利用多不飽和脂肪酸制備新型魚飼料的研究進展

曾祖業，劉東燊，麥錦輝，胡博超，黎雙飛，楊雪薇

（深圳大學生命與海洋科學學院，廣東省植物表觀遺傳學重點實驗室，廣東 深圳 518000）

多不飽和脂肪酸作為魚類必需的營養物質之一，在提高魚類繁殖能力，促進生長發育，增強魚類的免疫能力方面具有重要作用[1]。雙鍵數≥2，且碳鏈長度為18～22的直鏈脂肪酸為多不飽和脂肪酸（PUFAs）；而高度不飽和脂肪酸（HUFAs）的雙鍵數≥3，碳原子≥20。根據雙鍵位置及功能不同，PUFAs主要分為n-3系列和n-6系列[2]。

n-3 系列PUFAs 主要有亞麻酸（LNA，全順式-9，12，15-十八碳三烯酸）、二十碳五烯酸（EPA，全順式-5，8，11，14，17-二十碳五烯酸）和二十二碳六烯酸（DHA，全順式-4，7，10，13，16，19-二十二碳六烯酸），其分子結構見圖1[3]。

圖1 LNA、EPA和DHA的分子結構

n-6系列PUFAs主要有亞油酸（LA，全順式-9，12-十八碳二烯酸）和花生四烯酸（AA，全順式-5，8，11，14-二十碳四烯酸）其分子結構見圖2。

圖2 LA和AA的分子結構

1 多不飽和脂肪酸對魚類生長發育的影響

1.1 多不飽和脂肪酸對魚類繁殖的影響

PUFAs 中的DHA 和EPA，是水生動物合成卵黃和胚胎發育必需的營養物質，在促進性腺成熟，提高精子和卵子質量方面發揮重要作用[4]。劉棟梁等發現，在飼料中添加富含DHA 的裂壺藻1%能夠促進斑節對蝦雄蝦精莢的再生（比對照組提高21.14%）和提高精子數量（高達1.19×107個·mL-1）[5]。朱長生等在黃鱔飼料中添加0.70%的EPA 和DHA，發現產卵量和受精卵的孵化率顯著提高[6]。同時，李遠友等指出，在花尾胡椒鯛親魚飼料中添加2.36%的n-3HUFAs，產卵率能提高80.00%，且受精率增至61.76%[7]。因此，適宜量的PUFAs 能夠增強水生動物的繁殖性能，能為性腺的連續發育和胚胎的形態發展，提供必需營養素。

1.2 多不飽和脂肪酸對魚類生長的影響

PUFAs作為魚類必需的一種營養物質，對魚類生長有極大促進作用。薛敏等在飼料中添加EPA 0.50%、DHA 1.00%，可使牙鲆幼魚增重率達到119.67%，比對照組提高77.08%[8]。朱慶國等在飼料中添加n-3 HUFAs1.50%，發現可顯著提高斜帶石斑魚的增重率（181.63±7.05%）、蛋白質效率（140.32±10.98%）和飼料系數（降至1.55±0.17%）[9]。殷海成等研究發現，飼糧中添加DHA 藻粉1.00%～2.00%能顯著提高黃河鯉幼魚的生長性能（特定生長率達到2.73%）[10]。另外，譚青等除了發現適宜的n-3/n-6 HUFAs 能夠促進大菱鲆幼魚的生長發育，還指出n-3/n-6 HUFAs 的水平過低或過高均會抑制大菱鲆幼魚生長，在殷海成的研究中也得到論證[10-11]。因此，適當添加多不飽和脂肪酸能促進魚類的生長，過多或過少均會產生一定抑制作用。

1.3 多不飽和脂肪酸對魚類免疫的影響

DHA 作為細胞膜的重要組成部分，能夠影響細胞吞噬能力及呼吸暴發強度，且能顯著影響與免疫相關的酶活性[12]。王桂芹等在飼料中添加DHA 1.50%，發現鯉魚的攻毒存活率能提高到96.67%，抗病力顯著提高[13]。殷海成等發現，飼料中添加DHA 藻粉能顯著提高黃河鯉的血清蛋白水平，增強免疫能力[10]。

免疫力的增強還可以通過成活率來體現。溶酶菌通過溶解吞噬細菌來完成保衛作用，在魚類免疫系統扮演重要角色。譚青等在魚飼料中添加PUFAs，發現能夠增加大菱鲆幼魚體內溶酶菌的數量，且超氧化物歧化酶的活性也大大增強，提高了魚體的抗氧化能力，這與卵形鯧鯰幼魚的研究報道類似[11,14]。因此，多不飽和脂肪酸對魚類免疫力的提高有積極影響，對提高魚類抗病率和成活率有重要作用。

2 多不飽和脂肪酸的魚飼料配比

2.1 魚飼料營養配比的基本需求

海水魚和淡水魚的基本營養需求相似，主要包括粗蛋白質、粗脂肪、碳水化合物以及各種微量元素。蛋白質不僅是構成魚組織器官必不可缺的物質，而且還是魚機體內許多生物活性物質（如酶、激素和抗體等）的組成成分。脂肪是魚飼料中主要的營養物質，是維持魚的生長、發育、存活、健康和繁殖的能源物質和營養素，在其生命活動過程發揮著重要的作用[15]。碳水化合物不僅是一種廉價的能源，同時還具有節約蛋白質的作用，一些碳水化合物還可以作為黏合劑，增加飼料在水中的穩定性，減少其他成分的溶失[16]。維生素是維持石斑魚正常生理功能的必需營養物質之一，不同于蛋白質、脂肪和糖類，維生素需要量甚微，且自身基本不能合成，主要從飼料中攝入[16]。

楊俊江等提出，水產動物所需的必需脂肪酸主要是n-3 系列不飽和脂肪酸，其中包括LNA（18:3n-3）、EPA（20:5n-3）和DHA（22:6n-3）[16]。王勝等研究表明，餌料脂肪酸組成對魚體脂肪酸組成影響較大，且認為仔魚自身不能合成DHA，仔魚的生長、成活受到DHA 的影響較大[17]。裂殖壺菌中富含不飽和脂肪酸，可作為魚飼料中多不飽和脂肪酸的來源選擇。對多種魚飼料中不飽和脂肪酸添加的研究發現，大多數魚飼料中添加不飽和脂肪酸的比例為1.00%～3.00%[15-16,18-19]。

2.2 魚飼料營養配比的差異性

不同魚種的具體食性要求不同，對營養成分的具體要求不同，可將其分為肉食、雜食、草食等魚種。目前國內養殖的雜食性魚類典型代表是鯽魚，草食性代表是草魚，廣東沿海等地肉食性魚類代表是石斑魚[16-18]。艾春香等認為，石斑魚對蛋白質的需求占總營養需求的40%～60%，大多數石斑魚集中在約48%，脂肪占6%～9%，碳水化合物占20%～30%[15]。梁爽等認為，在異育銀鯽養殖過程中，其對蛋白質的需求占營養總需求的32%～36%，對脂肪的需求量占營養總需求量的7%～8%，碳水化合物占35%～40%[17]。劉曉娟等指出，草魚對蛋白質的需求占總營養需求的23%～33%，脂肪占2.0%～2.5%[18]。彭士明等認為，在海水魚中，不同魚種間親體對n-3PUFAs 的需求量存在較大差異，不同海水魚類親體在其性腺發育成熟過程中對必需脂肪酸（包含n-3 和n-6PUFAs）的需求量不盡相同[20]。

綜上所述，肉食性、雜食性、草食性魚類對蛋白質和脂肪的需求量依次遞減，對碳水化合物的需求量依次遞增。EPA 和DHA 在研制魚飼料時應該充分考慮魚的種類、食性等因素，對飼料原料的添加比例做出合理的搭配，不僅能滿足國家最基本的營養需求，實現對各項營養組成的最優搭配，還能獲得經濟成本較低的搭配方案。

3 多不飽和脂肪酸魚飼料的制備

3.1 魚飼料微膠囊化的作用

微膠囊技術是用特定的材料（壁材）包裹住目的材料（心材），然后用特定的方法制成微小粒子的技術，因其制成的微膠囊具有保護被包覆的物質免受環境條件的影響特點，所以作為常用的技術在生物醫藥、化工、食品、農業等領域得到了應用和發展。而微膠囊技術在飼料方面得到廣泛的應用是具有如下優點：微膠囊能保護飼料中的活性物質，并能降低心材揮發性；微膠囊飼料有利于幼蝦、幼魚攝食，并防止營養物質迅速溶解，從而提高飼料喂養效率；微膠囊能遮掩不良氣味，改善飼料風味。所以，用微膠囊技術制備不飽和脂肪酸魚飼料，能提高PUFAs 在魚餌料中的利用率。

3.2 微膠囊飼料的制備方法

微膠囊的制備一般分物理法（噴霧干燥法、噴霧冷卻法、空氣懸浮法、擠壓法包絡結合法等）、物理化學法（單凝聚法、復凝聚法、水相分離法、復相乳化法）、化學法（如界面聚合法、原位聚合法、銳孔法），其所使用的設備、應用范圍、成本及商業生產情況對比見附表。

附表 各微膠囊制備方法的比較

其中，適合包埋多不飽和脂肪酸制備魚飼料，并以膠體作為壁材的方法是噴霧干燥法。雖然有其他越來越多的微膠囊化方法，但對多不飽和脂肪酸，特別是DHA 和ARA 進行微膠囊化，噴霧干燥法仍是最好的方法。噴霧干燥法操作簡單靈活，其產品的質量良好，最重要的是無需用粉碎機器再次粉碎，可通過干燥器直接把液體原料轉化為粉末狀產品。其過程就是先把心材與壁材混合制備乳化液，再將乳化液倒入干燥器中進行干燥，能在幾秒內迅速獲得產品。有研究在對n-3不飽和脂肪酸微膠囊化的試驗中采用噴霧干燥法對乳化液進行微膠囊化，試驗發現干燥器的不同進出口溫度對包埋率有影響，進出口溫度為140/80 ℃，原料乳化過程2 次細磨，1 次均質下的微膠囊產品的工藝參數最高。

4 展 望

多不飽和脂肪酸對魚類的生長發育和免疫有著極大的促進作用，是理想的飼料添加劑，可廣泛應用于水產養殖。在多不飽和脂肪酸的添加方面，應根據魚的種類、不同生長時期、養殖環境來進行PUFAs 飼料的營養配比。在含多不飽和脂肪酸的魚飼料制備方面，可采用微膠囊包埋技術，并用含有明膠的復合壁材進行包埋，具有規模化生產的商業前景。在多不飽和脂肪酸魚飼料的養殖方面，應注意養殖環境、養殖密度、投喂次數、餌料比等參數進一步優化養殖體系。

全球水產養殖業迅速發展，多不飽和脂肪酸魚飼料的市場生產規模和需求量將呈持續上升的趨勢，市場前景十分樂觀。然而，目前僅少數發達國家在富含多不飽和脂肪酸的工業化生產和應用方面已經趨于成熟。受制于發酵技術和高成本的限制，我國的相關市場并未完全開發，尤其在飼料中的應用尚處于起步階段。針對以上種種問題，我國若要在多不飽和脂肪酸應用領域占據更廣闊的市場，現階段就需對多不飽和脂肪酸的發酵生產原理進行更深入的研究，培育更高產的菌種，研發高效的生產發酵方法，優化生產工藝，實現包括DHA、EPA 多不飽和脂肪酸的低成本、規模化生產。