楊佳怡，白家偉，邱文興，周俊萍，杜 柳，付曉燕

(武漢設計工程學院 食品與生物科技學院,湖北 武漢 430205)

隨著我國水產養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，針對水產動物非營養(yǎng)性添加劑的研究和使用也取得了飛速發(fā)展[1]。為了防治水產動物疾病，人們在水產養(yǎng)殖過程中使用大量激素和抗生素，給水產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、水產品安全以及人類健康帶來了極大危害。通過營養(yǎng)調控來改善魚蝦類的免疫功能日益受到重視，目前無毒副作用、無抗藥性、能增強免疫力和促進生長的飼料添加劑成為研究熱點[2-3]，且具有廣闊的應用前景。水產工作者長期以來研究較多的免疫增強劑有海藻多糖、細菌脂多糖、肽聚糖、植物活性物質、微生態(tài)制劑(如益生菌等)及β-葡聚糖等。

功能性低聚糖不僅具有熱量低、穩(wěn)定性好、安全無毒等良好的理化性質，還具有調節(jié)腸道菌群，抑制病原微生物，改善腸道健康等生理功能，是優(yōu)于抗生素微生態(tài)制劑的一種新型添加劑[4-5]，現已作為一類食品和飼料添加劑廣泛應用于功能性保健食品和動物飼料中[6]。

飼料的理化特性與分子結構是決定其在動物消化道內可吸收養(yǎng)分釋放特征的根本因素[7]，不同的添加劑對飼料顆粒的物理性狀影響很大，也會影響動物對飼料的利用率。本試驗分別研究了低聚異麥芽糖、低聚木糖的添加量對蝦飼料品質的影響，以含粉率、質量體積、黏彈性等物理特性作為評價指標，在此基礎上開展體外消化實驗，以期為低聚糖飼料添加劑的深入研究和小龍蝦的健康養(yǎng)殖提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小龍蝦飼料，由湖北雙港生物飼料有限公司提供；低聚異麥芽糖、低聚木糖，柳州宏旭生物科技有限公司；磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、茚三酮、異亮氨酸、葡萄糖、3,5-二硝基水楊酸，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

XM-120制粒機，山東興牧機械有限公司；FSJ-A03D1粉碎機，佛山市小熊電器有限公司；TA.XT物性測試儀，深圳市科興精密儀器有限公司；FD-1A-50冷凍真空干燥機，北京博醫(yī)康實驗儀器有限公司；722可見分光光度計，天津冠澤科技有限公司；HH-S4恒溫水浴鍋，金壇市醫(yī)療儀器廠。

1.3 試驗方法

1.3.1低聚糖飼料的制備

將低聚異麥芽糖和低聚木糖分別按0.6%、1%、2%、3%、4%添加到小龍蝦飼料中，混合均勻，用制粒機制成顆粒飼料，以未添加低聚糖的飼料作為對照，測定含粉率、質量體積、硬度、黏彈性、沉降速度、水中穩(wěn)定性、吸水性等物理指標。

1.3.2含粉率的測定

把一定質量的顆粒飼料置入不能通過的套篩網上，由搖篩機在規(guī)定時間里搖動過篩，稱重篩網上的顆粒飼料，按公式(1)計算飼料含粉率。

(1)

1.3.3質量體積的測定

參考王際英等[8]的方法，在50 ml量筒中倒?jié)M飼料顆粒，將其超出量筒上邊緣的顆粒用直尺削平。在裝入飼料顆粒時，不斷蹾實，避免在量筒內出現較大空隙。按公式(2)計算顆粒飼料質量體積，g/L。每個樣品反復測量3次，求平均值。

(2)

1.3.4硬度和黏彈性的測定

將顆粒放置于物性分析儀上，測定模式選擇為壓縮，壓縮量選擇為50%，測試前與測試后的探頭速度設為1 mm/s，測定時速度為0.2 mm/s，探頭P6。每次測定隨機選取1粒飼料，重復測定3次取平均值。

1.3.5沉降速度的測定

參照楊俊成等[9]的方法，在一個容積為500 ml的量筒中盛上脫氣蒸餾水，取幾粒飼料預先在除氣蒸餾水中浸泡20 s，然后用吸管將飼料顆粒放在水柱的彎月面下面，用秒表記錄飼料顆粒下沉30 cm所用的時間(精度為0.01 s)。重復30次。下沉距離(30 cm)與30次平均下沉時間的比值，cm/s。沉降速度按公式(3)計算。

(3)

1.3.6水中穩(wěn)定性的測定

參照SC/T 1077—2004，并有所改進。取10 g(精確到0.1 g)樣品，放入60目圓筒形網篩中，將網篩置于25±2℃的海水中5 min后，將網篩緩慢提至水面，再緩慢沉入水中，使飼料離開篩底，反復3次后，斜置網篩瀝干水分。將網篩中的飼料置于105℃烘箱烘干至恒重，記錄質量m2。同時，稱取一份飼料測定其干物質質量m1。水中穩(wěn)定性按公式(4)計算。

(4)

1.3.7吸水性的測定

參考王際英等[8]的方法，將飼料樣品粉碎并過60目篩，準確稱取4 g(精確到0.1 mg)粉料，置于50 ml具塞離心管中，稱質量m3，沿壁緩緩加入蒸餾水30 ml，用漩渦振蕩器間歇振蕩30 s后，以1 000 g離心分離10 min，將離心管內上層液體瀝干后稱質量m4。吸水性按公式(5)計算。

(5)

1.3.8體外消化特性的測定

1.3.8.1粗酶液的制備

參考梁萍等[10]的方法，并加以改進。將活蝦置于冰盤上，常規(guī)解剖取出肝胰腺和腸道，去掉表面的脂肪及內容物，稱取重量，按總重量的4倍體積加入預冷的0.2 mol/L的磷酸二氫鈉-磷酸氫二鈉緩沖液(4℃，pH值7.4)，在4℃、4 000 r/min，離心20 min，取上清液作為粗酶提取液，-20℃冷凍保存于冰箱中備用。

1.3.8.2干物質消化率的測定

準確稱量不同添加量的伊樂藻飼料樣品0.500 0 g放入50 ml帶蓋離心管中，加入0.2 mol/L、pH值7.4的磷酸二氫鈉-磷酸氫二鈉緩沖液15 ml和酶液5 ml，然后放入28℃恒溫水浴鍋中振搖酶解6 h。酶解完畢后取離心管置于離心機中離心15 min(4℃，4 000 r/min)。吸出上層清液，將沉淀于105℃烘干至恒重。每個樣品3次平行。

(6)

1.3.8.3氨基酸含量測定

取6支具塞比色管，分別加入不同濃度的異亮氨酸標準溶液，每管各加入1 ml茚三酮和磷酸鹽緩沖液，混合均勻，沸水浴反應15 min，取出迅速冷卻至室溫，加水至10 ml刻度線，搖勻，靜置15 min后在570 nm處比色測定吸光度。以氨基酸濃度為橫坐標，吸光值為縱坐標，繪制標準曲線。分別吸取不同消化時間(1、2、4、6 h)的樣液0.2 ml，按標準曲線步驟操作，根據標準曲線方程計算氨基酸含量。

1.3.8.4還原糖含量測定

準確吸取不同濃度的葡萄糖標準溶液于具塞刻度試管中，加入4.0 ml 3,5-二硝基水楊酸試劑，置沸水浴中加熱5 min。取出，立即冷卻至室溫，定容，搖勻，用分光光度計在540 nm處測定吸光度。以葡萄糖濃度為橫坐標，吸光度值為縱坐標，繪制標準曲線。分別吸取不同消化時間(1、2、4、6 h)的樣液0.2 ml，按標準曲線步驟操作，根據標準曲線方程計算還原糖含量。

2 結果與分析

2.1 不同低聚糖添加量對飼料含粉率的影響

顆粒飼料的含粉率和粉化率是評定顆粒飼料加工質量的重要指標[11]。不同低聚糖添加量對飼料含粉率的影響見圖1。

由圖1可知，隨著低聚糖添加量的增加，飼料含粉率呈現一定的波動，當低聚木糖添加量為0.6%時，飼料含粉率最低為11.032%，而低聚異麥芽糖添加量為2%時，飼料含粉率最低為11.660%，均低于對照飼料，表明添加適量的低聚糖有助于降低飼料的含粉率，可能是因為低聚糖的黏度較高，一定的黏度可使飼料具有良好的可塑性，改善顆粒飼料的加工質量。

圖1 不同低聚糖添加量對飼料含粉率的影響

2.2 不同低聚糖添加量對飼料質量體積的影響

飼料質量體積可以反映飼料的密度，質量體積小的飼料顆粒較疏松，在運輸過程中容易崩裂；質量體積越大，所占的體積就越小，從而可以節(jié)約包裝成本[12]。不同低聚糖添加量對飼料質量體積的影響見圖2。

圖2 不同低聚糖添加量對飼料質量體積的影響

由圖2可知，低聚異麥芽糖和低聚木糖飼料的質量體積都呈現先下降再上升的趨勢，添加量為0.6%時，質量體積僅為405 g/L左右，適當增大低聚糖添加量飼料質量體積有所增加，且低聚木糖飼料的質量體積普遍高于低聚異麥芽糖。

2.3 不同低聚糖添加量對飼料硬度的影響

硬度是檢測顆粒飼料品質的重要指標之一，生產中顆粒飼料硬度要求適中，硬度太高，影響適口性，進而影響生產性能；硬度太低，脆性增加，易碎，飼料粉化率增加，造成浪費，影響飼料品質[12]。不同低聚糖添加量對飼料硬度的影響見圖3。由圖3可知，隨著低聚異麥芽糖添加比例的增大，顆粒飼料的硬度呈逐漸下降的趨勢，當低聚異麥芽糖添加量為4%時，飼料硬度相較原始飼料下降了約9 085 N。而添加低聚木糖的顆粒飼料硬度呈現先下降再上升的趨勢，可能是因為飼料中的粗纖維和低聚木糖中的黏性物質結合后，形成骨架，起到支撐作用，從而增加了顆粒飼料的硬度。

圖3 不同低聚糖添加量對飼料硬度的影響

2.4 不同低聚糖添加量對飼料黏彈性的影響

黏彈性是飼料成型的重要影響因素，黏彈性偏低會導致飼料含粉率大，不易成形，造成原料浪費；黏性過大，飼料軟糯，易溶于水中，造成水體污染。不同低聚糖添加量對飼料黏彈性的影響見圖4。

圖4 不同低聚糖添加量對飼料黏彈性的影響

由圖4可知，顆粒飼料的黏彈性隨著低聚糖添加比例的增大而呈上升趨勢，且在添加量1%～4%，低聚木糖飼料的黏彈性普遍高于低聚異麥芽糖。在生產加工過程中根據對飼料顆粒黏彈性的需求，在飼料中添加一定比例的低聚糖，可有效地改變飼料的黏彈性。

2.5 不同低聚糖添加量對飼料沉降速度的影響

沉降速度是指飼料顆粒從水體表面向一定深度移動的速度，對動物的飼料采食量和生長有顯著影響。影響水產飼料顆粒沉降速度的因素有顆粒密度、浮力和水質狀況等[9]。不同低聚糖添加量對飼料沉降速度的影響見圖5。由圖5可以看出，添加低聚異麥芽糖和低聚木糖后飼料的沉降速度呈現相反的變化趨勢，不同添加量的低聚異麥芽糖飼料沉降速度比對照飼料普遍增大，而低聚木糖飼料的沉降速度較對照飼料有所下降，且在添加量0.6%時沉降速率最低。對于小龍蝦的養(yǎng)殖來說沉降速率小更為適宜，在淺水區(qū)即可采食，不僅方便觀察，且剩余飼料更方便打撈，避免腐爛敗壞水質。

圖5 不同低聚糖添加量對飼料沉降速度的影響

2.6 不同低聚糖添加量對飼料水中穩(wěn)定性的影響

水產飼料的水中穩(wěn)定性是水產飼料的重要質量指標，在水中易于散開的飼料顆粒導致營養(yǎng)素尤其是微量組分快速流失，造成經濟損失和水體污染[8]。不同低聚糖添加量對飼料水中穩(wěn)定性的影響見圖6。

圖6 不同低聚糖添加量對飼料水中穩(wěn)定性的影響

由圖6可知，隨著添加量的提高，兩種低聚糖飼料的溶失率均高于對照飼料，說明添加低聚異麥芽糖、低聚木糖后飼料在水中的穩(wěn)定性有所下降，可能是由于低聚糖的水溶性較強所致。綜合比較，低聚木糖飼料的水中穩(wěn)定性高于低聚異麥芽糖。在飼料生產加工中為提高其水中穩(wěn)定性通常需加入黏合劑，利用黏合劑與淀粉能形成凝膠并且在低濃度下就能表現出較高的黏度，促進顆粒飼料的黏合性[13]。

2.7 不同低聚糖添加量對飼料吸水性的影響

飼料顆粒吸水會導致顆粒膨脹、變形和松散，較低的吸水性反映產品對水分的有限吸附能力，表明其具有緊密的結構[8]。不同低聚糖添加量對飼料吸水性的影響見圖7。由圖7可見，添加低聚異麥芽糖和低聚木糖后飼料的吸水性呈現相反的變化趨勢，添加低聚異麥芽糖后飼料的吸水性較對照飼料有所降低，表明其有效降低了飼料吸附水分的能力，且添加量1%時飼料吸水性最低。而添加低聚木糖后飼料的水分吸附能力增強，這會增加養(yǎng)殖動物的飽食感，從而減少采食量，影響生長性能。

圖7 不同低聚糖添加量對飼料吸水性的影響

2.8 低聚異麥芽糖添加量對飼料體外消化特性的影響

2.8.1飼料干物質消化率的變化

干物質的表觀消化率是動物對飼料原料總體消化能力的反映[14]。低聚異麥芽糖添加量對飼料干物質消化率的影見響圖8。

圖8 低聚異麥芽糖添加量對飼料干物質消化率的影響

由圖8可知，飼料的干物質消化率隨著低聚異麥芽糖添加量的增大呈現逐漸上升的趨勢，添加量在0%～4%，飼料干物質消化率由66.38%增加至76.95%，提高了10.57%，說明在飼料中添加低聚糖可有效地提高飼料的消化特性，有利于營養(yǎng)物質的吸收。

2.8.2消化液氨基酸含量的變化

氨基酸含量是間接反映小龍蝦對飼料中蛋白質體外消化情況的指標。低聚異麥芽糖添加量對飼料消化液氨基酸含量的影響見圖9。由圖9可知，消化液中氨基酸含量隨著消化時間的延長呈明顯上升趨勢，且與低聚異麥芽糖添加量呈正相關，消化時間4 h后，添加低聚糖的飼料消化液中氨基酸含量明顯高于對照飼料，可能是因為低聚異麥芽糖使消化液pH值下降，為消化過程提供了酸性環(huán)境，導致蛋白酶活力升高。因此，在飼料中添加低聚糖有助于蛋白質的消化吸收利用。

圖9 低聚異麥芽糖添加量對飼料消化液氨基酸含量的影響

2.8.3消化液還原糖含量的變化

低聚異麥芽糖添加量對飼料消化液還原糖含量的影響見圖10。

圖10 低聚異麥芽糖添加量對飼料消化液還原糖含量的影響

由圖10可見，隨著消化時間的增加，低聚異麥芽糖飼料消化后產生的還原糖含量均呈現逐漸上升的趨勢，且普遍高于對照飼料。消化6 h后，添加量為1%的低聚糖飼料產生的還原糖最多，達到了對照組的3倍。由此可見，在飼料中添加一定比例的低聚異麥芽糖可以促進飼料中營養(yǎng)物質消化吸收利用。

3 結論

本研究分別考察了不同添加量的低聚異麥芽糖和低聚木糖對小龍蝦飼料物理指標的影響。結果表明，添加適量的低聚糖有助于降低飼料的含粉率；添加低聚木糖的飼料質量體積普遍高于低聚異麥芽糖；較低添加量下低聚異麥芽糖飼料的硬度和黏彈性高于低聚木糖，較高添加量下則呈現相反的趨勢；添加低聚木糖可使飼料的沉降速度下降、水中穩(wěn)定性提高，但同時飼料的水分吸附能力增加。采用低聚異麥芽糖飼料進行模擬體外消化實驗，結果表明：隨著低聚異麥芽糖添加量的增加，飼料干物質消化率、氨基酸和還原糖含量均呈上升趨勢，表明添加低聚糖可促進飼料中營養(yǎng)物質的消化吸收利用。

功能性低聚糖在飼料中的應用效果受到諸多因素的影響，如何根據動物的生理狀況選擇適宜的功能性低聚糖種類、添加量，以及如何提升低聚糖利用率是現如今需要攻克的難題。同時功能性低聚糖會對飼料的物理特性造成影響，添加量須在適宜的范圍內才能夠達到理想的效果。