乔治·张伯伦:从育种方向或可实现零鱼粉虾料

  
——本刊专访全球水产养殖联盟主席George Chamberlain
《当代水产》:您什么时候开始从事素食南美白对虾的选育?为什么会有这样大胆的尝试?
George Chamberlain:我们尝试做替代鱼粉试验,已经5、6年了,这期间主要做的是大豆蛋白替代鱼粉的尝试。因为很多人已在虹鳟鱼上做过大豆蛋白替代鱼粉的试验,发现有些诱食剂对它的效果非常好。所以我们就想,对虾中是否也可以进行这样的尝试。
《当代水产》:您是依据什么来判断,素食主义虾的选育计划是可行的?有哪些理论基础?
George Chamberlain:这个研究在虹鳟鱼上面非常成功。Kaushik等人在1995年就曾经发表文章,在虹鳟的替代实验中发现,大豆浓缩蛋白替代 100%的鱼粉,其生长和饲料效率不受到影响。这表明大豆蛋白在水产动物饲料鱼粉蛋白替代的潜力巨大。
虹鳟鱼研究这么多年,3年前已经有了结论性的东西出来。所以,我们在对虾上的研究比较有信心。
美国的大豆协会发现虹鳟鱼比较可行,近几年,就想对南美白对虾进行研究。正好我们也想做这方面的研究,他们就资助了我们所做的“提高大豆蛋白在对虾中的利用”这一课题。
美国大豆协会每年会拿出产值的1%左右投入科研,用来促进大豆蛋白的消费。在亲虾选育上,如果我们能选育出不吃鱼粉,只吃大豆蛋白的虾,就能提升大豆蛋白的用量,促进大豆蛋白的消费。因此,大豆协会对此非常支持。
对虾养殖现如今在一个十字路口上,那么,有没有一个替代鱼粉的选择呢?目前,我们在文莱有专门的研究团队,一方面进行虾苗的研究,另一方面进行种虾料的研究。
《当代水产》:可否谈谈对于素食虾的具体选育方法?
George Chamberlain:因为植物性蛋白的适口性差,对虾摄食意愿低。我们想用大豆蛋白加一些很好的诱食剂,来对亲虾进行喂养。
研究发现,一些游离氨基酸组成的氨基酸链(属于小短肽类),是很好的诱食剂。这种小短肽从家禽的副产品中提取,对于虾的诱食效果明显。
一直以来,因为虾的消化吸收水平比鱼低,所以其植物蛋白替代水平很难达到鱼类的替代水平。对于虾的诱食研究,更多的是虾行为学的研究。虾的行为是非常难捉摸的。你给虾投料,哪怕是砸到它脑袋上,如果它闻起来不够香,它也不会吃。
还有一种方法,我们对同一种虾喂不同的饲料,然后对这些虾的神经电波进行观察,把电波接到计算机系统里进行研究。有些料投进去波动很小,有些料投进去波动很大。对诱食剂的研发,用这种方法很快。饲料一投进去,我们很快就能判断哪一种料对虾的神经刺激比较大。
《当代水产》:大豆蛋白替代鱼粉,不仅仅会导致必需氨基酸的缺失和失衡,而且,植物蛋白中的抗营养因子,会影响对虾的消化吸收,适口性也不好。诸如此类的种种问题,您这边是如何考虑和解决的?
George Chamberlain:关于素食虾的营养研发,首先至少有三个方面的因素:营养的添加与保存、诱食剂和促生长剂。
植物蛋白的氨基酸不平衡是大家公认的,尤其是蛋氨酸和赖氨酸,非常容易散失掉。大豆蛋白缺乏蛋氨酸,所以一定要额外添加蛋氨酸,来保持营养的平衡。
为了保持氨基酸的平衡,防止营养流失,包膜技术很重要。很多营养成分,包膜好了,还要保证吸收好。包膜很好,但进入虾肠道吸收不了也不行。
有人做过这样的试验,把包膜过的蛋氨酸放在水里,水里是测不到蛋氨酸的。但是经过制粒后,再把饲料放进水里,却能够测到蛋氨酸,这说明这个包膜已经被破坏掉了。
我们对饲料营养研究,已经有一套很好的方案对营养进行保存。
我们做过试验,曾经60%的鱼粉被大豆蛋白替代过,也没有发现虾的肠道有损伤。所以,我并不认为,植物性蛋白对虾的肠道有多大的损伤。
第二个问题就是诱食剂。目前在虾料配方里,传统型的诱食剂是乌贼膏、虾壳粉。我们则想用游离氨基酸组合的小短肽类来替代乌贼膏,这样成本会降低很多。
以前,在虹鳟鱼料中,传统工艺上是添加天然的东西。比如说一些贝类的粉碎物和螃蟹粉。后来,我们在这些诱食剂里找到了五六种氨基酸,并提取出来,组合成小短肽类,然后添加到饲料中。这样的饲料不再添加贝类粉碎物和螃蟹粉等诱食剂,但饲料闻起来还是有螃蟹粉的味道,鱼虾闻到这种味道,摄食意愿会比较强。当然,这样的诱食剂里面,不仅仅是游离氨基酸,还会有其它成分。
举个很简单的例子,我们平时吃蟹肉棒,吃起来有螃蟹肉的味道,但是其实里面没有蟹肉的,只是添加了诱食剂,闻起来有螃蟹的味道。如果在动物饲料里面,添加诱食剂,也是同样的道理。
用了这种诱食剂,虾吃起来,感觉自己吃的是动物蛋白,其实里面一点鱼粉都没有。但是从营养的角度来说,里面的营养物质是没有太大区别的(见图一分析)。
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图1 普通虾料配方与零鱼粉配方中营养成分比较
接下来,我们需要解决的第三个问题是促生长。因为只有这三个因素具备,才是好的大豆蛋白饲料。促生长剂其实也是一种蛋白。以前,我们添加大量的鱼粉,而做成鱼粉的杂鱼里就含有这种促生长蛋白,所以我们并不需要额外再添加。一旦饲料里没有了鱼粉,我们就必须要把这些鱼里面的促生长蛋白找到,并把他们分离出来,然后合成促生长剂。
怎么找这个促生长蛋白呢?以鱿鱼为例,把鱿鱼放在绞肉机搅碎后,它有一部分是水溶性,一部分是脂溶性。如果要提取水溶性的物质,就把它放到脂肪里面,把不能溶解的部分提取出来,然后把这个里面的蛋白按照肽链的大小分离成大、中、小三个规格。再分别在里面寻找能够促进生长的那种蛋白。如果你找脂溶性的,就用水把它溶掉,剩下的就是脂溶性的。然后按照同样的方法分类、寻找、提取。
我们把在不同的鱼体里提取不同的促生长蛋白,然后进行蛋白组合,就是我刚才所说的促生长剂。目前,有很多人在研究这个。
《当代水产》:植物蛋白中的抗营养因子,如蛋白酶抑制剂、各种凝集素、植物雌激素、各种生物碱、非淀粉多糖、抗原化合物、纤维素等,这些都会大大影响饲料中营养元素的利用,除了上述您说的三个方面之外,在大豆蛋白等植物性蛋白原料的加工工艺上,是否需要特别处理来去除这些抗营养因子?怎么去除?
George Chamberlain:我们现在所知道的关于大豆抗营养因子的研究都来自于陆生动物和鱼,并没有太多是关于虾的。所以,让我们把大豆抗营养因子的几种成分拿出来总结一下:蛋白酶抑制剂、各种凝集素等是不耐高温的,在豆粕的烘烤制粒过程中就失活了。大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白是大豆的主要储量蛋白。在加工过程中对高温有很好的耐受性。并且能引起动物的过敏反应导致动物肠道损伤从而减少肠道营养吸收空泡,缩短肠道微绒毛等。
皂甙还可以造成肠功能紊乱。通过醇提取的大豆浓缩蛋白(不是水提取),相对豆粕而言,更具营养价值。 因为,豆粕通因为醇提取方法可以去除甘油、β-伴大豆球蛋白和皂甙。
豆粕中含有约15%低聚糖(棉子糖和水苏糖)。这些是单胃动物不能消化利用的,但它们可以被细菌消化。因此,现在有很多供应商都能提供发酵豆粕,这是解决此问题的办法。还有一种办法就是在饲料中添加一些酶。
植酸(大豆磷含量为55%)耐高温,并且能降低饲料中磷,钙,锌,镁和铁利用率,并导致水体中的磷含量过量,超出水体负荷。豆粕的植酸水平可通过发酵进行降低,或者可以用植酸酶预处理的方法来降低,还可以在饲料中直接添加植酸酶。
《当代水产》:植物蛋白一般都会缺少对虾所必须的不饱和脂肪酸,这一问题您这边又是如何解决的呢?
George Chamberlain:EPA和DHA必须额外添加到饲料中。通常的方式是添加鱼油。EPA和DHA的另一个来源是藻油,但是这些都比较贵。在未来,我们期待EPA 和DHA可以从做过基因修饰的大豆中获得。
《当代水产》:如果选育成功,他对动物蛋白的需求可以降低到什么水平,这种虾的饲料里面可以完全使用植物性蛋白吗?
George Chamberlain:亲虾选育有不同的家系,我们这里有30个,有的家系对大豆蛋白的利用很差,但有些却很好。我们把这部分好的选育出来,就用它来利用大豆蛋白。
《当代水产》:如果这个品种选育成功,对于中国目前的配方水平而言,到时候对虾饲料的配方成本可以下降多少,这个您这边有无核算和比较?
George Chamberlain:100%的替代,虾料里可以完全使用大豆蛋白。(见图1)这组的鱼粉为20.5%,大豆蛋白为35%,右边的鱼粉为0,大豆蛋白加到了64%,其中的营养成分,并没有显著差别,需要额外添加的是蛋氨酸和赖氨酸。虽然用不同的蛋白,但营养成分是一样的。如果我们能把营养成分保存下来,又能降低成本,又有诱食剂促进它的摄食、有促生长剂促进它的生长。再把这样的饲料应用到亲虾的选育中,最终的效果是不会比鱼粉组的对虾速度慢。
《当代水产》:素食的南美白对虾对长速和抗病性这一块,和目前的品种相比,有无差别?是优于现在的品种还是不及?
George Chamberlain:目前我们选育出来的素食虾,和正常虾在长速和抗病性这块没有太大区别。一般也是三个月就能够达到上市规格。
《当代水产》:素食主义的亲虾选育工作现在进展到了哪一步?预计需要多久,我们中国的虾苗场能够从您这边购买到这个新品种的亲虾?
George Chamberlain:现在还是处于实验室阶段,但目前正使用分子标记法找基因位点,到底哪一个基因片段影响虾对大豆蛋白的消化。我们要把它找出来然后再进一步强化。能够找到这个基因序列片段更好,但是如果找不到,我们也可以从性状上选育出对大豆蛋白利用率高的家系,来进行强化。因为基因研究耗时间太长,不是一年两年可以弄清楚。
我们明年的亲虾里,会有这方面性状的体现。这种体现并不是说新的品系、品种,只是我们把这些素食虾选育出来,能够更好的利用植物蛋白。
《当代水产》:业界把这两年虾养不好归结于EMS,听说您这边很早就已经关注这个问题了,那您对于中国对虾产业目前面临的虾病危机有何看法?
George Chamberlain:最近,我们在越南、中国、泰国各个地方都在做调查。调研各个地方的病害发展情况,好的养殖模式对EMS的防控。我们希望全世界的养虾户都能提供一些数据,养殖成功是在养殖管理上做了哪些工作;对虾EMS暴发到了哪个阶段;虾马上就排塘了,是什么原因导致排塘;苗场、养殖场做到哪个程度;对EMS有控制效果等。但毕竟EMS是一种传播性的疾病,还是要以防控为主。苗场的消毒很重要,养殖场的菌相比较重要。
《当代水产》:去年我们听说科拿湾预备在海南建基地,请问这个消息是否属实?未来您是否会在中国市场建立本土化的亲虾培育基地或苗种基地?
George Chamberlain:暂时没有这个打算。因为目前,即使在海南,很多地方的水源已经不是那么漂亮了。我们在夏威夷、整个岛上,就我们一家育种公司。如果产能需要进一步加大,我们会在岛上继续扩建。
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图2 不同家系亲虾吃普通虾料和零鱼粉虾料的长速对比
 

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