随着鱼粉的供应日趋不足、价格上涨,养殖成本不断提高,用质优价廉的植物蛋白部分或全部替代鱼粉是养殖界研究的重点。本文就近年来水产饲料中大豆制品替代鱼粉的研究作一简述。
l 大豆制品的类型及特点
水产饲料中常用的大豆制品有全脂豆粉、豆饼、豆粕等,它们在加工工艺和营养组成上有所不同。全脂大豆粉是整粒大豆经磨擦或蒸汽挤压及膨化处理的产品,其成分与生大豆类似,但因经加热处理,水分含量较低,其他营养成分相对提高,粗蛋白质含量为36%~39%,脂肪含量高达18%且富含不饱和脂肪酸。
大豆经机械压榨提油后的残渣为大豆饼。压榨方式有水压法和螺旋压法,产出的豆饼蛋白质含量分别为39.8%和42%。大豆饼含油脂比大豆粕高,为4 %~7%。
豆粕是大豆经压片、溶剂浸提制油后的残渣。低温(4O~60 ℃)浸提法制备的大豆粕是目前我国使用量最多、范围最广的植物性蛋白质原料,蛋白质含量在44.5%左右,脂肪含量为0.5%~1.5%,氨基酸组成较平衡,消化率高。
20世纪60年代初,发达国家开始对大豆制品作深入开发,大豆蛋白粉、大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白和大豆组织蛋白等相继问世。大豆蛋白粉(so protein floµr,SPF)又称脱脂豆粉,是由豆粕经焙烤、粉碎制得的大豆制品,蛋白质含量在50%以上。大豆浓缩蛋白(soy protein concen-trate,SPC)是以大豆蛋白粉为原料,采用淋洗法去除低聚糖,进一步纯化蛋白质而制得的产品,其最大特点是除去了大豆的胀气因子及豆腥味物质,同时又最大限度地保留了大豆蛋白的营养成分,蛋白质含量达65%以上。大豆分离蛋白(soy protein isolate,SPI)的蛋白质含量更高达90%以上,其基本制作方法是脱脂大豆粉先用稀碱液浸泡,再离心除去不溶性残渣,获得母液,酸化母液沉淀蛋白,经多次淋洗除去可溶性非蛋白质成分,最后经中和、喷雾干燥即为分离蛋白。大豆组织蛋白是大豆蛋白经过组织化技术制得的产品,特点是抗营养因子少,蛋白质的消化吸收率高。
2 大豆制品替代鱼粉的效果
大豆制品是水产饲料中替代鱼粉常用的植物蛋白源,有关这方面的研究报道很多。我国常用大豆粕作为替代鱼粉的植物蛋白源。真鲷饲料中以大豆粕作为替代鱼粉的植物蛋白源,结果表明真鲷能活泼摄食,顺利成长,没有病害和异常(郭沛涌等,2001)。朱雅珠等(1995)以豆粕作为蛋白饲料饲养罗氏沼虾,其生长率和饲料转化率均较好。有研究表明在鲜鱼人工配合饲料中,用豆饼部分代替鱼粉(26 %),条纹鲈的生长速度不受影响,但替代比例高时(鱼粉7.5%,豆饼54 %),鱼的生长较差(任维美等,2000)。陈立侨等(1994)研究认为,蟹种饵料中用30%左右的豆饼替代鱼粉是合适的;豆饼含量过高或过低都会造成饲料中必需氨基酸组成不平衡,导致河蟹的生长率降低。
国外已有试验用大豆浓缩蛋白替代鱼粉。Medale,等(1995)研究发现,当大豆浓缩蛋白替代鱼粉的比例小于75 %时,虹鳟的自由采食量和生长情况没有显著变化;而全部替代鱼粉时,摄食量显著增加,生长速度显著降低,氢和尿的排泄量随着饲料中大豆浓缩蛋白含量的增加而增加。Kaµshik等(1995)也得到了类似的结果,而Mitrenko(1997)研究结果却有所不同,他用未经处理的、蒸汽高温处理的、蒸汽高温处理低锌的3种大豆浓缩蛋白分别替代鱼粉,当替代比例小于34%时不影响虹鳟的生长参数,大于34%时各处理组鱼的生长速度均降低。陈乃松等(1998)用大豆混合物(大豆组织蛋白、大豆分离蛋白)替代鱼粉饲喂欧洲鳗鱼,结果表明当大豆蛋白混合物在饲料中的含量不超过30%时,增重率、饲料转化率、存活率等各项指标均无显著差异。
大豆制品替代鱼粉的比例不仅影响到水产动物的生长,而且也影响动物体的营养组成。陈乃松等(1998)报道,当大豆蛋白混合物替代鱼粉比例大于40%时,欧洲鳗鱼机体的粗蛋白质、粗灰分、必需氨基酸和总氨基酸含量显著降低,水分的含量显著升高。许多研究表明,尽管饲料的脂肪和总消化能水平相近,但鱼体脂含量随饲料中豆粉含量的增加而降低,原因是豆粉中含有抗营养因子,高含量的豆粉会降低鱼对脂肪的消化能力(Olli和Krofdahl,1994)。饲料中大豆制品含量的高低也影响水产动物体的含水量,随着豆粉含量的增加,鲑鱼和牙鲆机体的含水量也增加(Olli等,1995;Kikuchi等,1994)。Jouni等(2000)研究发现,用大豆浓缩蛋白和大豆粉替代鱼粉会降低鳃骨灰分的含量。
上述研究表明,大豆制品是替代鱼粉的优质蛋白源。对于杂食性鱼类及虾蟹类等水产动物,大豆制品替代鱼粉的比例可以在30%以上,甚至可以完全替代鱼粉;对于肉食性水产动物来说,饲料中大豆制品替代鱼粉的比例较低,一般控制在30%以内,这可能是因为肉食性动物对植物蛋白的利用能力较差的缘故。饲料中的大豆制品含量过高,会使水产动物的含水量增加,其他营养物质的含量降低,导致动物的商品品质下降。
3 水生动物对大豆制品利用性较差的原因
与鱼粉相比,大豆制品对水产动物的促生长效果较差,这是由大豆的营养组成特点所决定的。水产动物对大豆利用性较差的主要原因如下:
3.l 粗大豆制品中胰蛋白酶抑制了水产动物对饲料蛋白的利用性。Yamamoto等(1998)研究发现,虽然虹鳟对豆粉氨基酸有很高的利用率,但对豆粉中氨基酸的吸收速度较慢,这是因为大豆中高含量的胰蛋白酶抑制因子影响了虹鳟对蛋白质的消化吸收。
3.2 大豆中的抗营养因子降低了水产动物对脂肪的利用性。大豆中的非淀粉多糖影响鲑鱼对脂类的消化和吸收(Storebakken,1999)。Olli和Krofdahl(1995)研究认为,豆粕的乙醇可溶物中含有抗营养因子,导致鲑鱼对脂肪酸特别是长链饱和脂肪酸的消化率降低。
3.3 大豆中含有的植酸降低了矿物元素如钙、镁、锌、铁和磷的可利用性(Elangovan和Shim,2000)。
3.4 尽管大豆蛋白质含量高,但蛋氨酸含量较低,氨基酸组成不平衡,影响水产动物的生长性能。与鱼粉相比,大豆的适口性较差。
4 改善大豆制品替代鱼粉效果的措施
4.1 采用适当的加工工艺消除大豆制品中的抗营养因子。大豆中含有许多抗营养因于如蛋白酶抑制因子、不可消化碳水化合物等,这些因子都会阻碍动物对大豆的消化利用。采用适当的加工工艺如焙烤、蒸汽挤压等可以使这些抗营养物质失活。例如,加热可以破坏大部分蛋白酶抑制因子,但需注意也有可能造成某些必需氨基酸的损失;挤压处理能减少大多数抗营养因子的副作用,可以提高营养物质的消化性,特别是由于淀粉糊化使能量的同化效率得到了显著提高。
4.2 添加植酸酶或矿物元素降低大豆制品中植酸的抗营养作用。植酸是一种耐高温的物质,仅仅依靠加热处理不能消除植酸的抗营养作用,而植酸酶是分解植酸的一种酶,在含有豆粉的虹鳟和鲤鱼饲料中添加植酸酶,可以提高磷的吸收率和沉积率。Kaushik等(1995)研究表明,在虹鳟饲料中以大豆浓缩蛋白替代鱼粉,若添加蛋氨酸和无机磷则可完全替代鱼粉。
4.3 添加合成氨基酸使饲料中氨基酸组成符合动物的需要。加工工艺无法改变大豆制品氨基酸的不平衡性,解决的方法是添加合成氨基酸。在适当添加某些氨基酸的条件下,豆粉在牙鲆饲料中可替代50%的鱼粉,在杂交条纹鲈饲料中可替代75%(Gallagher,1994),在似石首鱼饲料中可替代90%(McGoogan和Gatlin,1997),蓝(鱼回)饲料中可全部替代鱼粉(Wibster等,1995)。此外,大豆制品与一些蛋氨酸含量较高的蛋白饲料搭配使用,也可提高大豆制品替代鱼粉的比例。
4.4 改善大豆制品的适口性。大豆制品的诱食性比鱼粉差,是导致大豆制品替代鱼粉效果差的一个主要原因。生大豆经过适当的加工工艺处理,豆腥味会有所减少;添加诱食剂如甜菜碱,可以掩盖豆腥味增加动物的摄食量;添加其他蛋白源如乌贼粉、肉骨粉也能提高含大豆制品饲料的诱食性。
综上所述,应用适当的加工技术,降低或除去抗营养因子的负作用,可以增加大豆制品的可利用性和消化率。通过添加氨基酸、微量元素、诱食剂或与其他蛋白饲料合理搭配,可以提高大豆制品营养的平衡性和适口性。总之,大豆制品是水产饲料中替代鱼粉的优质蛋白源,国外在大豆蛋白制品替代鱼粉方面已进行了深入研究,我国在这方面的研究还很少,今后应加强这方面的研究工作。