玉米蛋白粉在水產(chǎn)動(dòng)物飼料中的應(yīng)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610041)

近年來(lái)，隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的持續(xù)擴(kuò)張，飼料產(chǎn)業(yè)隨之快速增長(zhǎng)。飼料原料的選擇直接影響飼料的質(zhì)量與價(jià)格。尋找優(yōu)質(zhì)動(dòng)植物蛋白源已成為我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)和水產(chǎn)飼料行業(yè)亟須解決的任務(wù)。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?fàn)I養(yǎng)因子等特點(diǎn)。

一、玉米蛋白粉的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

我國(guó)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(guò)程會(huì)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(dá)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(yīng)用

1.對(duì)水生動(dòng)物生長(zhǎng)性能及飼料利用率的影響

目前，廣大水產(chǎn)研究者對(duì)金頭鯛、條紋鱸、牙鲆等的飼料進(jìn)行了玉米蛋白粉替代其他蛋白質(zhì)源的研究，結(jié)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(dòng)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(zhǎng)率和飼料利用率均顯著下降。Pereira 等(2003)對(duì)金頭鯛幼魚的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)玉米蛋白粉替代魚粉的質(zhì)量比例不超過(guò)60%時(shí)，不會(huì)對(duì)魚的增重率和飼料效率產(chǎn)生顯著的負(fù)面影響，但當(dāng)替代質(zhì)量比例超過(guò)80%時(shí)，魚的生長(zhǎng)率和對(duì)飼料的利用率會(huì)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(zhǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)玉米蛋白粉的替代達(dá)到60%時(shí)，對(duì)花鱸的生長(zhǎng)性能并無(wú)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(duì)金頭鯛的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)21.08%(質(zhì)量比)的玉米蛋白粉替代40%(質(zhì)量比)的魚粉時(shí)，對(duì)魚的生長(zhǎng)性能和飼料利用均無(wú)顯著影響，但攝食率顯著上升。由此可見(jiàn)，用玉米蛋白粉替代水生動(dòng)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(dòng)物對(duì)玉米蛋白粉的適應(yīng)程度存在差異。

2.對(duì)水生動(dòng)物免疫功能的影響

溶菌酶是一種與免疫相關(guān)的陽(yáng)離子酶，主要起免疫防護(hù)作用。谷丙轉(zhuǎn)氨酶和谷草轉(zhuǎn)氨酶是兩種重要的與氨基酸代謝有關(guān)的酶，在機(jī)體蛋白質(zhì)代謝過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。這些轉(zhuǎn)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(duì)機(jī)體造成的損傷。Men等(2014)研究表明，當(dāng)飼料中的玉米蛋白粉替代超過(guò)45%(質(zhì)量比)的魚粉時(shí)，花鱸的肝臟谷丙轉(zhuǎn)氨酶活力顯著降低。這說(shuō)明飼料中高劑量的玉米蛋白對(duì)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(shí)，可起到一定的增強(qiáng)抗氧化功能的作用，但質(zhì)量濃度超過(guò)18%時(shí)，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(guò)15%時(shí)，魚體肝胰臟、頭腎和脾臟的溶菌酶活力均顯著低于對(duì)照組，免疫力顯著下降。然而，在凡納濱對(duì)蝦飼料中，當(dāng)玉米蛋白粉替代魚粉的質(zhì)量比例不超過(guò)15%時(shí)，不影響凡納濱對(duì)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(dòng)物種類、原料來(lái)源以及飼料配比使得飼料中玉米蛋白粉對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物免疫水平的影響有所差異。因此，生產(chǎn)中應(yīng)結(jié)合不同的水產(chǎn)動(dòng)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(qiáng)水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)性能和免疫力。

三、影響玉米蛋白粉在水產(chǎn)飼料中應(yīng)用的因素

1.對(duì)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(dòng)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(xué)物質(zhì)，進(jìn)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(shí)，并不影響大西洋鯛的生長(zhǎng)性能，其攝食量反而有所增加；同樣駱?biāo)囄牡?2012)研究指出，玉米蛋白粉替代較少比例的魚粉不會(huì)影響軍曹魚的攝食量，當(dāng)替代質(zhì)量比例達(dá)到70%時(shí)，其攝食量顯著低于對(duì)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(duì)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?fàn)I養(yǎng)因子，而抗?fàn)I養(yǎng)因子和不平衡的氨基酸組成是降低水生動(dòng)物對(duì)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(dòng)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(duì)照組，并且羅氏沼蝦對(duì)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(duì)魚粉的消化率而低于對(duì)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(shí)，虹鱒的蛋白質(zhì)和脂肪消化率明顯高于對(duì)照組，但對(duì)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(wú)魚粉飼料飼喂鯉魚，其消化率高達(dá)94%。然而，也有部分水生動(dòng)物對(duì)玉米蛋白的消化吸收能力較差。許氏平鲉對(duì)魚粉的蛋白質(zhì)和磷的表觀消化率(87.5%、22.2%)均高于對(duì)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(wú)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(jié)論。這可能是由于不同的水生動(dòng)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(duì)于水生動(dòng)物來(lái)說(shuō)，蛋白質(zhì)是其重要的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源。水生動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)的需求也就是對(duì)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(yíng)養(yǎng)價(jià)值。相比其他植物蛋白源，玉米蛋白粉的氨基酸組成相對(duì)平衡，但賴氨酸、精氨酸和蛋氨酸相對(duì)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(huì)影響魚的生長(zhǎng)。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(yán)重缺乏，導(dǎo)致魚的蛋白質(zhì)代謝能力減弱，生長(zhǎng)減緩，飼料效率降低。Pereira等(2003)在金頭鯛的實(shí)驗(yàn)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(yán)重缺乏，導(dǎo)致魚的生長(zhǎng)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(shí)，魚的生長(zhǎng)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(jiàn)，在養(yǎng)殖生產(chǎn)中，對(duì)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(jì)效益。應(yīng)多注意配合其他多種動(dòng)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(yīng)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(fēng)味劑，以促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)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(jìn)羅非魚的生長(zhǎng)，提高飼料效率；同時(shí)甜菜堿對(duì)鯉魚和野鯪也有明顯的誘食作用，但是對(duì)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(fù)合酶制劑、礦物質(zhì)添加劑和中草藥添加劑等，而水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)添加劑的喜好程度也大有不同，因此，對(duì)于不同水產(chǎn)動(dòng)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(duì)蛋白質(zhì)的攝取就是需要攝取生長(zhǎng)所需要的氨基酸。由于玉米蛋白粉的這種特殊的氨基酸營(yíng)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(diǎn)叉尾的飼料中添加晶體氨基酸后，有促進(jìn)魚生長(zhǎng)的效果。因此，可以認(rèn)為飼料中添加晶體氨基酸可以彌補(bǔ)飼料中玉米蛋白粉造成的氨基酸不平衡問(wèn)題。然而，晶體氨基酸的添加是否有效果的問(wèn)題尚存在爭(zhēng)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(duì)生長(zhǎng)的促進(jìn)作用并不顯著。因此，在飼料配方中應(yīng)使用多種植物蛋白源并合理地配伍，這樣可能會(huì)緩解飼料中氨基酸不平衡的問(wèn)題。

五、展望

玉米蛋白粉是一種利用價(jià)值非常高的蛋白質(zhì)資源。在水產(chǎn)飼料中應(yīng)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(duì)于玉米蛋白粉的研究仍主要參考對(duì)魚的生長(zhǎng)性能、體成分以及飼料利用等指標(biāo)來(lái)確定玉米蛋白粉在飼料中的添加量，而對(duì)于組織病理學(xué)、植物蛋白在水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)的代謝、免疫學(xué)以及對(duì)水體環(huán)境造成的影響等問(wèn)題仍鮮有報(bào)道。此外，對(duì)于玉米蛋白粉加工技術(shù)的改良、平衡其氨基酸組成、外源添加劑以及風(fēng)味劑的研制，會(huì)使玉米蛋白粉的使用得到進(jìn)一步推廣，這對(duì)于我國(guó)玉米資源的開(kāi)發(fā)與利用具有重大的意義。