魚粉替代品的研究與應(yīng)用

■ 趙月香 宋澤和 范志勇 *

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學動物科學技術(shù)學院，湖南長沙 410128；2.湖南畜禽安全生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南長沙 410128）

魚粉具有蛋白質(zhì)含量高、必需氨基酸全面、易被動物消化吸收等優(yōu)點，一直以來是動物日糧中首選的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)源。據(jù)報道，我國每年魚粉消耗量在200萬噸以上[1]。但我國國產(chǎn)魚粉的年產(chǎn)量大約是120萬噸，僅占國內(nèi)魚粉消費總量的一半左右。并且隨著近年來我國畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的蓬勃發(fā)展，對魚粉的需求也在快速增長，與國內(nèi)魚粉產(chǎn)量之間供需矛盾日益嚴峻。據(jù)世界糧農(nóng)組織(2013年)統(tǒng)計，我國魚粉的進口量達到100萬噸，占世界貿(mào)易總量的20%，占國內(nèi)消費總量的45%左右，投入費用在100億元以上[2]。而隨著魚粉消耗量的增加以及漁獲量的降低，魚粉價格的不斷攀升，進一步壓縮了養(yǎng)殖行業(yè)的利潤空間。因此，尋找魚粉替代產(chǎn)品的研究也成為了動物營養(yǎng)研究的熱點。本文對現(xiàn)有魚粉替代產(chǎn)品在畜禽行業(yè)中的應(yīng)用進行了綜述。

1 魚粉在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 魚粉的來源和質(zhì)量

魚粉一般分為國產(chǎn)魚粉和進口魚粉。進口魚粉在粗蛋白質(zhì)、賴氨酸和蛋氨酸等各種必需氨基酸上的含量一般比國產(chǎn)魚粉要高。這主要是由魚粉的加工工藝和原料的選擇的差異造成[3]，國產(chǎn)魚粉主要采用蒸煮、壓榨、固液分離、油水分離、干燥、冷卻等一系列方法，其對原料新鮮度的要求不高。原料還包括一些質(zhì)量較差的魚和蝦，以及一些廢棄的魚頭、魚皮、魚刺；而進口魚粉在加工工藝方面一般采用低溫蒸汽干燥的方法，對原料新鮮度的要求比較高[4]，其原料上一般也會選取質(zhì)量較好的魚和蝦。因此進口魚粉的質(zhì)量一般比國產(chǎn)魚粉要好，價格也比國產(chǎn)魚粉要高。

1.2 魚粉的營養(yǎng)特性和飼喂價值

魚粉作為優(yōu)質(zhì)蛋白源，適口性與可消化利用性俱佳[5]，不僅蛋白質(zhì)含量很高，而且含有各種必需氨基酸、脂肪酸、礦物質(zhì)、維生素、促生長因子等動物生長與繁育所必需的成分。在飼喂動物時，魚粉可以與其它飼料相配合，彌補低質(zhì)植物蛋白等一些其它原料中必需氨基酸(EAA)的不足。魚粉中賴氨酸與蛋氨酸含量很高，但精氨酸含量很低，這與絕大多數(shù)飼料的氨基酸組成是相反的，因而用魚粉配制的日糧，蛋白質(zhì)水平一般容易滿足要求，氨基酸組成也容易平衡。豬對魚粉中大多數(shù)氨基酸的回腸真消化率在90%以上[6]。消化道尚未發(fā)育完善的仔豬對含魚粉的日糧也有較好的適應(yīng)性。使用魚粉可降低植物蛋白飼料的用量，減輕對仔豬腸道的損傷和過敏反應(yīng)。

魚粉中的脂類一般為多聚不飽和脂肪酸(polyun?satured fatty acid，PUFA)，很多屬于n-3型脂肪酸。已經(jīng)有研究證實，n-3型脂肪酸對幼齡動物的生長發(fā)育來說所必需的，而一般飼料中n-3型脂肪酸比較缺乏。魚粉的這種營養(yǎng)特性及作用決定了日糧中添加魚粉可使仔豬、母豬、雞、水產(chǎn)動物的生產(chǎn)性能得到不同程度的改善，提高動物的免疫力。唐玲等[7]的研究表明，在豬飼糧中添加魚粉顯著提高了豬的生長性能。據(jù)報道，魚粉在仔豬中的用量一般為5%～10%，在母豬中的用量一般為4%～8%，在家禽中的用量一般為2%～8%，在水動物中用量最多，是一般畜禽用量的2～4倍[8]。

2 魚粉替代品的研究與應(yīng)用

雖然魚粉作為動物蛋白原料具有營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富，飼喂效果極佳等特點，但由于魚粉消耗量的增加和捕撈量的降低，價格昂貴且還在不斷上漲，進口魚粉價格一般在10 400～10 800元/t，國產(chǎn)魚粉價格也在9 800～10 000元/t。且魚粉在使用過程中也存在一些問題，如鹽分含量高，有的甚至高達30%，用做飼料會導(dǎo)致食鹽中毒；貯存過程中，在高溫高濕條件下，容易發(fā)霉變質(zhì)、腐爛[9]；摻假現(xiàn)象比較嚴重，且摻入的大多是廉價、消化利用率低的飼料。因此尋找開發(fā)魚粉的替代品成為養(yǎng)殖行業(yè)亟待解決的問題。魚粉替代的原則是蛋白質(zhì)含量高，氨基酸平衡性較好，適口性好，原料成本低。目前研究較多的魚粉替代品主要為豆粕、菜粕、大豆?jié)饪s蛋白、棉籽蛋白等植物性蛋白，也有部分關(guān)于肉骨粉、羽毛粉、血粉、蠅蛆粉等動物蛋白源的研究。

2.1 大豆?jié)饪s蛋白的概述

大豆?jié)饪s蛋白（SPC）是一種大豆深加工產(chǎn)品[10]。SPC具有高蛋白消化率、氨基酸組成好、適口性強、抗營養(yǎng)素低等優(yōu)點。目前，大豆?jié)饪s蛋白的市場價格是6 500元/t，在價格方面，大豆?jié)饪s蛋白遠低于魚粉，大大降低了養(yǎng)殖成本；在營養(yǎng)成分方面，其與魚粉營養(yǎng)成分對比如表1所示[11]。

表1 SPC與魚粉營養(yǎng)成分比較(%)

由表1可知，在蛋白方面，SPC的蛋白含量比魚粉高，在氨基酸方面，SPC除了組氨酸和蛋氨酸的含量比魚粉低外，其余所有必需氨基酸的含量都與魚粉大致相同，由此可以說明大豆?jié)饪s蛋白存在替代魚粉的可能性，但要根據(jù)不同動物對蛋白質(zhì)、氨基酸營養(yǎng)的需求來決定添加量，以達到滿足動物營養(yǎng)需求并降低成本的效果。

關(guān)于大豆?jié)饪s蛋白在畜禽日糧中的應(yīng)用效果也有部分研究學者對其進行了研究。李千軍[12]用大豆?jié)饪s蛋白部分或完全替代斷奶仔豬飼料中的魚粉，同時在飼料中添加蘇氨酸、蛋氨酸和賴氨酸，使其營養(yǎng)水平滿足仔豬需要。替代后的結(jié)果表明，仔豬的日采食量、日增重和腹瀉率沒有顯著差異（P＞0.05）。To?kach等[13]給斷奶仔豬飼喂51%SPC和4%魚粉+10%乳清粉的日糧，發(fā)現(xiàn)SPC在斷奶仔豬后期可作為優(yōu)質(zhì)蛋白替代魚粉。據(jù)研究報道，在小豬飼料中用7%的大豆?jié)饪s蛋白來取代3%的乳蛋白和3%的魚粉，在斷奶4周后小豬表現(xiàn)了更高的生長率，其結(jié)果表明，大豆?jié)饪s蛋白可取代魚粉和乳蛋白，使斷奶仔豬獲得更好的攝食量和生長率。

在水產(chǎn)飼料中關(guān)于魚粉替代產(chǎn)品的研究較多，且效果相對好于畜禽飼料中的應(yīng)用效果。在淡水魚鯉魚[14]SPC替代魚粉的研究中，在18℃時，蛋白質(zhì)和脂肪表觀消化率SPC組均比魚粉組高；在25℃時，只有蛋白表觀消化率SPC組明顯高于魚粉組；而兩個溫度條件下，鈣磷表觀消化率SPC組均低于魚粉組。表2列舉了多個關(guān)于SPC替代虹鱒魚日糧中魚粉的研究，日糧蛋白質(zhì)由魚粉和SPC提供，不同替代組之間蛋白水平基本一致，從最適替代比來看，在虹鱒日糧中，SPC可以部分甚至完全替代魚粉而不影響虹鱒的生長性能。海水魚中大菱[19]、牙鲆[20]、細點牙鯛[21]和軍曹魚[22]的替代研究表明，大菱鲆、牙鲆和細點鯛日糧中，SPC替代魚粉的比例不能超過25%，但在軍曹魚中的替代比例卻可以達到75%而不影響成活率和特定增長率。此外，甲殼動物如南美白對蝦[23]上的替代研究表明，SPC可以替代75%的魚粉而不影響蝦成活率和特定增長率。

表2 虹鱒魚飼料中SPC替代魚粉的研究

目前，許多實驗表明，SPC與魚粉相比，粗蛋白質(zhì)含量更高，關(guān)于大豆?jié)饪s蛋白的飼喂效果主要集中在水產(chǎn)飼料中，在仔豬及家禽飼料中的研究結(jié)果較少，關(guān)于其在仔豬及家禽日糧中添加量還有待進一步深入研究；在水產(chǎn)日糧中，因為魚的品種不同所以替代比例差異較大，其替代比例的提高可以通過氨基酸平衡和適口性改善來達到。盡管大豆?jié)饪s蛋白替代魚粉取得了很多進展，但它仍存在一些不足：一是適口性一般；二是能值不高。

2.2 脫酚棉籽蛋白

棉籽是棉花的種子，是一種重要的蛋白源，年產(chǎn)量約600萬噸，棉籽的副產(chǎn)品棉粕抗營養(yǎng)因子含量較高，對動物的危害極大。而脫酚棉籽蛋白是一種消化率高于棉粕的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料原料。脫酚棉籽蛋白是由棉籽經(jīng)過剝絨、剝殼，在低溫下一次性浸出油后再經(jīng)過脫除抗營養(yǎng)因子（棉酚）后制成的一種產(chǎn)品[24]。其蛋白質(zhì)含量高，主要成分是球蛋白，約占90%左右，其次是谷蛋白，氨基酸更加平衡、必需氨基酸含量高，尤其蛋氨酸+胱氨酸含量高于其他植物性蛋白質(zhì)原料，可以彌補和平衡植物性蛋白質(zhì)飼料中含硫氨基酸的不足，賴氨酸和蛋氨酸的組成比例與理想蛋白質(zhì)模式相似[25]。且其價格低廉，現(xiàn)時售價不到其他魚粉價格的50%，與使用大豆餅粕相比，脫粉棉籽蛋白可以大幅度降低動物飼料的成本[26]。在營養(yǎng)價值方面，棉籽與其他蛋白原料的對比見表3。

有研究表明，在泌乳牛日糧中添加10%～15%的脫酚棉籽蛋白可代替豆粕、棉籽、普通棉粕、魚粉等，使產(chǎn)奶量提高5%～13%；在家禽配合飼料中蛋氨酸最易缺乏，而脫酚棉籽蛋白中蛋氨酸含量高出豆粕50%，蛋氨酸與胱氨酸的總量也是豆粕的150%，所以脫酚棉籽蛋白可以作為家禽飼料原料。研究學者證明，在家禽日糧中添加10%～15%脫酚棉籽蛋白較為適宜；脫酚棉籽蛋白采取的低溫脫酚工藝不僅大幅度降低了游離棉酚含量，而且也最大限度的避免了蛋白質(zhì)熱變性，保證了脫酚棉籽蛋白營養(yǎng)成分不變，可消化利用性不變，因此，可作為仔豬飼料的蛋白源。有研究證明，仔豬日糧配方中添加7%～10%的脫粉棉籽蛋白較為適宜。脫酚棉籽蛋白的必需氨基酸與魚粉相比，精氨酸和苯丙氨酸含量高于魚粉，但其他氨基酸含量均比魚粉低。因此，在替代魚粉時應(yīng)注意限制性氨基酸的平衡。目前在水產(chǎn)動物中的主要應(yīng)用對象有虹鱒、花鱸、南美白對蝦和鯉魚[27]。

綜上所述,脫酚棉籽蛋白在采用先進加工工藝使棉酚含量降低后，蛋白質(zhì)含量和養(yǎng)分消化率提高，多項喂養(yǎng)實驗和生產(chǎn)應(yīng)用證明，其可以替代豆粕、魚粉等蛋白原料，廣泛應(yīng)用于豬、牛、雞、魚等畜禽和水產(chǎn)動物的生產(chǎn)中，且可以大大降低了飼料原料成本，給飼料企業(yè)和養(yǎng)殖企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。

3 其他應(yīng)用較廣的替代品

除了大豆?jié)饪s蛋白和棉籽蛋白等一些植物性蛋白替代物外，還有其他一些動物性蛋白單細胞蛋白質(zhì)替代魚粉也比較常見，如肉骨粉、蟲源性蛋白、單細胞藻類等。

3.1 肉骨粉

肉骨粉粗蛋白質(zhì)含量一般為50%～60%，粗脂肪為8%～12%，且氨基酸組分比較平衡，價格相對較魚粉便宜[28]。肉骨粉作為一種經(jīng)濟的動物蛋白源已經(jīng)廣泛應(yīng)用于畜禽和水產(chǎn)飼料。Ai等[29]用肉骨粉等氮等能替代魚粉飼喂大黃魚，替代水平低于45%時對大黃魚的生長沒有顯著影響。Tan等[30]分別用肉骨粉替代魚粉20%、30%、40%、50%、60%和80%飼喂南美白對蝦，替代水平不高于60%時，對南美白對蝦生長、飼料效率和體組成沒有顯著影響。

3.2 蟲源性蛋白

蠶蛹是蠶繭制絲后殘留物干燥后的產(chǎn)品，富含蛋白質(zhì)，干蠶蛹中含量達45%～50%，且主要為優(yōu)質(zhì)球蛋白，蛋氨酸含量與進口魚粉大體相當，色氨酸含量比魚粉高70%～100%，富含核黃素等維生素。我國蠶蛹的產(chǎn)量非?？捎^，平均每年有10萬噸左右的干蠶蛹可用于飼料的加工與利用[31]。劉丹丹[32]研究發(fā)現(xiàn)黃鱔對蠶蛹的粗蛋白質(zhì)的消化率顯著高于魚粉，蠶蛹可作為水產(chǎn)飼料中替代魚粉的一種蛋白原料。張建祿等[33]研究也發(fā)現(xiàn)脫脂蠶蛹可以替代建鯉飼料中50%以下的魚粉同時補充晶體賴氨酸可提高魚粉的蛋白質(zhì)沉積水平。

蠅蛆粉含蛋白質(zhì)55%～63.1%，且氨基酸含量十分豐富，已測出的有18種，還含有動物生長所必需的維生素和礦物質(zhì)。蠅蛆粉是魚蝦優(yōu)良的蛋白飼料，特別是肉食性和雜食性魚類飼喂蠅蛆增長速度更顯著[34]。李志杰等[35]發(fā)現(xiàn)，用蠅蛆粉替代15%魚粉時，凡納濱對蝦的全長、體長和背甲寬顯著提高，且顯著提高存活率。仲明等[36]用蠅蛆粉替代飼料中魚粉，各代替組試驗蝦生長速度與對照組相比無顯著差異。

3.3 單細胞藻類

應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖的主要是螺旋藻。其蛋白含量為60%～70%，氨基酸平衡性好，維生素、藻藍素含量豐富、品位高，礦物質(zhì)含量全面，易吸收，含不飽和脂肪酸含量比例高，品質(zhì)好，碳水化合物含量適中。另外，還含有多種活性物質(zhì)（酶、未知生長因子等）。螺旋藻在對蝦餌料中的添加量一般為0.5%～3.0%，用于鮑魚育苗可添加1.0%～3.0%。研究表明，添加適量的螺旋藻在飼料中，能顯著提高魚蝦的增重率[37]，增強抗病力和免疫力[38]。在譚肖英等[39]對仿刺參的研究中，飼料中用螺旋藻替代25%的魚粉時，仿刺參的增重率和生長率最高。當螺旋藻替代魚粉的量為100%時，仿刺參的生長與全魚粉組沒有明顯差異。Ma?cias-sancho等[40]研究表明，用螺旋藻可代替75%的魚粉而不會抑制凡納濱對蝦的生長。此外，較低替代水平(25%)的節(jié)旋藻也會增強該對蝦的免疫力。

4 結(jié)論

目前，關(guān)于魚粉替代開展了許多工作，也取得了一定的進展，但其研究仍然還存在很多問題，如植物性蛋白源的抗營養(yǎng)因子的去除問題以及一些帶有有毒、有害物質(zhì)蛋白源的安全使用問題，替代蛋白源氨基酸不平衡的問題。尤其是魚粉替代研究標準飼料配方以及標準化的研究方法尚未建立。研究者只能通過更多的實驗不停地去探索，故其研究存在隨機性，結(jié)果可比性與利用性低。但是隨著生物技術(shù)的快速發(fā)展，通過生物發(fā)酵和酶工程等技術(shù)對動植物蛋白源進行加工處理，未來動植物替代魚粉的研究必將取得更大的進展。從目前的研究進展來看，還需要在以下幾方面進行深入研究:進一步了解不同的水產(chǎn)動物對晶體氨基酸的吸收消化與排泄的機制使得晶體氨基酸能夠更加合理的添加到飼料中，進一步提高魚粉的替代量;通過抗營養(yǎng)因子對動物的作用機制的研究，實現(xiàn)蛋白源中抗營養(yǎng)因子的完全去除或變性失活，以提高蛋白源的利用率;將研究重點從單純提高替代量轉(zhuǎn)移到功能性飼料的開發(fā)，提高動物的免疫力與品質(zhì)；繼續(xù)開發(fā)新型的和品質(zhì)更加優(yōu)良的蛋白源，并且不斷提高蛋白源及飼料的加工工藝。