摘 要 水产养殖产业对水产动物营养和饲料提出了新的和更高的要求，膨化工艺作为一种科技进步能够有效的解决饲料和养殖中的诸多问题。为充分实现膨化工艺的优势，必须设计与之相应的科学配方，本文提出了膨化饲料配方的设计原则、原料的合理选用、发酵酶解、活菌制剂等生物技术的应用和海淡水鱼虾蟹龟鳖等常见水产养殖动物的基本营养需求特点。
关键词　膨化饲料配方、水产动物营养、原料生物效价、双螺杆膨化工艺

一、国内外水产饲料动态
随着鱼粉等动物性原料价格飚升、养殖病害加重、水产品药物残留增加和养殖环境污染加剧，水产饲料行业和养殖生产越来越困难。
1、主要问题
（1）饲料配方成本提高：自2006年春季开始国内外鱼粉价格大幅度上扬，其它小杂鱼虾、水产品加工下脚料等动物性原料也跟风暴涨，已达到饲料行业不能承受的地步，很难按常规技术配制饲料。
（2）饲料系数增加：为维持饲料的最低利润，仅仅简单的用其它原料取代部分鱼粉，势必导致饲料消化率和利用率降低，饲料系数升高。
（3）环境污染加剧：饲料消化率和利用率低，造成氮磷排泄增加，加大了养殖环境污染。
（4）养殖病害加重：饲喂营养不足和消化率低的饲料，导致营养障碍和影响免疫功能，降低水产动物抵御疾病和抗应激能力。
（5）饲料生产效益下降：饲料系数增加、病害泛滥、生长速度缓慢、产量低等因素导致养殖生产饲料成本提高和饲料生产效益下降。
2、解决措施
随着水产养殖种类增加、养殖密度加大、环境污染和养殖病害日趋严重，传统的饲料技术已难以维持产业的现状，更谈不上可持续发展。水产养殖产业对水产动物营养和饲料提出了新的和更高的要求，膨化饲料作为一项科技进步能有效解决饲料和养殖中的诸多问题。
2000年以前，鱼粉价格、养殖病害、环境污染、产品药残等问题尚没有那么严重，膨化工艺也就没有显得那么迫切。近年来随着鱼粉价格的暴涨，原料选择和配方设计越来越困难。而水产动物由于消化系统较简单，对饲料有特殊的要求：较高的蛋白能量比、优质动物性原料、高消化率、高适口性、高水中稳定性等。传统配方一般是用大量添加鱼粉的手段来实现，当前因鱼粉供应紧张和价格暴涨，而饲料价格又不能提高，多数厂家希望减少鱼粉和增加饼粕。但饼粕类原料含有较多的营养抑制因子使其用量受限，其它原料又很难大量替代鱼粉，这就使水产饲料特别是海水鱼虾和特种水产饲料的原料选择有很大的困难，已成为饲料行业和水产养殖的发展瓶颈。国内外水产营养和饲料工作者都在努力寻求解决方法，饲料膨化工艺和相关配方技术已成为提高水产饲料质量和经济效益的有效途径。
二、水产膨化饲料配方设计原则
膨化工艺和硬颗粒工艺有明显的不同，通常采用的配方基本上是与硬颗粒工艺配套，不能完全符合膨化饲料的技术要求。因此必须设计与膨化饲料工艺相应的配方和应用发酵酶解、活菌制剂等先进技术，才能充分发挥膨化工艺的优势，以下是膨化饲料配方的设计依据。
1、养殖对象的营养需求标准。
营养需求是指水产动物在适宜环境条件下，健康生长达到理想生产效果时对各种营养物质种类和数量的最低要求，但在实际设计配方时必须充分考虑各种原料营养成分的利用率、加工过程的损失、养殖动物生长阶段、养殖模式和环境等。
2、不同种类和各生长阶段的消化生理特点
（1）水产动物总的来讲需要高蛋白和低能量；不同种类对脂类的需要差距很大，必需脂肪酸为EPA、DHA和亚油酸、亚麻酸等；总体对糖类消化率低；对水溶性维生素C、E、B6等需求量较高；部分无机盐能从水中吸收、但多数需由饲料提供。
（2）草食性、杂食性水产动物可以利用较多的植物蛋白和较少的动物蛋白、较高的糖类、较低的脂肪；肉食性水产动物需求较高的动物蛋白、较高的脂肪和较低的糖类。
（3）水产动物苗种和幼体对蛋白质、维生素、微量元素有较高的需求，尤其需要高消化率、高利用率饲料。
3、原料的合理搭配
选择的原料应符合养殖对象的营养需求，并充分考虑适口性、有毒有害物质、配伍特性，原料加工特性以及养殖对象对原料营养成分的利用率。草食性、杂食性水产动物配方可以较多的利用棉粕、菜粕、麸皮、米糠等，但这类原料纤维素含量高，结构疏松不利于制粒，就应增加高淀粉类原料以提高饲料稳定性；甲鱼、鳗鱼和海水鱼粉状饲料要制成团状或软颗粒投喂，只能选用低粗纤维原料，以便饲料在湿软状态下具有一定的稳定性。
4、因地制宜
尽量利用当地饲料原料资源，设计科学实用配方，能够降低饲料成本和保证饲料的品质、特点与风味。
5、应用新原料
除传统的鱼粉、豆粕、菜粕、棉粕、米糠、麸皮、小麦粉、木薯粉等原料，膨化饲料配方应充分利用肉粉、血粉、虾粉、水产与食品加工下脚料等非传统原料。尤其应当利用生物技术原料，如发酵豆粕发酵杂粕、膨化酶解羽毛粉、膨化血粉、发酵血粉、酶解畜禽下脚料、微生物蛋白、微生态制剂等。
三、双螺杆膨化工艺
膨化饲料的技术优势是提高饲料质量、降低配方成本、拓宽原料来源和能够加工各种类型饲料。尤其是双螺杆膨化机更能充分发扬膨化工艺的优势，并且突破了大中型膨化机不能加工苗种饲料、0.5-1mm小颗粒饲料、40mm以上大颗粒饲料和较难加工沉性饲料的局限，并进一步提高饲料品质，已逐渐成为膨化工艺的主体机型。
1、扩大原料来源：能充分利用廉价原料，一些原料可以加大使用量（杂粕、米糠、麸皮、落地粉、低质鱼粉、肉粉）、一些原料可以得到有效的利用（血粉、羽毛粉、水产屠宰下脚料、食品加工副产品）。
2、添加更多的油脂：海水鱼饲料通常要求较高的脂肪，双螺杆膨化机可以加工脂肪含量达到20%以上的颗粒饲料。
3、拓展了配方设计空间：双螺杆膨化工艺淀粉膨化度高（接近100%），可以减少淀粉用量40%以上，为饲料配制提供了较大的空间、降低相对成本、提高饲料生物效价。
4、提高水中稳定性：双螺杆膨化工艺在操作过程中增加的水分和热量能激发饲料中的碳水化合物、蛋白质等天然粘合剂的活性，在不加黏合剂的条件下，饲料的水中稳定性很容易达到12小时以上。
5、健康养殖：短时间的高温使沙门氏菌去除率达到100%（常规指标为70%）。若在饲料中添加水产益生素，将进一步改善动物体内微生态环境，提高免疫力和抗应激力。
6、降低饲料系数：高温使淀粉充分糊化、使饼粕抗营养因子充分降解，提高了饲料消化率，并且稳定性、粉末率、溶失率、诱食性等都有相当程度的改善，综合统计饲料系数降低16%。
7、净化环境：饲料水中稳定性和消化率高、粪便中有毒有害成分减少，减轻养殖环境污染，氨氮、亚硝酸、COD分别降低23%、18%、37%。
8、提高诱食性：增加香味、鲜味（游离氨基酸）、除去油脂酸败产生的异味，并且膨化饲料的网状结构，入水后诱食成分容易释放出来。
9、较易加工多种规格类型饲料：加工粒径0.5mm小颗粒、粒径>40mm的超大颗粒和沉性、浮性、缓降、软颗粒饲料。
浮性：饲料比重<0.9g/cm3，适合蛙、龟、大部分海水鱼和淡水鱼和网箱养鱼，实际上几乎所有的海淡水鱼经驯化都可以摄食浮性饲料。投喂浮性饲料有利于观察摄食状况，作为调整投饵量、判断水产动物健康状况和水质优劣的重要依据。
缓降：饲料比重0.9-1.1g/cm3，与水的密度相近，投喂后能较长的时间悬在水中并缓慢下沉，适合中下层和底层鱼类、观赏鱼类、水产动物苗种。
沉性：饲料比重>1.1g/cm3，沉入水底变软但稳定性、适口性和诱食性强，适合虾、蟹、螺、贝、甲鱼等底栖种类。
四、膨化与原料生物效价
饲料原料经膨化后因淀粉和蛋白质改性、抗营养因子去除和有害微生物的杀灭而提高了生物效价、提高了原料应用价值，也使一些按常规技术不能用于水产饲料的原料得以利用。
1、饼粕
（1）豆粕：抗胰蛋白酶是一种耐高温酶，在通常条件下即使长时间90℃高温也很难将其有效去除，在膨化过程中产生的高温和高压，抗胰蛋白酶去除率达到97%。
（2）菜粕：经膨化处理，芥子碱去除率达到92%左右。
（3）棉粕：在挤压和高水份高热条件下，有毒的游离棉酚降解或与蛋白质结合成无毒的结合棉酚，游离棉酚去除率84%。
（4）田箐籽：生物碱去除率86%。
表1、膨化前后抗营养因子含量

注：抗胰蛋白酶由脲酶活性(ΔPH)间接表示.
2、谷类
在高温高湿条件下谷物淀粉高度α化，使谷物消化吸收率提高30%以上。
3、糠麸
粗纤维高不利于营养素的消化吸收，但在膨化过程中粗纤维有所降解，减轻了不良影响。糠麸中的胚芽含有活力很强的氧化酶，易导致米糠和麸皮变质，膨化使氧化酶灭活，保证了安全使用和麸糠保鲜。
4、动物原料
（1）羽毛粉：羽毛蛋白质分子中二硫键的交联作用使消化酶不能将其分解，在高温高压和剪切的作用下，蛋白质表面电荷重新分布并趋向均一，分子结构伸展重组，分子间氢键、二硫键等次级键部分断裂，57%的二硫键被打开，使可利用的胱氨酸增加，羽毛粉的体外消化率超过75%。
（2）血粉：血粉细胞外包裹紧密的细胞膜使未经处理的血粉消化率很低。经膨化血细胞破壁，蛋白质易于被鱼虾消化吸收，体外消化率达到97%。
（3）水产品和屠宰废弃物：膨化使蛋白质变性提高消化率和提高诱食性，同时也有效的去除异味和灭酶灭菌。
五、水产动物的营养
（一）鱼类
鱼类营养由能量、蛋白质、脂肪、糖类、维生素、无机盐、水共七个部分组成。
1、能量：最基本的营养需要，是蛋白质、脂肪和碳水化合物在体内氧化释放出来的物质。
（1）能量代谢特点：鱼类能量需求水平较低，能把更多的净能转化为生产能。鱼类不必维持恒温、保持水中体态和合成蛋白所需的能量较低；鱼类直接排泄碳酸盐、二氧化碳和氨，而不必消耗能量将上述物质合成尿素和尿酸。
（2）能量与蛋白质的平衡：能量不足，一部分蛋白转化成能量。能量过高则摄食量降低，影响生长并造成体脂积累和降低品质；多数鱼类的能量蛋白比为8~10/1。
（3）能量来源：脂肪、碳水化合物、蛋白质是饲料中的主要能量来源，不同种类鱼和摄食不同饲料其能量平衡不同。
（4）能量利用率：近岸定居鱼类比远洋回游鱼类低、冷水鱼比暖水鱼低、大型鱼比小型鱼低、饵料充足时比饥饿和产卵季节能量代谢高、年龄大能量代谢率低、水温增高代谢率提高、不良环境和应激状况下代谢率低。
2、蛋白质和氨基酸
（1）蛋白质：最重要的营养物质，总的来讲鱼类需要高蛋白，不同种类的需求差异很大25—50%。一般规律是肉食性鱼类>杂食性鱼类>草食性鱼类、幼鱼>成鱼、海水鱼>淡水鱼、冷水鱼>温水鱼、底栖鱼>上层鱼。具体指标：肉食性鱼类幼鱼45-50%，成鱼40-45%；杂食性鱼类幼鱼36-40%，成鱼32-36%；草食性鱼类幼鱼33-40%，成鱼28-33%。
蛋白质的需求比例与水温无关，水温升高，只是鱼的摄食量和生长率同步增加，鱼类净蛋白保留率20-50%，中间值为31%。
（2）必需氨基酸：是决定蛋白质生物效价的主要指标，不足将影响生长、免疫和引发营养障碍疾病。鱼类十种必需为苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、精氨酸、色氨酸。

表2、鱼类饲料必需氨基酸推荐量（引自NRC）
3、脂类
（1）脂类需求：不同鱼类对脂类的需要水平差异很大，一般规律是海水鱼>淡水鱼、冷水鱼>温水鱼、肉食性鱼>草食性鱼。各种类型脂类的需求为：冷水性海水鱼10-20%、温水性海水鱼8-13%、冷水性淡水鱼8-13%、温水性淡水鱼6-10%、草食性鱼类3-8%。
（2）必需脂肪酸：二十碳五烯酸（20:5n-3）、二十二碳六烯酸
（22:6n-3）高不饱和脂肪酸、亚麻酸（18：3n-3）等n-3系列脂肪酸和亚油酸（18:2n-6）、花生四烯酸（20:4n-6）。其中20:5n-3(EPA)、22:6n-3(DHA)对海水鱼是至关重要的；淡水鱼利用18碳脂肪酸合成20碳和22碳脂肪酸的能力明显高于海水鱼。
（3）脂类的利用：合理利用脂类可减少蛋白质比例和避免造成脂肪积累影响生长。鱼类对动物性脂肪和高饱和脂肪酸几乎没有消化能力，海水鱼利用脂类的能力较强，一些种类可达20％以上。

表3、鱼类的脂肪需求
4、糖类
糖类是最便宜的能源、是形成体脂的原料和合成非必需氨基酸的碳架。鱼类具有α淀粉酶、麦芽糖酶等能够消化糖类但能力较弱。糖类的需要量与鱼类品种、糖的种类有关，淡水鱼较海水鱼、温水鱼较冷水鱼、草食性鱼较肉食性鱼能够更多的利用糖类。罗非鱼、斑点叉尾鮰、鲤鱼较鲑科鱼类对糖有更强的利用能力，肉食性鱼类体内淀粉酶和麦芽糖酶活性低，较难消化糖类，熟化谷物是温水鱼类的一种高性价比糖源。
一般鱼类对纤维素不能消化吸收，草鱼依赖肠道内细菌分泌的纤维素酶来消化纤维素。
5、维生素
脂溶性维生素A、E、D、K和水溶性维生素、B1、B2、B6、B12、泛酸钙、生物素、叶酸、Vc，肌醇和胆碱等15种维生素是必需的，但并非所有鱼类饲料中都需要这些维生素。
维生素的需要种类和数量随年龄、个体大小、生长速度、代谢机制、环境因子和营养物质之间的关系而变化,其生物效果与饲料的加工方式、养殖模式和环境条件密切有关。
6、无机盐
鱼类通过消化道摄取饲料中的无机盐和通过鳃、皮肤吸收溶于水中的无机离子。钠、钾、氯一般从水中吸收可以完全满足需要；钙、镁、铁、锌、铜、锰、硒、碘从水中吸收和经饲料补充；磷、硫主要从饲料中获得。不同磷源中磷有效性差异很大，溶解性越大，磷有效性越高，植物磷主要以六磷酸肌醇钙镁盐的形式存在，利用率很低。
（二）虾类
1、消化与吸收
饲料的营养价值不仅取决于其化学组成，更重要的是取决于营养素的生物利用率和消化率。
（1）饲料原料：从高到低依次为水产动物原料、发酵饼粕、微生物蛋白、酶解禽畜下脚料、膨化麸糠、食品加工副产品、谷物。
（2）营养素之间的协同与拮抗：某些物质如一些粘合剂能够降低消化率、添加水产益生素等活菌制剂能提高饲料的消化吸收。
（3）原料粒度：在一定范围内消化率随原料粒度减小而增大，一般要求80目以上。
（4）加工方式：消化率从高到低依次为膨化工艺、硬颗粒调质工艺、硬颗粒工艺、粉状饲料。
2、蛋白质与氨基酸
（1）蛋白质需要量：南美白对虾42%-36%、斑节对虾44%-40%、日本对虾45%-41%、罗氏沼虾40%-30%。
（2）必需氨基酸：苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、组氨酸、精氨酸。
表4、美国商品虾饲料氨基酸推荐量

3、脂类
虾类对脂肪的需求和代谢能力较鱼类低，约为5%-8%，，虾不能利用动物脂肪及饱和脂肪酸。
必需脂肪酸：EPA（20：5n3）0.4%、DHA(22:6n3)0.4%、亚油酸（18：2n6）0.4%、亚麻酸（18：3n3）0.3%。
磷脂：需要量2%，含胆碱、肌醇、高度不饱和脂肪酸的磷脂生物效价高。
胆固醇：蜕皮激素、性激素、维生素D、胆汁等重要物质的前体，对虾不能合成上述这类物质，饲料中的含量以1.2%为宜。
5、糖类
糖类不是必需的营养成分，但是便宜的能源，虾类有一定的合成淀粉酶的能力，但对糖类的利用能力有限，长期投喂高糖类饲料，会因肝脏中糖积累过量而影响生长。
虾类对糖类的需求与糖的种类和生长阶段有关，一般为18%-23%。
当饲料中糖类缺少时，脂类和蛋白质就会被作为能量消耗，如果糖类能提供充分的能量，蛋白质和脂类就会被最大限度的用于生长，两者之间的这种关系称为“糖类的蛋白质剩余效应”。
虾类不能利用纤维素，过高影响营养物质的利用并增加粪便排出量，造成能量损失和加重环境污染，一般要求小于6%。
6、维生素
由于高密度养殖的“应激”、饲料加工损失、水中浸泡造成水溶性维生素的溶失等诸多因素，虾类对维生素的需求量较大，主要种类为B1、B2、B6 、B12、C、泛酸、烟酸、生物素、叶酸、胆碱、肌醇、A、D、E、K等。
维生素主要从饲料中摄入，但肠道中有益菌也能合成部分维生素。其需求量与种类、生长阶段和养殖条件有关，幼虾阶段、养殖密度大和环境恶劣和发病期，一些维生素的需要量增加。
7、无机盐
无机盐来自饲料摄入和自水中吸收。虾类需要的常量元素有钙、磷、钠、钾、铝、氯和硫，微量元素有铁、铜、锌、镁、钴、硒、碘、铬、氟、钒和钼，多数虾需求的钙磷总量接近4%、钙磷比1.5：1。
（三）蟹类
1、蛋白质
海水和淡咸水蟹需要较高的蛋白质为40%-45%，淡水种类为32-38%，必需氨基酸种类与虾类一样。
2、脂肪
需要量为6%左右，必需脂肪酸：EPA、DHA、亚麻酸、亚油酸等。胆固醇是河蟹的必需营养物质，需要量为1%。
3、糖类
糖类不是蟹类的必需营养成分，但是重要的能量来源，蟹类比虾类能较多的利用糖类，最高可达25%。
4、无机盐
在蟹类无机盐的需求中比较重要的是钙和磷，钙来自饲料和水中、磷由饲料中摄入，以磷酸二氢盐的生物效价最高，但蟹类对植物磷的利用率高于对虾。钙磷比1：1。
（四）龟鳖
龟鳖是以肉食性为主的杂食性水产动物，龟鳖食性基本相似，但鳖的食性偏重动物性，并且对食性的改变敏感；龟按食性可划分为肉食、杂食和草食性种类。人工养殖条件下龟鳖可全程摄食膨化颗粒。
1、蛋白质
鳖44%-50%，动物蛋白/植物蛋白= 2/1，蛋白质需求量：稚鳖>幼鳖>成鳖。
龟38%-48%，动物蛋白/植物蛋白= 1-2/1，蛋白质需求量：稚龟>幼龟>成龟。
2、脂肪
龟鳖为排尿性动物，在代谢与排泄过程中能量损失较多，而且陆上活动也比水中消耗更多的能量，脂肪作为有效的能源对龟鳖是十分重要的，需要8%以上。龟鳖的必需脂肪酸为亚油酸（18:2n-6）和二十碳五烯酸（20:5n-3）、二十二碳六烯酸（22:6n-3）。添加玉米油、鱼油、豆油或混合油脂饲喂效果良好。
3、糖类
鳖对糖类有较高的利用能力，可以达到20%--30%。龟鳖对α-淀粉比β-淀粉消化能力高50%以上，生产中通过添加α-淀粉或膨化制粒实现淀粉熟化。
4、无机盐
钙与磷是鳖的必需无机盐，龟鳖不能由水中吸收钙磷，必须从饲料中获得，当钙磷总量3.5-4%、钙磷比1.5：1时，龟鳖增重率最高。稚鳖对硫酸镁、钾的需要量分别为0.4%--0.5%和0.5%。
5、维生素
龟鳖对参与蛋白质、氨基酸代谢的B6、B12和抵御高温消耗的维生素C需求量大，维生素不足导致龟鳖生长迟缓、饲料效率降低和发生疾病。

参考文献
1、李爱杰等，鱼虾营养研究进展，青岛大学海洋出版社，1998
2、过世东等，水产饲料生产学，中国农业出版社，2004
3、韩书文等，山东水产，山东科学技术出版社，2003
4、李复兴等，配合饲料大全，青岛大学海洋出版社，1994