玉米蛋白粉在水產(chǎn)動物飼料中的應用研究

王 祎，張 璐，孫瑞健，陸春云，滕 濤，米海峰

(通威股份有限公司，水產(chǎn)健康養(yǎng)殖四川省重點實驗室，四川 成都 610041)

近年來，隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的持續(xù)擴張，飼料產(chǎn)業(yè)隨之快速增長。飼料原料的選擇直接影響飼料的質(zhì)量與價格。尋找優(yōu)質(zhì)動植物蛋白源已成為我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)和水產(chǎn)飼料行業(yè)亟須解決的任務。玉米蛋白粉與其他植物蛋白相比，是一種優(yōu)質(zhì)的替代蛋白質(zhì)源，具有蛋白質(zhì)含量高、纖維素含量低、不含抗營養(yǎng)因子等特點。

一、玉米蛋白粉的營養(yǎng)價值

我國玉米產(chǎn)量居世界第二位，約占全球總產(chǎn)量的23%。玉米籽粒在經(jīng)加工過程會產(chǎn)生大量的玉米蛋白粉，由于其特殊的氣味，一般只在飼料中使用。玉米蛋白粉因玉米籽粒質(zhì)量和加工方式的不同，粗蛋白質(zhì)水平有所不同，通常粗蛋白質(zhì)水平在60%以上，有的高達65%。玉米蛋白粉具有豐富的氨基酸組成，其中亮氨酸、異亮氨酸、丙氨酸、纈氨酸等氨基酸含量較高，但精氨酸和賴氨酸含量較低；與其他植物蛋白原料相比，玉米蛋白粉粗纖維水平較低，約為2%；粗脂肪水平為7%；粗灰分水平較低，約為1%；碳水化合物水平約為15%。此外，玉米蛋白粉的維生素E 和B 族維生素含量也非常豐富。

二、玉米蛋白粉在水產(chǎn)飼料中的應用

1.對水生動物生長性能及飼料利用率的影響

目前，廣大水產(chǎn)研究者對金頭鯛、條紋鱸、牙鲆等的飼料進行了玉米蛋白粉替代其他蛋白質(zhì)源的研究，結果顯示，用玉米蛋白粉替代其他蛋白質(zhì)源是可行的，但其最適的替代水平則因水生動物的種類、大小、養(yǎng)殖環(huán)境和飼料配方的不同而存在較大的差異。Regost 等(1999)研究表明，隨著玉米蛋白粉替代魚粉水平的增加，大菱鲆的生長率和飼料利用率均顯著下降。Pereira 等(2003)對金頭鯛幼魚的研究發(fā)現(xiàn)，當玉米蛋白粉替代魚粉的質(zhì)量比例不超過60%時，不會對魚的增重率和飼料效率產(chǎn)生顯著的負面影響，但當替代質(zhì)量比例超過80%時，魚的生長率和對飼料的利用率會顯著降低。Engin等(2005)研究指出，短鰭幼鰻飼料中23%(質(zhì)量比)的魚粉被玉米蛋白粉替代是可行的。Men 等(2014)用玉米蛋白粉按15%(質(zhì)量比)增量的梯度替代15%、30%、45%、60%和75%的魚粉，60 天的生長試驗結果表明，當玉米蛋白粉的替代達到60%時，對花鱸的生長性能并無顯著影響；隨著玉米蛋白粉添加量的逐步提高，攝食率不斷降低，但飼料效率有所上升。Robaina 等(1997)對金頭鯛的研究發(fā)現(xiàn)，當21.08%(質(zhì)量比)的玉米蛋白粉替代40%(質(zhì)量比)的魚粉時，對魚的生長性能和飼料利用均無顯著影響，但攝食率顯著上升。由此可見，用玉米蛋白粉替代水生動物飼料中的魚粉蛋白或其他蛋白質(zhì)源是可行的，但不同水生動物對玉米蛋白粉的適應程度存在差異。

2.對水生動物免疫功能的影響

溶菌酶是一種與免疫相關的陽離子酶，主要起免疫防護作用。谷丙轉氨酶和谷草轉氨酶是兩種重要的與氨基酸代謝有關的酶，在機體蛋白質(zhì)代謝過程中發(fā)揮著重要的作用。這些轉氨酶的活力也與肝臟的損傷程度有著密切的聯(lián)系。超氧化物歧化酶是一種重要的抗氧化酶，它可以清除有害的氧自由基，減少氧自由基對機體造成的損傷。Men等(2014)研究表明，當飼料中的玉米蛋白粉替代超過45%(質(zhì)量比)的魚粉時，花鱸的肝臟谷丙轉氨酶活力顯著降低。這說明飼料中高劑量的玉米蛋白對花鱸肝臟造成了一定的損傷。Sitjà-Bobadilla等(2005)在金頭鯛的研究中發(fā)現(xiàn)，飼料中玉米蛋白粉的質(zhì)量濃度低于12%時，可起到一定的增強抗氧化功能的作用，但質(zhì)量濃度超過18%時，魚體的免疫水平下降。暗紋東方鲀飼料中玉米蛋白粉質(zhì)量濃度超過15%時，魚體肝胰臟、頭腎和脾臟的溶菌酶活力均顯著低于對照組，免疫力顯著下降。然而，在凡納濱對蝦飼料中，當玉米蛋白粉替代魚粉的質(zhì)量比例不超過15%時，不影響凡納濱對蝦的溶菌酶和超氧化物歧化酶的活力。由此看出，不同的水產(chǎn)動物種類、原料來源以及飼料配比使得飼料中玉米蛋白粉對水產(chǎn)動物免疫水平的影響有所差異。因此，生產(chǎn)中應結合不同的水產(chǎn)動物、養(yǎng)殖環(huán)境及飼料種類合理添加玉米蛋白粉，從而增強水產(chǎn)動物的生長性能和免疫力。

三、影響玉米蛋白粉在水產(chǎn)飼料中應用的因素

1.對適口性的影響

養(yǎng)殖魚的攝食率主要受到食欲和食物適口性的影響。魚粉作為水生動物飼料中的主要蛋白質(zhì)源，具有良好的適口性和促攝食作用。而植物蛋白源通常缺乏一種水溶性的促攝食作用的化學物質(zhì)，進而影響其適口性。Robaina等(1997)研究顯示，飼料中玉米蛋白粉的添加量為21.08%(質(zhì)量比)時，并不影響大西洋鯛的生長性能，其攝食量反而有所增加；同樣駱藝文等(2012)研究指出，玉米蛋白粉替代較少比例的魚粉不會影響軍曹魚的攝食量，當替代質(zhì)量比例達到70%時，其攝食量顯著低于對照組。這可能由于玉米蛋白本身帶有一定的異味，隨著玉米蛋白粉添加量的增加，異味物質(zhì)也隨之增多，從而影響魚的攝食。

2.對表觀消化率的影響

與其他植物蛋白相比，玉米蛋白粉纖維素含量低，幾乎不含抗營養(yǎng)因子，而抗營養(yǎng)因子和不平衡的氨基酸組成是降低水生動物對植物蛋白源表觀消化率的主要因素。許多研究表明，玉米蛋白粉能夠很好地被水產(chǎn)動物消化吸收。程媛媛等(2010)研究發(fā)現(xiàn)，隨著飼料中玉米蛋白粉替代魚粉的質(zhì)量比例增加，替代組的干物質(zhì)消化率和蛋白質(zhì)消化率均高于魚粉對照組，并且羅氏沼蝦對玉米蛋白原料的干物質(zhì)和蛋白質(zhì)消化率分別為85.31%和92.28%，高于對魚粉的消化率而低于對豆粕的消化率。Morales等(1994)研究表明，飼料中23.41%(質(zhì)量比)的玉米蛋白粉替代魚粉時，虹鱒的蛋白質(zhì)和脂肪消化率明顯高于對照組，但對能量消化率的影響并不明顯。Pongmaneerat(1993)研究發(fā)現(xiàn)，用由玉米蛋白粉、豆粕和肉骨粉組成的無魚粉飼料飼喂鯉魚，其消化率高達94%。然而，也有部分水生動物對玉米蛋白的消化吸收能力較差。許氏平鲉對魚粉的蛋白質(zhì)和磷的表觀消化率(87.5%、22.2%)均高于對玉米蛋白粉的蛋白質(zhì)和磷消化率(79.1%、12.6%)。Dias 等(2005)指出，飼喂玉米蛋白粉組的歐洲狼鱸的蛋白質(zhì)消化率顯著低于飼喂魚粉組和大豆?jié)饪s蛋白組，而脂肪的消化率在各組之間無顯著差異。此外，許多研究者在草魚、南非網(wǎng)鮑和黃尾的研究中均得到了相似的結論。這可能是由于不同的水生動物種類與飼料配制所造成的差異。

3.飼料氨基酸平衡的影響

對于水生動物來說，蛋白質(zhì)是其重要的營養(yǎng)來源。水生動物對蛋白質(zhì)的需求也就是對必需和非必需氨基酸的需求，因此，氨基酸組成在很大程度上決定了飼料的營養(yǎng)價值。相比其他植物蛋白源，玉米蛋白粉的氨基酸組成相對平衡，但賴氨酸、精氨酸和蛋氨酸相對缺乏。賴氨酸和精氨酸分別為玉米蛋白粉中的第一和第二限制性氨基酸，這些氨基酸的缺乏會影響魚的生長。在花鱸飼料中用玉米蛋白粉替代75%(質(zhì)量比)的魚粉，由于賴氨酸、精氨酸和蛋氨酸嚴重缺乏，導致魚的蛋白質(zhì)代謝能力減弱，生長減緩，飼料效率降低。Pereira等(2003)在金頭鯛的實驗中發(fā)現(xiàn)，用玉米蛋白粉替代飼料中80%(質(zhì)量比)的魚粉，由于賴氨酸嚴重缺乏，導致魚的生長受阻。此外，Ruchimat 等(1997)用以玉米蛋白粉為單一蛋白質(zhì)源的飼料飼喂黃尾時，魚的生長率、蛋白質(zhì)效率和蛋白質(zhì)的消化率均低于飼喂魚粉組和大豆?jié)饪s蛋白組。由此可見，在養(yǎng)殖生產(chǎn)中，對養(yǎng)殖魚飼喂以玉米蛋白粉為單一蛋白源的飼料并不能取得良好的經(jīng)濟效益。應多注意配合其他多種動植物蛋白源，只有這樣才可以很好地部分替代或完全替代飼料中的魚粉。

四、改善玉米蛋白粉應用效果的措施

1.調(diào)整適口性

含有植物蛋白源的飼料可添加一定量的著色劑或風味劑，以促進水產(chǎn)動物對飼料的攝食。李詠梅等(1998)研究表明，在飼料中添加0.3%(質(zhì)量比)的甜菜堿可明顯促進羅非魚的生長，提高飼料效率；同時甜菜堿對鯉魚和野鯪也有明顯的誘食作用，但是對草魚的作用效果不明顯。此外，水產(chǎn)飼料中添加劑的種類還有很多，如維生素添加劑、復合酶制劑、礦物質(zhì)添加劑和中草藥添加劑等，而水產(chǎn)動物對添加劑的喜好程度也大有不同，因此，對于不同水產(chǎn)動物選擇合適的添加劑也具有一定的難度。

2.平衡氨基酸

魚對蛋白質(zhì)的攝取就是需要攝取生長所需要的氨基酸。由于玉米蛋白粉的這種特殊的氨基酸營養(yǎng)組成，在飼料中通常要添加晶體氨基酸以改善一些不足。一些研究者發(fā)現(xiàn)，在牙鲆、羅非魚、斑點叉尾的飼料中添加晶體氨基酸后，有促進魚生長的效果。因此，可以認為飼料中添加晶體氨基酸可以彌補飼料中玉米蛋白粉造成的氨基酸不平衡問題。然而，晶體氨基酸的添加是否有效果的問題尚存在爭議。比如，有些研究者發(fā)現(xiàn)在遮目魚幼魚、鯉魚、大菱鲆和虹鱒的飼料中添加晶體氨基酸對生長的促進作用并不顯著。因此，在飼料配方中應使用多種植物蛋白源并合理地配伍，這樣可能會緩解飼料中氨基酸不平衡的問題。

五、展望

玉米蛋白粉是一種利用價值非常高的蛋白質(zhì)資源。在水產(chǎn)飼料中應用玉米蛋白粉，一方面可以降低飼料成本，另一方面可以節(jié)約魚粉資源，有利于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。但目前對于玉米蛋白粉的研究仍主要參考對魚的生長性能、體成分以及飼料利用等指標來確定玉米蛋白粉在飼料中的添加量，而對于組織病理學、植物蛋白在水產(chǎn)動物體內(nèi)的代謝、免疫學以及對水體環(huán)境造成的影響等問題仍鮮有報道。此外，對于玉米蛋白粉加工技術的改良、平衡其氨基酸組成、外源添加劑以及風味劑的研制，會使玉米蛋白粉的使用得到進一步推廣，這對于我國玉米資源的開發(fā)與利用具有重大的意義。