水产微粒饲料的应用研究

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　　水产微粒饲料的应用研究

　　董颖超 秦玉昌 李 俊 李军国

　　(本研究获得了“十一五”国家科技支撑计课题资助，项目编号：2006BAD12B0906)

　　随着集约化水产养殖规模的不断扩大，传统的育苗生产赖以使用的生物饵料由于其成本昂贵、产量和质量不稳定及可能携带病原微生物等原因而大大限制了水产育苗生产，进而影响到水产品品质及扩大再生产。因此，自上世纪80年代以来，人们开始研究适用于水产仔、稚鱼摄食与消化的人工微粒饲料(Micro-Diet，MD)，以丰富饵料系列，部分或全部代替生物饵料，缓解饵料供应的困难。
　　1 水产微粒饲料的要求和特点
　　水产动物苗种阶段的摄食习性、消化生理特征及营养需求显著不同于成体阶段，因此对微粒饲料必然有着不同的特殊要求。①符合苗种摄食习性、生理机能及不同生长时期的营养需要; ②良好的物理性能，包括水中稳定性、悬浮性、扩散能力(仅让小分子的诱食成分向外扩散) ; ③诱食性强，易消化、吸收; ④粒径大小应与育苗幼体的口径相吻合，颗粒规格宜在 10～500μm; ⑤耐贮存。
　　微粒饲料的特点: ①替代部分活饵，摆脱了水产动物苗种生产完全依赖于天然饵料的被动局面，避免了天然生物饵料对水体的负面影响; ②减少浪费和污染，显著降低水体中氨氮与 COD 含量; ③营养全面(某些微胶囊饲料的胶囊本身由营养物质构成，也具有营养性)，可弥补活饵的营养缺陷。
　　2 水产微粒饲料的类型
　　2.1 微粘合饲料(Micro-Bounded Diet，MBD)
　　用海藻胶、玉米蛋白原、明胶等作为粘合剂，通过一定的工艺加工成微细的颗粒状、球状、块状或片状的产品，然后破碎成适宜大小的产品。该类型的产品加工较为简单，但在水体中营养素的溶失较快。
　　2.2 微包膜饲料(Micro-Coated Diets，MCD)
　　用被膜材料将饲料成分包衣起来，使其在水中呈安定状态。依包衣材料不同，可分成尼龙蛋白MCD和胆固醇-卵磷脂MCD。
　　2.3 微胶囊饲料(Micro-Encapsulated Diets，MED)
　　将溶液、胶体、膏状或固形饲料原料包在覆膜内，因其形成覆膜物质的性状不同，所得的MED性状各异。MED依覆膜种类的不同，有尼龙蛋白MED、胶蛋白-阿拉伯胶MED、几丁质MED等。无论何种MED都是胶化的，内部饲料材料中不含黏结剂，此人工饵料的形状或水中的安定性主要靠覆膜来维持。该类型的饲料能有效降低营养素的溶失，但不能阻止低分子量水溶性营养素的溶失。
　　3 微粒饲料的加工方法
　　目前有关水产微粒饲料研究开发中所采用的主要生产工艺有喷雾干燥法、粘合破碎法、相分离-凝聚法、蛋白质交联法、滚筒干燥法。
　　3.1 喷雾干燥法
　　喷雾法所生产的微粒饲料通常属于微粘合饲料，是利用酪蛋白、明胶、海藻酸钠、磷脂等作为粘合剂，原料经粉碎、混合、调浆、均质、雾化后，再经干燥、冷却或化学变性成型加工制成。该工艺所制得的产品颗粒较为均匀、产量高，但喷雾干燥工艺的加工过程温度较高 (190～220℃)，会降低饲料的消化吸收利用率。
　　3.2 粘合破碎法
　　该加工工艺相对简单，原料经粉碎、混合、制粒、烘干、冷却、破碎、筛分后即可。粘合破碎法成为众多研究中最常使用的方法。该工艺的制粒成型没有经过高温处理，营养物质的损失相对较少，所以饲料的吸收利用率相对也较高。但其产量的成品率较低，饲料的悬浮性和水稳定性都相对较差，易污染水质。
　　3.3 相分离-凝聚法
　　该工艺是一种生产微胶囊微粒饲料的常见方法，较为复杂(见图1)，它是将胶蛋白溶于温水中，调整pH值为6.5，再加入饲料原料使之乳化。加入温水溶解，并以醋酸调整pH值为4，在室温下放冷。以此法进行胶囊化，形成胶蛋白MED，以网滤过收集，以流水洗净胶囊化饲料。该工艺制得的成品稳定性和悬浮性均较好，但其产量较低、成本高，适用于生产附加值较高的添加剂制品。
　　
　　图1 相分离-凝聚法生产工艺
　　3.4 滚筒干燥法
　　Meyers和Brand首次利用滚筒干燥工艺成功生产制备了鱼、虾微粒饲料，该工艺方法操作简单。其生产的产品悬浮性好、营养破坏少、消化吸收利用率高，能一定程度上满足苗种微粒饲料所具备的要求。但营养成分的溶失较大，易污染水质。单滚筒工艺流程见如图2。
　　
　　图 2 单滚筒工艺流程
　　4 微粒饲料的应用状况
　　研究表明，现已开发出来的水产微粒饲料均不能完全替代天然饵料，尤其是在苗种由内源营养期转为外源营养期的初始阶段。究其原因，主要在于优良的微粒饲料需同时满足如下条件：①每个微小颗粒都具备全面的营养;②便于摄食;③易于消化吸收;④不污染水质。由于现有工艺条件的限制，要在每粒饲料中都达到以上目标是十分困难的。Biedenbach等报道，在南美白对虾的育苗生产中人工微粒饲料最多只能替代25%的天然饵料。Ohs等利用喷雾干燥法制得的MBD饲育罗氏沼虾和鲈鱼幼体，发现完全使用人工微粒饲料时，鱼和虾的存活率和生长率都显著低于卤虫天然饵料。Rosenlund等通过系列研究认为，在海水鱼苗种营养转型期阶段，天然饵料与人工微粒饲料搭配使用时效果较为理想。目前，利用单滚筒干燥工艺生产的产品在对虾育苗阶段生产中得到成功应用，但在育苗早期阶段仍然要依靠卤虫，不能完全替代天然饵料。为此，Chen认为，有必要进一步提高微粒饲料的悬浮度、适口性与消化吸收利用率。
　　总之，与天然饵料对比，目前市场上存在的产品仍然存在营养不全面、对水质污染严重、适口性差、吸收利用率低、苗种体质较弱、存活率低等问题，不适于水产苗种滤食性摄食生理的需要。
　　5 微粒饲料发展存在的问题及对策
　　5.1苗种的营养需要研究不够
　　由于苗种太小，试验难度大，以及苗种的代谢、生理生态学知识的缺乏，水产动物苗种的营养需要的研究较少，这增加了微粒饲料生产的难度。应加强现代科技手段和动物营养研究方法的结合，尽快开展水产养殖苗种的营养生理和定量营养需要的研究，为微粒饲料的开发奠定理论基础。
　　5.2 最佳生产工艺尚未确定
　　微粒饲料既要保持饲料中活性成分的效价，又要求溶出少、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，因此微粒饲料的制造工艺要求高，目前尚缺乏一套行之有效的生产方法。目前市场上的微粒饲料生产方式各不相同，质量和效果也不一致，限制了微粒饲料的推广应用步伐。应结合微胶囊技术的发展，开展同相关学科的联合攻关，进一步研究微粒饲料的最适生产工艺。
　　5.3 微粒饲料合理的饲喂方法有待研究
　　微粒饲料的使用，除了饵料配方和加工工艺是育苗成败的关键因素以外，投饵量和投喂频率对苗种的成活率和饵料效率有相当大的影响，但有关水产动物苗种的投饵情况尚缺乏足够的了解，应针对几种主要养殖品种的苗种培育方式，探索合适的投饵频率和投饵量，为大规模推广应用微粒饲料提供技术支持。
　　总之，随着现代饲料加工工艺的发展以及对水产动物幼苗营养需要及摄食行为的认识逐渐加深，通过筛选合理的饲料配方并选择适宜的微粒饲料制作工艺，微粒饲料产品品质将得到进一步的提高，生产成本将不断降低，从而实现微粒饲料部分或全部替代活体饵料的目的，推动水产养殖业的持续健康发展。