豆粕由乳酸菌发酵加工后,蛋白质分子量降低,有机酸含量提高,干物及蛋白质消化率提升,因此发酵豆粕可有效应用于水产动物饲料。 文/图 台湾屏东科技大学 林钰鸿 台湾达邦蛋白公司 刘景平 一、前言 中国水产频道独家报道,南美白对虾(Litopenaeus vannamei)为目前全球最重要的养殖虾种,根据FAO统计资料,南美白对虾年产量1980年仅8286公吨,快速上升至2011年的287.7万公吨,增加速度极快。南美白对虾的养殖,除了成长快速的优势外,重要的是它有别于日本斑节对虾(Marsupenaeus japonicus)及草虾(Penaeus monodon),对于鱼粉的依赖性较低,对植物性原料的利用性甚佳,配方设计上对于蛋白质原料选择更为广泛。常见鱼粉替代性原料包含动物性原料,如肉骨粉、血粉、禽肉粉、羽毛粉等,及植物性原料,包括豆粕、油籽粕、棉籽粕、玉米筋质及羽扁豆粉等,其中豆粕价格稳定,且营养价值相对较高,广为水产养殖饲料产业所使用(El-Sayed,1999)。豆粕使用上仍具许多限制,例如其第一限制氨基酸蛋氨酸(methionine)含量较低,此外,抗营养因子,如抗胰蛋白酶(trypsin inhibitor)、血球凝集素(hemagglutinins)、甲状腺肿原(goitrogens)、抗维生素因子(anti-vitamins)、皂素(saponin)及植酸(phytic acid)等,虽然大部分抗营养因子可以藉由原料加工或饲料制程而破坏,但所残留之抗营养因子可能造成水产动物对豆粕之利用性下降(Francis et al.,2001)。 亚洲地区长久以来用微生物发酵的方式制作传统黄豆食品,为一有效降低抗营养因子,并提高营养价值之加工方式。以发酵方式处理豆粕,所得之发酵豆粕(fermented soybean meal),可降低胰蛋白酶抑制剂、非淀粉类多醣及植酸等抗营养因子含量,已广泛应用于养殖动物饲料中,相较于陆上动物的研究报告,水产动物饲料应用较少(Zhou et al.,2011)。发酵豆粕技术除了可降低抗营养因子外,亦可将豆粕蛋白质水解为小分子胜肽,以提高动物之利用性。除了将既有原料进行加工、改善其利用性外,利用发酵技术培养的微藻类(microalgae),也是一种潜力蛋白质来源,例如蓝绿藻,培养容易且产量高,蛋白质含量高于60%。然而微藻应用于水产动物饲料研究甚少,需更多研究数据来支持其应用。评估各种饲料原料应用于南美白对虾饲料中极为重要,本研究为初步研究,探讨南美白对虾对于两种新式饲料原料——发酵豆粕及蓝绿藻粉干物及蛋白质消化率。 二、材料与方法 实验对照组饲料(reference diet)组成及测试饲料组成列于表1。测试饲料含70%对照组饲料及30%测试原料,测试原料包括红鱼粉(brown fish meal,Pesquera Diamante,Peru)、脱壳豆粕(大统益公司,台湾)、发酵豆粕(达邦蛋白公司,台湾)、乌贼肝末粉(squid liver meal,Power Omega,Korea)、干贝粉(scallop meal,Japan Biofarm,Japan)、小麦筋粉(wheat gluten,Roquette,France)及蓝绿藻粉(味丹公司,台湾),对照组饲料与测试饲料均添加0.5%三氧化二铬(Cr2O3,Sigma Chemical,USA)。七种测试原料测定其水份、灰份、粗蛋白及粗脂肪含量(AOAC,1995),各成份含量列于表2。饲料配制方式采手工制备,各组饲料于搅拌机中搅拌均匀后,加入适量水,以挤压方式制粒,制粒后置于20℃烘箱中烘干,再放置于-20℃下冻藏备用。 实验所使用南美白对虾系购自台湾屏东民间繁殖场,送至屏东科技大学水产养殖系后,于3500L循环FRP系统驯养,驯养期间喂商业饲料(统一饲料公司,台湾)。消化实验饲养系统为密闭式过滤循环350升FRP桶槽,水位高约45公分。每缸放置一颗打气石以鼓风机进行打气。以温度控制器控制水温在29±1℃,pH值7.8-8.0,海水盐度29-32ppt。以定时器控制光照时间,每天光照时间为12小时(0800h-2000h)。循环水系统包含初级过滤床(过滤棉过滤颗粒悬浮物)、滴滤式过滤槽、生物滤床、蛋白除沫器及杀菌用紫外灯,每2天更换一次初级过滤床的滤棉,以维持水质稳定。 实验开始时筛选体重约3.95g的白虾,每缸放置25尾,实验连同对照组及测试原料组共8个实验组,每组三重复。实验期间每日喂食虾体湿重6%的饲料,分为两等份于0900及1700喂食。循环系统中每一桶槽均搭配粪便收集管,利用水流将桶槽中粪便吸引至收集管的收集网中,再予以收集。各实验组喂食实验饲料三天后开始收集粪便,每日第一餐喂食后一小时,清除残饵及前日粪便,即安装粪便收集网。每隔1小时收集一次粪便,每日收集5次,持续收集直至样品足够分析。收集后的粪便先以干净淡水轻轻摇晃冲洗,以去除海水盐份减少原子吸收光谱仪的干扰。粪便收集后先行冻干,再进行粗蛋白及铬浓度分析。粗蛋白含量分析与饲料分析相同(AOAC,1995)。铬浓度分析采用湿式消化法(Furukawa and Tsukahata,1966),样品灰化后加入70%硝酸(nitric acid,Sigma Chemical)完全分解后,以70%过氯酸(perchloric acid,Sigma Chemical)将铬原子氧化至六价铬,再以原子吸收光谱仪(atomic absorption spectrophotometer,ZA-3000,Hitachi Co.,Tokyo,Japan)测定铬浓度。 消化率分别计算表观干物(ADC-DM)、蛋白质(ADC-CP)及原料消化率观消化效率(ADCi),其公式如下: ADC-DM(%)=100×(%Cr in feed/%Cr in feces) ADC-CP(%)=100×[1-(%Cr in feed/%Cr in feces)×(%CP in feces/%CP in feed)] ADCi=ADCt+[(0.7×Nr)/(0.3×Nt)](ADCt-ADCr) ADC:表观消化率(apparent digestibility coefficient) i:测试成分(test ingredient) t:测试日粮(test diet) r: 参考日粮(reference diet) N:营养成分(nutrient composition) 实验数据利用SAS/PC软件(SAS/PC version,SAS Institute,Cary,CA,USA),经过变异系数分析(one-way analysis of variance,ANOVA),测定各试验组是否有差异(P<0.05),若有显著差异时,再以邓肯氏多变域测验(Duncan’s new multiple range test)做进一步分析(SAS/PC program)。 三、结果与讨论 南美白对虾对七种测试原料的干物及蛋白质消化率如表3所示。各原料干物消化率数据介于64.79-80.89%,以小麦筋粉最高,红鱼粉、发酵豆粕、乌贼肝末粉、干贝粉及蓝绿藻粉次之,以豆粕最低。蛋白质消化率数据介于75.64-87.39%,以红鱼粉及小麦筋粉最高,发酵豆粕及乌贼肝末粉次之,豆粕及干贝粉再次之,以蓝绿藻粉最低。 当检视豆粕与发酵豆粕的消化率,可知利用微生物(Lactobacillus spp.)发酵的豆粕可有效提升干物及蛋白质消化率,虽蛋白质消化率略低,但干物消化率已与红鱼粉无显著差异。豆粕发酵时,藉由微生物所分泌的蛋白酶,能将蛋白质做部份水解,而降低其分子量(Kim,2004)。Yan等人(2012)指出以乳酸菌(Lactobacillus spp.)及曲菌(Aspergillus oryzae)对豆粕进行发酵处理,小猪氮消化率显著以乳酸菌发酵组优于曲菌发酵组,原因为乳酸菌对蛋白质水解能力优于曲菌,能够产生较多游离氨基酸与分子量较小的胜肽。此外,相较于喂食曲菌发酵豆粕组,喂食乳酸菌发酵豆粕的小猪血液有较低尿素氮以及较高白蛋白及肌苷,显示分子量较小的乳酸菌发酵豆粕其蛋白质品质优于分子量较高的曲菌发酵豆粕,故小猪能更有效吸收与利用发酵豆粕所提供的蛋白质。Yuan等人(2010)指出胭脂鱼(Chinese sucker)对豆粕的蛋白质消化率(83.2%),其值低于鱼粉(91.2%),但豆粕透过发酵加工即可提高其蛋白质消化率至94.0%。 本研究所使用的豆粕及发酵豆粕,委托台湾中兴大学以高效液相层析仪(HPLC)分析其分子量分布(图1),可见豆粕分子量主要分布于30-70kDa(占66.7%),经乳酸菌发酵后,发酵豆粕的分子量主要分布于<30kDa(占75.39%),显示分子量确实经发酵而大幅下降,因此提高干物及蛋白质消化即可预期。此外,我们研究也发现分子量小于10kDa的小肽占16.35%,根据葛(2010)报告指出发酵豆粕的评判标准,除了外观、色泽及香味等感官评判外,可采用三氯乙酸沉淀后所测得之可溶性小肽(即分子量小于10kDa的小肽),代表发酵豆粕蛋白质水解的程度,葛(2010)建议发酵豆粕应至少含有8-12%小肽,本研究所使用之发酵豆粕即符合此标准。蛋白质水解后之小分子胜肽,除了被动物消化吸收效率较佳之外,也被认为具有其他之生理作用,例如在人类中,水产品水解胜肽被证实能提高肝脏功能,降低血压及心血管疾病风险等,植物性蛋白质水解胜肽也证实具有抗氧化之功效,Lim和Lee(2011)指出罗非鱼喂食含Aspergillus oryzae发酵豆粕饲料,可有效提高鱼体内抗氧化能力。藉由发酵工法,除可降低豆粕蛋白质分子量外,所得小分子胜肽,若能提供额外机能性,可提高发酵豆粕的商业价值。然目前相关研究甚少,不同鱼/虾种、不同生命期、甚至于所提供的小分子胜肽分子量高低,之间的差异性仍须进一步确认。 此外,本研究所使用的发酵豆粕约含6%有机酸(乳酸)。虹鳟研究指出添加柠檬酸(Vielma et al.,1999;Pandey and Satoh,2008)或乳酸(Pandey and Satoh,2008)虽不影响其成长,但能提升鱼体对铁及磷之利用性。Zhou等人(2009)指出罗非鱼饲料中添加丁酸钾虽不影响成长,然可有效改善肠道菌相,抑制杂菌之生长。Ng等人(2009)则发现饲料添加丁酸钾,除能促进罗非鱼成长及营养素利用外,亦可提高鱼体对病原菌之抵抗。鲑鱼喂食1.5%乳酸钠能提高其成长,并提高肠道蛋白酶活性且抑制杂菌生长(Gislason et al.,1996),此为乳酸的抗菌作用所致。相同鱼种亦发现乳酸除促进成长外,亦可改善钙与磷之利用与蓄积(Ringo et al.,1994)。乳酸菌发酵豆粕附带产生乳酸,亦应为改善南美白对虾之营养素消化率之原因之一。有机酸的其它功能,如促进水产动物成长、营养素利用、肠道菌相等,是否有益于南美白对虾,值得进一步探讨。 本研究发现,蓝绿藻虽然干物消化率与红鱼粉无差异,但蛋白质消化率显著低于红鱼粉(表3)。除蛋白消化较差外,蓝绿藻粉另一问题为其适口性,我们的实验过程发现添加30%蓝绿藻粉之测试饲料,造成南美白对虾对此饲料之适口性下降,消化率试验期间,每日实际摄食量经计算后仅约3.5%,低于其他组别饲料(6%),摄食量较低时,消化率数值可能受动物体生理状态,或有无饱食所影响,因此所得蓝绿藻粉消化率仍需进一步研究确认。对此,蓝绿藻粉若要应用于水产饲料,可能需先解决适口性问题,找出可接受添加量,再考虑其对鱼粉的取代性。 四、结论 本研究结果显示藉由乳酸菌(Lactobacillus spp.)发酵加工,可有效降低豆粕的蛋白质分子量,提高有机酸含量,提升干物及蛋白质消化率,因此发酵豆粕应可有效应用于水产动物饲料。蓝绿藻因其蛋白质消化率低,且适口性差,若要应用于水产饲料中,则须先改善此二问题。 |
重点推荐 |
|
免责声明:
1、凡本网注明“来源:水产前沿网”的所有作品,均为水产前沿网合法拥有版权或有权使用的作品,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明“来源:水产前沿网”。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
2、凡本网注明“来源:XXX(非水产前沿网)”的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
3、如本网转载涉及版权等问题,请作者在15天内来电或来函与水产前沿网联系。联系方式:020-85595682。