利用多不饱和脂肪酸制备新型鱼饲料的研究进展

曾祖业，刘东燊，麦锦辉，胡博超，黎双飞，杨雪薇

（深圳大学生命与海洋科学学院，广东省植物表观遗传学重点实验室，广东 深圳 518000）

多不饱和脂肪酸作为鱼类必需的营养物质之一，在提高鱼类繁殖能力，促进生长发育，增强鱼类的免疫能力方面具有重要作用[1]。双键数≥2，且碳链长度为18～22的直链脂肪酸为多不饱和脂肪酸（PUFAs）；而高度不饱和脂肪酸（HUFAs）的双键数≥3，碳原子≥20。根据双键位置及功能不同，PUFAs主要分为n-3系列和n-6系列[2]。

n-3 系列PUFAs 主要有亚麻酸（LNA，全顺式-9，12，15-十八碳三烯酸）、二十碳五烯酸（EPA，全顺式-5，8，11，14，17-二十碳五烯酸）和二十二碳六烯酸（DHA，全顺式-4，7，10，13，16，19-二十二碳六烯酸），其分子结构见图1[3]。

图1 LNA、EPA和DHA的分子结构

n-6系列PUFAs主要有亚油酸（LA，全顺式-9，12-十八碳二烯酸）和花生四烯酸（AA，全顺式-5，8，11，14-二十碳四烯酸）其分子结构见图2。

图2 LA和AA的分子结构

1 多不饱和脂肪酸对鱼类生长发育的影响

1.1 多不饱和脂肪酸对鱼类繁殖的影响

PUFAs 中的DHA 和EPA，是水生动物合成卵黄和胚胎发育必需的营养物质，在促进性腺成熟，提高精子和卵子质量方面发挥重要作用[4]。刘栋梁等发现，在饲料中添加富含DHA 的裂壶藻1%能够促进斑节对虾雄虾精荚的再生（比对照组提高21.14%）和提高精子数量（高达1.19×107个·mL-1）[5]。朱长生等在黄鳝饲料中添加0.70%的EPA 和DHA，发现产卵量和受精卵的孵化率显著提高[6]。同时，李远友等指出，在花尾胡椒鲷亲鱼饲料中添加2.36%的n-3HUFAs，产卵率能提高80.00%，且受精率增至61.76%[7]。因此，适宜量的PUFAs 能够增强水生动物的繁殖性能，能为性腺的连续发育和胚胎的形态发展，提供必需营养素。

1.2 多不饱和脂肪酸对鱼类生长的影响

PUFAs作为鱼类必需的一种营养物质，对鱼类生长有极大促进作用。薛敏等在饲料中添加EPA 0.50%、DHA 1.00%，可使牙鲆幼鱼增重率达到119.67%，比对照组提高77.08%[8]。朱庆国等在饲料中添加n-3 HUFAs1.50%，发现可显著提高斜带石斑鱼的增重率（181.63±7.05%）、蛋白质效率（140.32±10.98%）和饲料系数（降至1.55±0.17%）[9]。殷海成等研究发现，饲粮中添加DHA 藻粉1.00%～2.00%能显著提高黄河鲤幼鱼的生长性能（特定生长率达到2.73%）[10]。另外，谭青等除了发现适宜的n-3/n-6 HUFAs 能够促进大菱鲆幼鱼的生长发育，还指出n-3/n-6 HUFAs 的水平过低或过高均会抑制大菱鲆幼鱼生长，在殷海成的研究中也得到论证[10-11]。因此，适当添加多不饱和脂肪酸能促进鱼类的生长，过多或过少均会产生一定抑制作用。

1.3 多不饱和脂肪酸对鱼类免疫的影响

DHA 作为细胞膜的重要组成部分，能够影响细胞吞噬能力及呼吸暴发强度，且能显著影响与免疫相关的酶活性[12]。王桂芹等在饲料中添加DHA 1.50%，发现鲤鱼的攻毒存活率能提高到96.67%，抗病力显著提高[13]。殷海成等发现，饲料中添加DHA 藻粉能显著提高黄河鲤的血清蛋白水平，增强免疫能力[10]。

免疫力的增强还可以通过成活率来体现。溶酶菌通过溶解吞噬细菌来完成保卫作用，在鱼类免疫系统扮演重要角色。谭青等在鱼饲料中添加PUFAs，发现能够增加大菱鲆幼鱼体内溶酶菌的数量，且超氧化物歧化酶的活性也大大增强，提高了鱼体的抗氧化能力，这与卵形鲳鲶幼鱼的研究报道类似[11,14]。因此，多不饱和脂肪酸对鱼类免疫力的提高有积极影响，对提高鱼类抗病率和成活率有重要作用。

2 多不饱和脂肪酸的鱼饲料配比

2.1 鱼饲料营养配比的基本需求

海水鱼和淡水鱼的基本营养需求相似，主要包括粗蛋白质、粗脂肪、碳水化合物以及各种微量元素。蛋白质不仅是构成鱼组织器官必不可缺的物质，而且还是鱼机体内许多生物活性物质（如酶、激素和抗体等）的组成成分。脂肪是鱼饲料中主要的营养物质，是维持鱼的生长、发育、存活、健康和繁殖的能源物质和营养素，在其生命活动过程发挥着重要的作用[15]。碳水化合物不仅是一种廉价的能源，同时还具有节约蛋白质的作用，一些碳水化合物还可以作为黏合剂，增加饲料在水中的稳定性，减少其他成分的溶失[16]。维生素是维持石斑鱼正常生理功能的必需营养物质之一，不同于蛋白质、脂肪和糖类，维生素需要量甚微，且自身基本不能合成，主要从饲料中摄入[16]。

杨俊江等提出，水产动物所需的必需脂肪酸主要是n-3 系列不饱和脂肪酸，其中包括LNA（18:3n-3）、EPA（20:5n-3）和DHA（22:6n-3）[16]。王胜等研究表明，饵料脂肪酸组成对鱼体脂肪酸组成影响较大，且认为仔鱼自身不能合成DHA，仔鱼的生长、成活受到DHA 的影响较大[17]。裂殖壶菌中富含不饱和脂肪酸，可作为鱼饲料中多不饱和脂肪酸的来源选择。对多种鱼饲料中不饱和脂肪酸添加的研究发现，大多数鱼饲料中添加不饱和脂肪酸的比例为1.00%～3.00%[15-16,18-19]。

2.2 鱼饲料营养配比的差异性

不同鱼种的具体食性要求不同，对营养成分的具体要求不同，可将其分为肉食、杂食、草食等鱼种。目前国内养殖的杂食性鱼类典型代表是鲫鱼，草食性代表是草鱼，广东沿海等地肉食性鱼类代表是石斑鱼[16-18]。艾春香等认为，石斑鱼对蛋白质的需求占总营养需求的40%～60%，大多数石斑鱼集中在约48%，脂肪占6%～9%，碳水化合物占20%～30%[15]。梁爽等认为，在异育银鲫养殖过程中，其对蛋白质的需求占营养总需求的32%～36%，对脂肪的需求量占营养总需求量的7%～8%，碳水化合物占35%～40%[17]。刘晓娟等指出，草鱼对蛋白质的需求占总营养需求的23%～33%，脂肪占2.0%～2.5%[18]。彭士明等认为，在海水鱼中，不同鱼种间亲体对n-3PUFAs 的需求量存在较大差异，不同海水鱼类亲体在其性腺发育成熟过程中对必需脂肪酸（包含n-3 和n-6PUFAs）的需求量不尽相同[20]。

综上所述，肉食性、杂食性、草食性鱼类对蛋白质和脂肪的需求量依次递减，对碳水化合物的需求量依次递增。EPA 和DHA 在研制鱼饲料时应该充分考虑鱼的种类、食性等因素，对饲料原料的添加比例做出合理的搭配，不仅能满足国家最基本的营养需求，实现对各项营养组成的最优搭配，还能获得经济成本较低的搭配方案。

3 多不饱和脂肪酸鱼饲料的制备

3.1 鱼饲料微胶囊化的作用

微胶囊技术是用特定的材料（壁材）包裹住目的材料（心材），然后用特定的方法制成微小粒子的技术，因其制成的微胶囊具有保护被包覆的物质免受环境条件的影响特点，所以作为常用的技术在生物医药、化工、食品、农业等领域得到了应用和发展。而微胶囊技术在饲料方面得到广泛的应用是具有如下优点：微胶囊能保护饲料中的活性物质，并能降低心材挥发性；微胶囊饲料有利于幼虾、幼鱼摄食，并防止营养物质迅速溶解，从而提高饲料喂养效率；微胶囊能遮掩不良气味，改善饲料风味。所以，用微胶囊技术制备不饱和脂肪酸鱼饲料，能提高PUFAs 在鱼饵料中的利用率。

3.2 微胶囊饲料的制备方法

微胶囊的制备一般分物理法（喷雾干燥法、喷雾冷却法、空气悬浮法、挤压法包络结合法等）、物理化学法（单凝聚法、复凝聚法、水相分离法、复相乳化法）、化学法（如界面聚合法、原位聚合法、锐孔法），其所使用的设备、应用范围、成本及商业生产情况对比见附表。

附表 各微胶囊制备方法的比较

其中，适合包埋多不饱和脂肪酸制备鱼饲料，并以胶体作为壁材的方法是喷雾干燥法。虽然有其他越来越多的微胶囊化方法，但对多不饱和脂肪酸，特别是DHA 和ARA 进行微胶囊化，喷雾干燥法仍是最好的方法。喷雾干燥法操作简单灵活，其产品的质量良好，最重要的是无需用粉碎机器再次粉碎，可通过干燥器直接把液体原料转化为粉末状产品。其过程就是先把心材与壁材混合制备乳化液，再将乳化液倒入干燥器中进行干燥，能在几秒内迅速获得产品。有研究在对n-3不饱和脂肪酸微胶囊化的试验中采用喷雾干燥法对乳化液进行微胶囊化，试验发现干燥器的不同进出口温度对包埋率有影响，进出口温度为140/80 ℃，原料乳化过程2 次细磨，1 次均质下的微胶囊产品的工艺参数最高。

4 展 望

多不饱和脂肪酸对鱼类的生长发育和免疫有着极大的促进作用，是理想的饲料添加剂，可广泛应用于水产养殖。在多不饱和脂肪酸的添加方面，应根据鱼的种类、不同生长时期、养殖环境来进行PUFAs 饲料的营养配比。在含多不饱和脂肪酸的鱼饲料制备方面，可采用微胶囊包埋技术，并用含有明胶的复合壁材进行包埋，具有规模化生产的商业前景。在多不饱和脂肪酸鱼饲料的养殖方面，应注意养殖环境、养殖密度、投喂次数、饵料比等参数进一步优化养殖体系。

全球水产养殖业迅速发展，多不饱和脂肪酸鱼饲料的市场生产规模和需求量将呈持续上升的趋势，市场前景十分乐观。然而，目前仅少数发达国家在富含多不饱和脂肪酸的工业化生产和应用方面已经趋于成熟。受制于发酵技术和高成本的限制，我国的相关市场并未完全开发，尤其在饲料中的应用尚处于起步阶段。针对以上种种问题，我国若要在多不饱和脂肪酸应用领域占据更广阔的市场，现阶段就需对多不饱和脂肪酸的发酵生产原理进行更深入的研究，培育更高产的菌种，研发高效的生产发酵方法，优化生产工艺，实现包括DHA、EPA 多不饱和脂肪酸的低成本、规模化生产。