海水仔稚鱼营养研究与人工微颗粒饲料开发—艾庆辉教授

 --- 糖肝宁 · 针对肉食性鱼类肝糖应激 ---

海水鱼苗种的需求量逐渐上升，但营养与饲料却是限制苗种培育（海水仔稚鱼）的重要瓶颈之一

文/飞禧特 整理

 

随着集约化水产养殖业的迅猛发展，海水鱼苗种的需求量逐渐上升。但营养与饲料却是限制苗种培育（海水仔稚鱼）的重要瓶颈之一。传统苗种培育主要依赖鲜活生物饵料，生物饵料不仅价格昂贵，而且营养不平衡、有时携带病原微生物，严重阻碍了苗种产业的发展。因此开发高品质人工微颗粒饲料替代鲜活饵料势在必行。2021广东省农业科学院水产营养与健康养殖创新科技论坛上，中国海洋大学艾庆辉教授带来《海水仔稚鱼营养研究与人工微颗粒饲料开发》的报告，介绍了相关研究进展。

▲中国海洋大学艾庆辉教授

 

仔稚鱼营养研究是鱼类营养研究的薄弱环节

 

仔稚鱼个体小，属营养转型期，其摄食器官、消化系统等发育不完善，但代谢快、生长迅速。仔稚鱼的摄食行为、消化生理、营养代谢与幼鱼差异较大。且仔稚鱼的营养研究难度大，是鱼类营养研究的薄弱环节，但是仔稚鱼营养学研究又是微颗粒饲料配制的基础。

 

受精卵孵出至卵黄基本吸收完毕时的仔鱼，以卵黄为营养来源属于内源营养期，卵黄即将吸收完，少量摄食外界生物饵料属于混合营养期，仔鱼期食性向成鱼期食性过度阶段，以生物饵料和人工微颗粒饲料为食则是外源营养期。仔稚鱼阶段就是鱼类开始由内源性营养向外源性营养转变的特殊阶段。

 

仔稚鱼的摄食

 

鱼类第一次开口摄食时间与发育程度、卵黄利用率和内源性营养的储备有关。仔稚鱼的摄食是一个复杂过程，受神经体液共同调控。仔鱼大多具备色相对发育良好的双眼，依靠视觉进行捕食。鱼类的嗅觉受体主要是MORs家族，在摄食过程可以感受水体中的气味物质。嗅觉在仔稚鱼时期的摄食行为中已经发挥作用。然而，仔稚鱼在味觉受体的研究上较为缺乏，但是可以明确的是，仔稚鱼的味觉受体不仅能在味蕾中感知食物味道，在肠道中还具有营养感知的作用。

 

总而言之，因仔稚鱼摄食相关器官尚未完全发育，自身及环境因素均会影响其摄食。从自身因素上来看，首先仔鱼阶段的主要摄食方式为吞食，口径大小限制饵料的大小，口径计算公式为上下颚侧面前口端为A，上下颚结合部为B，口径D是开口角C为90°时上下颚长AB乘以√2，一般来说，肉食性和杂食性鱼类的口径比例较大；第二是游泳能力，初孵仔鱼游泳器官未完全发育（尾鳍尚未形成、鳃不存在并以皮肤摄氧、肌肉未分化），这严重影响了仔稚鱼的觅食能力。外在因素来看首先是光照，正如刚才所言，仔稚鱼阶段的主要为视觉捕食，光照对仔稚鱼的影响较大，也正因如此大部分海水仔稚鱼呈现白昼型摄食节律，有研究表明，光照影响欧洲鲈仔稚鱼由生物饵料转饵为人工微颗粒饲料的成功率，在大黄鱼苗种产业上采取24小时光照也是为了提高仔稚鱼的摄食；另一个因素则是鲜活生物饵料的游动和躲避能力，有研究通过漂浮的筛网可以降低桡足类的游动速度提高太平洋鲱仔稚鱼的摄食率，效果确实；再者，饵料密度也会对仔稚鱼的摄食产生影响，提高饵料密度能有效增加仔稚鱼和饵料的相遇频率，改善仔稚摄食率。总而言之，仔稚鱼摄食的影响因素复杂多变，且觅食能力有限，提高仔稚鱼与饵料的相遇频率是关键（仔稚鱼饵料开发的基本理念）。

 

基于对仔稚鱼摄食的研究，行业则可以开发相关的诱食产品：如针对视觉摄食开发饲料用色素，增强饲料本身对仔稚鱼的视觉刺激，增加饲料颜色与养殖池壁颜色的反差；再如针对嗅觉味觉开发诱食剂，有研究表明饲料中添加0.005%-0.01%大蒜素作为诱食剂可以提高稚鱼食欲基因NPY的表达，当然，不只是仔稚鱼，诱食应是所有水产营养的重点。

 

仔稚鱼的消化

 

仔稚鱼阶段是鱼类消化系统逐步完善的阶段，仔稚鱼的消化能力随消化道发育产生显著变化。因此，只有对仔稚鱼消化生理有一定程度的研究才能围绕其开展调整工作。初孵仔鱼消化道与口不与外界相通，肝脏和胰脏形成；仔鱼开口阶段口与肛门与外界相通且肝脏和胰脏开始发挥作用；卵黄消耗阶段，消化道逐渐分化为口咽腔、前肠、中肠和后肠；在幼鱼期胃腺和幽门盲囊出现。

 

胃：许多鱼种的仔鱼和成鱼在消化系统上的主要区别就在于仔鱼早期发育阶段缺乏胃和幽门垂，其胃腺大都是在变态阶段形成（如大黄鱼21日龄才能观察到胃腺）。在仔稚鱼期，大多数鱼的胃还未充分发挥其功用（不能分泌胃蛋白酶），相对于其他消化器官，胃的消化能力尚弱。

 

肠道：在仔鱼期胃尚未形成之前，仔鱼消化饵料的主要场所是肠道。多数海水鱼类初孵仔鱼肠道已具黏膜，但肠壁分层不明显，刷状缘亦不显著。如，大黄鱼初孵仔鱼肠道已具黏膜，但肠壁分层不明显,刷状缘亦不显著，19日龄肠道盘绕，结构变得复杂，30日龄时可见许多指状幽门盲囊。

 

胰脏：胰脏的外分泌腺属于消化腺,能分泌胰液,以帮助饵料消化。一般仔鱼孵化后不久消化道的背面后方出现胰脏，随后胰腺细胞中出现酶原颗粒。通常情况下，胰腺细胞的分化和分泌导管的出现时在孵化后的第3天，也就是在开口摄食前，这以酶原和外泌导管出现为标志。美国红鱼、鳎、鲈鱼和大黄鱼胰腺发育成熟的时间分别是第18、21、 25 和 23天。

 

肠道菌群：肠道菌群参与上皮细胞的分化和成熟；促进胆固醇代谢、蛋白质大分子的吸收和脂肪酸的摄取；促进脂滴的聚集；提高相关免疫基因表达，调节宿主对微生物群的免疫反应。对鱼类生长发育具有重要意义。鱼类发育早期的仔稚鱼阶段是鱼类消化道菌群形成的关键阶段，在仔稚鱼开口摄食后，肠道中的菌群存在着一定的定植和演替过程，不同发育时期的肠道细菌在数量上也差异较大。研究表明，微颗粒饲料中添加益生菌能改变肠道菌群的组成、结构。

 

消化酶：消化酶在仔稚鱼营养物质的消化过程中起到重要作用。胃蛋白酶在胃腺形成后才具有活性，而胰蛋白酶在发育早期就有较高活性；脂酶（催化甘油三酯水解）在仔稚鱼开口之前就可以检测到活性，而酯酶（催化不同磷脂的sn-2位点脂肪酰基链的水解，生成脂肪酸和溶血磷脂）则在开口后数天才能被检测到；肝胰脏是淀粉酶生成的中心器官，分泌功能的强弱直接影响鱼类对淀粉的消化能力，伴随仔稚鱼的发育，其淀粉酶活性先升高后降低；刷状缘酶主要包括碱性磷酸酶和亮氨酸氨基肽酶等，刷状缘酶很早就能被检测到，并且当肠细胞成熟时，活性突然增加，刷状缘消化酶活力能够作为评价消化系统发育成熟的指标。

 

仔稚鱼的消化系统处于不断完善的过程中，可以通过营养手段调控仔稚鱼消化系统发育，如应用植物提取物、益生菌、短链脂肪酸、功能性氨基酸等饲料添加剂。艾庆辉教授的研究显示，黄芪多糖能够提高大黄鱼稚鱼消化酶活力，促进肠道发育；水飞蓟素能够提高大黄鱼稚鱼消化酶活力，进而提高生长性能；丁酸梭菌能够促进大黄鱼稚鱼的肠道发育，改变肠道菌群组成。

 

仔稚鱼的营养与代谢

 

蛋白和氨基酸：适用于幼鱼或成鱼的饲料配方不一定适用于仔稚鱼。有关仔稚鱼蛋白质需要量的研究较少, 仔稚鱼饲料蛋白质水平的设计一般参照活饵身体蛋白质含量50–70%，幼鱼 25-55%。仔稚鱼时期对饲料中氨基酸的定量实验很少，由于仔稚鱼时期与幼鱼、成鱼时期营养需求有较大不同。因此仍需补齐氨基酸需要量的数据库，并为仔稚鱼时期环保饲料的开发提供理论依据。仔稚鱼对蛋白质的消化能力相对较弱，因此，氨基酸和多肽对其起到非常重要的营养作用。游离氨基酸在提供能量和蛋白质合成方面起到重要作用。除此之外，游离氨基酸还起到诱食剂的作用。

 

脂肪：23℃水温下，大黄鱼稚鱼以存活率和特定生长率为评价指标，对饲料中脂肪的需要量为 172～177g/kg饲料。23℃水温下，半滑舌鳎稚鱼以特定生长率为评价指标，对饲料中脂肪的需要量为 135.6g/kg饲料。28-30℃水温下，斜带石斑鱼稚鱼以特定生长率为评价指标，对饲料中脂肪的需要量为 159.9g/kg饲料。

 

磷脂：幼鱼和成鱼能够在体内合成磷脂。许多研究证明，对于鱼类孵化后的快速生长、发育阶段，需要大量的磷脂参与形成和更新细胞，但此时幼体自身无法合成或合成的磷脂无法满足生长发育需要，需要外源磷脂进行补充。经更进一步的研究发现，大黄鱼稚鱼与磷脂合成相关的因子如CCT和cPLA2的表达量随日龄的变化先显著升高后显著下降并趋于平稳，且都在15日龄达到最大值，其表达量的变化与大黄鱼稚鱼消化系统的发育同步。

 

长链高不饱和脂肪酸：海水鱼需要DHA、EPA和ARA来维持正常生长和发育，缺乏（n-3）HUFA会降低海水鱼仔稚鱼的生长率和存活率，降低仔稚鱼的抗应激能力。

 

维生素：维生素是维持动物机体正常生长、发育和繁殖所必需的物质，某种维生素缺乏、不足或者过量会对稚鱼产生不利影响。如过量摄食维生素A 造成牙鲆稚鱼骨骼畸形；过量摄食维生素A 造成塞内加尔鳎稚鱼骨骼畸形。

 

矿物质：矿物质又称无机盐，是鱼体内无机物的总称，和维生素一样，是鱼体必需的元素，矿物质是鱼体无法自身产生、合成的。缺乏矿物质也会对稚鱼产生不利影响。如Reda Saleh 等（2014）发现饲料中添加适宜量的Se(11.65mg/kg)能提高鲷鱼仔稚鱼的存活率，有利于骨重塑、骨形成、软骨形成等相关基因的表达；Van 等（2008）发现饲料中缺少Zn、Mn会导致鲷鱼仔稚鱼脊椎变形，如脊椎侧弯、脊椎前凸和脊椎盘绕等症状。

 

人工微颗粒饲料替代生物饵料势在必行

 

生物饵料培养成本高、供应不稳定、营养不平衡且可能携带病原微生物，开发人工为颗粒饲料替代生物饵料势在必行。

 

人工微颗粒饲料按照制粒工艺分类可分为：破碎料和微颗粒饲料。破碎饲料是通过挤压或膨化工艺生产出大粒径饲料后，经破碎机破碎为粉末或0.2-0.5mm大小不等的饲料；优点是工艺简单、加工成本低；缺点是饲料稳定性差、溶失率高且破碎面锋利易划伤仔稚鱼。微颗粒饲料是使用精密设备挤压得到0.2mm左右的饲料颗粒（膨化工艺较难制得低于0.3mm粒径饲料）；优点是饲料颗粒光滑、稳定性好、含粉率低且不易造成仔稚鱼物理损伤；缺点是对设备要求较高、工艺较复杂、生产效率低且成本高，这是未来方向。

 

人工微颗粒饲料按照一次成型的微颗粒饲料按工艺分为微粘合、微包膜、微胶囊。微粘合是通过水稳定的粘合剂如褐藻酸钠、明胶、卡拉胶、玉米醇溶蛋白等将配方原料粘结后制粒得到的饲料。微包膜是一种用被膜将微粘合饲料包裹起来的人工微颗粒饲料。微胶囊是一种通过喷雾的方式将液状、胶状、糊状或固体状等不含粘合剂的配方原料被包膜包裹起来的饲料。

 

人工微颗粒饲料开发是以营养学研究为基础，因此开发高效人工微颗粒饲料必须对摄食、消化和营养代谢进行系统研究，再进行配方设计和饲料加工获得人工微颗粒饲料。

 

优质微颗粒饲料应具备以下原则：诱食性、营养平衡、易消化吸收、合适的粒径、低溶失率、适宜悬浮性。诱食性上来讲饲料应具备一定的仿活饵运动性，仿照活饵便于仔稚鱼采食；仔稚鱼是视觉摄食者，适宜的光密度、饲料颜色和育苗池颜色对其摄食的影响都是需要考虑的；嗅觉和味觉对仔稚鱼的摄食很重要，通常添加丙氨酸、甘氨酸、甜菜碱、DMPT等诱食物质。营养平衡上，要充分满足仔稚鱼不同苗种的生活习性、生理机能及不同生长期的营养需求，切记人工微颗粒饲料的制作必须建立在营养需要量参数的基础上。易消化吸收，仔稚鱼的消化系统尚未发育完善，所以应选择易消化吸收的原料，如在饲料中添加一定量的水解蛋白，可提高鲈鱼仔鱼的存活率，促进其生长；仔稚鱼主要依靠胰蛋白酶等消化食物，因此，肠道内PH成碱性，应使饲料PH成碱性较好。合适的粒径，微颗粒饲料的粒径必须适应海水仔稚鱼不同发育时期的口径大小，这样既保证饲料被有效摄食，又能避免浪费和水质污染；微颗粒饲料粒径应随鱼苗生长相应增大，一般不宜超过其口径的20%。低溶失率，微颗粒饲料的稳定性，即溶失率是必须考虑的问题。溶失率高一方面导致营养物质损失，造成浪费；另一方面由于高密度的育苗生产，将导致环境污染，降低育苗的成活率；需要选用稳定性强、粘合性好的粘合剂以及适宜的加工工艺。适宜悬浮性，初孵仔鱼的活动能力弱，摄食缓慢且有选择性。这就要求微颗粒饲料在水中悬浮较长的时间并具备一定的仿生态运动，漂浮在水面上的饲料和下沉较快的饲料，仔稚鱼均难以摄食；研究认为低密度（400-600 g/l)，以平均25cm/h速度沉降的人工微颗粒饲料饲喂效果更好。

 

优质人工微颗粒饲料一般有以下工艺特点：人工微颗粒饲料制粒稳定，颗粒光滑，含粉率低；制粒工艺与设备协同性好，能匹配不同粒径模板而不影响生产效率；饲料粘合性好或饲料包膜率稳定，溶失率低，水中稳定性好；饲料颗粒密度可控，具有适宜悬浮性。

 

当然，仔稚鱼也应该有相应的投喂策略，仔稚鱼期间微颗粒饲料难以取代生物饵料的现象多见于海洋鱼类，可能与大部分海洋鱼类胃腺成熟较晚有关；而大部分淡水鱼类如鲑鳟鱼类和罗非鱼属的胃腺成熟较早，在进行外源性营养时就已经形成，故大部分淡水鱼类更容易转食。科学的投喂策略如与鲜活饵料的联用、适宜的投饲频率是提高海水仔稚鱼微颗粒利用率的有效途径。此外，海水仔稚鱼，生长速度迅速，由于其较高的营养需求及较低的消化能力，所以仔稚鱼需要高频率的进行投喂。

 

不得不说，微颗粒饲料发展依然有诸多限制因素，如缺乏深入系统的仔稚鱼营养学研究成果，行业工艺标准研究欠缺，缺乏对人工微颗粒饲料加工工艺和相关参数的行业指导标准，工业技术条件不足，缺乏对制造生产微颗粒饲料设备的研究和技术储备。未来，行业需要对仔稚鱼营养学进行系统性研究，探究仔稚鱼的摄食行为、消化生理和营养需要，开发新型饲料原料和功能性添加剂，同时开发兼顾水中稳定性和可消化性的新型包衣壁材，改良饲料加工工艺，在以上研究的基础上，开发高效人工微颗粒饲料，改善其诱食性和稳定性，以有效地替代鲜活生物饵料。

 

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