趙思帆，鄧康裕，王 寧，鄧 登

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1 生物飼料種類

生物飼料是指使用合法飼料原料和添加劑，采用微生物、酶制劑以及微生物和酶制劑聯(lián)合使用等多種方式，通過發(fā)酵工程、酶工程、蛋白質工程和基因工程等生物工程技術從而達到普通原料提質增效的目的，具體包括發(fā)酵飼料、酶解飼料、菌酶協(xié)同發(fā)酵飼料和生物飼料添加劑等（T/CSWSL 001–2018）。

生物飼料根據(jù)基底飼料類型可分為蛋白飼料、能量飼料、粗飼料等（表1）。蛋白飼料主要包括植物性蛋白飼料（如豆類籽實、餅粕類等）、動物性蛋白飼料（如水生生物、畜禽動物、昆蟲蛋白等）、微生物發(fā)酵產(chǎn)品及副產(chǎn)品（如單細胞蛋白、菌體蛋白、餅粕與糟渣類發(fā)酵產(chǎn)物等）等。能量飼料主要包括谷實類、糠麩類、脫水塊根及加工副產(chǎn)品、動植物油脂等。粗飼料主要包括農作物秸稈、牧草及樹葉等。

當前我國飼料產(chǎn)業(yè)對蛋白原料資源的進口依存度已達80%以上，我國飼料產(chǎn)業(yè)發(fā)展嚴重受制于本土原料短缺。當前我國飼料配方的主要模式為玉米–豆粕型配方體系，然而近年來受中美貿易摩擦、新冠疫情、俄烏沖突等因素的影響，豆粕、玉米等進口用糧的國際貿易不穩(wěn)定性進一步加劇，從而導致豆粕、玉米價格飆升且供應不穩(wěn)定，進一步威脅我國的糧食安全，因此解決蛋白原料資源短缺以保證糧食安全和飼料產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展已成為我國飼料產(chǎn)業(yè)亟不可待的任務。生物工程技術以生態(tài)高效的方式對原料進行預處理，在適宜條件下，利用菌種自身代謝和外源酶可有效降解抗營養(yǎng)因子和大分子營養(yǎng)成分，此外菌種自身還能進一步產(chǎn)生大量營養(yǎng)均衡、富含功能性物質的菌體蛋白，從而提高養(yǎng)殖動物對原料的利用效率。

2 蛋白原料的生物處理

發(fā)酵和酶解過程可以改變原料的理化特性，豐富其感官特性，現(xiàn)有研究表明其影響因素主要是底物組成、發(fā)酵菌劑、酶制劑以及發(fā)酵環(huán)境（Dawood 和Koshio，2020）。微生物在發(fā)酵和酶解過程中可以將大分子蛋白分解為小肽或游離氨基酸，而小肽可以被魚類的消化道細胞完整吸收，且其吸收速度遠高于游離氨基酸，不僅大大提高了蛋白質的合成速率，還能有效避免氨基酸間的吸收競爭（袁汝喜等，2022）。此外，發(fā)酵產(chǎn)物中的含天冬氨酸、谷氨酸等殘基的小肽和游離氨基酸能夠有效提高發(fā)酵產(chǎn)物的適口性和誘食性。

2.1 植物蛋白的生物處理

眾所周知，植物蛋白源中含有多種抗營養(yǎng)因子（如胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素、棉酚、單寧、植酸等），雖然大多數(shù)抗營養(yǎng)因子對動物沒有致死作用，但是對于動物的生長性能和消化吸收等生理代謝可產(chǎn)生負面影響，這也是導致當前飼料中植物蛋白替代魚粉蛋白有限的重要原因之一（Dawood 和Koshio，2020 ；Liu 等，2019 ；Yao 等，2019）。飼料加工過程中的熱處理環(huán)節(jié)雖然可以基本去除胰蛋白酶抑制因子、脲酶、大豆凝集素等熱敏性抗營養(yǎng)因子，但抗原蛋白（如大豆蛋白等）、非淀粉多糖、植酸等非熱敏性抗營養(yǎng)因子則難以去除，而通過發(fā)酵和酶解等預處理工藝則能有效降低非熱敏型抗營養(yǎng)因子的含量（陳雪嬌等，2022 ；黃河等，2022 ；Zhang 等，2022a；Plaipetch 和Yakupitiyage，2012）。

2.1.1 豆粕根據(jù)農業(yè)農村部發(fā)布的2023 年《飼用豆粕減量替代三年行動方案》，我國飼料產(chǎn)業(yè)應力爭到2025 年飼料中豆粕用量占比降低1.5%（農業(yè)農村部，2023）。作為目前我國飼料行業(yè)使用率最高的植物原料，減少豆粕中抗營養(yǎng)因子的負面影響，提高豆粕的營養(yǎng)利用率對于實際生產(chǎn)具有重要意義。

研究表明，生物處理豆粕對抗營養(yǎng)因子的消除具有十分顯著的作用（表2）。李瑩等（2019）對10 份市售商品發(fā)酵豆粕的營養(yǎng)成分分析結果表明，豆粕發(fā)酵后粗蛋白質、多肽、必需氨基酸和非必需氨基酸分別提高了6.96%、268.15%、2.43% 和5.05%，大豆球蛋白、β– 伴大豆球蛋白、胰蛋白酶抑制因子含量分別降低了66.85%、62.02%和89.67%。目前豆粕發(fā)酵常用菌株主要有芽孢桿菌、乳酸菌、酵母菌等，常用酶制劑主要有蛋白酶、植酸酶、非淀粉多糖酶等。研究表明，使用乳酸菌和釀酒酵母對豆粕進行發(fā)酵后，其粗蛋白質和多肽含量分別提高6.07% 和286.74%（侯楠楠等，2018）。Li 等（2020a）使用植酸酶、果膠酶、纖維素酶、木聚糖酶、α– 半乳糖苷酶和蛋白酶等復合酶對豆粕進行酶解后，粗蛋白質含量提高3.66%，大豆球蛋白、β– 伴大豆球蛋白、水蘇糖和棉籽糖含量分別降低50.46%、49.02%、84.88%和58.18%。采用植物乳酸菌和中性蛋白酶聯(lián)用的菌酶協(xié)同發(fā)酵對豆粕進行預消化，豆粕的粗蛋白質和多肽分別提高13.29% 和224.00%（毛銀等，2019）。此外，有學者將植物乳桿菌、干酪乳桿菌、枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和米曲霉分別與商品蛋白酶聯(lián)合發(fā)酵豆粕，根據(jù)多肽、氨基酸和抗原蛋白含量分析結果，制得低抗原蛋白豆粕的最佳菌種是枯草芽孢桿菌（Yang 等，2020）。研究表明，枯草芽孢桿菌對大分子抗原蛋白有著顯著的降解能力，并且其去除效果優(yōu)于乳酸菌的厭氧發(fā)酵降解效果，這可能與枯草芽孢桿菌可以分泌蛋白酶有關（田鑫鑫等，2022；Moniruzzaman 等，2018）。

發(fā)酵時微生物能夠水解有機質，從而提高營養(yǎng)物質的生物利用率，促進生物活性成分的形成（Qiao 等，2022）。在發(fā)酵過程中，大豆蛋白被水解為具有抗氧化活性的小肽，從而提高了營養(yǎng)物質吸收利用率；此外與礦物質結合的植酸鹽可被降解，從而顯著增加礦物質元素鐵和銅的利用率；發(fā)酵還可將大豆異黃酮的糖苷形式轉化為苷元形式，有效提高了異黃酮的生物利用度和抗菌性能，因此，同時具有高營養(yǎng)和促免疫功能的發(fā)酵豆粕對于生物機體生長具有積極作用。（Nkhata等，2018；李少寧等，2015；Arauújo，2013）。

近年來，針對發(fā)酵豆粕在石斑魚、鱸魚、對蝦等水生動物上的應用效果研究較多（表3）?，F(xiàn)有研究表明，飼料中發(fā)酵豆粕或酶解豆粕替代豆粕可提高豆粕在飼料中的使用上限并對動物生長和免疫功能產(chǎn)生積極影響，但是過量添加發(fā)酵豆粕仍然會損害腸道健康（Song 等，2022；Yao 等，2020）。楊景豐（2018）研究表明，大豆抗原蛋白與其他抗營養(yǎng)因子之間可能存在復雜的互作效應，適量的大豆抗原蛋白可以增強機體蛋白酶活力，正向刺激機體免疫應答，從而提高機體抗應激能力，而過度清除抗原蛋白則會反向抑制機體健康。因此在實際應用時，應多方面評估不同飼料配方模型下發(fā)酵豆粕的替代水平，深入探究特定水產(chǎn)動物飼料中發(fā)酵豆粕和酶解豆粕與普通豆粕的適宜配比量，以期達到動物健康穩(wěn)定生長的最優(yōu)需求。

2.1.2 棉籽粕棉籽粕作為一種可替代豆粕的優(yōu)質植物性蛋白質飼料，它的高蛋白和高精氨酸含量深受飼料廠家青睞。棉籽粕富含大量游離棉酚，棉酚可以變性細胞膜進而危害養(yǎng)殖動物健康，且其毒素作用可以通過飼料– 養(yǎng)殖動物– 肉蛋奶傳遞給人類，從而限制了棉籽粕在飼料中大量應用。目前棉酚脫除主要采用有機溶劑萃取、硫酸亞鐵吸附、氫氧化鈣吸附、生物工程技術處理等方式。溶劑萃取雖然可以有效脫除游離棉酚，但處理過程中與之伴隨的是蛋白質等營養(yǎng)物質的損失，且大量使用硫酸亞鐵會導致飼料變色并影響適口性（Zhang 等，2022a）。生物處理作為一種安全有效地脫除棉酚的方式，其產(chǎn)物中富含多種外源酶和活性物質（Zhang 等，2006）。Zhang 等（2022a）的研究表明，使用凝結芽孢桿菌發(fā)酵棉籽粕后游離棉酚含量降低了81.83%，此外粗蛋白質含量顯著升高10.09%。馬珍（2013）的研究表明，用糞腸球菌固態(tài)發(fā)酵棉籽粕的過程中，各時間段棉酚的總降解量同結合棉酚降解量和游離棉酚降解量之和一致，表明棉籽粕中游離棉酚降解可能是微生物產(chǎn)酶的結果而非游離棉酚與氨基酸結合為結合棉酚所致。此外，研究表明枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、釀酒酵母、熱帶假絲酵母等常見微生物菌種均能有效去除棉籽粕中的游離棉酚并提高其營養(yǎng)價值（羅遠琴等，2020；Sun 等，2012 ；Zhang 等，2006）。

在Zhang 等（2006）的研究中，棉籽粕經(jīng)高溫滅菌后加入熱帶假絲酵母進行發(fā)酵，這種熟料發(fā)酵方式可實現(xiàn)棉酚去除率超90%。但有學者認為微生物固態(tài)發(fā)酵經(jīng)滅菌處理的棉籽粕實現(xiàn)棉酚脫毒主要是高溫高壓滅菌起作用，而微生物真正所起作用較小，且高溫高壓處理棉籽粕還易導致營養(yǎng)物質的損失（馬珍，2013）。而有研究表明以生料棉籽粕為基底，用單菌發(fā)酵或者混菌聯(lián)合發(fā)酵，游離棉酚去除率也可達60% 以上（宣秋希等，2022 ；Sun 等，2016 ；馬珍，2013）。

研究表明，水產(chǎn)飼料中過量游離棉酚會抑制機體生長因子表達和鈍化免疫功能，從而影響營養(yǎng)物質代謝與沉積，進而損害動物機體健康（Qin等，2022 ；Xie 等，2022）。而生物處理棉籽粕中游離棉酚的含量大大減少，有助于提高棉籽粕在水產(chǎn)飼料中的使用上限。研究人員使用微生物發(fā)酵棉籽粕替代南美白對蝦飼料中的魚粉或豆粕，結果表明適量發(fā)酵棉籽粕對對蝦無負面影響，并且能夠顯著改善對蝦生長性能，甚至優(yōu)于魚粉組，此外飼料中適量添加發(fā)酵棉籽粕還能促進體蛋白沉積和抗氧化功能（Han 等，2022；Sun等，2016）。Yuan 等（2020）使用中性蛋白酶水解的棉籽粕適量替代團頭魴飼料中的魚粉能夠促進魚體的消化吸收功能和腸道發(fā)育，并促進生長相關因子表達。

2.1.3 菜籽粕菜籽粕作為優(yōu)質的植物蛋白，其粗蛋白質含量最高可達40%，且含硫氨基酸的含量豐富，但其含有的單寧、芥子堿以及在飼料加工過程或動物消化過程中被黑芥子酶降解產(chǎn)生的硫代葡萄糖苷、異硫氰酸酯、噁唑烷硫酮等抗營養(yǎng)因子極大地限制了其在飼料中的使用量（Vig和Walia，2001）。為降低菜籽粕中的抗營養(yǎng)因子含量，目前采取的處理方式主要有滅活黑芥子酶、溶劑萃取、蒸汽熱處理等方法，然而這些方法因消耗蛋白質、成本較高、污染環(huán)境等缺點限制了其大規(guī)模使用。而生物處理菜籽粕不但能夠以低成本和無污染的方式去除菜籽粕中的抗營養(yǎng)因子，還能夠有效優(yōu)化營養(yǎng)物質利用和延長飼料儲存期，受到行業(yè)人員的關注。

汪鈺等（2022）的研究表明，使用增香曲霉、釀酒酵母、枯草芽孢桿菌聯(lián)合發(fā)酵菜籽粕，可將異硫氰酸酯、噁唑烷硫酮和單寧分別降低68.77%、56.94% 和6.44%，酸 溶 蛋 白 提 高102.54%。Hu 等（2016）的研究表明，使用枯草芽孢桿菌、糞腸球菌、假絲酵母聯(lián)合發(fā)酵菜籽粕，可將硫代葡萄糖苷、噁唑烷硫酮、異硫氰酸酯、植酸和單寧分別降低96.21%、99.99%、83.13%、19.13% 和36.36%，并且菜籽粕中水溶蛋白和小肽（分子質量小于600 Da）的含量分別提高了102.32% 和88.76%。此外，有研究表明使用植酸酶對菜籽粕進行預消化處理，可將植酸降解約25%，同時釋放與植酸絡合的蛋白質，提高蛋白質可利用率（Rodrigues 等，2017）。在Plaipetch和Yakupitiyage（2012）的研究中，釀酒酵母發(fā)酵后的菜籽粕中幾乎不含有硫代葡萄糖苷，可能是因為發(fā)酵過程激活了內源性黑芥子酶降解硫代葡萄糖苷的通路，并且在發(fā)酵后用水提法去除了產(chǎn)生的可溶性異硫氰酸鹽，從而最大程度消除了硫代葡萄糖苷，并且發(fā)酵菜籽粕中植酸含量降低了17.6%，粗蛋白質及鈣、鎂、鐵、銅等礦物元素含量均顯著升高，但值得注意的是該處理過程會造成水溶性合生元營養(yǎng)物質部分流失。

研究表明，黑曲霉發(fā)酵菜籽粕后，賴氨酸和蛋氨酸含量可升高約100%，抗營養(yǎng)因子可降低約70%，用此發(fā)酵菜籽粕和未發(fā)酵菜籽粕分別替代南美白對蝦飼料中的魚粉，根據(jù)生長性能和成活率結果，發(fā)酵菜籽粕在飼料中的添加量可達64.4%而無負面影響，而未發(fā)酵菜籽粕的添加量最多只能達到25%（Jannathulla 等，2019），表明黑曲霉對菜籽粕的生物處理能夠極大提高菜籽粕在飼料中的使用上限。Dossou 等（2019）將米曲霉發(fā)酵菜籽粕和未發(fā)酵菜籽粕均以50%替代水平分別等量替代真鯛飼料中的魚粉，結果表明，與全魚粉組和未發(fā)酵菜籽粕組相比，發(fā)酵菜籽粕能顯著提高真鯛的增重率、蛋白質沉積率和抗氧化性能。在尼羅羅非魚上的研究表明，在45%豆粕添加量的基礎上，釀酒酵母發(fā)酵菜籽粕可等蛋白完全替代豆粕且對魚體生長無顯著負面影響（Plaipetch 和Yakupitiyage，2013）。此外，在尖吻鱸上的研究表明，在35%魚粉添加量的基礎上，釀酒酵母發(fā)酵菜籽粕可等蛋白替代飼料中50%魚粉而不影響魚體生長（Plaipetch 和Yakupitiyage，2012）。值得注意的是，盡管生物發(fā)酵處理可提高菜籽粕在飼料中的使用量，但是高替代水平會影響蛋白質沉積和消化性能，這可能與發(fā)酵菜籽粕中仍有植酸殘留有關（Plaipetch 和Yakupitiyage，2013；Plaipetch 和Yakupitiyage，2012）。因此實際生產(chǎn)中可以考慮使用植酸酶和微生物協(xié)同發(fā)酵菜籽粕來減少植酸含量，從而提高發(fā)酵菜籽粕在飼料中的使用量。

2.1.4 玉米類玉米蛋白粉是玉米籽粒濕法生產(chǎn)玉米淀粉過程中將淀粉和蛋白分離后的主要副產(chǎn)物，其蛋白質含量高達60% 以上，且蛋氨酸和亮氨酸含量高，但因其含大量不可溶蛋白及缺乏賴氨酸等缺點限制了其在飼料中的使用量。使用枯草芽孢桿菌和糞腸球菌聯(lián)合發(fā)酵玉米– 豆粕混合原料，發(fā)現(xiàn)玉米的表皮細胞膜被分解破壞，可能是微生物在發(fā)酵過程中分泌的木質纖維素酶將玉米表面的木質纖維素水解，從而增加了發(fā)酵產(chǎn)物的消化利用效果（Shi 等，2017）。還有研究表明，使用羊肚菌發(fā)酵玉米蛋白粉后，電鏡下觀察到玉米蛋白粉表面被分解出現(xiàn)大量孔洞，表面積增加，說明發(fā)酵過程中產(chǎn)生的蛋白酶破壞了底物分子的緊密結構，有利于動物對其利用；并且親水性氨基酸含量增加了12.75%，親水性氨基酸含量的增加提高了原料的水溶性，從而進一步提高了玉米蛋白粉在飼料制作中的可利用性（佟維娜等，2017）。陳國明等（2022）的研究結果表明，使用釀酒酵母、糖化酶和淀粉酶協(xié)同發(fā)酵玉米蛋白粉，能夠將玉米蛋白粉中的碳水化合物轉化為酵母菌可利用的葡萄糖，通過酵母的代謝濃縮從而增加玉米蛋白粉的蛋白質含量，提升其營養(yǎng)價值。李鳳玉等（2023）在斑節(jié)對蝦上的研究表明，發(fā)酵玉米蛋白粉可將魚粉添加量降低10%而不影響對蝦生長性能。

玉米干酒糟及其可溶物（玉米DDGS）是玉米生產(chǎn)酒精的副產(chǎn)物，其中含有的蛋白質、脂肪、磷、維生素等營養(yǎng)素是其可用于飼料產(chǎn)業(yè)的潛在優(yōu)勢，但是DDGS 纖維素含量很高，限制了其在水產(chǎn)飼料中大量應用（Hossain 等，2023；Galkanda–Arachchige 等，2021）。發(fā)酵玉米濃縮蛋白是指在酵母菌發(fā)酵制得乙醇之前，通過酶水解等方式除去纖維素、半纖維素等非蛋白質成分后獲得的蛋白質產(chǎn)物，其賴氨酸、精氨酸等氨基酸含量顯著高 于 未 發(fā) 酵 底 料（Novriadi 等，2022；Galkanda–Arachchige 等，2021）。研究表明，在南美白對蝦飼料中添加18%發(fā)酵玉米濃縮蛋白替代部分魚粉和豆粕未對生長性能產(chǎn)生顯著影響（Novriadi 等，2022）。Galkanda–Arachchige 等（2021）在南美白對蝦上的試驗也證明，發(fā)酵玉米濃縮蛋白能夠以15%的添加量完全替代魚粉，這可能是因為發(fā)酵玉米濃縮蛋白中富含的葉黃素、玉米黃質和β–胡蘿卜素等類胡蘿卜素在對蝦體內進行了類胡蘿卜素到蝦青素的生物轉化，顯著增加了機體蝦青素含量，而蝦青素有利于提高對蝦成活率以及促進性成熟。

2.1.5 花生粕花生粕是花生榨油后的殘留物，富含47% ～ 55% 的蛋白質，但是由于其氨基酸不平衡、植酸等抗營養(yǎng)因子含量高、黃曲霉毒素易超標等缺點限制了其在水產(chǎn)飼料中的應用（Hariharan 等，2023）。任曉靜等（2013）的研究中采用蛋白酶、植酸酶和植物乳桿菌協(xié)同發(fā)酵花生粕，花生粕中的黃曲霉毒素B1和植酸的含量分別降解了44.61% 和83.09%，而粗蛋白質、多肽和蛋白質消化率分別提高2.9%、240.12% 和18.99%，這主要是因為植酸酶對植酸的降解抑制了植酸與蛋白質結合形成絡合物，從而改善了花生粕的飼用品質，促進動物對蛋白質和磷的利用。Zhou 等（2017）的研究表明，使用魯氏接合酵母發(fā)酵花生粕可以降解約97% 的黃曲霉毒素B1，其降解產(chǎn)物經(jīng)過發(fā)酵可能形成了具有新的結構的水溶性物質。

有研究表明，與普通花生粕相比，發(fā)酵花生粕能夠提升對蝦的肝臟蛋白酶活性，這可能是由于發(fā)酵產(chǎn)生的氨基酸和肽類物質可作為底物誘導消化酶分泌并提高消化酶活性（李洪琴等，2020）。Vo 等（2020a、2020b）將嗜酸乳桿菌、乳酸芽孢桿菌和開菲爾乳桿菌共同發(fā)酵花生粕，結果表明，其中單寧和生物堿的含量都大幅降低，可將尖吻鱸飼料中花生粕對魚粉的替代水平提高45%，魚體的生長性能、肝腸健康、蛋白質消化率等均優(yōu)于未發(fā)酵花生粕組且同魚粉組相比無顯著差異。在羅非魚上的研究也表明，與未發(fā)酵花生粕的33.33% 魚粉替代水平相比，乳酸菌發(fā)酵花生粕在羅非魚飼料（6% 魚粉）中，最高可分別替代66.67% 魚粉而不影響動物的生長性能和健康（李百安等，2016）。

2.1.6 其他植物蛋白浮水植物因其具有生長速度快，繁殖能力和吸收養(yǎng)分能力強等優(yōu)點，近年來成為研究熱點。研究表明，使用發(fā)酵水葫蘆適量替代米糠或魚粉、麥麩、大麥混合物，對草魚生長性能無顯著影響，并且還能起到提高草魚對營養(yǎng)物質的消化吸收率以及改善水質的作用（Sadique 等，2018 ；Sayed–Lafi 等，2018）。 在南美白對蝦和羅非魚飼料中添加適量發(fā)酵浮萍替代魚粉、豆粕、麥麩等傳統(tǒng)原料，可以顯著提高魚蝦機體生長性能，同時胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和組織蛋白酶的表達水平顯著提高，還能提高 機 體 抗 氧 化 力（Herawati 等，2020；Flores–Miranda 等，2015 ；Velasquez 等，2015）。 使 用發(fā)酵浮萍和水蕨替代羅非魚飼料中的麥麩后，魚體的肝體比指數(shù)以及蛋白質和灰分的表觀消化率與對照組無顯著差異（Velasquez 等，2015）。Suwarsito 和Purbomartono（2018）用 米 根霉發(fā)酵豆腐渣并添加在非洲鯰魚飼料中替代魚粉，當發(fā)酵豆腐渣替代53.33% 魚粉（基礎魚粉75%）時，未對魚體生長性能和飼料利用率產(chǎn)生負面影響，并且隨著魚粉替代水平的升高，魚體的飼料效率也隨之升高。除此之外，研究表明椰子粕、木棉籽粕、米糠等非常規(guī)原料也能夠通過生物技術處理添加在南美白對蝦、斑節(jié)對蝦、羅非魚等水生動物的飼料中，并且對動物機體沒有負面影響（Li?an–Vidriales 等，2021；Surianti 等，2021；Apines–Amar 等，2019；Muskita 等，2016）。

2.2 動物蛋白的生物處理

2.2.1 水生類魚溶漿是用魚粉加工過程中的壓榨液經(jīng)脫脂、濃縮或水解后再濃縮獲得的膏狀產(chǎn)品，富含大量?；撬帷⒑塑账?、生物胺和未知生長因子等物質。周露陽（2019）將酶解魚溶漿與非酶解魚溶漿進行對比后發(fā)現(xiàn)，酶解魚溶漿中酸溶蛋白含量提高了31%，這有利于動物對營養(yǎng)的直接吸收利用。研究表明，在黃顙魚、卵形鯧鲹、珍珠龍膽石斑魚的飼料中添加適量酶解魚溶漿可提高魚溶漿對魚粉的替代水平，并且未對魚體生長產(chǎn)生負面影響，從而降低飼料成本，獲得更高養(yǎng)殖效益（黎恒基等，2022 ；張磊，2019 ；周露陽，2019）。許聰?shù)龋?023）的研究表明，使用枯草芽孢桿菌和乳酸桿菌發(fā)酵魚溶漿，底物中酸溶蛋白和?；撬岷糠謩e減少19.70% 和14.91%，而發(fā)酵魚溶漿替代魚粉組的大菱鲆生長性能與對照組無顯著差異，這可能是由于發(fā)酵魚溶漿中含有大量菌體蛋白及益生菌代謝產(chǎn)物，如芽孢桿菌發(fā)酵可產(chǎn)生誘食物質、蛋白酶等有益物質，促進了魚體對于營養(yǎng)物質的消化利用；同時發(fā)酵魚溶漿中存在的活菌影響大菱鲆的腸道微生態(tài)結構，從而促進機體生長。

2.2.2 畜禽類羽毛粉中蛋白質含量高達80%以上，遠高于豆粕和魚粉，但是其中的角蛋白難以被動物消化利用，因此限制了羽毛粉在飼料中的大量使用。Adelina 等（2019）從斑節(jié)對蝦腸道內分離出一株枯草芽孢桿菌，其分泌的角蛋白酶能夠降解羽毛粉中的β– 角蛋白，從而可提高羽毛粉的蛋白質含量和消化率。研究表明適量酶解羽毛粉添加在大菱鲆飼料中不會損害魚類生長，并且酶解羽毛粉組和魚粉組的魚體腸道微生物結蠶構相似，可能是因為羽毛粉經(jīng)過酶解后，產(chǎn)物的營養(yǎng)組成與魚粉相似（曹素會，2020）。在虹鱒上的試驗結果表明，用堿性絲氨酸蛋白酶處理羽毛粉能夠提高虹鱒對羽毛粉蛋白質和氨基酸的表觀消化率，促進能量沉積（Pfeuti 等，2019a；Pfeuti 等，2019b）。此 外 有研 究 表明，在黑鯛和羅非魚飼料中添加適量酶解羽毛粉替代魚粉，對魚體生長未產(chǎn)生負面影響（Poolsawat等，2021；劉峰等，2017）。

血粉的蛋白質含量可高達90%，富含氨基酸和多種維生素，但由于其適口性較差、氨基酸不平衡等因素限制了其在飼料中的應用。金菲（2008）的研究表明，采用中性蛋白酶和復合風味蛋白酶聯(lián)合水解豬血球蛋白粉能夠破壞血細胞膜，從而有效脫除血紅色，避免血粉添加對飼料外觀產(chǎn)生影響。將未處理豬血球蛋白粉和酶解豬血球蛋白粉分別等量替代魚粉，酶解豬血球蛋白粉組鯽魚的生長性能和飼料效率優(yōu)于未處理組，這可能與酶解后游離氨基酸等營養(yǎng)物質的含量增加有關（金菲，2008）。但是由于酶解血粉中仍保留有較濃血腥味，且生產(chǎn)成本較高，從而限制了其大規(guī)模推廣應用（王燕等，2017）。用微生物發(fā)酵血粉則是將發(fā)酵菌株接種在疏松載體上，在適宜條件下發(fā)酵血粉，其優(yōu)勢在于發(fā)酵后的產(chǎn)物具有醬香味或者酒香味（王燕等，2017 ；王裕玉等，2012）。在虹鱒上的研究表明，用發(fā)酵血粉部分替代魚粉，能夠增加飼料利用效率，提高魚體增重率（劉興發(fā)和楊繼林，1996）。

2.2.3 昆蟲類昆蟲作為一個擁有龐大數(shù)量和豐富營養(yǎng)成分的群體，近年來也成為營養(yǎng)學的研究熱點。昆蟲外殼含有幾丁質，少量攝食幾丁質能夠促進動物的消化功能和免疫功能，然而當超過了動物的耐受限度，幾丁質則會損傷腸道上皮細胞微絨毛，進而影響消化酶活性和蛋白質消化吸收（Liu 等，2022）。由于水生動物不具有能夠分解幾丁質的酶類，且腸道內缺乏能夠分泌幾丁質酶的菌群，因此昆蟲外殼的幾丁質成為限制其在飼料中大量應用的主要障礙。

蛹作為蠶絲產(chǎn)業(yè)的副產(chǎn)物，其資源量充沛，氨基酸比例較符合動物營養(yǎng)需求，在水產(chǎn)飼料中應用較為普遍（Rahimnejad 等，2019b；吉紅等，2012；劉丹丹，2009）。但是蠶蛹粉易腐敗變臭，其腥臭味會殘留在動物體內，而通過微生物發(fā)酵方法制得的蠶蛹蛋白則改善了這一不足。微生物發(fā)酵可制得安全無臭的蠶蛹蛋白，可能是微生物通過吸收三甲胺等臭味相關物質從而實現(xiàn)了脫臭處理，同時還提高了蠶蛹蛋白的抗氧化能力（沈圓圓，2022；沈大戰(zhàn)等，2021；呂鵬等，2018）。在大口黑鱸上的研究表明，白假絲酵母發(fā)酵蠶蛹粉可替代魚粉而對魚體沒有產(chǎn)生負面影響（Zhang 等，2022c）。Sathishkumar 等（2021）將酵母與乳桿菌發(fā)酵蠶蛹粉和未發(fā)酵蠶蛹粉分別等量添加在羅非魚飼料中，發(fā)酵蠶蛹粉組的魚體生長性能優(yōu)于未發(fā)酵蠶蛹組。此外在鯉魚、大菱鲆、南美白對蝦飼料中的研究結果也表明，適量添加發(fā)酵蠶蛹蛋白可提高養(yǎng)殖動物成活率，提高飼料轉化效率，促進動物生長（卞宇嶸，2021；Zhou 等，2016；梅琳等，2015；Rangacharyulu 等，2003）。

黑水虻幼蟲階段營養(yǎng)成分含量豐富，其預蛹期幾丁質含量不超過8%，干基含有超過40%蛋白質，30% 脂肪，并且氨基酸構成和魚粉相似（Liu 等，2022）。成蟲沒有口腔、消化系統(tǒng)或毒刺，不攝食，對其他生物體不構成威脅，是一種環(huán)境友好的飼料資源，目前在黃鱔、虹鱒、大西洋鮭、擬穴青蟹等水生動物中廣泛使用（黃偉卿等，2021；Hu 等，2020 ；Li 等，2020b ；Dumas 等，2018）。由于黑水虻含水量高達75% 及以上，不便運輸，容易變質發(fā)臭，目前常采用烘干的處理方式，此處理方式設備和運行成本高，且對營養(yǎng)物質易造成不可逆損失。而生物處理則能以溫和的方式對黑水虻中的營養(yǎng)物質進行生物降解和轉化。目前對于生物處理黑水虻應用于水生動物上的研究較少。研究表明，使用枯草芽孢桿菌和黑曲霉對黑水虻進行發(fā)酵處理能夠促進蛋白質和脂肪降解，從而增加黑水虻原料中的多肽和短鏈脂肪酸含量（Liu 等，2022）。酶法處理黑水虻可水解底物營養(yǎng)成分，但多酶聯(lián)用成本較高，酶的效率極大程度上受到底物特異性的影響，并且難以控制底物中優(yōu)勢菌種類。而微生物發(fā)酵能夠抑制底物中有害菌的生長，同時分泌可降解營養(yǎng)大分子物質的酶，但是微生物較難在高蛋白底物環(huán)境中得到有效控制。因此應進一步探索微生物和酶制劑聯(lián)用的實施方案，以經(jīng)濟有效方式實現(xiàn)黑水虻幼蟲在飼料中的大量應用。

3 總結和展望

生物處理飼料原料能夠以綠色環(huán)保的方式有效提高飼料利用效率，解決蛋白原料在水產(chǎn)飼料使用中存在的如抗營養(yǎng)因子過多、適口性差、不易被消化等一些問題。但是不同發(fā)酵底物的組成差異較大，需要針對不同原料特點設計適宜的生物處理方案，確定微生物、酶制劑的搭配使用以及添加順序等具體方案，并進一步摸索生物處理的最佳環(huán)境條件，以實現(xiàn)最大的營養(yǎng)消化率和最少的營養(yǎng)損失。總的來說，生物處理蛋白飼料在水產(chǎn)養(yǎng)殖中有著廣闊的應用前景，可以有效消除蛋白原料對水產(chǎn)動物的一些負面影響，不同來源的蛋白飼料經(jīng)過發(fā)酵、酶解等處理后可以達到理想的飼用品質，實現(xiàn)最佳效益。