富硒海參飼料加工與使用方法對硒元素溶失率的影響

富硒海參飼料加工與使用方法對硒元素溶失率的影響

周瑋1，劉劍波1，張愛麗1，胡曉潔1，張津源1，曹芹1，宋國斌2

(1.大連海洋大學 水產(chǎn)與生命學院,遼寧 大連 116023;2.大連寶發(fā)海珍品有限公司，遼寧 大連 116021)

摘要:為解決富硒海參飼料的硒元素溶解損失問題，選擇糊化淀粉濃度、后熟化溫度、浸泡時間、浸泡溫度4個因素作為研究對象，采用4因素3水平正交試驗，對在糊化淀粉濃度分別為0、4%、8%，后熟化溫度分別為60、120、180 ℃，浸泡時間分別為4、8、12 h，浸泡溫度分別為5、15、25 ℃條件下,富硒海參飼料中硒元素的溶解損失情況進行了試驗。結(jié)果表明：4個因素對富硒海參飼料浸泡后硒元素溶失率的影響順序為浸泡時間>糊化淀粉濃度>浸泡水溫>后熟化溫度；富硒海參飼料的最佳加工方法為，將海參幼參飼料粉末與糊化淀粉濃度為8%的淀粉糊攪拌均勻，擠壓成顆粒，在后熟化溫度60 ℃下烘干；富硒海參飼料的最佳使用方式為，在水溫25 ℃下，幼參攝食高峰前4 h內(nèi)投喂。

關(guān)鍵詞:硒元素；飼料加工；飼料使用；溶失率

DOI：10.3969/J.ISSN.2095-1388.2015.01.010

文章編號：2095-1388(2015)01-0052-04

中圖分類號：S965.112

文獻標志碼：A

收稿日期：2014-05-11

基金項目：國家“十二五”科技支撐計劃項目(2011BAD13B03)

作者簡介：周瑋(1963—)， 男， 教授。E-mail:zhouwei@dlou.edu.cn

Abstract：An four factors (concentration of paste starch, post curing temperature, soaking time and soaking temperature) three levels (paste starch concentration of 0%，4% and 8%; post curing temperature of 60,120, and 180 ℃; soaking period of 4,8, and 12 h; soaking temperature of 5,15, and 25 ℃) orthogonal experiment was carried out in order to investigate the effects of processing and utilizing methods of Se-enriched feed for sea cucumber on the dissolution rate of Se. It was found that the order of the effects of four factors on the dissolution rate of dietary selenium in sea cucumber was arranged as soaking time > concentration of paste starch > post curing temperature > soaking temperature. The best processing method was carried out under the conditions of mixture of 8% paste starch with feed for juvenile sea cucumber, and pelleting and drying at 60 ℃. It was the best when the Se-enriched diet was fed 4 hours before the feeding peak of juveniles at water temperature of 25 ℃.

硒(Se)元素是人和動物必需的微量元素[1]，富硒食品也是現(xiàn)代人補硒的重要途徑。研究表明，通過富硒飼料的合理投喂，能顯著提高草魚[2-3]、暗紋東方鲀[4]、中華米蝦[5]、中國對蝦[6]、鱸魚[7]、尼羅羅非魚[8]、石斑魚[9]和斑點叉尾鮰[10]等水產(chǎn)動物的代謝水平、生長速度和成活率，在提高水產(chǎn)動物飼喂效果的同時也提高了機體的硒含量水平，可為人類提供優(yōu)質(zhì)的富硒水產(chǎn)食品。因此，富硒飼料的加工與使用方法是富硒水產(chǎn)動物養(yǎng)殖的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

經(jīng)過10余年的發(fā)展，刺參現(xiàn)已成為中國北方最大的海珍品養(yǎng)殖品種之一，伴隨著產(chǎn)業(yè)的深入發(fā)展，通過富硒技術(shù)提高海參養(yǎng)殖的生產(chǎn)效果和產(chǎn)品的營養(yǎng)價值，開始受到學者的關(guān)注。張琴等[11]認為，與其他水產(chǎn)動物一樣，富硒飼料的投喂對刺參的生理代謝、個體生長、硒元素富集具有顯著的促進作用。王吉橋等[12]通過比較不同硒源飼料的投喂效果認為，0.6 mg/kg濃度的蛋氨酸硒在幼參的特定生長率、干物質(zhì)表觀消化率和腸道干物質(zhì)硒含量等方面均達到最高。

由于受養(yǎng)殖水域環(huán)境的制約，水產(chǎn)飼料的耐水性與營養(yǎng)流失問題一直是該領(lǐng)域研究的熱點問題。硒在各種溶劑中均有較高的溶解度，張平等[13]將蛋氨酸硒溶解在水中，24 h時硒的溶解度達到95.42%，說明富硒水產(chǎn)飼料的營養(yǎng)流失直接影響到飼料的投喂效果。在水產(chǎn)飼料加工過程中，使用糊化淀粉粘結(jié)劑[14-16]、制粒后進一步熟化[17]等技術(shù)已成為當前水產(chǎn)飼料提高耐水性、降低營養(yǎng)流失的有效措施；在水產(chǎn)飼料使用方面，飼料入水浸泡時間和浸泡水溫成為制約營養(yǎng)流失的重要因素[18-20]。但糊化淀粉濃度、后熟化溫度、浸泡時間、浸泡溫度對海參飼料中硒元素溶失的影響目前尚未見報道。本研究中，從淀粉粘結(jié)劑含量、后熟化溫度、飼料浸泡時間和浸泡水溫4個方面入手，在相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)中海參飼料的加工和使用條件，對富硒海參飼料加工與使用過程中硒溶失情況進行了探究，旨在為科學加工與使用富硒海參飼料，提高飼料在水中的穩(wěn)定性，降低硒元素溶失率，提高海參養(yǎng)殖的生產(chǎn)效益、生態(tài)效益和社會效益提供參考。

1材料與方法

1.1　材料

基礎(chǔ)飼料為海參配合飼料(海珍元牌)，硒含量為0.2981 mg/kg；淀粉為紅薯淀粉(七星食品商行)，硒含量為0.1531 mg/kg；硒代蛋氨酸為分析純(成都格雷西亞化學技術(shù)有限公司)。

試驗設(shè)備主要有原子光譜儀(PerkinElmer股份有限公司，AAnalyst 800)，不銹鋼電熱板(龍口市先科儀器公司，TP-1)等。

1.2　方法

1.2.1因素水平設(shè)計在水產(chǎn)飼料加工過程中，淀粉糊化可以提高水產(chǎn)飼料在水中的穩(wěn)定性[14]。曹衛(wèi)東[15]研究表明，對蝦飼料的淀粉糊化度提高到70%～80%時，可以有效降低飼料中營養(yǎng)元素的溶失。然而，趙春光[16]研究表明，粘結(jié)劑添加過多會限制生物的正常生長。筆者通過預試驗研究表明，糊化淀粉濃度在8%范圍內(nèi)，淀粉能充分糊化。此外，吳永沛等[17]研究表明，后熟化溫度為60 ℃的組鮑人工配合飼料的耐水性低于120 ℃組。在水產(chǎn)飼料使用過程中，吳永沛等[17]在對鮑人工配合飼料中維生素C流失情況的研究發(fā)現(xiàn)，維生素C的保留率隨著浸泡時間的延長(0～12 h)而逐漸降低。另外,吳永沛[20]在鮑人工配合飼料中添加3% CaCl2處理液時，浸泡12 h，水溫15 ℃組的飼料保留率(71%)高于水溫30 ℃組(61%)。

根據(jù)以上相關(guān)研究，本試驗中選擇在富硒海參飼料加工與使用過程中對硒元素溶失影響較大的糊化淀粉濃度、后熟化溫度、浸泡時間和浸泡水溫4個因素，設(shè)計4因素3水平正交表L9(34)進行試驗，因素水平設(shè)計如表1所示。

表1　因素水平表

1.2.2飼料加工工藝海參飼料→加糊化淀粉攪拌→擠壓成形→烘干→密封保存。

按正交表(表1、表2)設(shè)計試驗，首先稱取9份100 g幼參配合飼料粉末，再稱取0、3、6 g淀粉(各3份)分別溶解在75 mL濃度為19.87 mg/L的蛋氨酸硒水溶液中(含硒元素0.06 mg)，制成淀粉濃度分別為0、4%、8%的溶劑，加熱至80 ℃使其糊化。將幼參飼料粉末與相應(yīng)糊化淀粉攪拌均勻，擠壓成直徑為6 mm的飼料顆粒。

擠壓成型的飼料顆粒按正交試驗設(shè)計，分別在60、120、180 ℃條件下后熟化12 h、40 min和20 min烘干，儲存待用。

1.2.3海水浸泡試驗將加工后的飼料，每組稱取10 g，按正交試驗設(shè)計，分別浸泡在5、15、25 ℃的1000 mL水(燒杯盛裝)中。浸泡4、8、12 h時，分別用300目過濾網(wǎng)收集，60 ℃下烘干待測。

1.2.4硒元素測定將浸泡后烘干的飼料研磨成粉末，準確稱取進行消化，消化結(jié)束后將消化液定容，采用石墨爐原子吸收光譜法測定消化液定容液中的硒含量。

消化液定溶液中的硒濃度按下式計算：

C=C′×(V′/V)。

其中：C為樣品中的硒濃度(μg/L)；C′為標準曲線上查的硒濃度(μg/L)；V′為樣品的體積(mL)；V為測定時體積(mL)。

根據(jù)消化液中硒濃度和定容體積計算出飼料浸泡后的硒含量。

試驗重復進行3次，試驗1～9組(如表2)飼料浸泡后實際硒含量為3次試驗的平均值。用下式計算飼料中硒元素的溶失率，并作為飼料穩(wěn)定性指標，即

其中：

飼料浸泡后實際硒含量=(飼料浸泡后硒質(zhì)量-添加糊化淀粉硒質(zhì)量)(飼料質(zhì)量-添加淀粉質(zhì)量)；

富硒海參飼料硒含量=[0.2981 mg/kg(基礎(chǔ)飼料)+0.6 mg/kg(蛋氨酸硒)]×飼料質(zhì)量。

1.3　數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 16.0分析軟件對試驗數(shù)據(jù)進行相關(guān)性檢驗、方差分析和LSD多重比較，顯著性水平設(shè)為0.05。

2結(jié)果與分析

富硒海參飼料的加工與使用方法對硒元素溶失率的正交試驗設(shè)計結(jié)果如表2所示，方差分析結(jié)果如表3所示。

從表2可見，富硒海參飼料的加工與使用方法對硒元素溶失率影響的主次順序為：浸泡時間> 糊化淀粉濃度>浸泡水溫>后熟化溫度。從表3可見，浸泡時間和糊化淀粉濃度對硒元素溶失的影響達到了極顯著水平(P<0.01)。富硒海參飼料中硒元素溶失最低的最佳試驗組合為A3B2C2D2，即最佳加工條件為添加8%糊化淀粉粘結(jié)劑，在60 ℃下烘干儲存，最佳使用條件為水溫25 ℃，最佳投喂時間為攝食高峰前4 h。對最佳試驗組合進行驗證試驗，結(jié)果表明，飼料中硒元素溶失率為40.59%。

表2硒元素溶失率的正交試驗設(shè)計方案及試驗結(jié)果

Tab.2Design and results of the orthogonal experiment on dissolution rate of selenium

試驗號No.ABCDSe溶失率/%dissolutionrateofselenium11(0%)1(120℃)1(12h)1(15℃)63.96212(60℃)2(4h)2(25℃)46.67313(180℃)3(8h)3(5℃)62.5542(4%)12345.105223153.566231250.1073(8%)13246.688321352.539332141.33k157.73Aa51.91a55.53Aa52.95ak249.58Bb50.92a44.36Bb47.81ak346.85Bb51.33a54.26Aa53.39ak10.880.9911.175.58

注：同列中標有不同大寫字母者表示組間有極顯著性差異(P<0.01)，標有不同小寫字母者表示組間有顯著性差異(P<0.05)，標有相同小寫字母者表示組間無顯著性差異(P>0.05)

Note:The means with different capital letters within the same column are very significantly different at the 0.01 probability level,with different letters being significantly different at the 0.05 probability level, and the means with the same letters within the same column are not significant differences

表3　方差分析表

3討論

本試驗中，富硒海參飼料中硒元素的溶失隨著添加糊化淀粉濃度的增加而減小(表2)，添加糊化淀粉濃度4%和8%組硒元素的溶失均極顯著低于0%組(P<0.01)，而4%組又高于8%組，但差異不顯著(P>0.05)。試驗結(jié)果與趙文等[14]和孫書靜[21]提出的飼料中高含量的熟化淀粉可以提高飼料顆粒的耐水性觀點相吻合。另外，趙春光[16]指出，粘結(jié)劑的添加量存在適宜范圍，如甲魚飼料中粘結(jié)劑含量以不超過18%為宜，過多則會影響甲魚生長。因此，作者建議在富硒海參飼料的加工中，粘結(jié)劑應(yīng)選用淀粉，這樣不僅可以降低飼料中硒元素的溶失率，還能在實際生產(chǎn)中降低成本。同時，建議在飼料加工過程中添加4%～8%的糊化淀粉，既能提高了飼料耐水性，又不影響海參的攝食。本試驗中，飼料中硒元素的溶失隨著后熟化溫度的升高呈現(xiàn)“低-高-低”的變化趨勢(表2)，后熟化溫度為60 ℃時硒元素的溶失低于120 ℃時，但差異不顯著(P>0.05)，這與吳永沛等[17]研究鮑人工配合飼料浸泡后維生素C溶失的情況相似。另外，筆者在海參養(yǎng)殖過程中觀察到海參對高溫后熟化飼料的攝食率明顯降低，這可能是因為高溫后熟化過程會損害飼料中的維生素等熱敏性營養(yǎng)成分[22]。因此，作者建議在富硒海參飼料加工中后熟化溫度宜采用60 ℃，這樣不僅可以提高富硒海參飼料的耐水性，降低硒元素溶失，同時還可以起到殺菌作用，防止飼料在微生物作用下發(fā)生霉變。

投入海水中的大多數(shù)海參飼料顆粒在供海參采食過程中，不能在短暫時間內(nèi)被攝食盡，這就需要飼料顆粒在水中能不潰散不溶解維持一段時間，這樣不僅可以提高飼料利用率，降低礦物元素溶失，而且還可以降低水體富營養(yǎng)化，減少消耗溶氧。本試驗中，富硒海參飼料中硒元素的溶失隨著飼料浸泡時間的延長而增加(表2)，浸泡4 h組硒元素溶失極顯著低于8 h和12 h組(P<0.01)，浸泡8 h組與12 h組無顯著性差異(P>0.05)。這與吳永沛等[17]研究鮑人工配合飼料維生素C和B1含量隨著浸泡時間的延長，其含量呈下降的趨勢相吻合。因此，作者建議，通過觀察掌握海參攝食規(guī)律，對海參進行合理馴養(yǎng)，使海參形成有固定食場、固定攝食時間的攝食習性，并采用每天多次適量投喂，在海參攝食高峰前4 h內(nèi)投喂富硒海參飼料。本試驗中，在5~25 ℃浸泡溫度范圍內(nèi)，飼料中硒元素的溶失隨著浸泡水溫的升高而降低,但差異不顯著(P>0.05)(表2)。這與吳永沛[20]研究鮑人工配合飼料在15~30 ℃的范圍內(nèi)，隨著海水溫度的升高飼料的穩(wěn)定性逐步下降存在差異，主要原因可能是由于飼料加工工藝、研究物質(zhì)和研究指標的不同所致。另外，隋錫林[23]指出，幼參的最適生長溫度為15~23 ℃。因此，作者建議在幼參適宜水溫下投喂富硒海參飼料，以提高幼參的生長速率和飼料利用率，降低生產(chǎn)成本。本試驗中，由于影響富硒海參飼料硒元素溶失的4個因素中每個因素水平數(shù)選取較少，因此，今后要增加因素水平數(shù)，改進試驗條件，更好地研究解決富硒海參飼料加工與使用過程中硒元素的溶失問題。

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Effects of processing and utilizing methods of Se-enriched feed

for sea cucumber on dissolution rate of selenium

ZHOU Wei1, LIU Jian-bo1, ZHANG Ai-li1,HU Xiao-jie1,

ZHANG Jin-yuan1, CAO Qin1,SONG Guo-bin2

(1.College of Fisheries and Life Science, Dalian Ocean University, Dalian 116023, China;2.Dalian Baofa Seafood Co. Ltd.,Dalian 116021,

China)

Key words： selenium； processing； utilization； dissolution rate