水产动物生态饲料的发展趋势

文/张家国　刘翠玲



水产动物生态饲料的发展趋势

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在集约化养殖的今天，水域环境污染及水产品质量安全已成为严重制约我国水产集约化养殖的问题，而投喂低质配合饲料是导致养殖水域污染的重要原因。因此，研发环境友好型生态饲料已成为解决养殖水域污染的关键。本文对酶制剂型生态饲料、微生态制剂型生态饲料以及水产动物生态饲料的加工技术研究进展及发展趋势进行综述，以期为配制水产动物生态饲料提供理论依据。

随着经济的发展和人民生活水平的提高，对水产品的需求也日益增加，由此也迅速推动了水产养殖业以及水产饲料业的发展。但是饲料的质量是影响生态系统、养殖动物抗病力和水产品质量的关键因素之一。因此，水产动物生态饲料的发展和应用是解决水质污染、防止疾病发生的关键。而所谓水产动物生态饲料就是围绕解决水产品公害和减轻养殖对象粪便对环境污染问题而开发的一种饲料。从饲料原料的选购、配方设计、加工、投喂等过程，进行严格质量控制和实施动物营养系统调控，以改变、控制可能发生的水产品公害和环境污染，使饲料达到低成本、高效益、低污染的效果。而其既不同于有机饲料也不同于绿色饲料，更强调饲料利用率、动物生产性能、安全性、适口易消化、水产品风味以及生态和谐。

一、酶制剂型生态饲料

伴随着饲料工业和酶制剂工业的发展，饲用酶制剂也逐渐发展起来，饲用酶制剂是三大绿色饲料添加剂（酶制剂、中草药添加剂和微生态制剂）之一。不仅能提高饲料的利用率，还具有提高动物生产性能且安全环保的特点，在生态饲料领域发展前景广阔。目前中国的饲料酶种类有20多种，根据其能否被动物机体合成将其分为消化酶和非消化酶，消化酶包括蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶，是对动物内源消化酶的补充；非消化酶包括纤维素酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶等NSP酶和植酸酶，可以帮助动物消化自身不能分解的抗营养因子，降低饲料毒性，促进消化吸收。水产动物的消化系统没有畜禽的完善，需要外源酶的补充，而且，水产动物大多没有胃，只有消化道，无胃鱼类消化道呈中性（ 如鲤科鱼类 ） 或偏碱性，因此，在饲料中添加中性偏碱性的酶类，才具有较好的效果。

1.饲用酶制剂的作用机理及其在水产饲料中的应用

（1）提高水产动物对饲料营养物质的利用率

蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶对于水产动物本身内源性酶分泌不足具有很好的弥补效果。蛋白酶可将蛋白质分解为多肽、寡肽和氨基酸；淀粉酶可将淀粉水解为糊精、麦芽糖，糖和葡萄糖，脂肪酶可以将脂肪水解为甘油一酯、甘油二酯和游离脂肪酸；纤维素酶可以水解植物细胞壁，促进细胞质中的营养物质释放；木聚糖酶、β-葡聚糖酶可以分解饲料中的抗营养物质；NSP酶可降解可溶性非淀粉多糖，使增厚的肠粘膜表面变薄，促使营养物质扩散。这些酶不仅能够提高水产动物的饲料利用率，还可扩大饲料原料的选择范围，对于降低饲料成本，解决我国饲料源的紧缺状况具有重要的现实意义。主要研究表现为，团头鲂高纤维配合饲料中添加适量的纤维素酶能够提高鱼体对饲料营养物质的利用率；周嗣泉等在成鳖饲料中添加0.15%酶制剂（蛋白酶、淀粉酶、糖化酶），试验组比对照组增重率提高15.7%，饵料系数降低12.5%。

（2）提高水产动物的生产性能和免疫力

酶制剂作为一种蛋白质在发酵过程中分泌出一些维生素、矿物元素、蛋白质等能促进营养物质的全面吸收，还可促进免疫球蛋白、淋巴因子、前列腺素免疫因子的生物合成，从而提高动物的免疫功能。目前，饲用酶制剂在水产动物免疫方面的研究如：黄峰在异育银鲫饲料中添200mg/kg的复合酶制剂，鱼的增重率和特定生长率最大而且显著高于对照组，而且也显著提高了其SOD和溶菌酶的活性；陈英华在彭泽鲫饲料中添加复合酶制剂可显著提高其增重率和增长率，并建议在彭泽鲫鱼种饲料中的适宜添加量为0.2%。周嗣泉研究表明，在中华鳖饲料中添加适量酶制剂，可以提高鳖的成活率，尤其是幼、稚鳖最明显。

（3）减少氨氮排放，降低水质污染

由于集约化的养殖生产模式，残饵废料和鱼体的排泄物导致水体富营养化，氮磷污染加剧，甚至还可导致养殖动物生病。而植物中的磷大多以植酸磷的形式存在，必须水解为无机磷酸盐才能被动物利用，植酸酶是一种特殊的酸性磷酸酶，它能够将植酸磷的利用率提高20%～50%。因为鱼体本身不能分泌植酸酶，可对磷的需求量又较大，因此，在水产动物饲料中添加植酸酶不仅可提高磷的利用率，还可降低氮、磷的排泄，有效地减少对水质污染，增进水产动物的健康，提高水产动物的抗病能力。白东清研究表明，复合酶制剂在60℃～70℃能有效提高鲤鱼对蛋白质及钙、磷等矿物元素的利用率，从而减少水体的磷污染，净化养殖水体。Sugiura将饲料中的豆粕用植酸酶处理后，虹鳟的粪磷排泄值为0.32g/kg日粮，比饲喂商用虹鳟饲料的磷排放降低95%～98%。曾虹在饼粕含量为65%的鲤饲料中添加1000 U/kg的中性植酸酶，鲤鱼对饲料磷的利用率提高41.3%，单位增重的磷排出量降低了32%。

2.酶制剂应用研究中存在的问题及发展前景

作为三大绿色添加剂之一的酶制剂，即可以补充水产动物内源性酶的不足，还能扩大水产养殖动物饲料原料的范围，而且安全环保节约，确实是生态饲料添加剂的绝佳选择。酶制剂型生态饲料按其添加方式分为加酶饲料和酶化饲料两类。但由于水产动物本身种类繁多食性复杂，体内温度低，消化道短，并且酶制剂的稳定性较差，温度、pH值、饲料类型，都会影响它的活性；酶制剂的测定方法和测定标准也不统一，因此，在以后的研究中，还要做大量的试验来确定水产动物的专用酶制剂，另外，还要研究确定其最适添加量、添加方式和作用机理。虽然饲用酶制剂在生产中还面临着这样和那样的问题，但是随着生物工程技术的发展，我们一定能够生产出耐高温、耐酸碱的高稳定性酶制剂，以成功取代抗生素，进一步加快水产动物生态饲料的发展。

二、微生态制剂型生态饲料

微生态制剂是从天然环境中筛选出来的微生物菌体，经培养、繁殖后制成的含有大量有益菌的活菌制剂。实际应用的产品有的还含有活菌的培养基、代谢产物或添加的有益菌生长促进因子。我国农业部已批准使用的有益微生物菌种有芽孢杆菌、乳酸杆菌、粪链球菌、酵母菌、噬菌蛭弧菌和脆弱拟杆菌等6大类。在水产上主要分为水质微生态调控剂和饲料微生态添加剂，可以从改善水质和平衡肠道微生物菌群两方面出发，起到提高饲料利用率、降低环境污染、增强动物抵抗力之效。近年来微生态制剂以其低污染、不产生抗药性、无残留的优点越来越多的应用于水产养殖业。

1.微生态制剂的分类

按照水产微生态制剂常用菌种类型的不同，可将其分为三类：乳酸菌类（嗜酸乳杆菌、粪链球菌、双歧乳杆菌）、芽孢杆菌类（短小芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌）和酵母菌类（酿酒酵母、石油酵母）。下面将从其作用机理和在水产上的应用做一介绍。

（1）乳酸菌类

乳酸菌是一群能从可发酵碳水化合物中产生大量乳酸的革兰氏阳性细菌的统称。作用机理表现为：其发酵产物乳酸的积累会使其周围环境的pH下降，从而降低氧化还原点位，抑制许多革兰氏阳性菌和隐性菌繁殖；此外，其产生的多肽或蛋白类物质细菌素具有很强的广谱抑菌能力；其产生的过氧化氢酶也可以抑制和杀灭多种细菌。因此，乳酸菌能够起到平衡肠道菌群，提高水产动物免疫力的效果。而Shahani等则认为乳酸杆菌抑制其它微生物生长最有效的产物是细菌素，过氧化氢、乳酸也有一定的作用。Einar Ring☒认为乳酸菌既可以作为益生素又可以作为免疫增强剂应用到水产养殖业。例如Fran☒ois-Jo☒l Gatesoupe用富含乳酸菌（LAB）的轮虫饲喂感染弧菌的大菱鲆幼鱼，与对照组相比能够显著提高其存活率，其最适添加量在107～2×107CFU/mL之间。Asbj☒rn Gildberg研究表明，用添加乳酸菌的饲料饲喂大西洋鳕幼鱼三周后可以增强对水中鳗弧菌感染的抵抗作用，鱼的生长不但没有受到抑制而且乳酸菌还成为其肠道的优势菌，但是Asbj☒rn Gildberg在对大西洋鲑的试验结果是饲喂含有乳酸菌饲料组鱼的死亡率最高。以上研究表明，乳酸菌对不同的鱼类具有不同的效果，这可能与鱼的种类有关。

（2）芽孢杆菌类

芽孢杆菌具有较高的酶活性、较强的耐酸和耐高温的能力，能够促进动物生长，增强其抵抗力，而且能够承受制粒高温和胃肠道的酸性环境，其具有安全、无残留、不产生耐药性的优点被越来越多添加到饲料中，以代替抗生素。作用机理表现为：枯草芽孢杆菌能够产生蛋白酶和淀粉酶及其水解酶，还能降解果胶、葡聚糖和纤维素，另外在肠道其它菌群的帮助下，可以大幅提高饲料的利用率，还可以抑制其它有害菌群的生长；其产生的枯草菌素具有广谱高效的抑菌特征，而且也耐高温；芽孢杆菌抗逆性强，与肠道内其它菌相比具有绝对生长优势，使动物体内有益菌增多，有害菌减少。在水产界，大量研究试验表明，芽孢杆菌能够提高水产动物的生长性能，增强免疫力和抗逆性，目前，已应用于水产饲料之中。张博研究认为，枯草芽孢杆菌对凡纳滨对虾在饲料中的最适添加量为0.01%～0.03%，蛋白质效率增强，且有助于促进生长和蛋白的储存。P. Sapcharoen等用BS11和BP11两种芽孢杆菌添加到凡纳滨对虾饲料中，试验结果显示BS11组的增重率、存活率、红细胞数量和酚氧化酶的含量都显著高于其他组，而且，当用哈维式弧菌感染虾三周后发现，BS11组的试验虾累计死亡率为最低。

（3）酵母菌类

酵母菌是真核单细胞生物，饲料酵母指以碳水化合物为主要原料，经液态通风培养酵母菌，并从其发酵液中分离出的酵母菌体经干燥后制得的产品。张敏研究发现，糖蜜培养基为发酵饲料酵母的最佳培养基。饲料酵母的蛋白质含量高达40%～80%，含有人体必需的8种必需氨基酸，具有蛋白质含量高，改善肠道微生态环境，促生长和增强免疫力的效果，也被越来越多的应用到饲料行业。其作用机理尚不明确，但Gedek发现，酵母细胞表面的甘露糖可以与病原菌分泌的毒素物质结合，降低其毒性，也能使肠道内的有害致病菌减少。Angela等的研究结果表明，酵母蛋白最多可以替代军曹鱼幼鱼（平均体质量11.5g）饲料中25%的鱼粉；崔敏研究认为，用含15%的酵母可代替大菱鲆幼鱼饲料中17%的鱼粉，且实验组与的增重率和成活率最高，饲料系数最低，蛋白质效率最高，但涂桂雄研究发现，在褐点石斑鱼幼鱼饲料中，用酵母蛋白替代10%的鱼粉对实验鱼的生长和生理状态均产生不良影响。因此，用酵母菌替代鱼粉时一定要适量，才会达到较好的效果。另外酵母细胞壁和酵母膏在水产上也常被用于免疫增强剂。另外，酵母菌也可以和芽孢杆菌和乳酸菌组成复合微生物制剂，其效果会得到增强。

2.微生态制剂发展前景

微生态制剂除了可以作为饲料添加剂使用外，还可以作为水质改良剂用于水产养殖生产之中。使用微生态制剂饲料可以较好地解决当前由于集约化养殖而造成的水体污染，病害严重的情况。尽管微生态制剂已广泛应用于水产养殖业，但是，不可盲目而行，一定要通过充分的研究再合理地应用，另外，还需要从细胞和分子水平阐述其作用机理。相信随着人们对食品安全和环境保护的日益关注，微生态制剂作为水产动物饲料添加剂的应用前景必将更加广阔。

三、生态饲料的加工技术

除了要保证饲料原料的品质、添加剂的合理使用外，饲料加工技术的好坏直接关系到生态饲料的质量。

1.生态饲料的加工技术

（1）膨化饲料加工技术

传统的粉状饲料和颗粒饲料水中稳定性差、沉降速度快、极易造成水质污染和饲料浪费，已经不能适应水产养殖集约化模式的可持续发展要求。1995年，我国从美国引入了膨化饲料技术，经过将近20年的改进和发展，膨化饲料以其水中稳定性好，消化吸收率高等优点，已经成为我国水产养殖饲料的主流。浮性、沉性和半沉性的膨化饲料即能满足不同水产动物的摄食习性，又能保证水产动物充分摄食，提高了饲料利用率、降低了环境污染。例如，王渊源用膨化饲料、鲜活饵料和半沉性颗粒饲料饲喂美国红鱼，结果表明，膨化饲料组鱼的增重率最高，饲料系数最低。

（2）晶体氨基酸包膜技术

有研究证明，若在饲料中添加0.1%～0.3%的限制性氨基酸，可以降低饲料中粗蛋白添加量的2%～4%。这不但保证了动物的营养需求，也降低了饲料成本。但是，在水产养殖领域，由于晶体氨基酸跟饲料中蛋白源的氨基酸吸收不同步，经测定鱼类饲料中35%的晶体氨基酸都排入水中，因此效果较差。所以，用包膜的技术将其包裹起来，防止其被过早吸收，可以显著提高晶体氨基酸的有效利用。冷向军分别用晶体、环糊精包膜、淀粉包膜的0.2%和0.08%的赖氨酸和蛋氨酸饲喂异育银鲫成鱼，在1h、3h、5h、12h后检测鱼尾静脉氨基酸浓度，结果显示，包膜氨基酸组鱼的血清游离氨基酸吸收峰值出现延迟，因此可以说明包膜氨基酸在消化道中的吸收速度降低了，并且用含0.23%赖氨酸、0.09%蛋氨酸的饲料分别饲喂异育银鲫幼鱼，结果表明，包膜氨基酸组鱼的增重率和饲料系数比晶体氨基酸组显著提高。王吉桥研究表明，在饲料中添加0.78%的明胶包膜赖氨酸可以显著提高仿刺参幼参的生长率和消化率，但过高或过低都不好。虽然包膜氨基酸的应用效果比较好，但是，对于包膜材料和加工工艺参数的研究尚待进一步加强。

（3）真空喷涂技术

近年来酶制剂和益生素等活性制剂越来越多的应用到饲料行业中，而传统的饲料加工工艺需经过一系列的挤压膨胀、高温、制粒和烘干，势必会导致活性物质的大量失活；此外，高油脂饲料若在一开始加工时就将油脂都添加进来，则会因为其润滑度大而造成饲料结构松散、耐水性差；并且普通的喷涂技术只是将添加物喷到饲料颗粒的表面，水中稳定性还是差。而真空喷涂技术很好的解决了这些问题。丹麦的Sprout Matador公司等以及国内正昌集团等都开发了微量液体喷涂添加系统，可以将最少100mL的液体均匀喷涂到1t颗粒饲料上。当添加剂同时有水溶和脂溶性制剂时应该配制乳状液来保证喷涂的质量。另外采用真空喷涂方式将添加剂喷涂到挤压膨化产品的表面可以更好的使外涂物料与饲料颗粒紧密结合。

2. 生态型配合饲料加工过程应注意问题

（1）饲料均匀度

饲料原料混合是否均匀，与动物是否能够有效利用其中的营养成分有很大的关系。再均衡的营养，再高效的添加剂一旦混合不均，都会降低饲料的质量。其中，混合物料的物理特性，混合机的性能和混合的时间、顺序、转速都直接影响混合效果。因此，在混合时应保证：①首先选用符合技术要求的混合机，②注意混合的时间，时间太短混合不均、时间太长会造成饲料分离，③装料不易过多也不易过少，④严格按照操作顺序，例如必须先把预混料混匀后再与大料混匀，⑤注意混合机的日常维修。

（2）避免交叉污染

为某种目的添加到目标饲料中的药物，在加工过程中因各种原因而出现在非目标饲料中，即为交叉污染。减少交叉污染是保证饲料安全的又一重要举措。减少交叉污染应当注意：①工艺设计 尽量缩短水平运输，采用自带清洗功能的刮板输送机；减少饲料提升次数；吸风除尘系统应独立设网收集并能返回原处；对于加药饲料应采用专线生产。② 选择合适精度的计量设备，且注意其保养及清理。③ 物理清洗 对有可能发生交叉污染的设备指定清洗规程，并配备专门人员进行真空吸尘、清扫或洗刷并且做好记录。④ 排序法加工。严格按照操作顺序添加物料进行加工，防止违禁药物残留。⑤ 冲洗 用一定数量的某种原料对整个生产流程的设备进行冲洗。

（3）杀菌处理

为防止将病原菌从饲料原料带入到饲料从而到养殖动物，保证饲料的质量安全，可以通过化学方法处理受污染的原料；用高能量辐射方法杀菌是最有效的处理方法，但是一旦操作不当就会使饲料失去营养价值；还可在制粒前用蒸汽调质进行短时的灭菌处理，但要控制好时间、温度和水分。

四、水产动物生态饲料的发展前景

所谓水产动物产生态饲料也就是能够确实保证饲料营养均衡，且能提高饲料利用率、促进水产动物生长、减少环境污染的高效饲料。此外好的饲料还要配备好的投喂方式和饲养管理模式，例如投饵机的使用[33]和可追溯体系[34]的建立。但是真正的生态饲料的配制技术还不完善，需要广大科研工作者的共同努力。未来几年，生态饲料的发展趋势表现为：

1.酶制剂型生态饲料添加剂的发展趋势

由于水产动物种类繁多，食性复杂，以后还要做大量的试验来确定酶的最适添加量、添加方式和作用机理；利用基因工程方法生产出稳定性好、耐酸碱的酶制剂；规范酶制剂酶活的测定标准。

2.微生态制剂型生态饲料添加剂的发展趋势

目前对于微生态制剂的作用机理还不是很明确，今后要注意从细胞和分子水平探索其作用机理；研究针对特定水产动物特定生理阶段的专一、高效的微生态制剂；利用基因工程技术构建更容易生产、保存、定值和繁殖的功能型菌。

3.饲料加工的发展趋势

采用挤压膨化技术生产高质量安全的饲料仍然是未来饲料工业的发展趋势；加大支持饲料行业技术改造，采用先进生产设备与工艺，降低加工损耗，提高加工效率；随着产的标准化，法律体系日趋健全，饲料加工企业也逐渐专业化、规模化。

相信，随着科技的进步以及广大科研人员的努力，水产动物生态饲料的配制将会更加完善，更好的促进渔业生产和渔业经济的发展。

作者单位：1.国家农产品现代物流工程技术研究中心2.河北省保定市冀农动物药业有限公司