ，进料速度17.75 m L/m in，进风温度150 ℃。制得的最终产品平均粒径为15.65μm ，在水中浸泡以后粒径减少率仅为5.23% 。
　　4 结论
　　尽管微胶囊技术在水产饲料的应用研究中取得了一定的进展，但作为微胶囊壁材的蛋白质和人工合成的高分子聚合物很难被幼体消化。因此，要进一步开发价格低廉且容易被幼体消化吸收的微胶囊壁材，进一步改进微胶囊化的生产工艺，确保营养物质不破坏的同时，提高微胶囊化饲料的消化利用率。微粒饲料能完全或部分替代活饵，并具有营养全面、减少浪费和污染的特点，具有巨大的商业价值。