不同原料和干燥工艺对鱼粉质量的影响

2020-03-13吴代武叶元土

饲料工业 2020年4期

■吴代武唐峰* 胡彬叶元土

(1.浙江丰宇海洋生物制品有限公司，浙江舟山316100；2.苏州大学基础医学与生物科学学院，江苏苏州215123)

鱼粉是以低值鱼、虾、蟹等副渔获物及水产品加工下脚料为原料生产的高蛋白质产品。鱼粉具有必需氨基酸、脂肪酸含量高，适口性好以及抗营养因子少等特点，一直以来是水产饲料中重要的动物蛋白源。随着我国水产养殖业的高速发展，国产鱼粉供应存在大量的缺口，需要从国外进口。此外，由于资金和技术等原因，国产鱼粉质量参差不齐，同进口鱼粉相比，国产鱼粉普遍存在蛋白质含量相对较低、脂肪含量较高、灰分含量较高以及颜色较深等缺点[1]。

近年来，有关鱼粉质量的研究较多，王宪文等[2]认为鱼粉质量因原料鱼的种类、生产工艺、后期贮存等因素的不同而有所差异。不同温度干燥的鱼粉营养价值和性质有较大差别，影响饲料加工[3]，加工成饲料后投喂会对水产动物的生产性能产生不同的影响[4]。从已有的研究可以看出，干燥方式特别是干燥温度会对鱼粉质量产生影响，但目前关于鱼粉加工工艺的研究还较少，并且这些研究大多考量温度对单一原料加工的影响，缺乏相互比较。故本研究采用低温低压干燥及湿法高温干燥方式分别对金枪鱼（Katsuwonus）排压榨饼、冰鲜磷虾（Euphausia pacifica）进行干燥处理，比较不同鱼粉的营养价值、新鲜度指标与感官，来探究不同原料与干燥工艺对鱼粉质量的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验所用原料金枪鱼排、冰鲜磷虾购自浙江融创食品工业有限公司。

1.2 试验设计

金枪鱼排脂肪较高，进入干燥机前先经过蒸煮、压榨进行脱脂处理；冰鲜磷虾解冻后直接进入干燥机。同一批次原料分别通过湿法高温、低温低压两条不同生产线干燥处理。湿法高温干燥工艺采用多级盘式烘干机（烘干机夹层压力0.8 MPa），金枪鱼排压榨饼经过四级烘干，磷虾经过五级烘干制得鱼粉。低温干燥采用桨叶干燥机（烘干机夹层压力0.1 MPa）与热风干燥的组合干燥方式。

两种鱼粉共采集6 种样品，分别是：干燥前的金枪鱼排压榨饼（Tuna-R）、低温干燥金枪鱼排粉（Tu⁃na-L）、高温干燥金枪鱼排粉（Tuna-H）、干燥前的冰鲜磷虾原料（Krill-R）、低温干燥磷虾粉（Krill-L）和高温干燥磷虾粉（Krill-H）。同种鱼粉样品采集3次，每30 min 采集一次，每次取样2 kg。样品采集后迅速-20 ℃保存，真空冷冻干燥备用。

1.3 分析方法

粗蛋白测定采用凯氏定氮方法（GB/T 5009.5—2010）；粗脂肪测定采用索氏抽提方法（GB/T 14772—2008）；灰分测定按照（GB/T 5009.4—2010）标准测定；挥发性盐基氮（TVB-N）测定采用SC/T 3032—2007 方法；生物胺测定采用GB 5009.208—2016 方法；酸价（AV）测定采用GB/T 5009.37—2003方法；2-硫代巴比妥酸（TBA）值测定采用GB/T 35252—2017方法；胃蛋白酶消化率（体外）送舟山市质量技术监督检测研究院测定。

1.4 数据处理

原始数据经Excel 2016初步整理后，用SPSS 20.0进行单因子方差分析(One-Way ANOVA)，同时进行Duncan's法多重比较分析试验数据的差异显著性，结果以“平均值±标准差”(mean±SD)表示，以P＜0.05为差异显著水平。

2 结果

2.1 低温干燥对鱼粉主要营养成分的影响

不同干燥方式对金枪鱼排粉、磷虾粉主要营养成分的影响见表1。干燥前，经预处理（蒸煮、压榨）的金枪鱼排压榨饼水分为47%，不经预处理的磷虾水分高达83%，两种原料分别经高温、低温干燥至水分＜10%的鱼粉。低温干燥对鱼粉粗蛋白质、粗脂肪、灰分含量无明显影响（P＞0.05）。鱼粉常规成分主要受原料性质影响，金枪鱼排粉脂肪、灰分含量高于磷虾粉。

表1 不同干燥方式对金枪鱼排粉、磷虾粉主要营养成分的影响（干物质，%）

2.2 低温干燥对鱼粉新鲜度指标的影响(见表2)

不同干燥方式对金枪鱼排粉、磷虾粉TVB-N、AV、生物胺含量及TBA 值的影响见表2。由表2 可知，与高温干燥鱼粉相比，低温鱼粉TVB-N、AV 含量变化明显，而TBA 值、生物胺含量的变化与原料种类有关。金枪鱼排压榨饼TVB-N 仅39 mg/100 g，干燥后显著升高；冰鲜磷虾TVB-N 高达318 mg/100 g，干燥后显著降低；两种低温鱼粉TVB-N 含量均显著高于高温鱼粉（P＜0.05）。两种鱼粉的AV 在高温、低温干燥后均显著降低，高温干燥效果更明显（P＜0.05）；TBA 值变化与之相反，干燥后显著升高，而低温磷虾粉显著低于高温磷虾粉（P＜0.05）。低温金枪鱼排粉腐胺、尸胺、组胺低于高温鱼排粉，腐胺、尸胺差异显著；低温磷虾粉与之相反，3种生物胺均显著高于高温磷虾粉（P＜0.05）。结果表明，鱼粉新鲜度指标因原料鱼的种类和干燥工艺的不同而有所差异；与高温干燥相比，低温干燥会升高鱼粉TVB-N、AV 值，而生物胺含量的变化主要与原料性质有关。

表2 不同干燥方式对金枪鱼排粉、磷虾粉TVB-N、AV、生物胺含量及TBA值的影响（干物质）

2.3 低温干燥对鱼粉胃蛋白酶消化率的影响

不同干燥方式对金枪鱼排粉、磷虾粉胃蛋白酶消化率（体外）的影响见表3。金枪鱼排粉的胃蛋白酶消化率低温干燥后变化不显著，高温干燥显著降低(P＜0.05)。磷虾粉的胃蛋白酶消化率在高温、低温干燥后均显著降低，但低温磷虾粉消化率高于高温磷虾粉(P＜0.05)。低温鱼粉胃蛋白酶消化率较高温鱼粉高1%～1.5%，表明低温干燥有利于保持鱼粉蛋白质的营养价值。

表3 不同干燥方式对金枪鱼排粉、磷虾粉胃蛋白酶消化率（体外）的影响

2.4 低温干燥对鱼粉感官的影响(见图1)

采用低温干燥时，金枪鱼排粉由黄色变为浅棕色（图1a），有明显的鱼腥味；采用高温干燥时，金枪鱼排粉颜色变为深棕色（图1b），鱼腥味变淡，出现焦糊味。采用低温干燥时，磷虾粉由红色变为浅红色（图1c），有明显的腥香味；采用高温干燥时，磷虾粉颜色变为红棕色（图1d），腥香味变淡，出现焦糊味。

3 讨论

鱼粉是水产饲料的重要动物蛋白源，鱼粉质量的好坏直接影响饲料的质量和利用率。质量差的鱼粉会造成大西洋庸鲽（Hippoglossus hippoglossus）[5]、鲈鱼（Lateolabrax japonicus）[6]、黄颡鱼（Pelteobagrus ful⁃vidraco）[7]等水产养殖动物生长障碍，组织发生病变。因此，控制鱼粉质量对水产养殖业的健康持续发展具有重大的经济意义。

鱼粉质量与原料的选择密切相关。鱼粉生产中常用一些经济价值较低的鱼和虾等作原料，另外，在水产品加工过程中的鱼头、鱼刺、鱼皮等也可作为生产原料[8]。本研究所用的太平洋磷虾个体小，易腐烂，而金枪鱼排为水产品加工下脚料，新鲜度好。以金枪鱼排、磷虾为原料生产的两种鱼粉蛋白质含量相近，金枪鱼排粉胃蛋白酶消化率高于磷虾粉，且新鲜度指标TVB-N、酸价、生物胺含量均远低于磷虾粉，证实了原料选择对鱼粉质量的重要性。

鱼粉质量不仅与原料有关，也受到加工工艺的影响。在鱼粉生产中有直火、蒸汽等多种烘干工艺，它们造成鱼粉质量的差异主要是其加工温度的不同。研究表明，低于120 ℃的烘干温度对鱼粉蛋白质、脂肪、灰分等常规成分影响较小[9-10]，当烘干温度达到150 ℃时鱼粉脂肪才会显著降低[11]。本研究中的湿法高温干燥采用盘式干燥机，它是国内鱼粉生产的常用干燥设备，烘干温度低于150 ℃[12]，与之相比，低温干燥对两种试验鱼粉的主要营养成分无明显影响。

图1 不同干燥方式对金枪鱼排粉、磷虾粉的感官影响

鱼粉常规指标只能大体描述鱼粉质量，无法对原料鱼加工过程中营养价值变化进行描述。研究表明，蛋白消化率是评价鱼粉蛋白质质量的重要指标之一[13-14]。本研究发现，低温干燥的金枪鱼排粉、磷虾粉胃蛋白酶消化率（体外）较高温鱼粉提升了1%～1.5%。Aksnes 等[5]用相同的原料分别在70 ℃和100 ℃干燥制备两种鱼粉，发现高温鱼粉的蛋白消化率（貂）降低了4%，其在对大西洋庸鲽的养殖试验中还发现高温鱼粉导致大西洋庸鲽生长和饲料效率降低。与之相似的是，鲯鳅（Coryphaena hippurus）在摄食高温烘干（150 ℃）的鲱鱼粉后生长速度明显比摄食低温鱼粉（75 ℃）降低[15]。对于鲑鳟类的研究普遍发现低温鱼粉的蛋白消化率要高于高温干燥鱼粉，可以明显促进鱼的成长[9，16]，在金头鲷（Sparus aurata）[17]中也有同样的发现。这种摄食高温烘干鱼粉后生长速度的降低可以归因于高温对鱼粉蛋白质消化率的影响[18]。但Aksnes等[5]认为鱼粉蛋白质消化率的降低不是导致生长和饲料效率下降的唯一因素，他认为蛋白消化率是评价加工温度对鱼粉质量影响的一个有效指标。

研究表明，用优质新鲜度鱼粉比用“中等”或“低质”新鲜度的鱼粉可明显提高大西洋庸鲽[5]、凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）[19]、大西洋鳕鱼(Gadus morhua)[20]和狼鳚（Anarhichas lupus）[21]等养殖动物的生长和饲料利用效率。一般以挥发性盐基氮、生物胺及酸价等含量高低来判定鱼粉的新鲜程度。本研究中，两种低温干燥鱼粉TVB-N含量均高于高温鱼粉，主要是因为TVB-N沸点低，在干燥过程中逐渐挥发，随着干燥温度提高，鱼粉残留的TVB-N 含量减少[11]。磷虾原料TVB-N含量较高，在干燥过程中挥发迅速，磷虾粉TVB-N 含量降低明显。金枪鱼排压榨饼TVB-N 含量低，在干燥过程中难以完全挥发，伴随烘干过程TMA等挥发性成分增加[10]，导致金枪鱼排粉较压榨饼TVB-N含量升高。

组胺、腐胺、尸胺等生物胺也是评价水产品腐败变质程度的重要指标。与挥发性盐基氮不同，组胺、腐胺、尸胺等大多数生物胺挥发性差，难以在烘干过程中去除[22]。水产品中生物胺是微生物所产生的酶作用所致，大多数生物胺是由自身的前体氨基酸被微生物所产生的氨基酸脱羧酶作用生成相应的生物胺[22]。经过高温蒸煮的金枪鱼排压榨饼微生物数量少，而不经过蒸煮的磷虾微生物多，更易腐烂生成生物胺，所以磷虾粉生物胺增加量远高于金枪鱼排。低温干燥过程中冰鲜磷虾升温较慢，在微生物作用下生成了大量的生物胺。原料或新鲜度不同的鱼粉在生产过程中生物胺的变化差异较大[10]，而不同季节的同种鱼粉在加工过程中生物胺的变化也有所差异[12]。生物胺的生成受到微生物数量、前体氨基酸含量、环境温度等诸多条件的影响，导致了鱼粉中生物胺含量的变化多样。

酸价是脂肪中游离脂肪酸含量的标志，油脂在氧化过程中酸价升高。研究表明高温会导致油脂酸价升高[23]，但在本研究中，低温干燥金枪鱼排粉、磷虾粉酸价高于高温鱼粉，表明鱼粉中油脂酸价随着温度升高反而降低。李戈等[11]的研究结果与本文相似，烘干温度升高，鱼粉酸价明显降低，冷冻干燥鱼粉酸价最高。刘娟萍等[24]对红鱼粉进行直接加热，也发现加热温度从90 ℃升到120 ℃，鱼粉酸价降低明显。温度升高，油脂与蛋白质的相互作用增强，形成蛋白-油脂聚合物，游离脂肪酸减少，油脂氧化程度降低，这可能是鱼粉酸价降低的原因[25]。但这相互作用也会导致氨基酸降低，蛋白溶解度下降[25]，这也可能是蛋白质消化率降低的原因之一。TBA 值是油脂变质过程中的最终氧化产物——丙二醛含量的标志，高浓度的丙二醛会降低养殖动物生长速度，甚至造成机体损伤[26]。在本研究中，各鱼粉的TBA值较干燥前呈现不同程度的升高，而高温鱼粉TBA 值高于低温鱼粉，意味着高温会加速鱼油的氧化酸败，控制干燥温度可有效减缓鱼油氧化。

鱼粉色泽随鱼种而异，红鱼粉以黄褐色到棕褐色为主，白鱼粉为淡黄色或灰白色[27]。金枪鱼鱼肉为暗红色，因此金枪鱼鱼排粉一般为棕褐色。鱼粉加热温度高或含油脂高者，颜色加深。李戈等[11]在加工鱼粉过程中发现加热温度超过100 ℃，随着干燥温度的升高，鱼粉颜色变深，鱼粉中鱼腥味变淡，并出现焦糊味。而冷冻干燥的鱼粉颜色浅，无焦糊味。在高温加工过程中，还原糖与氨基酸发生美拉德反应，会产生褐色产物。在本研究中高温干燥鱼粉颜色更深的现象，应该就是鱼粉发生了明显的美拉德反应。