水產飼料原料是飼料質量、飼料價值、養殖效益、水產品食用安全的基礎,但如何對飼料原料質量進行實時評價及其評價結果的實時利用,應用中達到原料的優化組合,需要綜合性的、實時的、動態的,且要聯系經濟價值、水產品安全的研究。
對于水產飼料產品質量而言,飼料原料是基礎,飼料配方是關鍵,飼料加工是保障,飼料投喂是飼料與養殖的鏈接,生長速度和飼料效率是效果,魚體健康很重要,養殖單位重量漁產品的飼料成本是最終結果。因此,處于基礎地位的飼料原料質量就非常值得關注。
中國水產飼料發展僅30年左右的歷史,還有很多基礎研究和應用技術問題有待研究。學術研究無禁區,但是科學家要講道德。學術研究更多的是需要進行系統的研究,應用技術研究更多的是需要綜合性的、實時的、動態的,且要聯系經濟價值、水產品安全的研究。研究要廣開思路,多創新性的研究。
在沒有更多的研究成果借鑒的情況下,正確地提出問題也很重要。正確地提出問題等于解決了問題的一半。
一、在水產飼料技術體系下認識飼料原料的營養價值、經濟價值和安全價值
飼料原料質量不是孤立的事件,應該在整個飼料質量體系中來認識和分析飼料原料質量問題。簡要分析水產飼料質量體系的基本內容可以見表1。
在產業體系、產業技術體系下,如何認識水產飼料原料的作用?
1 飼料原料的基礎地位,是飼料產業和養殖業的關鍵點
飼料原料水產飼料產業的質量基礎、價值基礎和經濟效益基礎,也是養殖魚類生長基礎、健康基礎,養殖動物產品的食用安全源頭是飼料,而飼料安全的源頭是飼料原料,所以也是水產品食用安全的基礎。
所以水產飼料原料的基礎地位可以體現為:飼料的質量基礎、飼料的價值基礎、養殖的效益基礎、水產品的食用安全基礎。
2 如何認識非營養物質對養殖水產動物健康的作用?
飼料不僅僅是飼料企業的事,更涉及到水產養殖業的經濟基礎,以及水產品安全的基礎。
飼料原料、配合飼料的營養價值和作用我們有較多的認識和了解,而其中的非營養物質、尤其是一些有毒有害物質的作用通常被忽視,其結果是既干擾正常營養物質的作用、獲得低于應該達到的生產性能結果,又給養殖動物帶來副作用,甚至是對養殖水產動物的毒副作用,破壞養殖水產動物的正常健康維持系統、免疫防御系統,同樣影響到水產飼料質量基礎。
每種養殖動物都有其最大生長潛力和免疫防御能力。養殖動物只有在其具備健康的生理條件下才能發揮其最大生長潛力;而養殖水產動物的健康受到飼料因素(尤其飼料中非營養物質)的影響非常大,所謂“病是吃出來的病”有一定的道理,那么飼料如何才能確保養殖動物不是出病來呢?如果養殖動物處理亞健康、或不健康狀態,又如何可能發揮其最大生長潛力呢?養殖動物的抗病、防病主要還是要依賴于其自身的免疫防御系統的作用,如果養殖動物自身的免疫防御系統受到破壞,除了疾病的發生概率顯著增加外,對自身的生長速度、最大生長潛力也將產生顯著性的不利影響,將顯著性地影響到飼料效率。所以,飼料原料的質量是飼料安全質量的基礎,而飼料安全質量、營養質量是養殖水產動物健康的基礎;而養殖動物健康也是其最大生長潛力、飼料效率發揮的重要基礎。在整個飼料技術體系下,飼料原料的質量、飼料質量對養殖動物健康的影響就顯得非常重要,飼料也就成為水產養殖業是否正常運行的重要基礎之一。
3 產業技術必須具備系統性
在水產飼料技術體系下,單一環節的技術經過整合、連接,必須形成系統性的技術體系,這是水產飼料產業、水產養殖業規范化發展的重要基礎和技術保障。這里就有兩點非常值得我們去研究:一是產業技術在不同產業環節直接的技術連接問題,二是產業技術的系統化問題。
不同產業環節的技術連接問題,以飼料原料為例,飼料原料主要來源于糧食、油脂加工的副產物,而糧食、油脂加工一般只是關注本環節的事情,很少考慮到飼料質量對原料的質量要求。例如米糠,如果在大米加工的同時對米糠進行膨化處理,破壞米皮中脂肪酶的活性,就可以將米糠的保質期大大延長,米糠就可以成為一種可以存儲的飼料原料。在豆油、菜籽油、棉籽油加工的過程,如果考慮到高溫(120℃)對餅粕類飼料原料有效賴氨酸的損失問題,就可以適當降低油籽原料壓片、擠壓的溫度;同時,考慮到對飼料原料質量、飼料原料抗營養因子的影響,在油脂加工是盡量除去大豆殼、菜籽殼、棉籽殼及棉纖維等,就可以有效提高植物餅粕類的營養價值和安全安全價值。以飼料油脂問題為例,水產動物對飼料油脂具有很好的利用效率,但是飼料中過多的油脂可能帶來油脂氧化、飼料制粒難得問題,如果我們創新性地使用一些高油脂原料如膨化米糠、油菜籽、大豆、油葵等,就可以有效解決高油脂飼料對安全質量、加工質量的影響,同時對養殖環節也有良好的作用,使飼料的品質得到有效的發揮。
再以飼料投喂環節技術為例,飼料顆粒質量、規格等如何與魚體口徑、飼料投喂方法等相協調,不同種類且不同大小的魚混養在一個池塘里,除了在飼料質量定位上要重點考慮外,在飼料顆粒的規格、加工質量以及投喂方法、投喂量的確定等方面也要非常重視。在許多實際生產中在同一個多種類魚種池塘中,鯽魚生長很好,但是混養的團頭魴生長不好。很大程度上就是飼料加工質量與投喂技術的協調方面存在問題。
關于水產飼料產業技術的系統化的問題,系統化的要求是除了在不同環節的技術要系統外,更重要的是要求從飼料原料來源、原料質量、飼料質量、加工質量、飼料投喂技術、飼料安全性等不同環節的技術要系統化。任何一個環節有問題就會導致整個產業技術優勢難以體現出來。這就要求在整個產業技術體系下來研究不同環節的技術問題。
中國水產飼料產業技術只有實現系統化之后才可能實現真正的工業化。而在實現系統化的過程中,還有很多問題需要研究,包括一些處理軟件的開發與應用,如飼料原料數據庫、飼料原料實時檢測設備與數據處理、飼料原料實時檢測結果與飼料配方系統的實時對接、飼料企業質量管理系統等。有大量的數據、圖案片等資料,單純依賴人工進行處理與分析以及不能滿足需要了,必須開發相應的軟件系統進行處理。
二、水產飼料原料質量評價值得關注的問題
1 如何評價飼料原料
⑴飼料原料要回歸其真實性
每種飼料原料都有其本質的真實性,所有的評價指標、評價方法就是要反映出其真實性,包括營養物質種類和含量的真實性,非營養物質種類、含量的真實性。
在原料的質量標準制定、采購和配方使用時,也要依據其真實性進行操作。例如關于原料蛋白質含量的要求,需要設定允許的真實的動態變化范圍。
飼料原料的顯微鏡分析方法和感官鑒定方法依然有效。
如何快速、準確地反映飼料原料的真實性,任重道遠,還需努力。
⑵飼料原料的質量變異
飼料原料在具備真實性條件下,引起它質量變異的因素主要包括生產原料的動物、植物和微生物品種,加工方式和條件,地理區域條件,以及在種植、養殖過程中的自然變異(如霉菌毒素),在存儲過程中的自然變異(新鮮度)等。
例如關于植物餅粕類原料,植物品種的不同其營養和非營養物質的種類和含量有差異,加工方式不同導致加工過程中的溫度差異較大,而在較高溫度下(如冷生榨菜籽餅的溫度80℃、菜籽粕的加工溫度是120℃)由于美拉德反應導致有效賴氨酸的含量有較大的差異(如冷生榨菜籽餅與菜籽粕有效賴氨酸含量可能差異在10%以上)。
最難以把握的是原料的混雜和人為因素的干擾導致的質量變異。如菜籽粕、棉粕中混雜桐油籽粕、茶籽粕等。
⑶原料的評價指標和評價方法需要創新性發展
依據目前的技術方法分析,有些技術方法需要修改,也需要建立一些新的實驗方法。
一個重要的問題如何回答:動物蛋白質原料和植物性蛋白質原料有多大的差異?對于養殖水產動物而言,吃肉與吃素有多大的差異?差異在什么地方?是那些物質導致了差異?
每種原料的養殖效果是評價一種原料價值的最有效的、綜合性的評價指標和方法。我們現在一般是依據一種原料的消化率來進行可消化性的評價,是否可以建立每種原料、對特定的養殖對象的實際養殖效果的評價指標和評價方法。例如,以生長速度和飼料系數為基準,建立單位生長速度、或單位飼料系數所消耗的飼料原料重量,可以稱為飼料原料的養殖效價作為一種原料對特定養殖對象的綜合評價指標。在具體方法上,可以參照飼料消化率測定的“30+70”的飼料配制方法,在30%的基礎飼料中加入70%的待測飼料原料,進行養殖試驗,測定其生長速度和飼料系數,計算單位生長速度(特定生長率SGR)或單位飼料系數所消耗的飼料原料重量,表示為“飼料原料重量kg/SGR或飼料系數”。在測定得到每種原料的養殖效價的基礎上,就可計算出相應的經濟效價、利用率效價等指標。并據此作為飼料配方編制的基礎。
關于蛋白質真是性和有效性的評價方法也是值得討論的。測定蛋白質消化率是有效的方法,但是費時、費錢;而真蛋白測定方法不可靠;蛋白質溶解度與蛋白質可消化性又不能等同。我們是否可以建立針對特定養殖對象的離體消化率的方法?利用養殖動物的消化酶(腸道或肝胰臟提取液)在離體條件下測定其蛋白質消化率,主要進行相對可消化性的評價。
⑷對飼料原料的非營養物質如何評價
包括非營養物質的種類及其對養殖動物的作用進行評價。
最近的一些研究發現,水產動物對植物性蛋白質原料中的抗營養因子的耐受性、最大劑量等與陸生養殖動物有一定的差異,包括豆粕、菜籽粕和棉粕中的抗營養因子。但是,還缺乏更系統的、可靠的研究結果。
飼料中的氧化脂肪及其產物對水產動物的危害較大,但還需要系統、深入和可靠的研究。例如是哪些物質產生了毒副作用。對養殖動物的作用位點、作用途徑、作用機制等還缺乏系統的研究,也因此缺乏系統的防治方法。
飼料中霉菌毒素對養殖水產動物的危害目前是基礎研究和應用技術研究最為薄弱的領域。
礦物質從營養到毒性的劑量范圍較小,但哪些種類礦物質高劑量有毒性?如何協調補充的礦物質量與飼料原料中的量等依然需要系統的研究。
水產飼料原料、水產配合飼料中的粗纖維的作用、含量控制、養殖種類的差異化等需要研究。
飼料原料加工過程中的殘留物(如油脂浸提溶劑)的作用幾乎沒有研究。
⑸飼料原料的新鮮度如何評價
新鮮度是飼料原料在加工、存儲、運輸過程中質量變異的重要評價內容,而質量變異的內容包括蛋白質的腐敗變質、油脂的氧化酸敗、飼料原料的微生物尤其是霉菌的污染等。目前對蛋白質的腐敗變質較為重視,如測定組胺、鹽基氮等指標。而對脂肪氧化酸敗的評價指標還不完善。
新鮮度判別有效方法還是感官鑒定。系統性新鮮度評價指標好方法值得研究。
⑹油脂氧化酸敗的評價
幾種油脂氧化過程中評價指標的變化。
我們在人工氧化條件下,測定豬油、豆油、大豆粉、菜籽油、菜籽粉、江蘇棉籽油、新疆棉籽油、羅非魚油的酸價、碘值、過氧化值、丙二醛、脂肪酸組成。
試驗結果表明(見表2-表5),在氧化過程中,不同種類油脂的氧化指標敏感度有差別,評價油脂氧化程度時應根據油脂種類選擇氧化指標進行評價,其中,①羅非魚油所測定的氧化指標變化較其它油脂明顯,其氧化穩定性最差;②大豆粉和菜籽粉的氧化指標變化最小,且其氧化穩定性顯著好于相應的油脂;③羅非魚油、菜籽油和豆油在氧化過程中酸價變化較大,酸價可以作為評價其氧化程度的敏感指標之一;而豬油、棉籽油在氧化過程中酸價指標變化不顯著,其氧化產物中產生的酸性物質的量相對較少;大豆粉與豆油、菜籽粉與菜籽油相比較,其中在氧化試驗過程中酸價變化不顯著,可能在原料中的油脂的氧化穩定性較相應的油脂高。④碘價可以成為評價菜籽油、羅非魚油、棉籽油氧化過程中不飽和性變化的敏感指標之一,而豬油在氧化過程中不飽和性變化不顯著;大豆粉與豆油、菜籽粉與菜籽油相比較,碘價變化很小,氧化穩定性更高;⑤動物性油脂羅非魚油和豬油在氧化過程中產生的丙二醛的量較多,這些油脂氧化后對魚類的毒副作用較大;而植物性油脂氧化后產生的丙二醛的量較動物性油脂的少,氧化后對養殖魚類的毒副作用也相對較低。⑥ 0-70h內,隨著氧化時間的延長,各油脂的脂肪酸組成有一定的變化。
2 飼料原料質量的實時評價及其評價結果的實時利用
⑴飼料原料質量的實時評價
飼料原料質量的實時評價的含義是指飼料企業對每個批次、每個批次的所有原料均要進行質量評價,包括營養質量、安全與衛生質量等的評價。這就需要建立切實可行的指標體系和快速的、準確的檢測設備和檢測方法。檢測指標包括水分、淀粉、脂肪、蛋白、纖維、氨基酸、鈣、磷、鹽分等。
近紅外分析儀利用不同元素和成分對應不同波段的吸收原理建立的分析方法可以實現快速、批量的檢測。但是在檢測準確度方面則需要建立相應的飼料原料數據庫及其軟件分析系統。
⑵飼料質量評價結果的實時利用
對飼料原料質量評價結果的利用不僅停留在對飼料原料是否可用、是否值得使用層次上,更重要的是將實時檢測結果實時地進入飼料配方系統,對飼料配方進行實時微調。減少一毛錢的飼料浪費也是對企業經濟效益的貢獻。
⑶需要建立飼料原料質量數據庫
建立水產飼料原料數據庫一方面是為了提高利用近紅外分析儀測定結果的準確度、提高對飼料原料質量評價的有效性,更重要的是飼料企業對飼料原料質量的管理、以及將檢測結果實時地應用到飼料配方系統中。單純依靠人工對飼料原料質量結果進行比對、評判已經難以滿足需要,需要建立相應的軟件系統進行管理、處理和利用。
數據庫的內容應該包括同類原料不同品種、不同生產方式、不同產地、不同生產企業、不同供應商、不同季節(時間)、不同存儲期期等的評價結果,包含營養質量結果、安全與衛生質量結果、質量變異(尤其是人為導致質量變異的結果),除了數據結果外,顯微鏡分析的圖片數據庫也非常有用。
⑷需要建立飼料原料質量檢測結果與配方系統實時對接的軟件系統
我們可以買到較好的飼料配方軟件,但如何將不同批次原料的質量檢測結果實時地對接到配方系統中則還有工作要做。即將飼料原料質量檢測結果實時地與飼料配方軟件系統連接,這也是實現飼料配方規范化、飼料生產標準化、工業化的重要基礎。
三、水產飼料原料的優化組合
1 飼料原料的營養互補作用
以魚體肌肉氨基酸組成模式為目標,依據飼料原料的氨基酸組成,分析不同飼料原料、以及不同飼料原料組合的氨基酸模式,結果發現只有菜粕與棉粕的組合(在1:2或2:1范圍內)均有顯著的氨基酸互補性,這為菜粕和棉粕在水產飼料中的使用方法提供了依據,同時,也為菜粕與棉粕的組合效應與豆粕的比較提供了方向。我們應該更多地研究中國特色的菜粕、棉粕的營養、抗營養因子、組合效應等問題。
如果從飼料原料的養殖效價互補效應進行研究,或許會有新的發現,因為這是綜合性的互補效應研究。配方研究的重點就是飼料原料的互補與組合,應該花更多的力量來研究這個問題。
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2 飼料原料的模塊化組合
水產動物營養與飼料學最基本的任務是在闡述、并尊重動物營養學原理、營養機制的基礎上,通過飼料技術和飼養技術,實現養殖動物對飼料物質最有效的轉化和利用,在保護水域生態環境的條件下,最大限度地獲得符合人類需要的養殖水產品。
在我們對大多數水產養殖動物營養需要不完全清楚的情況下,在中國水產養殖業還是依賴自然環境條件的“靠天吃飯”生產方式下,中國水產飼料要實現真正的工業化、標準化還有很長的路要走。因此,要促進中國水產飼料工業的健康發展、要逐漸走向工業化和標準化,在發展的初期階段實施水產飼料配方的模式化、飼料原料的模塊化、飼料營養標準的動態化(市場化)就有其重要的實用價值和現實意義。
我們可以比較2種配方方式的實際效果:一是依據飼料原料營養價值的化學測定結果,通過配方計算的飼料營養價值結果,與實際養殖效果,這三個結果的協調性是否能夠滿足我們的需要。二是依據飼料原料的實際營養價值與養殖效價,通過飼料配方將飼料原料進行模塊化處理得到的飼料營養價值結果,與實際養殖效果。上述2種配方模式得到的實際養殖效果會有多大的差異,哪種方式更為實用。
飼料配方模塊化處理實際上就是依據飼料原料的實際養殖效價,將不同類別的原料模塊化處理,在飼料配方中必須包含不同的模塊;在配方編制時的關注點更多的是關注飼料原料的實際養殖效價,而不是單一關注飼料原料營養價值的化學測定結果與飼料營養價值的計算結果,同時,還要將飼料營養指標動態化處理,例如對于飼料蛋白質,更多地是關注蛋白質的有效性而不是飼料中它最終的含量,即使飼料蛋白質含量較低、但實際養殖效價高,同樣可以達到與飼料蛋白質含量高、而實際養殖效價低的飼料同樣或更好的養殖結果。
飼料原料模塊主要包含:動物蛋白質原料模塊、植物蛋白質原料模塊、淀粉類原料模塊、油脂類原料模塊、礦物質類模塊、維生素及其他添加劑模塊。
為什么要將動物蛋白質原料與植物性蛋白質原料模塊分開?主要還是我們對動物蛋白質與植物蛋白質的營養差異、養殖效果差異研究不足,而動物蛋白質在飼料中的養殖效果顯著、在飼料中不可缺少的擔憂。
油脂類原料模塊單列是因為飼料中油脂的養殖效果特別顯著,而氧化油脂的毒副作用也很顯著。
3 要創新飼料原料的使用方法
目前水產飼料中油脂的使用量有逐漸增加的趨勢,而高油脂飼料帶來的飼料加工問題、高油脂飼料帶來的養殖動物脂肪肝病問題、氧化油脂帶來的毒副作用問題、油脂價格與資源量問題等逐漸顯現,必須進行研究。其中創新飼料原料使用方法就是值得關注。例如,對于硬顆粒飼料如果油脂總量達到6%以上,飼料配方、飼料加工如何操作?在硬顆粒飼料中直接添加油脂的上限在3%左右,添加更多的油脂除了飼料成本問題外,更大的問題是顆粒飼料的粉化率顯著增加,以及飼料中過多的油脂在存貯過程中的氧化問題也非常突出。此時,可以使用油菜籽、大豆、高油脂米糠(膨化米糠更好)等原料,因為原料中的油脂更為穩定,且對制粒效果和顆粒的穩定性等更好;使用部分高油脂原料、再補充部分油脂就可以將硬顆粒飼料中的油脂含量達到6-9%。如果在膨化飼料中直接使用油菜籽、大豆、油葵等原料效果更好,膨化制粒溫度在130℃,熱敏感抗營養因子已經失活。
飼料中直接使用玉米、小麥、木薯、紅薯等原料也是值得研究的問題。
對于需要在飼料中補充色素的飼料,我們可以研究在飼料中直接使用胡蘿卜、南瓜等色素含量高的飼料原料,更安全、更省錢。
4 飼料安全性與原料的優化與組合
飼料安全性對養殖水產動物的健康、免疫防御能力等有直接的作用,對飼料的實際養殖效果也有直接性的影響。如果使用優質飼料能夠使養殖魚類的成活率提高10%,則可以是飼料系數顯著性的下降、飼料成本顯著性下降。
⑴飼料原料的安全性是飼料原料質量評估的重要內容之一
飼料原料中非營養物的種類包括油脂氧化的中間產物和終產物、霉菌毒素、抗營養因子、重金屬、殘留的農藥等。
⑵飼料安全性的基礎是飼料原料的安全性
由安全性很高的飼料原料組成的配合飼料的安全性得到有效的保障。
⑶飼料安全性、飼料原料安全性的處理方法
飼料安全性保障的技術方法主要以下3個方法:
①主動預防
在飼料原料選擇時,在飼料原料安全性評估的基礎上,主動選擇安全性有保障的飼料原料組成配合飼料,這是飼料安全性保障的有效方法。
②減量化處理
例如對于飼料中的霉菌毒素,可以選用添加劑將霉菌毒素吸附后排出體外,減少其對養殖動物健康的影響。
更好的方法是選用有效的添加劑如具有霉菌毒素分解作用的酶,將飼料中的霉菌毒素在飼料中、或在消化道中將霉菌毒素直接分解掉,減少其危害。
③損傷修復處理
飼料中可能存在少量的有害物質,對腸道、肝胰臟等可能造成一定程度的損傷作用,但是,在飼料中可以使用一些功能性的飼料添加劑,對造成的損傷具有有效的修復作用。當然,這種處理方式的前提是飼料中有害物質對魚體腸道、肝胰臟的損傷作用一定是在可以修復的程度下。