喷雾干燥蛋粉在水产动物营养中的新奇应用「水产动物营养的研究方向」
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文/ 水产前沿
水产前沿网原创报道，禽蛋从远古至今都是人类极为重要的优质营养来源。早在几十年前，国外的畜牧行业和宠物行业就已经开始使用蛋粉作为功能性的保健品，用于幼体断奶期、母体孕期和哺乳期等阶段来提高生长效率、控制疫病风险以及改善动物福利。然而，基于公开发表的文献，鸡蛋和蛋粉的营养作用在几乎所有水产养殖动物中的研究均非常有限。目前，来自国际市场的喷雾干燥蛋粉已经获得了国家监管部门的安全及质量审核与批准，有望成为国内水产饲料的新型功能性原料以及虾、蟹等高端养殖品种的基础原料。
《水产前沿》采访了喷雾干燥蛋粉进口企业的总经理李军雁先生，以及从不同角度研究了喷雾干燥蛋粉营养价值及其在水产养殖品种中应用效果的五位营养学家--伍国耀、杜震宇、刘波、胡毅和张月星等教授，以期能够较为全面地介绍喷雾干燥蛋粉，从而为水产饲料行业对于这种新型原料的理解、选用以及我国名优甲壳动物功能料及动保产品的开发提供一些积极有益的帮助。
李军雁
日本明治大学MBA，鑫瑞森贸易（大连）有限公司总经理，公司为美国进口鸡肉粉的主要供应商，也是进口喷雾干燥蛋粉的国内独家供应商。
水产前沿：能否介绍一下喷雾干燥鸡蛋粉的引进过程？
李军雁：我们公司专注于海外优质蛋白源、能量饲料以及功能性添加剂的开发已有十余年的历史，希望能够为我国畜牧、水产和宠物行业的发展贡献绵薄之力。近年来，我们年均进口优质美国鸡肉粉4万余吨，为国内多家水产饲料企业和宠物食品企业供应了优质原料。在与美国众多动物蛋白行业深度合作的十余年里，我们发现了这种喷雾干燥鸡蛋粉原料。经评估发现，无论从资源稀缺性、营养全面性或者功能特殊性，这种喷雾干燥的全蛋粉都是不可多得的优质原料。在美国、加拿大等国家，喷雾干燥蛋粉是一种被广泛用于宠物食品、仔乳猪前期料、妊娠、泌乳母猪和公猪种猪料中的功能性原料。无论是从原料来源还是加工工艺方面而言，这种蛋粉产品都具有非常独特的性状，我们坚信这种产品对于我国蓬勃发展的水产养殖行业具有重要的支持作用。在过去的5年中，我们向国家相关监管部门呈现了这个产品的安全性、质量特性及其重要性。历经中美贸易战的一波三折，最终在2020年春天，获得了喷雾干燥蛋粉批准合法进口的资质。
水产前沿：能否介绍一下进口的喷雾干燥鸡蛋粉和其他的蛋粉产品有哪些差异？
李军雁：进口喷雾干燥鸡蛋粉对比其他蛋粉产品在原料来源，原料运输保存，加工方式等有显著差异。首先，喷雾干燥蛋粉的原料来源于脱壳的完整蛋白和蛋黄，以及蛋液生产过程中蛋壳里残留的蛋清液，从而使得蛋清中的溶菌酶等多种功能性蛋白质和来自于卵黄的抗体IgY、胆固醇等功能性物质都在原料中得以保全。这与其他蛋粉产品来自于食品加工、烘焙和生物制药行业的下脚料有着本质的不同。第二点，收集到的蛋液被迅速降温到4摄氏度，然后通过冷链运输到喷雾干燥工厂进行后续加工，这对于功能性物质的保存非常重要。第三点，喷雾干燥工艺对于最大限度地保存功能性物质发挥着关键作用。通过喷雾干燥工艺生产的蛋粉，具备细微且高度均一的粒径，这使得喷雾干燥蛋粉的比表面积较同重量的其他蛋粉产品高成百上千倍，这使其与养殖动物消化液和消化道上皮细胞的接触几率更高。因此，喷雾干燥蛋粉从理论上来说具有最高的消化吸收率。这种从物理性状推测出的超高消化率，在张月星教授的加州鲈消化率实验中也得到了充分的证实。最后一点，就是这个产品是在国外生产企业进行的装袋。从工厂原包到饲料企业，不存在任何勾兑混杂的风险，这与市场上常见的经过调制、改变色泽和风味的蛋粉产品有着本质区别。
水产前沿：能否介绍一下进口喷雾干燥鸡蛋粉目前在水产养殖应用中遇到的挑战？
李军雁：我们遇到的挑战主要是这种产品在水产动物营养配方体系中缺乏相应的营养元素数据。我们很难想象，如此重要的一个产品，在西方主导编写的NRC《鱼类与甲壳类营养需要》的常见水产饲料原料目录中是完全缺失的。在水产饲料领域，国内企业在技术、配方能力与加工工艺等绝大多数领域都是引领全球的。然而，为喷雾干燥蛋粉建立起一个针对上百种水产养殖品种不同生长阶段的全面的营养数据库是一个非常耗时的过程。目前，我们有幸与国内外多位知名动物营养学家携手合作，希望能够尽快建立起氨基酸谱、脂肪酸谱、磷脂和胆固醇含量以及国内主要养殖品种对于蛋粉中不同氨基酸的消化率等数据库内容。有幸的是，我们从水科院淡水中心、湖南农业大学的科研结果中惊奇地发现，这个产品能够非常有效地提高青虾和小龙虾的生长表现和饲料效率。目前，我们正在和基层的养殖户一起，探讨不同的投喂模式，希望这个产品能够为我国多种名优虾蟹类的提前上市以及产品规格的提升做出显著贡献。
伍国耀
美国得克萨斯农工大学杰出教授，全球最知名的氨基酸生化学家与氨基酸营养学家。迄今已发表SCI文章650余篇，编写《Amino Acids:Biochemistry and Nutrition》（氨基酸生物化学和营养）和《Principal of Animal Nutrition》（动物营养学原理）专著两本，发表论文google Scholar引用62029次,Web of Science引用指数超过35000。
水产前沿：您是第一个发表喷雾干燥蛋粉氨基酸组成的科学家。能否给行业简单介绍一下喷雾干燥蛋粉氨基酸组成的特征？
伍国耀：我们所分析的这种喷雾干燥蛋粉是一种可为所有动物种类提供相对于膳食需要的理想比例的所有氨基酸的高品质蛋白源。相对于鱼粉、鸡肉粉等其他优质动物蛋白源，喷雾干燥蛋粉具有几个突出的特征。首先，半胱氨酸含量非常高，约为鱼粉含量的两倍。半胱氨酸是蛋白合成和谷胱甘肽合成中必不可少的氨基酸。第二，丝氨酸含量占蛋白的10%左右，这比任何其他蛋白的含量都高得多，为单碳代谢提供了必要的甲级供体，能够保证DNA、精胺、肌酐等重要分子的合成。第三，蛋氨酸含量丰富，与65%蛋白含量的鱼粉几乎相同。第四，牛磺酸含量丰富，这对于海水鱼类、猫等经济动物的生长和健康非常重要。
水产前沿：您在2020年第52期的《Amino Acids》期刊上发表了喷雾干燥鸡蛋粉的全氨基酸谱，对于一个粗蛋白含量为48.9%的蛋白源，其总氨基酸的含量竟然可以达到63%，这个总氨基酸水平已经可以比肩很多65%蛋白含量的鱼粉了。为什么会出现这样的现象呢？
伍国耀：我们对这个结果进行了反复的实验确认。鸡蛋粉中的氨基酸总体低于16%，所以在用6.25作为氮元素的系数来计算粗蛋白时就出现了低估。蛋粉中氨基酸的分子量整体偏小，在形成肽键的过程中损失的一分子水分所占的比例就相对较高。蛋粉中以游离氨基酸形式存在的氨基酸含量是我们测过多种蛋白原料中最低的，因此从多肽水解形成总氨基酸的过程中，总氨基酸重量的增加相对于其他蛋白源更为显著。
杜震宇
华东师范大学生科院教授，博士生导师，我国知名水产动物脂质营养生理学家，现任《Fish Physiology and Biochemistry》和《Aquaculture Nutrition》副主编，已发表科研文章百余篇。
水产前沿：喷雾干燥鸡蛋粉是一种富含脂质的原料。您率先对喷雾干燥鸡蛋粉的脂质成分进行了详细的化学分析。能否给我们介绍一下您的主要发现吗？
杜震宇：我们对于喷雾干燥蛋粉的脂质成分进行了分析，在33-35%的脂质成分中，我们发现胆固醇是脂质部分中占比最大的组分，达到脂质部分的28%，另外还有2%的胆固醇脂；此外，甘油三酯占到脂质部分的27%，磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺分别占19%和12%，固醇糖苷占到7%。根据上述结果，胆固醇和胆固醇脂加起来能够占到脂质部分的30%，这就意味着喷雾干燥蛋粉约含有9-10%的胆固醇含量。胆固醇在甲壳动物的发育和生长等方面发挥着极为重要的作用。对比胆固醇在鱼粉（0.3%）、鱿鱼粉（0.8%）和磷虾粉（0.5%）等原料中的含量，喷雾干燥鸡蛋粉中的胆固醇含量无疑是最高的。可见，少量添加喷雾干燥蛋粉就可显著提高饲料中总胆固醇的水平，从而能够有效提高养殖虾蟹类的生长表现，缩短养殖虾蟹类的上市时间，并提高产品规格。
刘波
中国水产科学院无锡淡水中心研究员，国家虾蟹产业技术体系淡水虾营养与饲料岗位科学家、水科院大宗淡水养殖动物营养与饲料创新团队首席科学家、江苏省青虾产业技术体系营养与饲料岗位专家。
水产前沿：青虾，学名日本沼虾，是我国非常重要的淡水甲壳类养殖品种。您是第一位用青虾作为甲壳类经济动物代表来研究喷雾干燥蛋粉作用的科学家，能否向行业介绍一下您在这个领域的研究进展？
刘波：根据青虾的营养需求，我们配制了两种等氮等能饲料；其中，对照组饲料含有25%的鱼粉，蛋粉实验组替代了对照组饲料中5%的鱼粉。青虾幼虾（初始体重约0.1g）随机分配，每个处理设置4个重复，每个重复50尾虾苗，养殖实验持续70天。结果发现，喷雾干燥蛋粉部分替代鱼粉后，青虾存活率（94%vs.77%）、增重率（630%vs.544%）、特定生长率（2.84 vs.266）和蛋白质效率（2.01 vs.1.70）均显著高于对照组，同时饲料系数（1.2 vs.1.42）则较对照组水平显著降低。上述结果提示，蛋粉部分替代鱼粉能够显著改善青虾的生长性能，并能够增强青虾的免疫抗性。两种饲料处理组之间的粗脂肪和灰分含量无显著性差异，但蛋粉替代组的总胆固醇和甘油三酯含量较对照组显著升高，提示蛋粉替代鱼粉可显著改善青虾的脂质代谢；同时，对照组的粗蛋白含量显著低于蛋粉替代组，但蛋粉替代对青虾肌肉的氨基酸组成无显著影响。此外，蛋粉部分替代鱼粉对青虾血清总蛋白含量、白蛋白含量、葡萄糖含量、尿素氮含量、谷丙转氨酶和谷草转氨酶活性均无显著影响，表明这种喷雾干燥蛋粉部分替代鱼粉对机体蛋白质代谢和健康状况无不良影响。概况起来说，采用蛋粉替代青虾饲料中5%鱼粉，能够显著改善青虾的生长性能，并能够提高机体的健康状况和存活率，推测与喷雾干燥蛋粉中高含量的胆固醇和丰富的免疫活性物质密切相关。基于上述实验结果，我们认为喷雾干燥蛋粉可能是提高青虾生长速度、改善上市规格并且缩短上市时间的重要调节性功能原料，该发现对于我国多种经济甲壳动物的配方设计和养殖调控具有启发意义。目前，我们正在开展更多的实验来优化使用效果和降低成本。
胡毅
湖南农业大学教授、博士生导师、水产系主任，中国水产学会水产动物营养与饲料专业委员会委员、农业农村部全国饲料质量安全监管专家。
水产前沿：小龙虾是我国养殖量最大的甲壳类品种。您是第一位研究喷雾干燥蛋粉对小龙虾生长表现的科学家，能否向行业介绍一下这个项目的研究进展。
胡毅：我们为克氏原螯虾设计了一个含有32%粗蛋白和6.3%粗脂肪的对照组饲料，对照组饲料中添加了10%的鱼粉。在此基础上，分别采用喷雾干燥蛋粉等蛋白替换了25%、50%、75%和100%的鱼粉，配置了4个实验组饲料。通过8周的饲喂实验，发现喷雾干燥蛋粉能够显著提高克氏原螯虾的养殖效果；令人欣喜的是，随着蛋粉替代鱼粉比例的增加，克氏原螯虾的增重率和饲料效率都得到了显著提升，这与常见的鱼粉替代实验效果完全不同。其中，喷雾干燥蛋粉完全替代鱼粉组的增重率较对照组水平提高了15%，且饲料转化率（FCR）从1.64降到了1.42。此外，喷雾干燥蛋粉对克氏原螯虾形体指标无明显影响，且高替代水平蛋粉的添加有助于克氏原螯虾血淋巴和肝胰腺中甘油三酯、总胆固醇含量的降低。根据上述结果，我们认为喷雾干燥蛋粉可作为小龙虾饲料中鱼粉替代的重要原料。
张月星
浙江海洋大学副教授，国家海洋设施养殖工程技术研究中心、中欧水产动物营养与饲料资源研究所科学家，挪威生命科学大学客座科学家，担任《Aquaculture Research》、《水生生物学报》、《渔业科学进展》等期刊特邀审稿人。
水产前沿：大口黑鲈，也就是我们常说的加州鲈，是我国近年来涌现的淡水名优养殖品种。您的团队近期在大口黑鲈亚成体上全面分析了常见水产饲料原料的消化率和氨基酸可利用率。能否向行业介绍一下您这部分工作的进展。
张月星：针对我国加州鲈养殖和饲料行业的快速发展而蛋白原料消化率数据严重滞后的现状，我们研究团队于2020年开展了加州鲈亚成体对于水产饲料中17种动植物蛋白源的消化率和氨基酸可利用率的重新评估。在研究过程中，我们规避了绝大多数消化率实验的条件限制和设计缺陷。比如，对照组采用秘鲁鳀鱼粉作为单一蛋白源及不含蛋白的木薯淀粉，以保证对照组蛋白来源单一，从而规避了不同原料间的互作影响，保证了待测原料组饲料的适口性；同时，待测组中采用待测原料替代对照组中30%的秘鲁鳀鱼粉，其余组分与对照组保持绝对一致。此外，我们改进了原料消化率计算方法。在实验饲料加工方面，采用了目前最为先进的膨化加工工艺，如BCCG-62型双螺杆湿式膨化机、BCCC-22型调制器（双层带保质器）；采用双温区烘干，确保了烘干过程快速且烘干条件温和，以及真空喷涂与即时风冷。针对每种不同原料配置的饲料，我们详实地记录了近30种加工参数和物理质量参数。目前，项目的实验分析测试工作已经完成，论文正在撰写过程中，不久将向行业呈现我们的数据，相信能够为加州鲈的精准营养需求提供科学依据。
水产前沿：根据公开发表的文献，您也是第一位评估了喷雾干燥蛋粉在水产动物上的消化率和氨基酸可利用率的学者。能否向行业简单介绍一下喷雾干燥蛋粉的消化率和氨基酸可利用率的研究结果。
张月星：基于上述的实验饲料膨化加工方式，我们得出的加州鲈亚成体对于喷雾干燥蛋粉和南美鳀鱼粉的干物质表观消化率分别为96.4%和76.0%，粗蛋白表观消化率分别为95.3%和86.2%，脂肪表观消化率分别为96.5和89.6%，能量表观消化率分别为98.6%和86.9%，总氨基酸可利用率分别为94.9%和90.6%。这些数据平均值在统计学上具有差异显著。此外，加州鲈亚成体对于喷雾干燥蛋粉的赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸以及所有三种必需分支氨基酸的利用率均显著高于南美鳀鱼粉。这些数据证明，喷雾干燥蛋粉对于加州鲈亚成体是一种极其优质的蛋白源和能量源，该结果对于加州鲈幼体、亲鱼以及其绝大多数肉食性养殖鱼类都具有重要的借鉴意义。
【关键字】：饲料饲料原料喷雾干燥蛋粉
