论文部分内容阅读
中图分类号：S816 文献标志码：C 文章编号：1001-0769（2018）03-0059-03
每一个人都会同意，在未来的某天，为满足人类日益增长的肉类需求，畜禽日粮所需的蛋白质饲料将出现供应不足的问题。在欧洲，人们普遍认为，以牺牲南美热带雨林为代价来开发农业用地，不应该是生产动物用大豆蛋白质饲料的方法。另一个流行的观点认为，以仅为用作饲料的目的来捕鱼并不是一种可持续的肉类生产途径。这些问题促使人们开始寻找新型可持续的饲用蛋白源，这能够使当地或至少是欧洲实现自给自足。自2018年起，有机猪和有机肉鸡的生产者将面临是否拥有足量的有机蛋白质饲料的挑战。出于这个原因，海洋蛋白质，如蓝贻贝、海星和海藻将成为未来饲料原料的不二之选，因为它们可以解决养殖行业和社会面临的重要挑战。
1 贻贝
晚春时节，蓝贻贝幼体可以在绳索、塑料管或网上自然生长。它们可以过滤海水获取其中的藻类以便进食，并且可以在第一个冬季到来之前收获，最好是在海水冰封之前收获。贻贝在收获后需要经过加工处理，以便于储存。丹麦峡湾每年生产的脱壳干贻贝粉可能有15 000 t。贻贝养殖场的位置应处于营养丰富的水域，并要符合欧盟对贻贝养殖的规定。一项在丹麦内陆峡湾进行的试验发现，18公顷的贻贝养殖场可产出61 t的新鲜贻贝。收获的这些贻贝可以使每公顷水面减少600 kg～900 kg氮和30 kg～ 40 kg磷。贻贝在以减少海水中的氮和磷为目的进行养殖时，它们被称为“缓解贻贝（mitigation mussel）”，因此人们寄希望于其能够在减少水体富营养化问题上发挥出重要作用。贻贝粉的特点是粗蛋白含量高，为58%～66%（以干物质为基础），矿物质含量低，如果用作猪和鸡的饲料，则氨基酸组成比较平衡。若以干物质为基础，其粗脂肪含量为12%～16%，并包含大量的多不饱和脂肪酸，特别是ω-3脂肪酸二十碳五烯酸（Eicosapentaenoic，EPA）和二十二碳六烯酸（Docosahexaenoic，DHA）。表1列出了海洋生物的营养物质组成。贻贝还含有类胡萝卜素，如β-胡萝卜素、叶黄素A、玉米黄素和虾青素。猪对贻贝粗蛋白的回肠消化率为0.83。
2 海星
海星用于畜禽饲料已不是什么新鲜的事。在第二次世界大战爆发期间以及战后，饲料原料短缺，海星就被作为畜禽饲料原料使用，已经完成的多项试验还记录了它的营养作用，特别是在家禽营养上的作用。在丹麦峡湾，20世纪80年代中期前，海星以用作饲料原料的目的进行捕捞，随后因传染性海绵状脑病（Transmissible Spongiform Encephalopathies，TSE）问题的出现以及随之而来对将鱼类用于反刍动物饲料的限制，迫使海星捕捞中止。海星以贻贝为食物，这对贻贝产业来说是一大问题，他们发现海星的数量实在过于庞大。2013年，丹麦当局批准在某些海域捕捞海星，每年贻贝的产量相当于3 000 t干海星粉的产量。自2017年7月起，欧盟开始允许将海星用作猪和家禽的饲料。海星粉被归入与鱼一类的产品。不幸的是，由于受TSE立法的限制，使得饲料行业很难加工海星粉，因为它不能在养殖场中储存和加工成反刍动物饲料，不过海星是无脊椎动物，是一种安全的产品。
海星的特点是粗蛋白含量介于38%～70%、灰分含量为20%～42%（以干物质为基础），具体取决于收获的季节；粗蛋白含量最高而灰分含量最低的收获时机为2月；灰分不是沙子而是高浓度的钙；脂肪的含量为9%～11%（以干物质为基础），其中含有多不饱和脂肪酸。猪对海星中粗蛋白的标准回肠消化率为0.8。研究人员已经完成了两项猪生长性能的试验：第一个试验结果发现，实验条件下个体饲养的仔猪其日粮可以添加5%的海星粉但不是10%；第二个试验证实，在商业化生产条件下，仔猪日粮中可以添加5%但不是7.5%的海星粉。
3 海带
全球每年海带的产量为2 500万t，其中99%来自亚洲。在欧洲，最大的产地为挪威和法国。欧洲的海带通常以手工的方法从天然的栖息地采集，但也利用基于绳索的设备养殖，但这需要耗费大量的人力和物力。海带主要用作人类的食品，可直接食用完整的海带，也可用其提取物。海带的生产能力高度取决于海水质量，海水应该含有高浓度的盐、低温、营养物质含量低，因阳光使得海水晶莹剔透。
这些环境条件决定了海带的产量，每公顷海带养殖面积可年产新鲜海带3 t～30 t。海带的营养物质含量因品种不同而不同。
丹麦海域具有最高的糖海带和海白菜生产潜力。
糖海带是一种褐藻，如以干物质为基础计算，其灰分含量为14%～38%，粗蛋白含量为7%～13%。钠、钾和碘的含量很高。海白菜是一种绿藻，粗蛋白含量高于15%，且氨基酸组成接近豆粕。
海白菜含有高浓度的硫、钙、镁、钠和氯。根据营养物质的这些关键数据，显然海带一般几乎不用作饲料的蛋白质来源。海带中的海藻酸盐、岩藻聚糖和海带多糖，褐藻中的多酚以及绿藻中的半乳糖和木聚糖，它们都具有某些生物活性，可用来保持畜禽良好的健康状况。因此，极为重要的是，在将海带加工为最终产品的过程中，应注意这些生物活性物质不被破坏。
4 加工成饲料
贻贝、海星和海带在储存前都需要进行加工。加工成干粉是一种众所周知的储存方法，但也有将海产品加工成酸性的青贮饲料。然而，海产品的加工还有很多的挑战。
使用现有的工业技术，海星和海带能够轻松地进行干燥。海星在鱼粉加工厂进行干燥和粉碎是生产海星粉的一种常用方法。但是蓝贻贝的加工比较困难，因为它有贝壳。在用作猪饲料时，贻贝肉应与壳分离，但是带壳的贻贝产品或许可以大量用于家禽饲料。
贻贝的壳可用煮沸法轻松地除去，这是在贻贝用作人类食品时最常用的加工方法。贻贝在采用煮沸法去壳时，存在蛋白质和脂质流失的风险。其他的去壳方法基于物理分离为主，如新鲜贻贝粉碎后沉降、新鲜贻贝螺旋压榨处理、酶解法或干法分提法。
在瑞典，在研究蓝贻贝加工成干粉的工艺时申请了一项专利方法，即使用温度介导的水解法分离贻贝的肉和壳。
5 不是干的，是湿的
干贻贝粉产品的一个替代产品是用有机酸进行稳定的一种湿的青贮产品。对干海星进行的试验发现，此产品对温度极为敏感，同时在温度过高时会导致海星粉变黑，这是因为发生了美拉德反应，使赖氨酸无法被动物所利用。
在切碎的新鲜贻贝中加入有机酸，随后进行压榨处理制成青贮饲料，会使部分蛋白质水解为游离氨基酸和多肽。这会使青贮贻贝有较高的粗蛋白标准回肠消化率（0.86），相比较而言贻贝粉的粗蛋白标准回肠消化率仅为0.83。
海星不适合进行酸解处理，因为其体内含有大量的碳酸钙。用乳酸菌发酵海星制成青贮饲料，会对动物肠道微生物菌群组成产生有益的作用。
海带相对来说比较容易发酵，因为其含有大量的碳水化合物。丹麦公司的发酵专家可以将完整的糖海带发酵成为猪饲料原料，并已经商品化生产。
海星在鱼粉加工厂里很容易进行处理，但是在此類工厂中处理海星可能有些困难，因为海星的捕捞量较低，且捕捞期与传统海产品的渔期相重叠，因此采用替代的加工方法更现实。然而，海星的物理特性似乎使其很难进行加工，当在切碎后用螺旋式压榨机处理时，会产出富含蛋白质的液态成分，这可以用作猪的液态饲料，渣滓部分可作为肥料使用。
原题名：Proteins derived from the sea（英文）
原作者：Jan V. Norgaard副教授（丹麦奥胡斯大学）
每一个人都会同意，在未来的某天，为满足人类日益增长的肉类需求，畜禽日粮所需的蛋白质饲料将出现供应不足的问题。在欧洲，人们普遍认为，以牺牲南美热带雨林为代价来开发农业用地，不应该是生产动物用大豆蛋白质饲料的方法。另一个流行的观点认为，以仅为用作饲料的目的来捕鱼并不是一种可持续的肉类生产途径。这些问题促使人们开始寻找新型可持续的饲用蛋白源，这能够使当地或至少是欧洲实现自给自足。自2018年起，有机猪和有机肉鸡的生产者将面临是否拥有足量的有机蛋白质饲料的挑战。出于这个原因，海洋蛋白质，如蓝贻贝、海星和海藻将成为未来饲料原料的不二之选，因为它们可以解决养殖行业和社会面临的重要挑战。
1 贻贝
晚春时节，蓝贻贝幼体可以在绳索、塑料管或网上自然生长。它们可以过滤海水获取其中的藻类以便进食，并且可以在第一个冬季到来之前收获，最好是在海水冰封之前收获。贻贝在收获后需要经过加工处理，以便于储存。丹麦峡湾每年生产的脱壳干贻贝粉可能有15 000 t。贻贝养殖场的位置应处于营养丰富的水域，并要符合欧盟对贻贝养殖的规定。一项在丹麦内陆峡湾进行的试验发现，18公顷的贻贝养殖场可产出61 t的新鲜贻贝。收获的这些贻贝可以使每公顷水面减少600 kg～900 kg氮和30 kg～ 40 kg磷。贻贝在以减少海水中的氮和磷为目的进行养殖时，它们被称为“缓解贻贝（mitigation mussel）”，因此人们寄希望于其能够在减少水体富营养化问题上发挥出重要作用。贻贝粉的特点是粗蛋白含量高，为58%～66%（以干物质为基础），矿物质含量低，如果用作猪和鸡的饲料，则氨基酸组成比较平衡。若以干物质为基础，其粗脂肪含量为12%～16%，并包含大量的多不饱和脂肪酸，特别是ω-3脂肪酸二十碳五烯酸（Eicosapentaenoic，EPA）和二十二碳六烯酸（Docosahexaenoic，DHA）。表1列出了海洋生物的营养物质组成。贻贝还含有类胡萝卜素，如β-胡萝卜素、叶黄素A、玉米黄素和虾青素。猪对贻贝粗蛋白的回肠消化率为0.83。
2 海星
海星用于畜禽饲料已不是什么新鲜的事。在第二次世界大战爆发期间以及战后，饲料原料短缺，海星就被作为畜禽饲料原料使用，已经完成的多项试验还记录了它的营养作用，特别是在家禽营养上的作用。在丹麦峡湾，20世纪80年代中期前，海星以用作饲料原料的目的进行捕捞，随后因传染性海绵状脑病（Transmissible Spongiform Encephalopathies，TSE）问题的出现以及随之而来对将鱼类用于反刍动物饲料的限制，迫使海星捕捞中止。海星以贻贝为食物，这对贻贝产业来说是一大问题，他们发现海星的数量实在过于庞大。2013年，丹麦当局批准在某些海域捕捞海星，每年贻贝的产量相当于3 000 t干海星粉的产量。自2017年7月起，欧盟开始允许将海星用作猪和家禽的饲料。海星粉被归入与鱼一类的产品。不幸的是，由于受TSE立法的限制，使得饲料行业很难加工海星粉，因为它不能在养殖场中储存和加工成反刍动物饲料，不过海星是无脊椎动物，是一种安全的产品。
海星的特点是粗蛋白含量介于38%～70%、灰分含量为20%～42%（以干物质为基础），具体取决于收获的季节；粗蛋白含量最高而灰分含量最低的收获时机为2月；灰分不是沙子而是高浓度的钙；脂肪的含量为9%～11%（以干物质为基础），其中含有多不饱和脂肪酸。猪对海星中粗蛋白的标准回肠消化率为0.8。研究人员已经完成了两项猪生长性能的试验：第一个试验结果发现，实验条件下个体饲养的仔猪其日粮可以添加5%的海星粉但不是10%；第二个试验证实，在商业化生产条件下，仔猪日粮中可以添加5%但不是7.5%的海星粉。
3 海带
全球每年海带的产量为2 500万t，其中99%来自亚洲。在欧洲，最大的产地为挪威和法国。欧洲的海带通常以手工的方法从天然的栖息地采集，但也利用基于绳索的设备养殖，但这需要耗费大量的人力和物力。海带主要用作人类的食品，可直接食用完整的海带，也可用其提取物。海带的生产能力高度取决于海水质量，海水应该含有高浓度的盐、低温、营养物质含量低，因阳光使得海水晶莹剔透。
这些环境条件决定了海带的产量，每公顷海带养殖面积可年产新鲜海带3 t～30 t。海带的营养物质含量因品种不同而不同。
丹麦海域具有最高的糖海带和海白菜生产潜力。
糖海带是一种褐藻，如以干物质为基础计算，其灰分含量为14%～38%，粗蛋白含量为7%～13%。钠、钾和碘的含量很高。海白菜是一种绿藻，粗蛋白含量高于15%，且氨基酸组成接近豆粕。
海白菜含有高浓度的硫、钙、镁、钠和氯。根据营养物质的这些关键数据，显然海带一般几乎不用作饲料的蛋白质来源。海带中的海藻酸盐、岩藻聚糖和海带多糖，褐藻中的多酚以及绿藻中的半乳糖和木聚糖，它们都具有某些生物活性，可用来保持畜禽良好的健康状况。因此，极为重要的是，在将海带加工为最终产品的过程中，应注意这些生物活性物质不被破坏。
4 加工成饲料
贻贝、海星和海带在储存前都需要进行加工。加工成干粉是一种众所周知的储存方法，但也有将海产品加工成酸性的青贮饲料。然而，海产品的加工还有很多的挑战。
使用现有的工业技术，海星和海带能够轻松地进行干燥。海星在鱼粉加工厂进行干燥和粉碎是生产海星粉的一种常用方法。但是蓝贻贝的加工比较困难，因为它有贝壳。在用作猪饲料时，贻贝肉应与壳分离，但是带壳的贻贝产品或许可以大量用于家禽饲料。
贻贝的壳可用煮沸法轻松地除去，这是在贻贝用作人类食品时最常用的加工方法。贻贝在采用煮沸法去壳时，存在蛋白质和脂质流失的风险。其他的去壳方法基于物理分离为主，如新鲜贻贝粉碎后沉降、新鲜贻贝螺旋压榨处理、酶解法或干法分提法。
在瑞典，在研究蓝贻贝加工成干粉的工艺时申请了一项专利方法，即使用温度介导的水解法分离贻贝的肉和壳。
5 不是干的，是湿的
干贻贝粉产品的一个替代产品是用有机酸进行稳定的一种湿的青贮产品。对干海星进行的试验发现，此产品对温度极为敏感，同时在温度过高时会导致海星粉变黑，这是因为发生了美拉德反应，使赖氨酸无法被动物所利用。
在切碎的新鲜贻贝中加入有机酸，随后进行压榨处理制成青贮饲料，会使部分蛋白质水解为游离氨基酸和多肽。这会使青贮贻贝有较高的粗蛋白标准回肠消化率（0.86），相比较而言贻贝粉的粗蛋白标准回肠消化率仅为0.83。
海星不适合进行酸解处理，因为其体内含有大量的碳酸钙。用乳酸菌发酵海星制成青贮饲料，会对动物肠道微生物菌群组成产生有益的作用。
海带相对来说比较容易发酵，因为其含有大量的碳水化合物。丹麦公司的发酵专家可以将完整的糖海带发酵成为猪饲料原料，并已经商品化生产。
海星在鱼粉加工厂里很容易进行处理，但是在此類工厂中处理海星可能有些困难，因为海星的捕捞量较低，且捕捞期与传统海产品的渔期相重叠，因此采用替代的加工方法更现实。然而，海星的物理特性似乎使其很难进行加工，当在切碎后用螺旋式压榨机处理时，会产出富含蛋白质的液态成分，这可以用作猪的液态饲料，渣滓部分可作为肥料使用。
原题名：Proteins derived from the sea（英文）
原作者：Jan V. Norgaard副教授（丹麦奥胡斯大学）