小议影响羽毛粉在水产养殖应用的因素范文

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1羽毛粉在水产养殖中的应用效果

目前，研究者在大西洋鲑（Salmosalar.L）（Bransden等，2001）、鲤鱼（沈维华等，1993）、鮸状黄姑鱼（Nibeamiichthioides）（Wang等，2006）、虹鳟（Oncorhynchusmyriss）（Koops等，1982）、银大马哈鱼（Oncorhynchuskisutch）（Hasan等，1997）、大鳞大马哈鱼（Oncorhynchustshawytscha）（Fowler，1990）和南亚野鲮（Labeorohita）（Hasan等，1997）等上均进行了羽毛粉的研究，研究结果显示，用羽毛蛋白部分替代其他蛋白源是可行的，但替代水平因羽毛粉的品质、加工方法、试验鱼的种类、大小和养殖条件而存在差异。Tiews等（1979）研究指出，虹鳟饲料中添加50%羽毛粉是可行的。Bureau等（2000）研究报道，虹鳟饲料中添加15%羽毛粉（提供20%蛋白质）不影响其摄食和生长性能。然而，Roley等（1977）对大鳞大马哈鱼的研究发现，其生长性能和羽毛粉含量成负相关。沈维华等（1993）用常温常压处理的羽毛粉替代鲤鱼饲料中0%、50%和100%的鱼粉，试验结果表明，羽毛粉替代鲤鱼饲料中50%的鱼粉，并不会引起氨基酸的消化率显著下降，而100%替代会导致饲料氨基酸消化率的显著下降。Brans-den等（2001）用水解羽毛粉替代饲料中40％的鱼粉蛋白时，大西洋鲑的增重和蛋白质累积率显著低于对照组。Wang等（2006）对鮸状黄姑鱼的研究发现，当饲料中添加3.5%的羽毛粉，对鱼生长和饲料利用效率产生明显消极影响。Li等（2009）研究指出，9.4%的羽毛粉替代饲料中25%的鱼粉，不影响点带石斑鱼（Epinephelusmalabricus）的正常生长。Fowler（1990）报道，15%的羽毛粉替代饲料中48%的鱼粉（对照饲料含39%的鱼粉）对大鳞大麻哈鱼生长、饲料效率及渗透压的调节并无显著影响。Hasan等（1997）用羽毛粉（在250℃下焙烧2.5h并水解处理）替代对照组中的25%、50%、75%和100%的鱼粉蛋白，评价羽毛粉作为南亚野鲮饲料蛋白源的可行性。结果表明，当饲料中羽毛粉替代鱼粉蛋白比例分别为25%和50%时，南亚野鲮的生长性能和饲料效率与对照组差异不显著；75%和100%组显著低于其他组，这可能是因为少量添加时，不会显著影响饲料的适口性和氨基酸组成，不会抑制鱼类的生长；但是添加量较高时，则会显著降低饲料的适口性，改变饲料的氨基酸组成，从而严重抑制鱼类的生长。由此可见，用部分羽毛粉替代鱼粉是可行的，有利于养殖经济效益的提高。

2影响羽毛粉在水产养殖中应用的因素

2.1与鱼粉相比，羽毛蛋白质中10种必需氮基酸组成极不平衡，组氨酸为第一限制氨基酸，蛋氨酸为第二限制氨基酸、色氨酸、赖氨酸含量也很低（吴建开等，2000；荣长宽等，1994），所以很难被水产动物有效利用。但是异亮氨酸（4.21%）、亮氨酸（6.78%）和缬氨酸（7.23%）含量高于其他动物性蛋白，因此，羽毛粉是提高配合饲料中亮氨酸和缬氨酸的最佳饲料源。羽毛在加工过程中，持续的蒸汽，会使热敏氨基酸受到破坏，如蛋白质在强烈的加热处理时会发生交联反应，生成氨基酸的衍生物像赖丙氨酸等，从而大大降低羽毛产品的生物学价值。Bureau等（2000）研究指出，当饲料中添加20%的羽毛粉时，会降低虹鳟的生长性能和饲料效率，可能是因为羽毛粉中赖氨酸或其他氨基酸含量不足。当饲料中羽毛粉的添加量逐渐升高时，其氨基酸的不平衡性表现得越来越明显，影响蛋白质的合成，对生长的抑制作用也就越来越显著。

2.2消化率低消化率的高低直接影响水产动物对羽毛粉的利用。羽毛蛋白结构中含有较多的二硫键分子，结构高度稳定，在一般条件下不易水解，也不利于被水产动物消化吸收。研究表明，虹鳟对蒸汽水解羽毛粉的消化率为77%～87%（Bureau等，2000；Sugiura等，1998）。张益奇等（2011）研究指出，未处理的羽毛样品的胃蛋白酶体外消化率仅有10.5%，羽毛经过汽爆处理后，角蛋白的胃蛋白酶消化率大幅度提高。吴建开等（2000）研究报道，尼罗罗非鱼对水解羽毛粉的蛋白质消化率为93.36%，与秘鲁鱼粉相近（92.21%），显著高于尼罗罗非鱼对羽毛粉的消化率（77%）。羽毛粉的消化率因加工工艺不同而不同。Barbour等（2002）研究报道，酶解羽毛粉的真可消化氨基酸（80.6%）明显高于高压水解羽毛粉（71.4%）。梁丹妮等（2011）研究得出，建鲤对膨化羽毛粉和酶解羽毛粉的粗蛋白质表观消化率分别为66.51%和75.64%。林可椒等（1990）分别以综合法、高温高压法、酸水解法制取的羽毛粉Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ及秘鲁鱼粉作动物蛋白，进行消化率对比试验。结果表明，白鲫对羽毛粉Ⅰ（71.36%）、Ⅲ（73.14%）的蛋白质消化率显著高于羽毛粉Ⅱ（35.64%）和鱼粉（63.49%）。尼罗罗非鱼对赖氨酸和组氨酸消化率很低（吴建开等，2000），赖氨酸消化率较低是由于饲料原料在加工时，赖氨酸的ε-氨基同饲料原料中非蛋白质分子，如转化糖、脂肪醛和游离棉酚等反应，形成在生物学上不能被利用的化合物（Wilson等，1981）。羽毛粉的消化率因实验动物不同而不同。纪文秀等（2010）研究发现，花鲈对羽毛粉蛋白质消化率为86.09%，高于大西洋鳕（62.4%）（Tibbetts等，2006）、许氏平鳢由（Sebastesschlegeli）（79%）（Lee，2002）。

3改善羽毛粉应用效果的措施

3.1理化处理法

3.1.1高温高压水解法原理是采用高温、高压、蒸汽水解法，破坏羽毛蛋白中的二硫键和氢键，把羽毛蛋白质转化为动物能消化吸收的可溶性蛋白。羽毛粉水解后营养物质平衡，含有大量易消化的粗蛋白质及必需氨基酸，同时水解羽毛粉中还含有大量生长因子。优点：工艺简单、操作方便、反应周期短、无污染；缺点：能耗大，一次性投资大，持续过度的蒸汽加热处理会破坏一些热敏氨基酸（半胱氨酸、赖氨酸）等。张益奇等（2011）研究表明，汽爆技术可显著提高羽毛蛋白的消化率以及溶解性，1.8MPa，60s时，大约92%的羽毛角蛋白能够转化为胃蛋白酶消化的形式。

3.1.2膨化法原理是利用高压、高温以及一定的催化剂在短时间内将羽毛蛋白内的二硫键断裂，加工成具有多孔结构的产品。膨化具有水解、均质、脱水、杀菌等作用。原料经膨化后，可使蛋白质变性，结构变松散，提高蛋白质利用率。周兴华等（2005）试验结果表明，羽毛粉经膨化后，蛋白质含量增加，齐口裂腹鱼肠道、肝胰脏对膨化饲料粗蛋白质的离体消化率上升41.09%，显著高于非膨化饲料（25.84%）。膨化法的优点是设备少、投资低、加工成本低、氨基酸破坏少、消化率高、生产过程中无环境污染。

3.1.3酸处理法将一定量的羽毛与一定浓度、体积的酸混合加热水解，再中和干燥。酸能使羽毛角蛋白的二硫键断裂，将羽毛蛋白分解成多个氨基酸分子，大大增加了羽毛粉中氨基酸态氮的含量，使羽毛蛋白分解成可消化吸收的蛋白。该法成本低，操作简便，但此方法生产的产品中盐分较高，工艺较复杂，对环境污染较重，酸浓度太小，水解不完全，酸浓度过高，羽毛水解率越高，但氨基酸破坏越明显。

3.1.4碱水解法碱液水解时，除色氨酸外，产生的大量游离氨基酸会因消旋而受到破坏，而大部分D型游离氨基酸无法被动物体消化吸收（沈同和王镜岩，1990）。一般作为医药原料。碱水解法需消耗大量的碱，产品含盐量过高，适口性差，且污染环境。

3.1.5经酶解后的羽毛粉蛋白质消化率较高，可消化蛋白质高达85%。目前普遍认为微生物角蛋白酶降解角蛋白的作用分为三个过程：变性作用、水解作用和转氨基作用。已发现30余种微生物可分泌角蛋白酶，包括细菌（芽孢杆菌、溶杆菌属和微杆菌属）、真菌（黄曲霉）和放线菌（链霉菌属）等。Lee等（1991）把微量的粗角蛋白酶混入磨碎的羽毛和市售羽毛粉中，两种羽毛粉的消化率分别从30%和77%提高到66%和90%。徐墨莲和殷秋妙（1994）研究报道，将高压水解羽毛粉与复合酶（含胰蛋白酶、胃蛋白酶等）混合，在38～40℃下液化处理3h，底物可溶性蛋白由10.97%提高至29.72%。裴敏雅等（2007）研究结果表明，复合酶在一定的条件下（40℃，32h）可有效降解羽毛产生的多肽、寡肽和游离氨基酸。酶解残渣中富含17种氨基酸，胃蛋白酶消化率大于80%，其粗蛋白质含量与胃蛋白酶消化率均高于进口鱼粉。利用角蛋白酶或降解角蛋白的微生物对角蛋白进行分解，效果好，但生产成本高。

3.2微生物发酵微生物发酵过程中产生的角蛋白酶可以改变角蛋白的结构，促进角蛋白的降解，另外微生物发酵产品中富含对动物机体有益的微生物，其本身就是对蛋白质营养价值的补充，因此利用微生物发酵法，是提高羽毛的利用率的一种理想的方法。微生物发酵与其他方法相比有以下优点：（1）原料经发酵后产品苦味减少，具有特殊香味，适口性好；（2）微生物发酵可提高产品营养价值，并产生大量的角蛋白酶和其他酶系，能够促进羽毛角蛋白分解为更多的小肽和游离氨基酸；（3）产生大量益生菌，调节动物机体胃肠道微生态平衡；（4）发酵过程中可产生多种水解酶，并富含B族维生素等。（5）微生物发酵减少了热敏性氨基酸的损失。程福亮等（2008）研究结果表明，采用米曲霉和乳酸杆菌联合发酵羽毛粉60h，联合发酵后羽毛粉的胃蛋白酶消化率可达82%以上，与对照组相比提高了约8%。张昕（2010）研究发现，经枯草芽孢杆菌菌株发酵72h，羽毛降解率达到69.61%，羽毛角蛋白大量转化为氨基酸、短肽和菌体蛋白，发酵液的氨基酸含量高达22.66mg/mL。Williams等（1990）研究报道，嗜热地衣形杆菌（PWD-1株）能发酵羽毛并将其转变为部分水解产物，营养价值和饲用大豆蛋白质相当。张凤清等（2006）研究报道，经生物转化后的羽毛粉氨基酸含量充足，蛋白质的表观消化率高达91.08%，蛋白质的生物学价为83.79%。Sangali和Brandelli（2000）从厌氧消化系统中分离到一株羽毛降解菌Vibriosp.strainkr2，在25～30℃下，48h内该菌几乎使羽毛完全降解。由此可见，利用微生物发酵法降解羽毛角蛋白，可显著提高营养物质的利用率。

3.3添加晶体氨基酸或蛋白源混合搭配提高饲料氨基酸的平衡性蛋白质的营养实质是氨基酸的营养。氨基酸的平衡，尤其是赖氨酸、蛋氨酸和色氨酸三大限制性氨基酸的平衡问题是影响动物生产水平的关键因素。羽毛粉缺乏组氨酸、赖氨酸、蛋氨酸和色氨酸，但精氨酸、异亮氨酸和亮氨酸含量相对较高。Pfeffer等（1994）研究证实，向含有30%酸水解羽毛粉的饲料中添加赖氨酸，能够显著提高虹鳟生长性能及能量和蛋白沉积。夏忠国和胡宏海（1993）研究指出，如果将家禽屠宰副产品与羽毛粉按5.7∶4.3的比例混合，并补充所缺乏的赖氨酸、蛋氨酸和色氨酸，可达到鱼粉的饲喂效果。有报道表明，用含12%、25%、37%及50%羽毛粉的饲料饲喂牙鲆，发现12%羽毛粉组的体增重、饲料效率、蛋白质效率与鱼粉对照组无明显差异，并指出添加结晶氨基酸可提高羽毛粉的营养效价。与单一原料替代鱼粉相比，羽毛粉和其他蛋白原料配合使用，可以发挥蛋白质的互补作用，达到必需氨基酸平衡，以保证饲料蛋白质具有较高的营养价值。这在对银大马哈鱼（Hasan等，1997）、虹鳟（Steffens，1994）和点带石斑鱼（Wang等，2008）的研究中均得到证实。Guo等（2007）研究发现，将鸡肉粉、肉骨粉、羽毛粉和血粉配合使用可提高其对鮸状黄姑鱼饲料中鱼粉的替代水平。Nengas等（1999）报道，金头鲷稚鱼饲料中的鱼粉蛋白可以被羽毛粉和肉粉（1∶3）全部替代，而对其生长未产生明显影响。Bransden等（2001）对大西洋鲑的研究发现，用脱皮羽扁豆粉和水解羽毛粉混合物提供40%的饲料蛋白时，不影响其生长性能、免疫功能和血液成分。付闰吉等（2010）研究发现，在490～530g/kg饲料蛋白水平下通过添加鸡肉粉、羽毛粉和血粉混合物将点带石斑鱼饲料鱼粉含量降至200g/kg对鱼生长性能和食物利用效率未产生明显不良影响。

4展望

羽毛粉是一种利用价值较高的蛋白质资源，其作为蛋白源一方面可以降低养殖成本，另一方面可以减少鱼粉的使用量，保护海洋渔业资源，符合水产养殖业可持续发展要求，然而，由于角蛋白具有不溶于水和抗分解的稳定性质，一般的蛋白酶很难有效地将其分解，限制了羽毛粉在水产饲料中的应用。通过理化处理和微生物发酵等手段，可以改善和提高羽毛粉的营养价值，这对提高羽毛粉在水产饲料中的添加量，缓解我国蛋白质饲料资源缺乏有重要意义。

作者：王裕玉于世亮石野杨雨虹刘大森单位：东北农业大学动物科技学院