蝇蛆粉在水产饲料中的应用研究
2014-04-05李立军程宁宁杨梅玲
■ 李 华 李立军 黄 卫 程宁宁 杨梅玲
(杭州海皇饲料开发有限公司,浙江杭州 311100)
近年来,水产饲料迅猛发展,2013年产量将近1 900万吨,鱼粉是水产饲料中不可或缺的优质蛋白源,而鱼粉需求量的增加与鱼粉产量下降导致鱼粉的价格持续走高。由于我国渔业资源、技术水平有限,国内使用鱼粉大多仍依赖进口,找到能够替代鱼粉的动植物蛋白源是保证我国水产养殖业持续发展的关键。同时,随着水产养殖业集约化、规模化程度的提高,养殖动物受到的环境胁迫不断增强,导致其病害滋生,而药物使用不仅造成耐药性,还会导致药物残留等诸多问题。因此,通过营养调控途径提高养殖动物的抗氧化、抗应激能力和免疫力日益受到重视。蝇蛆是一种优质的动物蛋白源,不仅营养价值高,且体内含有抗菌肽、几丁质、凝集素等具有免疫调节功能的物质,因此,逐渐成为人们研究的热点。本文结合近几年国内外有关蝇蛆粉在水产饲料上应用的研究成果作一概述。
1 蝇蛆的营养价值
蝇蛆营养成分全面,能基本满足养殖动物正常生长、发育和繁殖。其中,鲜蝇蛆、干蝇蛆粗蛋白含量分别为15.62%和62.52%左右,干蝇蛆与秘鲁红鱼粉的粗蛋白含量接近,粗脂肪、总糖、粗灰分含量分别为18.05%、2.87%和6.14%;蝇蛆含有16种以上氨基酸,种类齐全,其中必需氨基酸含量占总氨基酸含量(E%)比值约为47.72%,必需氨基酸与非必需氨基酸总量的比值(E/N)为0.91,E%/T(常数=15)为3.18,均高于FAO/WHO提出的参考蛋白模式的40%、0.6和3。蝇蛆不饱和脂肪酸含量为58.50%,其中必需脂肪酸含量为24.89%,主要含有亚油酸和亚麻酸等鱼体生长必需的营养成分。蝇蛆体内无机盐和维生素含量丰富,种类齐全,Fe、Zn、Ca、Se等含量分别为268、159、0.31、8.90 mg/kg;维生素A、D、E含量分别为727.8 μg/100 g、131.0 μg/100 g、10.04 mg/100 g。此外,还含有磷、镍、硼等多种微量元素。此外,蝇蛆还富含抗菌肽、凝集素和几丁质等特殊免疫活性成分。
2 蝇蛆在水产饲料中的应用
2.1 对水产动物生长、存活的影响及其在饲料中的适宜用量
在凡纳滨对虾(初始重0.53 g,养殖65 d)饲料中,当蝇蛆粉添加量<7%时,可促进对虾的生长(邓田方等,2012)。李志杰等(2012)也发现,用蝇蛆粉替代15%鱼粉时,凡纳滨对虾(初始体长2.5 cm,养殖56 d)的全长、体长和背甲宽显著提高,且显著提高存活率。仲明等(2007)用虫肽蛋白粉(蝇蛆粉)替代饲料中鱼粉,各代替组(0%、33.3%、66.7%、100%)试验虾(初始重1.46 g,养殖56 d)生长速度与对照组相比无显著差异。而陈乃松等(2007)研究认为,饲料中添加蝇蛆粉对凡纳滨对虾(初始体长1.5 cm,56 d)生长及饲料效率无正面影响。
罗非鱼能够有效利用蝇蛆蛋白粉,即使饲料鱼粉全部被替代后也不会对罗非鱼的生长、摄食或饲料效率造成显著影响。泥鳅饲料、长丝异鳃鲇幼鱼饲料及黄鳝饲料中蝇蛆粉替代鱼粉比例不能超过50%,超过50%则显著抑制其生长和采食。蝇蛆粉替代鱼粉比例超过20%时会显著影响黄颡鱼幼鱼(初始体重2.02 g,养殖60 d)生长性能,饲料中蝇蛆粉添加390 g/kg时,瓦氏黄颡鱼特定生长率、饲料效率及蛋白质效率显著降低,而在异育银鲫中没有显著差异。
中华鳖在蝇蛆粉替代50%鱼粉后,存活率提高,但生长性能显著下降,而2%蝇蛆粉替代鱼粉可显著促进刺参的生长。
蝇蛆粉替代鱼粉在不同的水产动物中表现出的差异可能与动物品种、动物规格、试验动物日粮的营养水平设计、养殖密度及投饲频率有关。蝇蛆粉的替代限量表明,其在大部分动物上不能完全替代鱼粉,分析其可能原因:一是蝇蛆粉必需氨基酸如Met、Lys及多不饱和脂肪酸相对鱼粉不足,导致替代比例过大时,必需氨基酸和脂肪酸比例不平衡;二是鱼粉中含有动物生长所必需的某些未知生长因子。
2.2 对水产动物消化酶、消化器官组织结构的影响
在黄颡鱼(初始体重2.02 g,养殖60 d)饲料中,当蝇蛆粉等蛋白替代鱼粉比例不超过20%时,不会对黄颡鱼幼鱼前肠、肝胰脏组织结构造成病理损伤。替代鱼粉后,黄鳝谷丙转氨酶活性无显著差异,说明蝇蛆粉对肝脏没有不良影响;蝇蛆粉替代水平在60%以下时对凡纳滨对虾消化酶和转氨酶活性没有显著影响,对肝胰腺结构损伤不明显,20%~60%替代组肝胰腺上皮细胞中空泡增多,并且出现未知物质;替代水平高于60%时肝胰腺结构损伤严重。但2%蝇蛆粉替代鱼粉可显著提高刺参淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶与纤维素酶活力。
蝇蛆粉替代鱼粉后对水产动物消化酶及消化器官组织结构的不同影响,可能与水产动物品种,试验饲料原料构成、原料品质及替代比例等有关,但大多表现出较高的表观消化率,表明其可作为水产动物的优质的饲料蛋白源,但要注意替代比例。
2.3 对水产动物体成分的影响
Ogunji等(2008)对尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)的研究结果显示,用蝇蛆粉替代鱼粉后各替代水平罗非鱼体粗蛋白含量与全鱼粉组无显著差异,鱼体粗脂肪含量随蝇蛆粉替代水平的增加显著升高,而水分和灰分含量显著降低。Fasakin等(2003)用4种不同来源的蝇蛆粉完全替代非洲鲇饲料中的鱼粉的结果表明,蝇蛆粉不影响非洲鲶鱼体粗蛋白、粗脂肪、水分和灰分含量,各组之间差异不显著。蝇蛆替代鱼粉比例为25%及以上时,泥鳅全鱼粗脂肪含量显著高于对照组,而泥鳅鱼体粗蛋白、粗灰分和水分含量不受替代水平影响。替代水平高于50%时,黄鳝全鱼粗灰分含量显著高于其它组,对黄鳝品质产生一定影响。不同鱼类摄食蝇蛆粉后鱼体常规营养成分的差异与肉骨粉的结果类似,除了与鱼的种类有关,也可能与饲料组成的不同及环境因素有关。
2.4 对水产动体肌肉品质的影响
肌肉品质与肌肉干物质、蛋白质、肌间脂肪和灰分含量和比例有关,鱼肉蛋白质、脂肪含量高,水分含量低,鱼肥嫩好吃,鱼肉品质好。在黄颡鱼(初始体重2.02 g,养殖60 d)饲料中,蝇蛆粉对黄颡鱼肌肉常规成分、脂肪酸和氨基酸含量在替代鱼粉水平不超过40%时影响不显著,替代水平低于60%可提高肌肉胶原蛋白含量,改善肌肉系水力和嫩度,提高肌肉品质。当蝇蛆粉替代鱼粉水平不超过80%时,黄颡鱼肌肉粗蛋白质和粗脂肪随替代水平的升高逐渐增加,而水分降低,表明其一定程度上有利于黄颡鱼肌肉品质的改善。在青鱼中的研究表明,其肌肉成分不受饲料中蝇蛆粉影响,这与在中华鳖上的研究结果相似,但蝇蛆替代鱼粉后,中华鳖肌肉硬度显著降低,黏性提高,裙边的内聚性参数显著下降,鳖肉品质基本稳定,显著提高裙边的胶原蛋白含量,可能是蝇蛆蛋白增强体内甘氨酸的合成代谢,进而促进胶原蛋白的合成,但具体机制有待进一步研究。严晶等(2012)发现,用蝇蛆粉替代凡纳滨对虾饲料中不超过60%的鱼粉时,对虾肌肉常规成分、鲜味氨基酸、肌苷酸和必需氨基酸含量没有受到显著影响,仅使虾肌肉游离精氨酸含量显著升高,不会影响凡纳滨对虾肌肉的鲜味。
脂肪酸是脂类重要的组成成分,其中多不饱和脂肪酸(PUFA)是人体不可缺少的营养物质,同时PUFA也是肉食香味重要的前体物质。Cameron等研究表明,猪肉香味和总体可接受程度与单不饱和脂肪酸(MUFA)含量呈正相关关系,与PUFA含量呈负相关关系。蝇蛆替代鱼粉后,提高了黄颡鱼肌肉MUFA含量,降低PUFA含量,在一定程度上改善黄颡鱼肌肉香味和可接受程度。
2.5 对水产动物血浆生化指标的影响
血浆葡萄糖是衡量机体营养状况的重要指标,在一定阈值内,血浆葡萄糖含量越高,表明水产动物摄食越积极,健康状态越好,但超过一定阈值,会造成机体的营养生理胁迫,损害水产动物健康。蝇蛆粉替代鱼粉后黄颡鱼葡萄糖含量显著升高,可能与其摄食量显著增加、对糖的耐受力和碳水化合物的利用能力较强有关(张世亮,2011);而对尼罗罗非鱼血浆葡萄糖含量、皮质醇浓度、红细胞比容及血红蛋白浓度没有影响,没有对尼罗罗非鱼产生应激胁迫(Ogunji等,2008)。蝇蛆粉替代黄颡鱼鱼粉比例不超过40%时,血浆谷丙转氨酶和谷草转氨酶活性随替代比例升高而逐渐降低,蝇蛆粉在一定程度上起到保护肝脏的作用,当替代比例不超过60%时,蝇蛆粉可提高黄颡鱼幼鱼机体脂质代谢能力,降低血脂含量。
2.6 对水产动物免疫力及抗氧化性能的影响
蝇蛆粉含有抗菌肽、几丁糖、凝集素等多种免疫活性物质,且含有的白蛋白和球蛋白都有很好的清除羟基自由基的作用。蝇蛆幼虫的组织匀浆液中存在抗流感病毒活性物质,在对虾抗杆状病毒感染过程中发挥了重要作用。蝇蛆粉不会对罗非鱼产生氧化应激反应,可以有效地在饲料中应用。蝇蛆粉替代鱼粉显著提高水产动物血清和肝脏中的SOD、GSH-Px活性和C3、C4补体活性,CAT、ACP、血清溶菌酶及吞噬细胞吞噬活性,降低丙二醛含量,显著增强了异育银鲫、青鱼、刺参、黄鳝和对虾的抗氧化能力和机体免疫力,对中华鳖日本品系的抗氧化性能和溶菌酶活性没有影响。也有研究认为,蝇蛆粉对对虾血清SOD和罗非鱼肝脏CAT的活性无明显影响,甚至导致瓦氏黄颡鱼抗氧化能力显著下降,但作为免疫刺激物在一定程度上提高了对虾的抗弧菌能力。
3 蝇蛆复合产品在水产饲料中的应用
随着蝇蛆在饲料中应用的增加,人们亦开发蝇蛆复合产品,以期做到更合理的利用并降低成本,蝇蛆复合发酵蛋白就是其中一种,它是将集中孵化的幼蛆搭配其他蛋白原料,在适宜条件下与特定微生物共生培养而得到的一种复合发酵蛋白,该蛋白含有多肽、大量游离氨基酸及其它未知促生长因子。郭玉阳等(2012)用蝇蛆复合发酵蛋白替代鱼粉发现,随着替代鱼粉比例的增加,彭泽鲫(初始体重9 g)的增重率呈下降趋势,饲料系数逐渐增高,其原因是蝇蛆复合发酵蛋白的氨基酸模式与鱼粉差别较大,即使平衡了蛋氨酸和赖氨酸,但是随着替代比例的增加,氨基酸不平衡的缺陷越明显;乔永刚等(2012)用蝇蛆蛋白替代黄鳝(初始体重25~26 g)饲料中鱼粉,可以显著提高饲料适口性并促进生长,增强抗病力,改善肝功能,这可能与两种鱼食性差别较大及所用蝇蛆蛋白产品原料结构及产品的品质有一定关系,例如蝇蛆复合发酵蛋白中使用了消化率低于鱼粉的其它蛋白原料,如饼粕类,其使用比例及抗营养因子通过发酵后的去除程度都会影响蝇蛆复合发酵蛋白的品质及使用效果。
4 蝇蛆的安全性
家蝇由于生活环境条件差,携带和传播大量的病菌,蝇蛆作为家蝇的后代一样会携带这些病菌。Banjo等(2005)对家蝇幼体体表和肠道微生物培养试验发现,致病性铜绿假单胞菌属、溜曲霉、金黄色葡萄球菌等的存在。因此,有必要对其安全性进行评价。Awoniyi等(2004)对蝇蛆粉替代鱼粉在鸡饲料中做了安全性评价,发现对内脏器官、排泄物的有害微生物菌群及数量,红细胞数量及容积、血红蛋白含量等均无显著影响。蝇蛆粉替代鱼粉后对凡纳滨对虾、黄颡鱼、彭泽鲫的成活率无明显影响;青鱼等的成活率有增高趋势;中华鳖、刺参的存活率显著提高;凡纳滨对虾的抗弧菌和青鱼的抗嗜水气单胞菌能力提高。乔永刚等(2012)用蝇蛆复合蛋白替代鱼粉,黄鳝存活率有增高趋势,而杨帆(2011)用蝇蛆粉替代鱼粉,高替代组存活率显著降低,这可能因为蝇蛆复合蛋白中所含蝇蛆粉的量与蝇蛆粉相比偏低有关,但对蝇蛆粉显著降低尼罗罗非鱼、泥鳅及黄鳝的成活率,其原因未深入讨论,是否与过量替代造成营养的不够均衡还是与蝇蛆粉的安全性有关等,有待进一步研究。
孙冰等(2007)指出,蝇蛆体内含有大量的重金属等矿物质元素,当其作为饲料蛋白源添加到水产饲料中时,需评估是否会引起重金属在养殖动物体内残留。目前,相关研究较少。何中央等(2013)用蝇蛆蛋白粉替代50%鱼粉长期饲喂中华鳖日本品系后,其食品质量指标,如喹乙醇代谢物、沙星类、硝基呋喃类及重金属等残留量,与常规饲料养成的中华鳖一样,符合水产品质量安全标准。以上大量的研究结果说明,蝇蛆粉替代鱼粉在水产养殖中是可行的,但是关于蝇蛆粉的安全性评价有待进行更多的研究。
5 小结
国内外围绕蝇蛆粉替代鱼粉在水产饲料中的应用开展了一些研究,结果表明,蝇蛆粉可以部分甚至一定条件下完全替代饲料中的鱼粉,蝇蛆粉是一种优质的动物蛋白源,并且在部分养殖动物中可以提高免疫力,但研究的水产动物品种还相对太少,对替代后对水产品风味影响、水产动物免疫功能表现还有待进一步研究,对养殖水环境的影响也没有相关报道。在鱼粉价格居高不下、养殖动物疾病频发的形势下,加强研究蝇蛆粉对鱼粉的替代及其对免疫功能的影响显得很有必要。