专题文章
鱼粉在水产料中的益处
作者：R.D. Miles和F.A. Chapman，佛罗里达大学－鱼粉被营养师认为是高质量，易消化的饲料原料，在大多数农场动物日粮中都有添加，尤其是鱼和虾。前言
单位重量鱼粉含有大量能量。鱼粉也是优质蛋白、油脂、矿物质和微生物源；鱼粉中几乎不含碳水化合物。
什么是鱼粉？
鱼粉是饲料原料的一个专业术语，该物质养分含量丰富，主要在家畜日粮中添加使用，有时作为高质量有机肥。鱼粉可由任何一种海产品制成，但是一般使用野生捕获的含有大量骨和油脂的小海鱼制成，这些鱼一般不适合人类直接消费。这些鱼被认为“产业化的”因为大多被抓的鱼只有一个目的，就是为了生产鱼粉和鱼油产品。还有少量鱼粉是来自其他渔场的副渔捕获物，以及副产品或者各种直接为人用的海产品在加工（如鱼片加工和罐头加工）过程中产生的下脚料。
鱼粉和鱼油业是现存的几个主要畜牧业之一，主要依赖“打捞”技术。大多鱼用来制成粕以获得鱼油。全世界生产数百万吨鱼粉。与最近流行的观念相反，大多数鱼粉和鱼油都由可持续、管理和监控有序的鱼类资源生产而成，减轻过分捕捞的可能性。当前供应量比较稳定，每年大约产600-650万吨。
生产1吨干鱼粉大约需要4-5吨整鱼。秘鲁生产接近世界三分之一的鱼粉。其他的主要鱼粉生产国是智利、中国、泰国、美国、冰岛、挪威、丹麦和日本（表1）。加工成鱼粉的鱼种类有凤尾鱼、青鱼、鲱鱼、沙丁鱼、美洲西鲱和胡瓜鱼（表2）。
鱼可以在海上的捕捞船上加工或者捕捉后储存直到运输到海岸边的加工厂内进行加工。鱼是一个非常容易腐烂的物质，如果没有及时加工可能会变质。一般使用冰或者冷冻海水保存。
表1. 主要鱼粉生产国。
- 秘鲁（凤尾鱼）。
- 智利（凤尾鱼和竹鱼）。
- 中国（各个品种）。
- 泰国（各个品种）。
- 美国（鲱鱼、鳕鱼类）。
- 欧盟，其他（各种鱼）。
- 冰岛和挪威（毛鳞鱼、青鱼、蓝鳕）。
- 丹麦（大头鱼、玉筋属鱼、鲱鱼）。
- 日本（沙丁鱼）。
- 南非（沙丁鱼）。
鱼经过蒸煮、压榨、干燥和粉碎过程制成鱼粉。有几种加工方法可以生产优质鱼粉，但是基本原则是从油水中分离出固形物。如果不需要去除油，如含脂肪较少的鱼，压榨过程通常省略。在蒸煮过程中，鱼经过一个长的蒸气套、螺旋传送汽缸，该汽缸用来凝结组织蛋白。
这是一个很重要的过程，同时也负责产品杀菌，为去除“母液”做好准备。母液是水、油和可溶性蛋白的混合物。一旦蒸煮完成，通过压榨去除母液，剩下的固体残留物称作“滤饼”。母液通过离心去掉油，油在输送进入储藏仓时通常会进一步提炼。在储藏前，添加抗氧化剂稳定油脂是很重要的，而且储藏油不能接触空气、热或者光以保证质量。
表2. 制备鱼粉的主要鱼品种。这些鱼大多数都很小、多骨，含有大量鱼油，一般不考虑食用（如凤尾鱼、青鱼、毛鳞鱼、鲱鱼），少量鱼粉是由鱼加工或者切割产品的下脚料，以及其他废料主要是罐头和鱼片加工过程中的副产品（如金枪鱼、鳕、黑线鳕、鳕鱼类）制备而成。
- 凤尾鱼（Engraulidae）：
- 例如秘鲁鱼（Engraulis ringens）；
- 日本凤尾鱼（Engraulis japonicus）。
- 鲱、鲱鱼、沙丁鱼和每周西鲱（鲱科）：
- 例如大西洋鲱（Clupea harengus）；
- 鲱鱼（Brevoortia tyrannus和 B. patronus）；
- 南美和日本沙丁鱼（Sardinops sagax）以及其他品种，欧洲沙丁鱼（Sardina pilchardus）；欧洲鲱鱼（Sprattus sprattus）。
- 胡瓜鱼（Osmeridae）：
- 如鳞鱼（Mallotus villosus，毛鳞鱼）
- Jacks （Carangidae）：
- 例如智利竹鱼（Trachurus murphyi），大西洋竹鱼（Trachurus trachurus）。狭鳕、真鳕和黑线鳕（鳕科）如狭鳕和阿拉斯加鳕鱼（Theragra chalcogramma）；
- 大西洋和太平洋鳕鱼（Gadus morhua 和G. cephalus）；
- Georges Bank 黑线鳕鱼（Melanogramus aeglefinus）；挪威大头鱼（Trisopterus esmarkii）；
- 蓝鳕（Micromesistius poutassou）。
- 鳕鱼类（Merlucciidae）和玉筋鱼（Ammodytidae）：
- 如鳕鱼 (Merluccius sp.)；
- 腔吻鳕（Macruronus novaezelandie）。
- 小的以及更小的玉筋鱼类（Ammodytes marinus 和Ammodytes tobianus）。
- 金枪鱼和鲭（Scombridae）：
- 如鲣鱼（Katsuwonos pelamis），黄鳍金枪鱼（Thunnus albacares）；
- 日本鲭（Scomber japonicus），大西洋鲭（S. scombrus）。
- 带鱼（Trichiuridae）：
- 如大头带鱼或者大西洋带鱼（Trichiurus lepturus）。
在去除母液中的油和悬浮固体后，剩下的液体称为“废水鱼汁”（大约含65％的原材料）。废水鱼汁是有价值的原材料，含有矿物质、维生素、一些残留鱼油和20％的可溶和不溶的（悬浮）蛋白。废水鱼汁经过浓缩生成一个粘稠的浆状物，含30％-50％的固体。这种物质可以作为“浓缩鱼汁”销售，或者可以返回到滤饼中，用它干燥。因此，我们可以购买“滤饼”粕或者一个“整”粕（其中所有的可溶物都返还添加到滤饼中）
接着干燥鱼粉，将水含量降到能够储藏或者运输条件，没有任何霉菌和细菌生长。干燥采取直接或者间接方法；直接干燥是最快的，需要高温空气通过鱼粉，鱼粉在圆柱桶内迅速翻滚。如果干燥过程没有小心控制或者出现干燥过头的现象，鱼粉可能会烧焦，鱼粉的营养价值会受到影响。非直接干燥需要一个蒸气嵌套的汽缸或者一个含有蒸汽加热盘的汽缸，蒸气加热盘用来翻转鱼粉。一旦鱼粉干燥完，就进行粉碎，经过正确粒径的筛孔，然后打包或者储藏在仓库准备批量发送到全国各地的公司。
鱼日粮添加鱼粉的好处。
大多数商业鱼粉都由小的、多骨和多油不适合人类消费的鱼制成，有些使用海产食品加工业产生的副产物制成。
在动物日粮中添加鱼粉会提高饲料的适口性，加强养分的摄入、消化和吸收，从而提高饲料效率和动物生长性能。
鱼粉中平衡性的氨基酸组成弥补或者补充了日粮中其他动植物蛋白的不足，加速动物的生长并降低了饲料成本。
高质量的鱼粉提供的平衡的必须氨基酸、磷脂和脂肪酸（如DHA或者二十二碳六烯酸和EPA或者二十碳五烯酸）可用于动物保持最佳发育、生长和繁殖，尤其在动物幼虫和育雏阶段。鱼粉的养分也能促进和有助于维持动物健康的功能型免疫系统，增加动物的疾病抵抗力。高质量的鱼粉也有助于配制高养分日粮，促进最佳生长。
在水产动物日粮中添加鱼粉会提高养分消化率，从而减少水产动物排泄物的污染。水产料中添加高质量鱼粉赋予了终产品 “天然或者健康的”特性。
鱼粉的蛋白质量
高质量鱼粉通常含有60-72％的粗蛋白。从营养的角度看，鱼粉是牲畜日粮中较好的动物蛋白补充物，通常也是鱼和虾日粮的主要蛋白源。典型的鱼日粮含有32-45％的总蛋白，虾日粮含有25-42％的蛋白。鲤鱼和罗非鱼日粮中鱼粉的百分比通常为5-7％，而鲑鱼、三文鱼以及一些海洋类鱼会高达40-55％。在陆地牲畜日粮中一般鱼粉含量通常在5％左右，以干物质为基础。
任何全价日粮都必须含有一些蛋白，但是蛋白的营养价值与它的氨基酸组成和消化率直接相关。蛋白由氨基酸组成，蛋白通常被消化分解成氨基酸后随着血液吸收。动物是对特殊氨基酸有需求而不是蛋白。鱼粉和其他蛋白饲料原料都只是作为提供氨基酸的工具而添加到日粮中。动物利用大约22个左右的氨基酸建构蛋白。但是，动物体内不含所有22个氨基酸。
动物不能自身合成的氨基酸必须由日粮提供，这类氨基酸被认为是“必需的”。鱼日粮中必须含有10个必须氨基酸：精氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯基丙氨酸、苏氨酸、色氨酸和缬氨酸。能被动物自身合成的氨基酸称为“非必需氨基酸”，在日粮中不是非得添加。不含适量必须氨基酸的蛋白被认为是不平衡蛋白，营养价值较低。相对动物对特殊氨基酸的需求，氨基酸存在量最低，这类氨基酸称为“限制性氨基酸”。
鱼粉理想的氨基酸模式导致鱼粉作为优质蛋白补充剂（表3）非常受欢迎。谷物蛋白以及其他植物浓缩蛋白不含有完整的氨基酸模式，通常缺乏必须氨基酸赖氨酸和蛋氨酸。豆粕和其他豆类籽粕，在农场动物如鱼和鸡的日粮中广泛添加，是很好的赖氨酸和色氨酸源但含硫氨基酸如半胱氨酸和蛋氨酸含量很低。动物对限制性氨基酸的需求可以通过添加更多蛋白来满足。但是，这样成本很高，而且蛋白中过多的氮会对水质产生不利影响。鱼会排出蛋白分解产生的过多的氮进入水中，这些氮以氨的形式排出。氨对鱼是有毒的，必须通过过滤或者水流从水中去除。
不同饲料原料的质量主要取决于它们蛋白的氨基酸模式、蛋白的消化率、原料的新鲜度以及它们的储藏情况。植物性蛋白，即使经过适当加工，一般消化性都不如鱼粉；而且它们在日粮中的添加比例通常会受到限制，因为它会抑制动物生长率和饲料采食量。鱼粉的整个蛋白消化率一般在95％以上。相比而言，许多植物性蛋白饲料的蛋白消化率变化很大，在77-96％之间，取决于植物品种。
植物的结构性质完全不同于动物。从植物中分离的蛋白鱼非消化性碳水化合物（寡糖）以及结构纤维成分（纤维素）有关，而动物与此无关。就是这些成分的存在，被认为会妨碍动物利用很多经济植物饲料原料中的蛋白质。鱼粉中没有养分抑制剂或者抗营养因子也使得鱼粉比植物蛋白在水产料中更受欢迎。
抗营养因子是一些干涉动物养分消化、吸收或者代谢的化合物，也可能是有毒的。例如，未蒸煮大豆中存在的一个天然抗营养因子Kunitz 胰蛋白酶抑制剂，可以组织动物小肠中的胰蛋白酶降解蛋白。鹰嘴豆中的香豌豆素也能破坏胶原蛋白的形成。胶原蛋白在动物中存在最丰富，形成大量结缔组织，提供结构支持。生鱼中的硫胺酶通常会破坏硫胺苏（维生素B1），蛋白中的抗生物素蛋白会黏附生物素（另一个B族水溶性维生素）。棉籽酚是棉籽粕/油中的一个抗营养因子，对动物有毒，而且会降低雄性动物的繁殖力。
鱼粉作为水产料原料的另一个重要原因是鱼粉含有一些复合物能够提高饲料的适口性。这种特性能够使饲料被迅速采食，减少了养分滤取。通常认为氨基酸谷氨酸是导致鱼粉适口性好的复合物之一。
鱼粉中的脂肪含量
| 表3. 鱼粉（FM）、肉粉(MM)、禽副产品粉（PBM）、血粉（BM）、豆粕（SBM）中必须氨基酸（EAA）1百分比。以上粉粕类粗蛋白百分比。 | |||||
| 必须氨基酸 | FM(64.5%)2 | MM(55.6%)2 | PBM(59.7%)2 | BM(89.2%)2 | SBM(50.0%)2 |
| 精氨酸 | 3.82 | 3.60 | 4.06 | 3.75 | 3.67 |
| 组氨酸 | 1.45 | 0.89 | 1.09 | 5.14 | 1.22 |
| 异亮氨酸 | 2.66 | 1.64 | 2.30 | 0.97 | 2.14 |
| 亮氨酸 | 4.48 | 2.85 | 4.11 | 10.82 | 3.63 |
| 赖氨酸 | 4.72 | 2.93 | 3.06 | 7.45 | 3.08 |
| 蛋氨酸＋胱氨酸3 | 2.31 | 1.25 | 1.94 | 2.32 | 1.43 |
| 苯基丙氨酸＋酪氨酸4 | 4.35 | 2.99 | 3.97 | 8.47 | 4.20 |
| 苏氨酸 | 2.31 | 1.64 | 0.94 | 3.76 | 1.89 |
| 色氨酸 | 0.57 | 0.34 | 0.46 | 1.04 | 0.69 |
| 缬氨酸 | 2.77 | 2.52 | 2.86 | 7.48 | 2.55 |
| 1每个饲料原料中EAA组成都摘自1993NRC（国家研究委员会，鱼的营养需求，国家科学委员会，华盛顿DC）。 2饲料原料中粗蛋白百分比。 3胱氨酸可以由蛋氨酸合成。 4酪氨酸可以由苯基丙氨酸合成。 |
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鱼中脂肪可以分成液态脂肪和固态脂肪。虽然大多数油一般在鱼粉加工过程中萃取，剩下的脂肪一般为6-10％，但是变化范围是4-20％。鱼脂在各种动物上消化性都很高，是ω-3 和ω-6族必须多不饱和脂肪酸（PUFA）源。鱼粉和鱼油中主要的ω-3脂肪酸是亚麻酸、DHA和EPA。
DHA和EPA脂肪酸经过小海藻和浮游动物生产，沿着食物链传递，鱼采食小海藻和浮游动物。鱼粉和鱼油中含有的ω-3 脂肪酸比ω-6脂肪酸多。相反，大多数植物脂肪酸含有高浓度的ω-6脂肪酸。例如，从大豆、玉米或者棉籽中提取的油富含亚油酸，这是一种ω-6脂肪酸。有些油，像菜籽油和亚麻籽油含有亚麻酸（ω-3族）。但是，它通过大多动物转化成必须DHA和EPA可能是有限的。
鱼料中脂肪的有益作用在细胞膜的结构和功能上很明显。细胞膜是一个半渗透膜和柔性层，在动物的每个细胞上都有，控制养分和其他物质进出细胞内部。细胞膜对细胞具有保护作用，由油脂、蛋白和一些碳水化合物组成。由于它们的脂肪酸组成，脂肪允许细胞膜在水温降低和升高的情况下维持它们的流动性，鱼遭到急剧压力变化时垫细胞会改变其在水中的厚度。必须脂肪酸是正常幼虫发育、鱼生长和繁殖所必须的成分。它们在皮肤、神经、大脑和视觉敏锐力上发挥很大作用。PUFAs有助于免疫系统抵抗病原，减少应激反应。鱼粉也含有有价值的磷脂、脂溶性维生素和甾类激素。
鱼粉的能量
鱼粉的脂肪不仅含有优质的必须脂肪酸模式，而且还给日粮提供了高能量。因为鱼粉几乎没有碳水化合物，鱼粉的能量含量与蛋白和鱼油的百分比直接相关。鱼粉中油脂的数量和质量交替取决于品种、生理学、性别、繁殖状态、日龄、捕获鱼的饮食习性以及加工的方法。
鱼粉和鱼油中的油脂很容易被各种动物消化，尤其是鱼、虾、家禽、猪和反刍动物牛、羊和山羊等。如果日粮不能提供充足的能量，鱼或虾会降解有价值的蛋白作为能量，这很浪费成本，而且会增加有毒氨的产量。
高质量的鱼粉含有抗氧化剂或者能够减少有毒物质损害的化合物，这些物质一般在动物细胞上在分子水平生成。例如，脂质尤其是PUFAs，很容易受损，而且暴露在氧气的情况下会发生氧化腐败现象，这个过程会释放能量。在鱼粉保存过程中必须使用抗氧化剂，这样可以稳定鱼粉的能值，因为油中含有大量PUFAs。
没有使用抗氧化剂处理的鱼粉，鱼粉的可利用能量含量会降低25％；氧气会损害PUFA’s的化学结构，因此动物利用的能量会减少。在鱼粉抗氧化剂开发和使用之前，为了驱散氧化产生的热量，经常翻转加工的鱼粉堆。有时，鱼粉会发生自燃现象，在运输或者储藏的时候导致火灾。历史上，在运输过程中由于鱼粉发生自燃而导致沉船的现象是存在的。现在，在鱼粉中添加抗氧化剂可以预防灾害的发生。
鱼粉中矿物质和维生素的价值
采集鱼粉样本拿到实验室进行养分分析，其中必须包含一个步骤：灼烧部分样本。在样本完全燃烧后，剩余物质是灰份。一般，高质量鱼粉灰份含量平均为17-25％。灰份多了说明矿物质含量多，尤其是钙、磷和镁。钙和磷是鱼粉灰份中的主要成分。
与植物中的磷不一样，鱼粉中的磷能够被大多动物利用。植物中的磷大部分不能被单胃动物（只有一个胃，如猪、狗和人）利用，因为它主要以磷酸六磷肌醇的有机形式存在。反刍动物如牛、绵羊和山羊能够利用以磷酸六磷肌醇中的磷，因为这些动物的瘤胃中的微生物能够降解有机磷。
鱼粉中的维生素含量变化很大，而且受几个因素影响，如鱼的来源和组成，鱼粉的加工方法以及产品新鲜度。由于在提取过程中被去除，鱼粉中脂溶性维生素含量相对较低。鱼粉含B族维生素尤其是维生素B12、烟酸、胆碱、泛酸和核黄素相对颇丰。
鱼粉利用的经济和环境考虑事项
| 表4：农业鱼粉的用量 | ||
| 部门 | 2002年 2010年 | |
| 水产动物 | 46% | 56% |
| 猪 | 24% | 20% |
| 家禽 | 22% | 12% |
| 反刍动物 | 1% | <1% |
| 其它 | 7% | 12% |
高质量和高浓度的必须养分，尤其是平衡性好的氨基酸、必须脂肪酸，以及较高的能量含量，大多水产动物以及牲畜饲料中都添加鱼粉。此外，养分含量高，消化率好以及适口性佳这些优点促使鱼粉在水产料的必加物质。
大多鱼粉添加到商业日粮中，饲喂给鱼、虾、猪。禽、奶牛以及其他动物如貂（表4）。商业化鱼粉和鱼油产量已经跟不上世界范围内水产业以及陆生动物对鱼粉需求的增长。在最近几年，水产业使用的鱼粉量占总鱼粉产量的46％，这个数字预计会随着接下来10年人们对水产产品需求的增加而增长。
鱼粉在实际水产日粮中的合理使用可以减少饲料成本，饲料成本在水产动物养殖中占总成本的40％以上。高质量养分浓度，尤其是蛋白质，使鱼粉较受欢迎而且是比较贵的一个饲料原料。自2000年以来，每吨高质量鱼粉（含蛋白65％）价格大约在$385-$554之间变化，是豆粕价格的2.0-3.5倍。
然而，许多水产动物品种对能量、必须氨基酸、脂肪酸以及其他养分的需要还未知。而且，许多商业上比较重要的鱼类品种对不同饲料原料的消化率还没有测定建立。因此，水产营养师都不愿意减少水产料中鱼粉的使用总量。简而言之，在日粮中添加过量高质量鱼粉很容易而且能够成功克服水产知识不足的问题，因为人们还不知道许多水产动物对特殊养分的需要量以及饲料原料的消化率。
饲料配方制作过程中，最好的方法是使用高质量饲料原料生产日粮以满足某些水产品种（这些品种的养分需求和对饲料原料的消化率还处于未知状态）对养分和能量的需求。鱼粉含有与鱼类需求非常接近的氨基酸模式。如果日粮中部分或者全部鱼粉可以使用其他高质量蛋白源替代，这样可以大大保护了周围的环境，而且促进了可持续水产业的发展。
随着有关水产动物对养分需要量的信息增加以及饲料技术的发展，人们会逐渐生产出对应水产品种所需的鱼料，或者能够找到完全替代鱼粉的其他植物或者动物蛋白原料。全植物蛋白为基础的日粮含有豆粕、棉粕以及玉米和小麦副产物，补充添加赖氨酸和蛋氨酸，该日粮已经在鲶鱼幼鱼、鲤鱼和罗非鱼上成功使用，而且已成市场。
但是，幼鱼仍然需要添加鱼粉以保证等到最佳生长状态。动物蛋白和脂肪，动物油脂业的副产物可以添加到水产日粮中，因为这些物质能够提供必须氨基酸和脂肪酸。这些“鱼粉替代品”未来可以在水产业上广泛使用。
鱼粉属于优质饲料原料，能够提供高消化性的必须养分。鱼粉在家养和农场动物日粮中添加将保留作为一个重点有效的惯例，尤其对于幼年、生长快速、高产的动物如成年产卵鱼、产卵虾、蛋鸡以及泌乳奶牛。消费有益健康的食物带来的有益作用可以促使人们对海产品需求增加，而海产品的增加也导致鱼粉需求相应增加。鱼采食使用高比例鱼粉配制的鱼粉基础日粮，它们的组织中含有的PUFAs浓度会很高。
总所周知，由于PUFAs对人类非常有益，尤其是ω-3族，因此这些鱼以及鱼片对人类也非常有益。PUFAs是发挥人类生物学功能的必须物质，尤其是前列腺素的生成。PUFAs和 前列腺素可以改善许多人类健康疾病，如高血压、心脏病、关节炎、偏头痛、糖尿病以及癌症。在鱼料和其他牲畜饲料中添加鱼粉，而鱼粉含有DHA和EPA，这可以确保ω-3脂肪酸在人类日粮中保持合适浓度。
使用少量鱼粉配制的平衡日粮可以满足动物为了保持快速生长和繁殖对特殊氨基酸的需求，降低饲料成本，这是鱼料配制的基本目标之一。另外一个重要目的是增加日粮养分浓度和饲料的消化率以加强生物学性能，减少养分的滤失和水质退化。水产业必须持续寻求可替代鱼粉的高质量植物和动物蛋白原料。目前这是水产营养研究的热点。
2006年7月
