豆粕由乳酸菌發酵加工后，蛋白質分子量降低，有機酸含量提高，干物及蛋白質消化率提升，因此發酵豆粕可有效應用于水產動物飼料。

　　

　　文/圖 臺灣屏東科技大學 林鈺鴻  臺灣達邦蛋白公司 劉景平

　　

　　中國水產頻道獨家報道，南美白對蝦（Litopenaeus vannamei）為目前全球最重要的養殖蝦種，根據FAO統計資料，南美白對蝦年產量1980年僅8286公噸，快速上升至2011年的287.7萬公噸，增加速度極快。南美白對蝦的養殖，除了成長快速的優勢外，重要的是它有別于日本斑節對蝦（Marsupenaeus japonicus）及草蝦（Penaeus monodon），對于魚粉的依賴性較低，對植物性原料的利用性甚佳，配方設計上對于蛋白質原料選擇更為廣泛。常見魚粉替代性原料包含動物性原料，如肉骨粉、血粉、禽肉粉、羽毛粉等，及植物性原料，包括豆粕、油籽粕、棉籽粕、玉米筋質及羽扁豆粉等，其中豆粕價格穩定，且營養價值相對較高，廣為水產養殖飼料產業所使用（El-Sayed，1999）。豆粕使用上仍具許多限制，例如其第一限制氨基酸蛋氨酸（methionine）含量較低，此外，抗營養因子，如抗胰蛋白酶（trypsin inhibitor）、血球凝集素（hemagglutinins）、甲狀腺腫原（goitrogens）、抗維生素因子（anti-vitamins）、皂素（saponin）及植酸（phytic acid）等，雖然大部分抗營養因子可以藉由原料加工或飼料制程而破壞，但所殘留之抗營養因子可能造成水產動物對豆粕之利用性下降（Francis et al.，2001）。

　　

　　亞洲地區長久以來用微生物發酵的方式制作傳統黃豆食品，為一有效降低抗營養因子，并提高營養價值之加工方式。以發酵方式處理豆粕，所得之發酵豆粕（fermented soybean meal），可降低胰蛋白酶抑制劑、非淀粉類多醣及植酸等抗營養因子含量，已廣泛應用于養殖動物飼料中，相較于陸上動物的研究報告，水產動物飼料應用較少（Zhou et al.，2011）。發酵豆粕技術除了可降低抗營養因子外，亦可將豆粕蛋白質水解為小分子勝肽，以提高動物之利用性。除了將既有原料進行加工、改善其利用性外，利用發酵技術培養的微藻類（microalgae），也是一種潛力蛋白質來源，例如藍綠藻，培養容易且產量高，蛋白質含量高于60%。然而微藻應用于水產動物飼料研究甚少，需更多研究數據來支持其應用。評估各種飼料原料應用于南美白對蝦飼料中極為重要，本研究為初步研究，探討南美白對蝦對于兩種新式飼料原料——發酵豆粕及藍綠藻粉干物及蛋白質消化率。

　　

　　

　　實驗對照組飼料（reference diet）組成及測試飼料組成列于表1。測試飼料含70%對照組飼料及30%測試原料，測試原料包括紅魚粉（brown fish meal，Pesquera Diamante，Peru）、脫殼豆粕（大統益公司，臺灣）、發酵豆粕（達邦蛋白公司，臺灣）、烏賊肝末粉（squid liver meal，Power Omega，Korea）、干貝粉（scallop meal，Japan Biofarm，Japan）、小麥筋粉（wheat gluten，Roquette，France）及藍綠藻粉（味丹公司，臺灣），對照組飼料與測試飼料均添加0.5%三氧化二鉻（Cr2O3，Sigma Chemical，USA）。七種測試原料測定其水份、灰份、粗蛋白及粗脂肪含量（AOAC，1995），各成份含量列于表2。飼料配制方式采手工制備，各組飼料于攪拌機中攪拌均勻后，加入適量水，以擠壓方式制粒，制粒后置于20℃烘箱中烘干，再放置于-20℃下凍藏備用。

　　

　　實驗所使用南美白對蝦系購自臺灣屏東民間繁殖場，送至屏東科技大學水產養殖系后，于3500L循環FRP系統馴養，馴養期間喂商業飼料（統一飼料公司，臺灣）。消化實驗飼養系統為密閉式過濾循環350升FRP桶槽，水位高約45公分。每缸放置一顆打氣石以鼓風機進行打氣。以溫度控制器控制水溫在29±1℃，pH值7.8-8.0，海水鹽度29-32ppt。以定時器控制光照時間，每天光照時間為12小時（0800h-2000h）。循環水系統包含初級過濾床（過濾棉過濾顆粒懸浮物）、滴濾式過濾槽、生物濾床、蛋白除沫器及殺菌用紫外燈，每2天更換一次初級過濾床的濾棉，以維持水質穩定。

　　

　　實驗開始時篩選體重約3.95g的白蝦，每缸放置25尾，實驗連同對照組及測試原料組共8個實驗組，每組三重復。實驗期間每日喂食蝦體濕重6%的飼料，分為兩等份于0900及1700喂食。循環系統中每一桶槽均搭配糞便收集管，利用水流將桶槽中糞便吸引至收集管的收集網中，再予以收集。各實驗組喂食實驗飼料三天后開始收集糞便，每日第一餐喂食后一小時，清除殘餌及前日糞便，即安裝糞便收集網。每隔1小時收集一次糞便，每日收集5次，持續收集直至樣品足夠分析。收集后的糞便先以干凈淡水輕輕搖晃沖洗，以去除海水鹽份減少原子吸收光譜儀的干擾。糞便收集后先行凍干，再進行粗蛋白及鉻濃度分析。粗蛋白含量分析與飼料分析相同（AOAC，1995）。鉻濃度分析采用濕式消化法（Furukawa and Tsukahata，1966），樣品灰化后加入70%硝酸（nitric acid，Sigma Chemical）完全分解后，以70%過氯酸（perchloric acid，Sigma Chemical）將鉻原子氧化至六價鉻，再以原子吸收光譜儀（atomic absorption spectrophotometer，ZA-3000，Hitachi Co.，Tokyo，Japan）測定鉻濃度。

　　

　　消化率分別計算表觀干物（ADC-DM）、蛋白質（ADC-CP）及原料消化率觀消化效率（ADCi），其公式如下：

　　

　　ADC-DM（%）=100×（%Cr in feed/%Cr in feces）

　　

　　ADC-CP（%）=100×[1-（%Cr in feed/%Cr in feces）×（%CP in feces/%CP in feed）]

　　

　　ADCi=ADCt+[（0.7×Nr）/（0.3×Nt）]（ADCt-ADCr）

　　

　　ADC：表觀消化率（apparent digestibility coefficient）

　　

　　i：測試成分（test ingredient）

　　

　　t：測試日糧（test diet）

　　

　　r： 參考日糧（reference diet）

　　

　　N：營養成分（nutrient composition）

　　

　　實驗數據利用SAS/PC軟件（SAS/PC version，SAS Institute，Cary，CA，USA），經過變異系數分析（one-way analysis of variance，ANOVA），測定各試驗組是否有差異（P<0.05），若有顯著差異時，再以鄧肯氏多變域測驗（Duncan’s new multiple range test）做進一步分析（SAS/PC program）。

　　

　　

　　南美白對蝦對七種測試原料的干物及蛋白質消化率如表3所示。各原料干物消化率數據介于64.79-80.89%，以小麥筋粉最高，紅魚粉、發酵豆粕、烏賊肝末粉、干貝粉及藍綠藻粉次之，以豆粕最低。蛋白質消化率數據介于75.64-87.39%，以紅魚粉及小麥筋粉最高，發酵豆粕及烏賊肝末粉次之，豆粕及干貝粉再次之，以藍綠藻粉最低。

　　

　　當檢視豆粕與發酵豆粕的消化率，可知利用微生物（Lactobacillus spp.）發酵的豆粕可有效提升干物及蛋白質消化率，雖蛋白質消化率略低，但干物消化率已與紅魚粉無顯著差異。豆粕發酵時，藉由微生物所分泌的蛋白酶，能將蛋白質做部份水解，而降低其分子量（Kim，2004）。Yan等人（2012）指出以乳酸菌（Lactobacillus spp.）及曲菌（Aspergillus oryzae）對豆粕進行發酵處理，小豬氮消化率顯著以乳酸菌發酵組優于曲菌發酵組，原因為乳酸菌對蛋白質水解能力優于曲菌，能夠產生較多游離氨基酸與分子量較小的勝肽。此外，相較于喂食曲菌發酵豆粕組，喂食乳酸菌發酵豆粕的小豬血液有較低尿素氮以及較高白蛋白及肌苷，顯示分子量較小的乳酸菌發酵豆粕其蛋白質品質優于分子量較高的曲菌發酵豆粕，故小豬能更有效吸收與利用發酵豆粕所提供的蛋白質。Yuan等人（2010）指出胭脂魚（Chinese sucker）對豆粕的蛋白質消化率（83.2%），其值低于魚粉（91.2%），但豆粕透過發酵加工即可提高其蛋白質消化率至94.0%。

　　

　　本研究所使用的豆粕及發酵豆粕，委托臺灣中興大學以高效液相層析儀（HPLC）分析其分子量分布（圖1），可見豆粕分子量主要分布于30-70kDa（占66.7%），經乳酸菌發酵后，發酵豆粕的分子量主要分布于<30kDa（占75.39%），顯示分子量確實經發酵而大幅下降，因此提高干物及蛋白質消化即可預期。此外，我們研究也發現分子量小于10kDa的小肽占16.35%，根據葛（2010）報告指出發酵豆粕的評判標準，除了外觀、色澤及香味等感官評判外，可采用三氯乙酸沉淀后所測得之可溶性小肽（即分子量小于10kDa的小肽），代表發酵豆粕蛋白質水解的程度，葛（2010）建議發酵豆粕應至少含有8-12%小肽，本研究所使用之發酵豆粕即符合此標準。蛋白質水解后之小分子勝肽，除了被動物消化吸收效率較佳之外，也被認為具有其他之生理作用，例如在人類中，水產品水解勝肽被證實能提高肝臟功能，降低血壓及心血管疾病風險等，植物性蛋白質水解勝肽也證實具有抗氧化之功效，Lim和Lee（2011）指出羅非魚喂食含Aspergillus oryzae發酵豆粕飼料，可有效提高魚體內抗氧化能力。藉由發酵工法，除可降低豆粕蛋白質分子量外，所得小分子勝肽，若能提供額外機能性，可提高發酵豆粕的商業價值。然目前相關研究甚少，不同魚/蝦種、不同生命期、甚至于所提供的小分子勝肽分子量高低，之間的差異性仍須進一步確認。

　　

　　此外，本研究所使用的發酵豆粕約含6%有機酸（乳酸）。虹鱒研究指出添加檸檬酸（Vielma et al.，1999；Pandey and Satoh，2008）或乳酸（Pandey and Satoh，2008）雖不影響其成長，但能提升魚體對鐵及磷之利用性。Zhou等人（2009）指出羅非魚飼料中添加丁酸鉀雖不影響成長，然可有效改善腸道菌相，抑制雜菌之生長。Ng等人（2009）則發現飼料添加丁酸鉀，除能促進羅非魚成長及營養素利用外，亦可提高魚體對病原菌之抵抗。鮭魚喂食1.5%乳酸鈉能提高其成長，并提高腸道蛋白酶活性且抑制雜菌生長（Gislason et al.，1996），此為乳酸的抗菌作用所致。相同魚種亦發現乳酸除促進成長外，亦可改善鈣與磷之利用與蓄積（Ringo et al.，1994）。乳酸菌發酵豆粕附帶產生乳酸，亦應為改善南美白對蝦之營養素消化率之原因之一。有機酸的其它功能，如促進水產動物成長、營養素利用、腸道菌相等，是否有益于南美白對蝦，值得進一步探討。

　　

　　本研究發現，藍綠藻雖然干物消化率與紅魚粉無差異，但蛋白質消化率顯著低于紅魚粉（表3）。除蛋白消化較差外，藍綠藻粉另一問題為其適口性，我們的實驗過程發現添加30%藍綠藻粉之測試飼料，造成南美白對蝦對此飼料之適口性下降，消化率試驗期間，每日實際攝食量經計算后僅約3.5%，低于其他組別飼料（6%），攝食量較低時，消化率數值可能受動物體生理狀態，或有無飽食所影響，因此所得藍綠藻粉消化率仍需進一步研究確認。對此，藍綠藻粉若要應用于水產飼料，可能需先解決適口性問題，找出可接受添加量，再考慮其對魚粉的取代性。

　　

　　本研究結果顯示藉由乳酸菌（Lactobacillus spp.）發酵加工，可有效降低豆粕的蛋白質分子量，提高有機酸含量，提升干物及蛋白質消化率，因此發酵豆粕應可有效應用于水產動物飼料。藍綠藻因其蛋白質消化率低，且適口性差，若要應用于水產飼料中，則須先改善此二問題。