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| 黃豆粉在非鮭鱒海水魚類飼料中的使用 Use of Soybean Meal in the Diets of Non-Salmonid Marine Fish By Ian Forster, Oceanic Institute, Waimanalo, Hawaii |
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言 使用在水產飼料的黃豆產品可分成三類:黃豆蛋白、黃豆油和黃豆卵磷脂;雖然黃豆卵磷脂在商業化水產飼料中的應用是當作膽鹼的來源和乳化劑,但是在科學性的文獻中,大部份的注意力都集中在黃豆蛋白上;由於黃豆油脂肪酸的組成中缺乏高度不飽和脂肪酸的關係,因此在海水魚類飼料上黃豆油的使用量是相當有限的,但是由於魚油供應的不足,因而黃豆油的應用有增加的趨勢,本篇綜合探討黃豆產品在水產飼料上的應用,尤其是當作非鮭鱒海水魚類飼料蛋白質的主要來源。更多有關黃豆產品的生產及相關資訊,可從下列網站獲得:www.soymeal.org,www.unitedsoybean.org,www.centralsoya.com 和www.soygrowers.com。 圖一、黃豆粉和魚粉的全球產量。
來源:聯合國糧農組織,2001
一般來說,黃豆產品的製造步驟如下,先把黃豆殼(hull)去除,再把剩下的豆子滾壓成薄片(flake),然後以溶劑去油,回收粗萃取的油再經水合作用(hydration)沈澱掉卵磷脂後,形成更濃稠的黃豆油。經去油後的薄片,再以烘烤去除胰蛋白?抑制因數(trypsin inhibitor)的活性,經這些步驟後所獲得的產品即為含低油脂、高碳水化合物和48﹪粗蛋白的脫殼黃豆粉(dehulled soybean meal);也可以把脫殼黃豆粉和黃豆殼一起粉碎成具44﹪粗蛋白的黃豆粉。沒有經油脂萃取但經降低抗營養成份處理的產品為全脂黃豆(full-fat soya),也應用在水產飼料上。黃豆除了胰蛋白 製造過程期間的長短、溫度和溶劑的種類等因素都會影響最後產品的特性。傳統的濃縮黃豆蛋白經擠壓後形成具質感的濃縮黃豆蛋白,飼料原料的近似成分如水份含量、脂質、蛋白質、礦物質和纖維的含量隨不同的黃豆產品而異,但大致上變化不大。黃豆產品的蛋白質含量可藉著去除非蛋白質部份來提高,因此濃縮黃豆蛋白的蛋白質含量高於溶劑萃取的黃豆粉,而溶劑萃取的黃豆粉則高於全脂黃豆粉(表一)。對濃縮黃豆蛋白而言,在製造過程中萃取的型式(如使用溶劑的種類、萃取時間的長短等)會影響其近似組成,但是值得注意的是不管製造過程為何,對蛋白質的胺基酸組成影響不大,因此不管是添加低蛋白質或高蛋白質含量的黃豆粉時,均須考慮甲硫胺酸(methionine)的來源。 很多報告都已證明黃豆蛋白產品(尤其是黃豆粉)可應用於動物飼料,而且也常規性地成為多種魚類飼料商業配方的原料。濃縮黃豆蛋白具高營養價值,其蛋白質含量大約為65%(以投餵為基準),脂質含量低於1%,而灰分的含量則約為6%(低磷)。對於某些水產動物種類而言,去除飼料中植物性原料的某些特定碳水化合物後,可增加其嗜口性,因此濃縮黃豆蛋白可作為水產飼料的原料。雖然濃縮黃豆蛋白的甲硫胺酸含量低,但是在所有植物性蛋白質中其所含胺基酸的量及組成是最適宜的。
一般而言,海水養殖魚類較淡水魚類偏向肉食性,因此須要較高的蛋白質。在傳統上於水產飼料中添加高營養價值和嗜口性佳的高品質魚粉,以到此種高蛋白質的須求。由於無法有效地獲得可作為動物飼料的海洋性蛋白,而導致魚粉的價格高昂及供應不穩定,因此原料製造商積極尋找適當的替代品。因黃豆產品價格的低廉、穩定的供應及營養價值好,將此作為各種魚類(包括非鮭鱒海水魚類)飼料中蛋白質來源,受到相當高度地重視。 回顧過去對多種魚類所作的研究,雖然黃豆產品就整體而言,具有好的營養品質,但是使用在水產飼料上仍有一些的限制,在這些限制中最重要的有下列幾點:一為胺基酸組成的不平衡(缺乏甲硫胺酸),二為對某些魚類而言,其嗜口性低,三為含有可降低磷及其他礦物質的生物利用性的植酸,最後為含有降低消化酵素活性的胰蛋白 有關在水產養殖飼料中以黃豆產品(尤其是黃豆粉)取代魚產品(魚粉和全魚)的研究相當多,最普遍評估飼料營養價值的方法為以不同量的黃豆粉取代魚粉,然後在試驗期間觀察並記錄試驗魚的相關反應(如成長率、飼料效率和/或健康等)。Kikuchi(1999)以不同含量的脫脂黃豆粉取代魚粉配製成飼料後,投餵日本牙鰈(Paralicthys olivaceus)的幼苗,在此試驗中的黃豆粉含有少量的其他蛋白質來源,結果發現在添加其他蛋白質來源及誘引劑的情況下,黃豆粉可以有效地取代45%的魚粉。在更早期有關此種魚的營養需求研究顯示,當補充適當的胺基酸後,黃豆粉可以取代50%的魚粉。 植酸是很多植物性原料(包括黃豆)的天然成分,它能抑制單胃動物(包括魚)對磷的吸收。Masumoto等人(2001)曾探討具有水解植酸能力的植酸?對黃豆粉和濃縮黃豆蛋白中磷利用性的影響,他們比較在含黃豆粉的飼料中添加植酸 鰈魚(Scopthalmus maximus)是一種高經濟和高蛋白質須求的海水比目魚,飼養於歐洲北部,尤其是大西洋沿岸。最近有一篇研究報告探討以濃縮黃豆蛋白當作飼料中蛋白質主要來源的有效性,這篇研究是以濃縮黃豆蛋白分別取代飼料中0、25、50、75和100%的魚粉,試驗魚的初重為13克,試驗結束後發現以濃縮黃豆蛋白取代飼料中25%的魚粉,並不會顯著地降低其末重和飼料效率;同時也發現在濃縮黃豆蛋白不同取代量的所有飼料,都具有相同的蛋白質表面消化率(apparent digestibility);此研究亦發現在飼料中補充甲硫胺酸和離胺酸可以改善水產動物對濃縮黃豆蛋白的利用性,但並不具有統計上的顯著差異。
青甘 雖然黃豆蛋白產品可以作為海水魚類飼料的原料,但是有兩個因數會限制其應用,即為嗜口性和胺基酸組成的不平衡(黃豆粉中的甲硫胺酸含量低),因此欲評估黃豆蛋白產品的價值,必須在飼料中添加誘引劑或嗜口性強化劑來加強其嗜口性,除此之外有時候也需添加合成結晶化的甲硫胺酸。Berge等人(1999)以四種飼料投餵大西洋大比目魚(Hippoglossus hippoglossus),其中兩種飼料含有高品質魚粉當作蛋白質的主要來源,然而另兩種則以濃縮黃豆蛋白取代39%魚粉並添加0.5%合成結晶化的甲硫胺酸;在前兩者和後兩者中各取一組添加0.2%烏賊粉當誘引劑。
每一種飼料三重複,記錄魚體的成長率、飼料效率和消化率,試驗十二週後發現處理組的成長率並沒有下降,顯示以28﹪濃縮黃豆蛋白取代魚粉也能達到相同的成長率(提供44﹪的粗蛋白),含黃豆蛋白飼料的飼料效率較含魚粉者稍差,其原因可能為黃豆蛋白含有較高的纖維(約乾重的3.5~5﹪),而含魚粉飼料和含黃豆粉飼料的脂肪和蛋白質的表面消化率係數是相同的。
在過去幾十年間,很多亞洲國家已從事亞洲鱸魚的養殖,飼養此種魚的飼料通常含有大量的魚粉,而導致養殖成本的增加。Boonyaratpalin等人(1998)探討以各種黃豆蛋白產品取代飼料中魚粉的可行性,在此研究中以4種產品(溶劑萃取豆粉(solvent extracted soybean meal),擠壓全脂豆粉(extruded full-fat soybean meal ),蒸煮全脂豆粉(steamed full-fat soybean meal)和浸泡粗全脂豆粉(soaked raw full-fat soybean meal))分別取代飼料中37.5﹪的魚粉(等蛋白質量),然後投餵鱸魚幼苗10週,測量其成長率、飼料效率和表面消化率,試驗結束後發現含溶劑萃取豆粉飼料的試驗魚,其成長率和飼料效率與控制組沒有顯著差異;然而含擠壓全脂豆粉和蒸煮全脂豆粉飼料的試驗魚,其成長率分別為控制組的83.7﹪和83.3﹪,呈現統計上顯著差異。此四種飼料的飼料效率和蛋白質消化率是相同的,顯示含擠壓豆粉飼料的低成長率主要應歸因於低攝食率(嗜口性問題)而非飼料的營養品質。投餵含浸泡粗全脂豆粉飼料的試驗魚,其成長率、餌料效率和消化率都顯著地較低,引起飼料的低營養價值,其可能原因為含有胰蛋白 歐洲鱸魚(Dicentrarchus labrax)是地中海重要的經濟養殖魚種,其像很多的養殖產業一樣,飼料在養殖成本中佔相當大的比率。Lanari等人(1998)探討以黃豆粉取代飼料中25和50﹪的動物性蛋白(魚粉,血粉和酵母)對歐洲鱸魚(初重為100克)成長的影響,在試驗97天後,投餵含25﹪黃豆粉飼料的試驗魚成長率相似於控制組,然而投餵含50%黃豆粉飼料的試驗魚,其成長率和飼料利用率都較控制組為差,此結果顯示在歐洲鱸魚的飼料中可以黃豆粉取代25﹪的魚粉,並且發現處理組和控制組的蛋白質表面消化率分別為91﹪和92﹪。Amerio等人(1991)探討鱸魚(初重為169克)飼料的營養價值,其飼料分別含有25﹪脫脂黃豆粉和28﹪全脂黃豆粉(補充0.8﹪甲硫胺酸),經過246天的飼養後,投餵含全脂黃豆粉飼料試驗魚的重量與控制組沒有顯著地差異。然而投餵含脫脂黃豆粉飼料試驗魚的重量僅為控制組的91﹪。Tulli等人(2000)設計90天飼養試驗,以黃豆粉分別取代飼料中0、20、40和60﹪魚粉(額外配置以濃縮黃豆蛋白取代60﹪魚粉的飼料),試驗魚初重為11.7克,探討不同的飼料對鱸魚細胞和體液免疫的反應,由結果顯示黃豆粉可以取代魚粉至40﹪,而不會降低試驗魚的免疫能力。Tulli和Tubaldi(2001)發現投餵含黃豆粉的飼料,其蛋白質表面消化率和能量(分別為88.9和69.3﹪)均較含魚粉的控制組(分別為97.3和87.9﹪)為低,但是含濃縮黃豆蛋白的蛋白質消化率卻較高(97.3﹪)。
Gomeo等人(1997)比較飼料中含黃豆粉(添加2.5﹪胺基酸混合物當誘引劑)和魚粉對歐洲鱸魚成長的影響,在試驗中投餵含魚粉飼料的各組都獲得最好的表現,但是投餵含誘引劑的黃豆粉飼料則較投餵未含誘引劑的飼料具有較佳的飼料消耗和生長情形。 Robaina等人(1995)探討飼料中黃豆粉取代魚粉對金頭海鯛(Sparus aurata)成長的影響,此試驗分成成長試驗和消化試驗兩部份。在成長試驗中,以黃豆粉取代飼料中0, 10, 20和30%的魚粉,投餵試驗魚60天後,發現飼料中黃豆粉取代魚粉至20﹪,並不會降低試驗魚的成長率、飼料效率和蛋白質效率比值。但當黃豆粉取代30﹪的魚粉時,其成長率、飼料效率和蛋白質效率比值等均下降,但在統計上不具有顯著性差異。
Nengas等人(1996)完成一個相似研究,探討以溶劑萃取豆粉取代飼料中0、10、20、30和40﹪的白魚粉對金頭海鯛成長的影響,其結果顯示黃豆粉可以取代魚粉至20%,而不影響其成長率和飼料效率。在一個額外的試驗,將含有黃豆粉的飼料加熱至150℃,然後在110℃烹煮5、20和40分鐘後,以測定胰蛋白
然而,最近Kissil等人(2000)探討濃縮黃豆蛋白取代金頭海鯛飼料中魚粉的可行性,以濃縮黃豆蛋白取代飼料中0、30、60和100﹪的魚粉(以可消化蛋白為基準),試驗魚的初重為12.1克,一直餵到每一組的體重均達到50克為止。發現飼料中濃縮黃豆蛋白的含量與試驗魚的成長呈負相關,因此推測除了濃縮黃豆蛋白含量最高的那一組外,其餘各組成長率下降的因素乃由於低的攝食率,而非營養因素。
El-Sayed(1994)探討黃豆粉和其他原料取代銀海鯛幼苗(Rhabdosargus sarba)飼料中魚粉當作飼料蛋白質主要來源的可行性。在此研究中,試驗魚投餵以脫殼脫脂烘烤黃豆粉取代0, 25, 50, 75 和100%魚粉的飼料,在含黃豆粉的飼料中添加甲硫胺酸,經過60天的投餵,發現投餵含25﹪黃豆粉飼料的試驗魚,其成長率和飼料效率與控制組相同,然而因試驗魚對含最高量黃豆粉飼料的嗜口性低,而導致低的成長率。
紅海鯛(Pagrus major)是日本最重要的海水養殖魚種之一,Takagi等人(1999、2001)和Aoki等人(1996、2000)探討以黃豆蛋白產品取代紅海鯛飼料中魚粉的可行性。Aoki(1996)以40﹪濃縮黃豆蛋白、10﹪黃豆粉、3﹪玉米麩粉和12﹪肉粉取代全部魚粉的飼料投餵730克的紅海鯛,得到相當的成長率和高品質的肉質。Takagi等人(2001)探討紅海鯛幼魚(初重為11克)的營養需求,發現補充甲硫胺酸和適量的離胺酸可以改善濃縮黃豆蛋白的營養品質;然而,另一方面以相同的飼料投餵初重為179克的試驗魚,其成長率並不受胺基酸補充的影響。
Reigh和Ellis(1992)探討飼料中黃豆粉和魚粉對紅鼓(Sciaenops ocellatus)成長的影響,發現以僅含有黃豆蛋白或黃豆蛋白添加甲硫胺酸的飼料投餵紅鼓,其攝食率低。Davis等人(1995)設計四組投餵56或49天的紅鼓飼養實驗,評估以黃豆蛋白粉(黃豆粉和兩個黃豆蛋白分離蛋白),補充或不補充甲硫胺酸、離胺酸和飼料誘引劑取代飼料中魚粉的可行性,發現只要適當補充胺基酸(主要是甲硫胺酸)和誘引劑,黃豆蛋白產品可以取代紅鼓人工飼料配方中的魚粉。McGoogan和Gatlin(1997)証明投餵由黃豆粉提供90﹪蛋白質含量的試驗魚,其所獲得的增重與控制組相同,如再補充2﹪的甘胺酸(glycine),黃豆粉的取代量可以增加至95﹪。 虱目魚(Chanos chano)在東南亞一帶是一種受歡迎而且重要的經濟養殖魚種,Shiau等人(1988)探討以黃豆粉當蛋白質來源取代虱目魚飼料(蛋白質含量介於30到40﹪之間)中0、33、67和100﹪魚粉的可行性。添加甲硫胺酸於含黃豆粉的飼料中,確保此種胺基酸在飼料中適當的含量,投餵這些飼料給虱目魚幼魚(初重為4克)8週,實驗結束後測定其蛋白質的表面消化係數和乾重;發現不管飼料蛋白質含量為30﹪或40﹪,黃豆粉取代33﹪以上的魚粉,其生長率和飼料效率都較低;然而飼料的消化率並不受黃豆粉取代魚粉的量所影響,顯示此兩種成分都具有相似的生物利用性。
雖然黃豆產品主要考慮作為水產動物飼料的蛋白質來源,但是黃豆也含有相當大量可利用的油脂,魚粉的產量已無法提供成長中的動物飼料工業(尤其是水產動物)的需求,同時動物油的可利用性,也逐漸的下降。在過去40年,當黃豆蛋白產品全球性地急遽增加的同時,也大大地增加黃豆油的產量,然而有關黃豆油取代水產動物飼料中動物油的報告則相對地少。飼料中的油脂是生化能量和脂肪酸的來源,雖然黃豆油對水產動物而言,其脂肪酸的組成不平衡,但是仍為能量的優秀來源。雖然黃豆油含有大量的單和雙不飽和脂肪酸(表三),但是缺乏很多種海水魚所需要的高度不飽和脂肪酸,因此須要大量地補充這些必須脂肪酸。Tucker等人(1997)探討黃豆油和鯡魚油(menhaden oil)對紅鼓幼苗(Sciaenops ocellatus)成長的影響,發現黃豆油取代少量的魚油對試驗魚的成長沒有影響;然而當黃豆油大量地取代魚油,會阻礙試驗魚的成長,其原因為黃豆油缺乏必須脂肪酸。在此試驗中,有趣的是投餵黃豆油的試驗魚,其活存率明顯地高於投餵魚油的試驗魚。使用黃豆油在海水魚類的飼料中,有幾個方面須加以改善,其中之一為黃豆油的脂肪酸含量,其他方面尚包括黃豆油對攝食率的影響(魚油較黃豆油的嗜口性為佳)和黃豆油對產品品質的影響(飼料的油脂種類會影響飼料的口感、味道和成品保存的期限)。
其他促進黃豆產品利用的研究成果 美國黃豆協會已經資助很多的研究工作(尤其在東亞),探討黃豆蛋白產品取代非鮭鱒海水魚類飼料中魚粉的有效性,這些已被研究的種類包括日本海鱸(Lateolabrax japonicus),鰹魚(Trachinotus ovatus),黃花魚(Pseudosciaena crocea),紅鼓(Sciaenops ocellata),青石斑(Epinephelus awoara)和黑鰭海鯛(Acanthopagrus sp.)。美國黃豆協會已經開發應用在不同方面的黃豆蛋白產品(表四),包括幼魚飼料、成魚飼料和從鮮魚轉換至人工配製的飼料,這些飼料被這些魚種的接受度很高,並將其摘要於表五。 表四:在中國進行海水魚田野試驗所使用之添加黃豆粉飼料的配方實例
表五:在中國進行探討含黃豆蛋白之非鮭鱒海水魚類飼料試驗之摘要
來源:美國黃豆協會 為了促使黃豆產品更充分地使用於魚類飼料中,有關黃豆產品作為魚類飼料原料的研究必須持續地進行,大部份可養殖的海水性魚類為肉食性,因此其對植物性蛋白營養和嗜口性的要求較雜食性和草食性魚類為高。這個問題可從兩個方面來探討,一為改善目前產品的利用性,另一為發展適合水產養殖的新黃豆產品。開發降低生產此原料費用的技術,當然可以增加其利用性。下面有幾個研究方向可增加黃豆產品在魚類飼料中的利用性而改善整個養殖業的投資。
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