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鱼粉品质与动物营养健康doc
鱼粉品质与动物营养健康
一、鱼粉之特性与利用
A.成分特性
(1)蛋白质
鱼粉蛋白质含量高,消化率好(90%以上),但乾燥时如果过热会造成碳化或分解,导致消化不良,并减少胺基酸利用率。
鱼粉所含胺基酸成分相当平衡,如离胺酸、色胺酸、蛋胺酸、胱胺酸等含量均丰,可弥补植物性蛋白质的缺点;影响鱼粉价值者不在蛋白质含量的多寡,而在胺基酸的含量与利用性。
(2)脂 肪
脂肪消化率约在85%左右,含量变化大,主要看鱼在加工时的鲜度而定,以鲱鱼为例,如果捕鱼後不在3天内加工提油,则不可能生产含脂低於9%的鱼粉,此外加工不良也会制出含油多的鱼粉来。
如果原料不新鲜或贮存条件不良时,因高度不饱和脂肪酸的氧化结合,会形成营养上的抑制因子。
鱼类所含脂肪酸随鱼种而不同,以不饱和脂肪酸居多,其中较特殊者为超不饱和脂肪酸(HUFA)含量高,尤以海产鱼更为突出,此类脂肪酸之特殊功用已渐受营养学家们肯定。
(3)矿物质
鱼粉是良好的矿物质来源,可补充钙、磷需要,微量矿物质中,碘含量最佳,但碘并非贵重的营养,廉价的碘化盐可供应充足。
其他微量元素含量亦因添加剂之补充相当方便,故无太大的价值可言。
(4)维生素
鱼粉并非维生素的优良供给来源,大部分脂溶性维他命均於萃取脂肪时被破坏,但仍保留相当多的维生素B,尤以B12、B2及UGF含量最受重视。
真空乾燥所制之鱼粉仍含有丰富之维生素A、D。
维生素含量受鱼种、制造方法及贮存条件影响甚大,不可不查。
生鱼含有B1分解酵素,尤以内脏含量最多,故家畜给食生鱼或加热不足之鱼粉时,会抑制生长。
B.鸡
鱼粉对家禽的效果奇佳,自古即广加利用,不但嗜口性高,又可补充胺基酸之不足,并提供高量之B2、B12、泛酸、胆硷及钙、磷、UGF等,对增重、产蛋率、孵化率均有裨益。
但劣质鱼粉吃多了造成生长不良外,更易引起鸡蛋、鸡肉的异味,因此美国所饲火鸡,屠前8周禁用鱼粉,配方中亦宜避免鱼粉所提供之鱼油含量超过1%。
依据最近研究显示,鱼粉的特殊效果是基於如下数因素:
(1)胺基酸的平衡
使用鱼粉的配合饲料,其必需胺基酸的组成较趋近於需要量,不致因过多或过少而影响实际利用。
(2)对消化道内微生物的影响
依Harrison及Coates(1972)试验结果显示,鱼粉一如抗生素可减少消化道内之微生物。
某 些 蛋 白 质 资 源 之 必 需 胺 基 酸 含 量 和 营 养 价 值
胺 基 酸(毫克/克蛋白质)
人乳
牛乳
鸡蛋
牛肉
鱼类(各种鱼)
小麦
糙米
黄豆(加热过)
组织胺酸
异白胺酸
白胺酸
离胺酸
甲硫胺酸+胱胺酸
苯丙胺酸+酥胺酸
息宁胺酸
色胺酸
缬草胺酸
缬必需胺酸(组织胺酸除外)
蛋白质含量(%)
化学点数(%)
蛋白效率比(PER)(老鼠)
生物价(%)(BV)(老鼠)
净蛋白利用性(%)(NPL)(老鼠)
26
46
93
66
42
72
43
17
55
434
1.2
100
(4)
(95)
(87)
27
47
95
78
33
102
44
14
64
477
3.5
94
3.1
84
82
22
54
86
70
57
93
47
17
66
490
12
100
3.9
94
94
34
48
81
89
40
80
46
11
50
445
18
100
(3)
74
67
35
48
77
91
40
76
46
11
61
450
19
100
3.5
76
79
25
35
72
31
43
80
31
12
47
351
12
56
1.5
65
40
26
40
86
40
36
91
41
13
58
405
7.5
73
2
73
70
28
50
85
70
28
88
42
14
53
430
40
80
2.3
73
61
(3)鱼粉含有高量之硒
鱼粉含有减低蛋鸡的脂肪及出血症因子,该因子一般咸认为鱼粉的高硒含量所致;已知添加0.2ppm硒於饲料中可促进小鸡生长,而鱼粉即为优良的硒补助原料。
(4)鱼粉含有砷,可助生长。
(5)鱼粉之代谢能值(ME)被低估
过去十年来,应用抗氧化剂的结果使脂肪的利用性大为增加,鱼粉的ME值提高约5~15%,尤其对小鸡生长,常未考虑脂肪的高度利用性,更易低估其代谢能。
但鱼粉亦不可以毫无节制的使用,必须注意矿物质平衡问题及不良鱼粉所造成之筋胃糜烂问题。
C.猪
鱼粉可当猪之蛋白质来源,并补充胺基酸的需要,具改善饲料效率及增重之效果,猪龄愈低,效果愈明显,肉猪差别小,故离乳前後仔猪饲料至少要使用3~5%良质鱼粉;肉猪则视价格高低决定使用与否,但用量亦不可太高,太高或含鱼油太多之饲料,会造成屠体变软并形成鱼臭。
乳猪宜选用品质优良之鱼粉,否则易导致下痢及生长不良。
不同鱼种之鱼粉经饲猪试验,发现其效果差异很大,优劣次序如下:
白鱼粉>秋刀鱼>沙丁鱼>下杂鱼。
常用下杂鱼喂猪的农户易出现所谓黄猪,乃因高度不饱和脂肪酸在体内聚合成色素所造成。
该现象可利用维生素E的抗氧化作用加以防止。
D.反刍动物
使用效果与植物蛋白相近,因价昂及适口性不良故少实用价值,但用於仔牛教槽饲料或仔牛离乳用饲料可减少仔牛育成时之奶粉消费量,价廉时亦可用於牛羊之肥育用饲料中;乳牛饲料用之无妨,对乳量无影响,但偶而会降低乳脂率。
用於种公牛精料可增进造精机能。
马料亦偶而用之。
代用乳中若用量太高(10~15%),对生长虽无影响,但易遭下痢问题,以使用6%以下良质鱼粉为宜。
E.水 产
生鱼肉为良好之养鱼、养鳗原料,但其脂质含有高度不饱和脂肪酸,易被氧化而减低其效果,且生鱼含有B1分解酵素(Thiaminase),易引起B1缺乏症,造成严重损失。
由於很多水产物无法利用碳水化合物,故蛋白质需要量很大,而鱼粉之胺基酸组成近於水产动物体组成,消化容易,无不良副作用,故为水产动物饲料之主要原料,尤其白鱼粉几占养鱼饲料之大半成分。
红鱼粉的营养并不亚於白鱼粉,惟所含脂肪易氧化,该氧化物对鱼类有害,造成死亡或肝病变,故仅用於杂食性或草食性鱼类。
鳗、鳟、虾等所用鱼粉几乎全属白鱼粉,该鱼粉嗜口性好,消化率佳,品质安定,而且所含超不饱和脂肪酸更为肉食性鱼类所不可缺。
鳗鱼饲料所用鱼粉,即使化验结果良好,有些与马薯淀粉之相容性甚差,制成养鳗饲料後黏弹性相当低劣,其原因有人认为与鱼粉之脂肪酸游离或淀粉鶤含量有关,也有人认为与鱼粉之水溶性蛋白有关,莫衷一是,亦无简易可行之化验方法,唯有每批鱼粉使用前与α-马铃薯淀粉先行混合,加水炼饵後检查黏弹性,不良者即转供其他用途,勿作鳗鱼饲料原料。
二、加工处理与贮存期间鱼粉品质的变化
A.蛋白质与胺基酸
1.蛋白质的变性
一种衍生自第二级和第三级结构之蛋白质的组织结构是非常胆弱的,如蛋白质经酸、硷、浓盐溶液、溶剂、热和放射性照射等处理,可能多少会改变这种组织结构。
蛋白质变性是任何结构的改变(二级、三级或四级构造)而不改变初级构造中之鶹键称之。
当新的结构出现虽常常是片刻或短暂,可是变性作用是一种很复杂的现象。
变性的最终步骤可能与总鶹结构解开一致,在此种变化中蛋白质内和溶解──蛋白质间相互作用是短暂的。
无论如何,新的结构增加超过其原始结构,也必须视同为一种变性的形式,其中蛋白质其原始状态已被解开,此可用来解释其对变性因子如加热处理的安定性。
蛋白质变性的影响很多,兹综合下列各种:
(1)降低溶解性,由於疏水基的暴露之故。
(2)改变保水性。
(3)失去生物活性。
(4)增加对蛋白鶤攻击的敏感性,因鶹键暴露而有利於酵素的作用。
(5)增加内在黏度。
(6)不能形成结晶。
变性作用可能为一种可逆的或不可逆性反应。
双硫交叉链结有助於蛋白质的状态维持,而假如这些结构被破奥,变性常是为不可逆的。
加热是最普通能使蛋白质变性的物理作用。
蛋白质伴随着热变性所发生构造解开的程度可能是很大的。
例如,原始血浆白蛋白分子是椭圆形的,其长与宽的比率为3.1,当其加热变性後则其比率变成5.5。
变性的速率视温度高低而定。
在许多反应中可以发现温度可增高10℃则其变性速率约增加2倍。
无论如何,在蛋白质变性的情形下,且在典型变性的范围中,当温度以10℃上升时,速率将约增加600倍。
这个结果是因安定二级、三级和四级结构之每一相互作用有关之低能量而引起的。
蛋白质对热变性的敏感性是根据许多因素而定,如蛋白质的性质、浓度、水活性、酸硷度、离子强度,以及存在离子的种类等。
此种变性後因疏水基的暴露和解开蛋白分子的凝集,而常常使其溶解性降低,而增加其保水性。
有许多蛋白质包括原始和变性两者,有移动至界面间的倾向,即亲水基保留在液相,而疏水基则处於非极性非液相中。
虽然蛋白质广乏地脱水,即使以温和的方法处理和冻结、乾燥也可能引起蛋白质某程度的变化,如大家所知道的蛋白质如酵素或微生物等在乾热时比在湿热较能抵抗热变性,於是有水的存在有助於蛋白质的变性。
其他热变性的结果也应该可以发现,如双硫交叉键之断裂有时导致硫化氢的释放。
又热可引起胺基酸残基的化学改变(丝胺酸的脱水作用或麸胺酸和天门冬醯胺作用,而新分子内和分子间其价交叉链结可能形成如γ-glutamylε-N-lysine)。
这些变化能改变蛋白质的营养价和功能性质。
2.加工处理对饲料蛋白质品质的影响
有许多因素可影响饲料原料中胺基酸的有效性。
最普通的因素是加工条件,抗营养性化合物、蛋白质的物理和化学组织,以及纤维的含量高低。
饲料原料中抗营养因子往往会干扰消化和吸收的程序而降低胺基酸的有效性。
二种最普通的抗营养因子是胰蛋白鶤抑制因子及单宁。
黄豆和高梁分别为两种含有高量的胰蛋白鶤抑制因子和单宁的饲料原料。
二者已被指出对胺基酸有效性有很显着的影响。
一般饲料经加工处理对营养有效性均有负的影响。
加工处理最大的影响就是过度加热或加压处理,大家都知道,热处理期间发生褐色反应亦所谓梅纳反应。
在此反应中,游离胺基酸与还原糖反应形成一种无效的产物。
离胺酸对梅纳反应由於二种游离胺基的存在特别敏感。
无论如何,任何结晶胺基酸添加至饲料中均会受到作用。
热特别在硷性处理时将导致蛋白质链的交叉结合,去氢丙胺酸(为丝胺酸衍生物)可与离胺酸或胱胺酸反应,而分别产生离胺基丙胺酸(lysinoalanine)或羊毛硫胺酸(lanthionine)。
离胺基丙胺酸是一种完全无效的离胺酸,而羊皮硫胺酸约有30~40%之胱胺酸的生物有效性。
甲硫胺酸、胱胺酸和色胺酸对蛋白质之酸和硷处理特别敏感而损失掉。
事实上,色胺酸在谷类表值和化学估计值之有效性资料往往比其实际之生物有效性高估好几倍。
无论如何,黄豆蛋白的酸化处理,可能减低胺基酸的有效性,它可能促进锌之生物有效性,成为中和的产物。
黄豆蛋白质中和後,将导致消化率差之植物硷/矿物质/蛋白质之复合物。
胺基酸的有效性也视蛋白质的物理和化学性质而定。
例如含胱胺酸高的蛋白质,往往对消化酵素有局部的抗性。
如Zein(玉米蛋白)这种蛋白质因其在胃液中的溶解性很低。
因此,其可消化性很差。
还有某蛋白质因其胺基酸的组成顺序对消化酵素的作用位置有限制,所以消化性就受阻碍。
原料中纤维也会增加胺基酸的有效性。
增加内源性损失主要由於肠黏膜细胞脱皮并增加黏液的产生之故。
饲料中纤维会降低饲料胺基酸的有效性是因在此等胺基酸周围形成胶状物和干扰消化酵素的作用所致。
目前,本省养虾饲料前热处理温度均达90~100℃以促使原料中淀粉胶化以固着粒子,在粒子外层形成一层胶膜保护它不受水的浸害,增加水中的安定性。
但此种加热温度不仅使多种维他命破坏,而且使蛋白质品质亦受损,一般蛋白质在加热时均会产生不可逆的变性作用,而失去其有效性。
况且,加热时会引起饲料所含糖类中之还原基,如碳基和胺基酸中之胺基产生褐色反应(亦称梅纳反应),使胺基酸失去其有效性。
故笔者认为此种加工条件实有推敲的馀地。
3.饲料成分的腐败
饲料中蛋白质单味料的腐败是饲料成分腐败的主要原因,其与污染的微生物,贮存条件及原料之品质有关,通常蛋白质饲料成分的腐败,时常使蛋白质分解为胺基酸,进而经嫌气性脱羧作用而生成胺类。
如尸硷、腐肉硷、异丁基胺、异戊基酸、色胺、酪胺、粪臭素、鹐鹒等。
此等腐败的生成物均对动物体有害。
故原料的品质和饲料的贮存均应特别注意。
微生物的细胞,对蛋白质是非通过性的,高分子之胶体(colloid)之蛋白质是不能浸透过细胞膜的,微生物分泌之酵素的作用,可将蛋白质分解而进行同化作用。
此种因微生物的活动之蛋白质变化,当其高度分解时,则产生腐败之生成物。
腐败过程的一般生化学的现象是一定的,但详细之处,与微生物的种类、外界条信,被分解之蛋白质组织及特质有关,水溶性蛋白质一般较易受微生物的作用。
┌ammonia
│CO2
│H2S
蛋白质 鶹 胺基酸 │amines
protein→peptide→aminoacids→│挥发性脂肪酸
│H2O
│indole
│skatole
└其他
腐败在嫌气性或好气性下均可发生,但以嫌气的条件,产生特别的不快臭,且易腐败产物量亦多。
主要腐败生成物之生成径路,如下所示:
(1)ammonia及Wxy-acid(含氧酸是因微生物的酵素作用引起之加水分解之脱氨作用(deamination)而产生:
+H2O
R-CH-COOH──→R-CH-COOH+NH3
│ │
NH2 OH
aminoacid (Hydroxy-acids)或(Hdroxycarboxylicacids)
(2)因嫌气性细菌酵素之作用,产生之还原脱氨作用,所生成之ammonia及挥发性脂肪酸:
+H2
R-CH-COOH──→R-CH2-COOH+NH2
│ 脂肪酸
NH2 (fattyacids)
(3)氧化脱氨作用生成之ammonia及Ketonicacid。
而Ketonicacid又因微生物之Carboxylase的作用而变成aldehyde:
+(O)
R-CH-COH──→R-C-COOH+NH3
│ ‖
NH2 O
Ketonicacids
O
讥
R-C-COOH→R-C +CO2
‖
O H
(4)ammonia,alcohol及CO2是因水分解之脱氨作用而产生,随此作用同时脱羧作用(decarboxylation),其结果如下式:
+H2O
R-CH-COOH──→R-CH-COOH+NH3
│ │
NH OH
R-CH-COOH──→R-CH2-OH+CO
│ Alcohol
OH
(5)Amine与微生物之decarboxylase有关之脱羧作用的结果所生成。
最简单之amine自glycine形成之methylamine,lysine生成之cadaverine,histidine生成histamines。
次者具有毒性,後者对生理有害。
R-CH-COOH──→R-CH2-NH+CO2
│ amines
NH2
NH2-CH3(methylamine),N2H(CH2)5-NH2
cadaverine
HCC-CH2-CH2-NH2
│ │
HN N
histamine
CH
(6)从tyrosine及tryptophane脱氨与脱羧的结果,而生成cresol,phenol,skatol及indole,而不产生CO2及NH3。
(7)自含硫胺基酸游离出H2S及NH3,而生成mercaptan(硫醇)。
当在lipoprotein腐败时,lipids部分分离而分解。
例如:
lecithin之成分choline变成amine及amineoxide,trimethylamineoxide具有鱼臭味。
CH2-SH CH2OH
│ +2HOH│
CH-NH2───→CHOH +H2S+NH3
│ │
COOH COOH
Cysteine (glycericacid,,-dihydroxypropionicacid)
CH2-SH CH2-SH
│ │
CH-NH2───→CH3 +CO2+NH3
│ (ethylmercaptanorethanethiol)
COOH
OH CH3 O CH3
│CH3 ‖
HO-CH2-CH2-N N-CH3 N-CH3
│CH
CH3 CH3 CH3
cholin trimethylaminetrimethylamineoxide
以上所述各物质,均可以化学的方法检出,其检出之化合物为NH3,H2S,R-CH2-COOH,CO2等。
在腐败进行阶段中可发现有indole,skatole,phenol,cresol等。
组织胺酸为禽畜、鱼类之必需胺基酸,如鱼粉经细菌的作用将其脱酸作用则生成组织胺,组织胺的某些作用是使动物之微动脉扩张,改变微血管的渗透力,结果导致血压降低及体液失漏,同时平滑肌发生收缩,尤其在细支气管的平滑肌。
组织胺会增加酸性胃液分泌。
如组织胺与离胺酸结合则形成糜烂素。
南美等鱼粉所引起鸡之肌胃糜烂症在世界各地经常有病例发生,造成饲料制造业及饲养者之困扰甚大,其症状为嗉囊肿大,肌胃糜烂、溃疡及穿孔,腹膜炎等,严重者甚至吐血而死,故又称黑吐病,其原因并不确定,但已知与鱼粉之组织胺及鱼粉制造有关,某些鱼种所含组织胺较高,经高温(135℃)处理,再添加鱼溶浆时则引起肌胃糜烂之机会较大,直火乾燥或加热过度之产品也易诱发此症。
若饲料含铜多或含硫胺基酸不足更加重其严重性。
据日本最近研究,已发现问题鱼粉中含有一种糜烂素(Gizzarosin),其构造式如下,此物乃组织胺与离胺酸结合之物质,组织胺来自游离
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