水产饲料粘合剂.doc

水产饲料粘合剂
1.粘结剂

粘结剂也称赋形剂，主要用于加工颗粒饲料，以改善粒料品质(包括粉率、硬度、耐磨度)、增加生产效率及延长铸模寿命，并可减少饲料粉尘，保持颗粒颜色稳定，特别是水产鱼虾、鳖鳗等饵料需要提高其在水中不散、不沉的特性,从而减少养分流失作用的添加剂。它可分天然类和化学合成类两大类。水产饲料对饲料粘合剂的要求较高，近年来，国内外对水产饲料粘合剂的研究非常活跃，新的粘合剂种类不断推出。研制出的粘结剂基本上可满足各种养殖对象的需要。
2.饲用粘结剂的分类
2.1天然类
(1)树木分泌的胶汁:有龙胶、瓜拉胶、果胶等。这类粘结剂易受到pH值、湿度、矿物质盐等物质的影响而降低粘度，因此未能得到广泛应用。
(2)稀土、粘土型粘结剂:有膨润土、陶土、钠土、凹凸棒等。这些粘土矿物粘度较低，添加比例相应加大。但据称北京申达矿物饲料研究所研制的202型饲料粘结剂，不仅适用于蒸气制粒，也可用于冷压制粒。 水产饲料粘合剂
(3)植物淀粉:有小麦、玉米、木薯、马铃薯等淀粉或变性淀粉。这类粘结剂粘结力的大小，取决于淀粉类型和饲料加工设备以及操作技术。
(4)海藻类胶质:有海藻酸钠、海带胶、琼脂等。海藻类粘结剂一般结合力强，但价格贵，一般用于试验研究饲料中。
2.2 人工合成类
(1)羟甲基纤维素:本品为白色纤维状或颗粒状粉末，无臭、无味，有吸湿性，水溶液对热不稳定，其粘度随温度或高而降低。饲料中添加量不宜超过2%。
(2)脲醛树脂:本品在各种冷、热、湿和化学腐蚀等苛刻的环境中有良好的稳定性，并且具备价格低廉等其它优点，是颗粒饲料粘合剂比较好的备选材料。其用量以0.5%较为合适。
(3)木质素磺酸盐:为一种不均匀的醚聚合物，暗褐色，固态物吸湿性强，颗粒状饲料成品中含量不可超过4%。
(4)各科研单位和院校近几年来研制开发正在推广应用的饲用粘结剂。如广州原野公司的聚力高、聚力多等粘结剂产品。
此外，还有聚乙烯醇(PUA)、聚丙烯酸、各种淀粉磷酸盐、木质素、HJ-l、磺酸钠、聚甲基脲、酪朊酸钠与糊精等，都可作饲料粘结剂。
同时，依据粘结剂是否对养殖动物有营养作用，可分为营养型与非营养型两大类，前者有鱼虾粉浆碎物、 植物淀粉、天然矿物质以及一些人工合成的如N87型(甘肃省粮食科学研究所研制)粘结剂等。后者指对动物无营养价值的粘结剂，如灌木胶、甲基纤维素等。
3 饲用粘结剂应具备的特点
3.1 对饲料中各种营养成分具有理想的粘合度，保证营养全价且能防止散失污染，饲料在运输过程中不易破碎，粉尘少；
3.2 容易生产制取，具有工业化生产的可行性，本身最好为动物的营养素，并对动物的消化吸收、内分泌生理、神经生理、肌肉、生长和体色等无不良影响；
3.3 具有较高的化学稳定性和热稳定性，不与其它饲料成分发生不良化学反应；
3.4 无毒无不良异味，且有良好适口性和诱食性；
3.5 用量少，易混合，成本低，能带来养殖经济效益；
3.6 对预混料或配合饲料的加工、工艺没有特别苛刻的要求；
3.7 具有良好的保型性，以保证其在水中不易散失；
3.8 良好的粘合性和持水性：加入粘合剂后能迅速形成粘合性很强的凝聚体，并能让水分渗入饲料实体，以利于饲料的膨润及保型。
4.选择粘合剂应考虑的几个方面：
4.1养殖动物的食性及其对饵料在水中稳定性的要求 一般是摄食较慢的水产动物要求较好的水稳定性，二摄食较快的水产动物则需较低的水稳定性；
4.2粘合剂的性质、适宜量和成本；
4.3粘合剂与饲料成分的相互作用，看其是否会破坏营养成分；如钙含量高时，褐藻胶的粘性下降，下头粉含量增加时，褐藻胶的用量也要增加，这与褐藻胶于钙离子产生沉淀而降低粘性有关；
4.4粘合剂的营养价值：粘合剂多为糖类和蛋白质类，能提供一定的营养，此外还要考虑粘合剂对水产动物生长发育和存活的影响，如淀粉过多会影响鱼类的生长；
4.5 掌握粘合剂正确的使用方法：足够的时间、温度和水分；原料新鲜，并保存条件良好，应放于干燥、阴凉处，因为粘合剂常常会发生自交联，气温越高，该反应越快，
此外，粘合剂产品容易吸潮，吸潮后则黏结成快而失去黏结功能。
5. 在水产养殖业上的应用:
(1)据邵红星等(1999)研究结果，饲料中添加适量的稀土可以提高鲤鱼蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的活性，促进鱼体对营养物质的消化吸收，并能促进生长，改善鱼肉的品质。在申仲泉（1997）文章中反映:使用粘土性饲料粘结剂可延长水产饲料在水中耐泡时间，且搬运时不易破损，并对预防鱼病，改善水质都有积极作用。
(2)据王钦文(1996)报道:饲用粘结剂N87的使用已涉及到多种海水淡水鱼类，包括各种鱼虾、甲鱼、鳗鱼、虹鳟、贻贝、扇贝、螃蟹等。并且，在工艺上，饲养中都收到
了很好的效果。
(3)张兆华(1996)认为，α-淀粉是目前粘结剂中的佳品，甲鱼对α-淀粉的利用效果最好。同时，赵春光（200O）认为，甲鱼饲料中α-淀粉的比例不超过18%为好，以免影响甲鱼健康生长。
(4)据孙曙东(1996)介绍，稀土能刺激鱼类食欲，增强消化功能，防治疾病。江苏水产研究所将稀土与甲壳素反应制成对虾饵料粘结剂，添加3%~5%可提高产量20%左右。而褐藻酸钠用于虾料可延长饲料在水中分解时间，刺激鱼虾食欲，调节机制代谢，防止水质污染。
6.饲用粘结剂在应用中应注意的几个问题
6.1 添加时应根据成本、目的、效果选择所需合适的粘结剂。
6.2 粘结剂的使用势必增加成本，在无经济效益时应尽量避免使用。
6.3 根据养殖对象不同，选择不同性能的粘结剂，以求用得其所。
6.4 粘结剂产品的选择尽可能地按国家标准执行。
综上所述，在生产实践中，应依据所需饲料生产特点和养殖生产过程中的特殊性，有选择地使用综合性能比较优越的粘结剂,以达到提高经济效益的目的。
7.水产饲料粘合剂粘合性能评价指标
A.保型性
不同的养殖种类、生长期和食性的鱼、虾等水产动物对饲料形态的要求亦不同。为保持这一形态 ,就要求饲料有良好的保型性 ,以保证其在水中不易散失。对此 ,除在加工工艺上采取某些措施外 (但技术难度大、设备投资大、饲料成本高 ) ,通常采用加入粘合剂的方法。如 :软颗粒饲料对中下层鱼类较合适 ,硬颗粒饲料对青鱼、草鱼、鲤鱼、团头鲂等鱼类较适宜 ;养鳗用糊状饲料较好 ,它由粉料拌均后喷油 ,加水、粘合剂而调制成 ,富有弹性、粘性、伸展性 ,在水中不易溶散 ;虾、蟹等甲壳类的摄食特点是 ,只捕捉沉在水底的块状饲料 ,将捕捉到的块状饲料拖到栖息处后 ,长时间慢慢摄食 ,因而饲料的形态必须适合虾、蟹类的摄食习性。
B.粘合性能（颗粒完全散开的时间）；
C.粘合剂物化性能测定
a.凝聚性:称取粘合剂20ｇ，一次置入盛有50ml水的烧杯中，观察各粘合剂在水中浸润１min、30min以及1h、2h、6h、12h、24h的物理状态。
b.悬浮性: 用装满水的100ml量筒测粘合剂胶团的沉降速度。
c.持水率／(ml ·g-1)
称取粘合剂20ｇ，一次置入50ml水的烧杯中，待全部浸润后静置24h，用滤纸过滤30min，收集滤液量，持水率按下式计算：
持水率＝(50-收集滤液)/粘合剂试样重
8.水产饲料粘合剂粘合性能评价
A.粘合性能：粘合剂不同添加比例试验与饵料不加热、加热及加酸的粘合性能试验表明，添加了粘合剂的成型饵料加热后粘合性能均显著提高，这与饵料中α- 淀粉的糊化有关；粘合剂加酸后提高了饵料粘结性，可能是多价羧酸（草酸、柠檬酸、酒石酸）能强化鱼粉与α- 淀粉的粘结力。
B.粘合剂物化性能评价
粘合剂的凝聚性、悬浮性、持水性等物化性能可作为评判粘合剂优劣的依据之一。一般情况，好的粘合剂不溶或微溶于水，具有较强的凝聚性，在水中有一定持水率和浮性，并处于较稳定的物理状态。试验表明：魔芋精粉、海藻酸钠及玉米粉物化性能较优魔芋精粉、玉米粉遇水后能迅速浸润形成胶体；海藻酸钠浸润较慢，但它们都能产生较强抗延伸力且持水率高。
C. 影响饲料耐水性的因素
（1）原料的组成及其配比
原料的组成及其配比对饲料耐水性的影响较大。一些原料可提高饲料耐水性 ,它们在饲料配方中所占的比例大 ,产品的耐水性就好。相反 ,大量使用另一些原料 ,产品的耐水性就有可能变差。系统考察水产饲料常用的原料 ,发现一些原料对产品耐水性的正负影响大体排列为 :面粉→棉籽粕→小麦→鱼粉→菜籽粕→豆粕→蚕蛹→麦皮→玉米黄粉→玉米→米糠。水产饲料的蛋白含量明显高于畜禽饲料。但鱼粉、饼粕等主要蛋白原料的粘结性都不如淀粉。生产上常利用淀粉 (经微粉碎处理 )的高粘结性来改良饲料颗粒的耐水性。此外 ,还可在饲料中添加粘结剂 ,以改善饲料品质。
（2）原料粒度 (粉碎 )
原料粒度细则表面积比较大 ,可获得较好的调质效果 ,颗粒的粘结性就好 ,硬度较高 ,水中稳定性增强 ;原料粒度过大 ,制成颗粒后较易破碎 ,稳定度较差 。但是 ,过度粉碎会
使生产能力降低 ,耗能增大 ,生产成本增加。因此 ,在生产过程中应根据颗粒料的要求选择适宜的粉碎粒度。鱼消化道简单且短 ,消化酶因体温低而活性不高 ,对饲料原料的粉碎粒度要求较严格。
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（3）调质
饲料厂普遍采用蒸汽调质 ,即直接将蒸汽通入物料进行水热处理。时间、温度、水分是调质的三要素。
3 . 1　调质时间
在一定的范围内 ,调质时间越长 ,原料的熟化度越好 ,淀粉糊化度越高 ,粘结性就高 ,制粒效果好 ,饲料质量好。反之 ,饲料质量差。水产饲料要求有较长的耐水时间 ,对颗粒的熟化度、粘结性要求较高 ,需较长的调质时间 ,生产上可采用多道调质器、双轴浆叶调质器等来增加调质时间。
3.2调质温度
调质温度对颗粒耐水性的影响较大。调质温度越高 ,耐水性越好 ,但温度太高 (100℃以上 )易使物料湿度过大 ,导致模孔堵塞 ,而且生产出的颗粒料颜色偏黑 ,影响产品的外观 ;调质温度低 (80℃以下 ) ,耐水性较差 ,同时也会增加电力的消耗。在实际生产中 ,应根据配方中原料的特性及产品的质量要求选择调质温度。如高蛋白质与高纤维的饲料配方 (25%～ 45% ) ,调质温度通常在 60～ 80℃。鱼料的调质温度一般要求 85℃以上。
3.3混合粉料水分含量
水分具有润滑、助糊化之作用。要压制高质量的颗粒饲料 ,既需要合适的入模水分 ,又需要适宜的温度。入模水分主要是原料本身含水量和调质过程中外加蒸汽或水的含量。通过控制混合机中混合粉料的水分以及调质时的蒸汽添加可显著地和持续地改善终产品颗粒料的耐久度。
研究发现 ,混合粉料的水分含量对颗粒耐久度的影响极显著。混合粉料的水分越大 ,颗粒料耐水性越好 ,但是水分太大 (在 2 0℃以上时 ) ,在生产过程中往往很易引起模孔堵塞 ,也会使产品难以干燥。
3.4 进料速度 (产量 )
进料速度的快慢 ,对颗粒料耐水性有极大的影响。进料速度快 ,产量大 ,但原料中淀粉加热糊化时间短 ,致使粘结力下降 ,耐水性差 ;减慢进料速度 ,延长粉料加热时间 ,使淀粉充分糊化 ,颗粒料的耐水性提高 ,但产量降低 ,影响生产效率。因此 ,应根据额定产量、颗粒粒径和不同的蒸汽质量 ,合理选择适宜的进料速度。
（4）制粒
我国目前使用最多的水产饲料形式是采用环模压粒机或平模压粒机生产的普通硬颗粒饲料。环模的孔径压缩比(即模孔与环模的有效厚度比 )与颗粒质量有关。在饲料原料组成及配比、生产工艺一定的前提下 ,环模孔径压缩比越大 (1∶1 7) ,饲料耐水时间越长 ;环模孔径压缩比越小(1∶8) ,饲料耐水时间越短 。因此 ,要合理选择环模 ,并注意调整好模辊间隙、切刀位置及正确地按步骤操作制粒机等。有的饲料厂在工艺上采用重复制粒来提高饲料的耐水性。
采用制粒加工方法生产的水产颗粒饲料比较适合于沉性及底栖生活的水生动物。水产饲料常做成球型或圆柱型 ,颗料大小 (即适宜的颗料直径 )和鱼体大小有关。鱼体大 ,饲料粒径相对大些。刚孵化后的鱼苗至成鱼 ,其体重增加几万倍或几十万倍。因此 ,针对鱼的不同生长期 ,饲料粒径差异很大。例如幼鱼的开口饲料粒径仅 50 μｍ左右 ,而成鱼的饲料粒径常为 4～ 6ｍｍ ,两者相差上百倍。国内生产小粒径饲料的常用方法是先生产粒径较大的颗粒饲料 ,然后再破碎到所需的尺寸。但破碎过程中 ,紧密的颗粒表面层被破坏 ,碎颗粒在水中易于溃散 ,从而影响破碎颗粒在水中的稳定性。
鱼种不同,其栖息水层、采食行为也不同。有些鱼类采食较有规律,它们能定时地到饲料投喂点来等着吃食。每次投饲后 10min左右即能采食完毕。这种鱼的饲料耐水性时间就无需很长 ,饲料在水中能维持0 .5ｈ左右即可满足要求。但有些鱼采食规律性较差 ,它们吃一阵子水中游一阵 ,然后再来吃一阵。常需几十分钟才能吃食完毕。这些鱼的饲料就必须有较长的耐水时间。虾类进食时不象鱼类那样一口将整颗饲料吞入肚内而是用前足“抱”着颗粒慢慢啃食 ,并且虾类常一颗饲料还未啃完,又扔掉去啃另一颗。针对这种采食方式,饲料的耐水时间就需更长。生产上,可采用挤压膨化技术生产浮性的、沉性的或慢沉落的
鱼饲料 ,以满足所有养殖模式下的各个养殖品种鱼类的需要。
(5)冷却
冷却是降低制粒后的颗粒温度和湿度。要注意选择适宜的冷却时间、冷却风量 ,以免颗粒的硬度和耐磨性受到影响。
使用着色剂的背景及着色剂的概念：
水产养殖由传统的粗放养殖发展到现代的集约工厂化高密度养殖，大量使用人工配合饲料，鱼、虾、蟹的养殖周期缩短，只能获得少量的自然水生生物，而饲料中有效色源
少且成分不稳定，导致鱼、虾、蟹的体色变淡，如在大黄鱼的养殖过程中，大黄鱼的体色已失去了原先的金黄色，体型变得难看，品味也无法与野生的相媲美，难免影响到商品的价格。另外，观赏鱼的体色也极为人们所重视。通过在饲料中添加一定的物质，可以弥补上述不足。因此，对着色剂(增色剂)的研究和使用已成为现代水产养殖业的重要措施之一。
着色剂是指在饲料中添加，改善养殖动物肉质和饲料色泽的添加剂。它可分天然和人工合成两大类。
虾粉、黄玉米、绿藻等都是良好的色源原料，但天然色源成分不稳定，且有的高价，故必须开发着色剂。
现在众多水产养殖业采用集约化方式经营。集约化养殖系统由于鱼虾放养数量多,密度很大,需要考虑两个问题:首先,鱼虾只能得到很少量的自然水生食物,因此必须从商品饲料中得到几乎所有的营养,而饲料中天然有效色源少且成分不稳定,导致鱼虾因不能获得充足的类胡萝卜素,而体色达不到理想的要求; 第二,鱼虾由于高密度群集,更容易引起应激,而且当传染病发生时疾病传播速度更快。
A.可改善水产动物的皮肤和肌肉的颜色、提高观赏鱼类的观赏性；
B. 可提高水产品的商品价值，满足消费者的消费心理；
C.可以对水产动物进行视觉刺激，增进摄食。
鱼类的色素细胞
鱼类的体色多种多样 ,色彩因种而异。这些特征主要由无数皮肤色素细胞产生的。现已知道鱼类色素细胞可分成下列几种 :
1、黑色素细胞 ,含有黑色颗粒；
2、黄色素细胞与红色素细胞 ,在原生质中含有红色及黄色内含物；
3、鸟粪素细胞又叫虹彩素细胞或白色素细胞或光彩细胞。
但在鱼类生物色素上起作用的化合物归纳起来却很少 ,即类胡萝卜素类、吲哚类 (即黑色素 ) ,黄色素类 ,四吡咯类以及蝶呤和嘌呤集团。
在水产养殖产量显著上升的同时，消费者对动物的体色也开始讲究起来。所以改善养殖水产动物体色的问题已成为目前世界各国水产动物营养学家的一个重要研究课题。近年来的研究表明：影响水产品体色的因素有水温、饲料、饲养密度、鱼体种类和大小等。而饲料中以脂肪、脂溶性维生素和色素等研究较多，色素又以类胡萝卜素方面的研究最多。
水产动物着色剂环境与体色异常环境条件会影响鱼的色素形成 ,鱼也会改变体色适应其生活的背景。据Ellis等1997年报道 ,鲆鲽类的体色变化分为色素在色素细胞内移动而形成的快速应激变化和细胞间色素物质量引起的缓慢变化两类。Gartner(1986)归纳了当时自然界出现的体色异常的鲆鲽类资料 ,发现体色异常的个体多见于沿岸浅水处 ,认为深度 (即光照 )与体色异常有关。后来证实紫外线Ｂ辐射能刺激牙鲆黑色素的生成。
又据Denson(1997)报道 ,孵出后第37d增加光照强度 ,可使低光照下部分白化的漠斑牙鲆 体色正常 ,但变态时光照过强也会导致白化。
水产动物着色剂
中枢神经与体色异常
硬骨鱼类的色素形成受神经和内分泌的调控。Fujii和Oshima(1986) 研究发现,释放儿茶酚胺的神经原控制脑垂体分泌促黑素细胞生成激素,进而影响体色。肾上腺素、甲肾上腺素和多巴胺等儿茶酚胺是应激时调控菱鲆体色变化的主要激素。儿茶酚胺-Ｏ-甲基转移酶与体色的缓慢变化有关 ,而酪氨酸酶则是黑色素生成的关键酶。黑色素在黑色素细胞内的合成分３步 :酪氨酸先氧化成二羟苯丙氨酸 (DOPA) ;后者生成多巴奎宁 ;多巴奎宁在酪氨酸酶的作用下聚合成黑色素。通常 ,鱼的背部表面酪氨酸酶的含量和活性较腹面高 ,体色也较深。有些体色淡的鱼类酪氨酸酶的活性也很高 ,但黑素细胞中没有黑色素 ,可能是存
在多种形式的酪氨酸酶,其中有的处于抑制状态。
营养与体色异常
人工饲养的白化鲆鲽生长和存活正常 ,表明造成白化的物质是与色素形成有关的营成分。Yamamoto等(1992)报道 ,摄食真鲷卵和天然浮游动物的牙鲆白化率最低。Estevez
(1996)和Miki等(1990)在饵料 (轮虫和卤虫 )中添加适量的n-３系列高度不饱和脂肪酸 (HUFA) ,尤其是二十二碳六烯酸 (DHA)、二十碳五烯酸 (EPA)和维生素Ｅ ,使DHA／
EPA比值在1.36 ,也可有效预防大菱鲆和牙鲆的白化病。
大量实验表明 ,维生素Ａ和Ｅ ,DHA ,EPA ,二十碳四烯酸(ARA)和磷脂等是防止比目鱼体色异常的物质基础。但是 ,这些物质的确切数量和适宜比例 ,依实验条件的不同 ,目前尚无一致的结论。
预防比目鱼体色异常的主要途径孙光1998年曾从营养学 (饲料的EPA与维生素组成及活饵
的强化技术等 )、生理学 (细胞色素和神经内分泌 )和生态学 (放养、养殖环境等 )综述了体色异常的原因及预防措施。
轮虫、卤虫幼体和成体大小适宜 ,适口性和可得性强 ,易于强化 ,营养价值高 ,是目前鱼类和甲壳类育苗中常用的活饵料 ,也是经过强化后预防比目鱼体色异常的有效途径之一。但由于生活环境不同 ,不同地区的天然活饵料营养成分和预防体色异常的效果也各异。
Solbakken等实验证实,在饲料中添加0.1×10 -３饲料四碘甲状腺素 (T4)能促进庸鲽的变态 ,防止体色异常。根据鱼体色素形成的机理 ,在投喂全价饲料和加强饲养管理的同时 ,在饲料中适量添加色素形成的限制性酶类———酪氨酸酶和T4,可能是一种生理和生态相结合预防鲆鲽类体色白化的途径之一。
鲆鲽体色异常不仅与仔、稚鱼饲料中高度不饱和脂肪酸的种类及其比例有关 ,还与亲鱼的营养有关。在相同的生产条件和管理下 ,不同批次的卵孵出的仔鱼体色异常率各异 ,其原因就在于此。半同胞变异分析表明 ,遗传力对牙鲆仔鱼体色异常率的影响显著地大于对生长和成活率的影响。因此 ,预防鲆鲽白化应从亲鱼营养抓起 ,或是加强亲鱼的必需脂肪酸营养 ,或是选择野生亲鱼。

1.水产动物色素组成
从化学结构分类 ,大致可分为：类胡萝卜素群、胆汁色素群、α-萘醌系色素群、黑色素、蝶啶系色素群和其它色素。真鲷、鲑鱼、锦鲤、金鱼及蟹、对虾等甲壳类的体色和肉色的红色系色素以及鱼的表皮色 ,主要都是来自类胡萝卜素群的色素。
水产动物着色剂
着色剂的来源
很多动物和植物都含有各种天然色素，赋予鱼类的肌肉、皮肤以卵黄色、橙色和红色，这些颜色对观赏水生动物如金鱼、锦鲤等以及具有较高经济价值的鲑鳟鱼、对虾等尤其重要。叶黄素(二羟基α-胡萝卜素)、虾青素(二羟基-二酮基β-胡萝卜素)和角黄素(二酮基β-胡萝卜素)能使鲑科鱼类的肌肉、皮肤和鳍保持红色至橙色。植物性饲料中所含的色素并不能使鲑鱼获得理想的肉色。主要的植物类胡萝卜素有叶黄素和玉米黄素，它们主要存在于苜蓿、黄玉米和藻类中。各类虾蟹壳富含虾青素，是着色剂的良好来源。
类胡萝卜素
目前已知结构的类胡萝卜素有 600多种 ,它们是由 8个类异戊二烯单位组成的一类碳氢化合物及其氧化衍生物(共轭双键长链类萜化合物)。基本结构是番茄红素 ,其它类胡萝卜素是由其氧化、氢化、脱氢、环化以及碳架重排、降解而衍生的。大多数难溶于水 ,易溶于油脂等有机溶剂中 ,遇浓硫酸、三氯化锑和氯仿溶液显示深蓝色。一般类胡萝卜素是Ｃ40 分子 ,但也存在高类胡萝卜素 (Ｃ45和Ｃ50 )和降解的类胡萝卜素 (如Ｃ30 )。
类胡萝卜素 (Carotenoids)是广泛存在于自然界中的各种动植物及微生物体中的一类色素。在鱼类主要储藏在其皮肤、鱼鳞、肌肉等组织中。类胡萝卜素可分为两类 :
一类是碳氢型 ,只由Ｃ、Ｈ组成 ,称为胡萝卜素 ;
另一类是氧化型 ,由Ｃ、Ｈ、Ｏ组成 ,称为叶黄素。
Β-胡萝卜素(即维生素Ａ原 )是胡萝卜素的代表 ;
黄体素和虾青素则是叶黄素的主要代表。
类胡萝卜素的种类和分布在水产动物中常见的类胡萝卜素有 β- 胡萝卜素、黄体素、
玉米黄质、金枪鱼黄质和虾青素等。鱼贝类体色之红色系色素主要是虾青素 ,鱼表皮的色素主要成分是金枪鱼黄质。天然真鲷表皮的类胡萝卜素分布 :虾青素占 60 %、
金枪鱼黄质占 2 0 %、黄体素占 1 5%玉米黄质占 4%、α- 胡萝卜素和角红素分别占 2 %～ 4%左右 ,还有其它微量的类胡萝卜素。锄齿鲷的表皮中 ,虾青素占 80 %、金枪
鱼黄质占 1 5%、腓尼黄质占 2 %,角红素、玉米黄质、α玉米黄质各占 1 %左右 ,黄体素也有少量分布。
在金鲷的表皮中,虾青素占 75%、金枪鱼黄质占 2 0 %、角红素占 3 %、黄体素占 2 %左右 ,还有其它微量的类胡萝卜素。金鱼和锦鲤等 ,由于虾青素、玉米黄质 (在体内
合成为虾青素 )等色素源的存在 ,而使其呈现红色很强的体表颜色 ,由于黄体素在体内的合成作用而使体表呈橙色。
天然鲑鱼类的肉色色素以虾青素为主 ,还含有角红素、黄体素等。蟹背甲除了含有甲壳质、无机盐和蛋白质外 ,还含有端基为红酮类的胡萝卜色烯类色素 ,如虾青素和 β-
胡萝卜素等。
类胡萝卜素的来源
同其他动物一样 ,水产动物体内不能合成类胡萝卜素 ,其所需类胡萝卜素只能从饲料中得到。目前添加到水产动物饲料中的类胡萝卜素主要有两大类。一类是天然类胡萝卜素 ,主要为一些富含类胡萝卜素和叶黄素等的黄、红、紫色的动植物和微生物 ;如玉米、胡萝卜、糠虾、酵母、螺旋藻极其提取物 。天然类胡萝卜素又主要分为胡萝卜素类和叶黄素类 。

胡萝卜素是含有几个异戊二烯单位的化合物 (即四萜 ) ,有多种异构体。其中以α、β、γ 3种最常见 ,而又尤以 β -胡萝卜素最重要 ,含量最高。β -胡萝卜素具有维生素Ａ的生理功能。虽一些鱼类 (如美洲红点鲑 )不能将 β -胡萝卜素转化为维生素Ａ ,但有些鱼类(如鲈鱼、尼罗罗非鱼等 )则能将 β -胡萝卜素转化为维生素Ａ。同时 ,一些动物体中的 β -胡萝卜素能直接或间接地参与孕酮的生成 ,在动物的生殖活动中有特殊的生理功能。

叶黄素则是胡萝卜素的含氧衍生物 ,可以醇、醛、酮、酸的形式存在 ,能溶于甲醇、乙醇和石油醚。叶黄素多数不但具有维生素Ａ的活性 ,而且被动物体的肠道吸收后 ,仍能保持原来的分子结构和颜色 ,而且能在皮肤、脂肪组织等中沉积。常见的叶黄素类化合物有 5大类 :(1 )叶黄素(Lutein) ,即 3 ,3′-二羟基 -α -胡萝卜素 ; (2 )玉米黄素Zeaxanthin) ,即 3 ,3′-二羟基 -β -胡萝卜素 ;(3 )隐黄素(Cryptoxanthin) ,即 3 -羟基 -β -胡萝卜素 ; (4)柑桔黄素(Citroxanthin) ,即 5,8-环氧 -β -胡萝卜素 ;(5)虾黄素(Astaxnthin) ,又叫虾青素 ,即 3 ,3′ -二羟基 -4,4′ -二酮 –β胡萝卜素。其中虾黄素为水产动物养殖中的常用色素。

水产动物着色剂
第二类是化学合成的类胡萝卜素。化学合成的类胡萝卜素衍生物有270种 ,通常在水产动物养殖中应用的为一些含氧的合成类胡萝卜素 ,如 β -阿朴 -8′ -胡萝卜素醛(BAC)、β-阿朴 -8′ -胡萝卜素乙酸酯 (BACE)、斑蝥黄(CHX)、柠黄素 (CTX)、藻蕈黄素、裸甲酮等.
水产动物着色剂
水产动物的体色是受神经和内分泌系统控制的 ,同时要受到环境的影响。水产动物色调的出现与类胡萝卜素、黑色素、喋呤和鸟嘌呤等有着复杂的关系。水产动物皮肤色素中主要是胡萝卜素二醇、黄体色、虾青素、玉米黄质等类胡萝卜素。在一定的养殖条件下 ,一些水产动物的体色和肉质与自然条件下生活的同种个体相比有些变化。究其原因 ,可能是由于其生活环境的不同 ,主要是养殖所用饵料中缺乏鱼类代谢合成色素所需的前体造成的。
水产动物着色剂

正常情况下 ,鱼、虾皮肤 ,以及肌肉和卵的色泽大都来自饲料中的类胡萝卜素 ,而吸收来的类胡萝卜素以原来的形式或转化为其他类胡萝卜素在鱼体内沉积而显示出固有的体色和肉色。
水产动物着色剂
2.研究水产动物色素的一般方法

2. 1　色素提取　一般先将动物组织匀浆 (匀浆时加入一定量的无水硫酸钠 ) ,再采用有机溶剂 (丙酮或丙酮和石油醚或丙酮和甲醇等 )用索氏抽提器抽提或用环流器与烧瓶组合成煮沸抽提装置抽提或用吸管吸出 ,然后离心 ,其色素存在于上清液中。
水产动物着色剂
2.2　色素分离与纯化　
一般采用纸层析、薄层层析、柱层析、高效液相色谱和气相色谱等方法。就纸层析来说 ,若用丙酮提取色素 ,那么提取液经浓缩后点样于滤纸上 ,然后用四氯化碳在玻璃器皿中展层即可 ;就薄层层析来说 ,应先用硅胶Ｇ制薄层板 ,然后点样 (用经浓缩的色素丙酮提取液或色素石油醚提取液 ) ,再用展层剂 (石油醚∶丙酮∶异丙醇 68∶2 8∶4或石油醚∶丙酮∶正丙醇 90∶1 0∶0 45)展层即可 ;柱层析则一般用蔗糖作吸附剂装柱 ,用石油醚或汽油∶苯为 1
0∶1或 1∶2的混合液进行洗脱。液相和气相色谱则一般用于进一步定性和定量测定。
水产动物着色剂

3.色素在水产动物体内的代谢途径
色素在水产动物体内的代谢途径 ,目前还不十分清楚 ,且主要集中在对类胡萝卜素的研究上 ,其它色素还少有研究。Hate等曾提出由玉米黄素合成虾青素的代谢途径假说 :玉米黄素→β- 胡萝卜素三醇→ 4 氧代玉米黄素→虾青素。还有学者曾进一步认为类胡萝卜素在日本对虾体内有两种代谢途径 ,即 β- 胡萝卜素→异黄素→海胆酮→角黄素→红黄素→虾青素;玉米黄质→ 4 酮玉米黄质→虾青素。各种色素在水产动物体内的代谢途径随动物种类的不同而不同 ,有关色素在水产动物体内的代谢途径和代谢途径中的调控点及调控因子 ,还有待于进一步深入研究。

水产动物着色剂
3.色素在水产动物体内的代谢途径
Goodwin曾认为虾青素在日本对虾体内代谢有两种:
一途径是 : β -胡萝卜素→虾青素 ;
另一途径则是 :玉米黄质→虾青素。
Liao wenliang报道 ,类胡萝卜素中的玉米黄质对增强虾体色更为主要。可能是因为 β -胡萝卜素氧化途径长 ,效果不如玉米黄质的缘故。

4.水产动物着色剂研究进展
对水产动物着色剂的研究 ,总的来说是国外起步早而国内起步晚。对经济动物研究报道多 ,对观赏动物尤其是观赏鱼研究报道少。高档的观赏鱼多是从国外进口 ,且养殖之后体色极易褪去而失去其观赏价值。目前 ,国内对进口观赏鱼的着色和体色保持还相当困难 ,有必要对水产动物着色剂进行深入研究。

4.1天然着色剂
4.1.1藻类　蓝藻和绿藻对鱼虾均具有良好的增色效果 ,对虾体内虾青素的增加最有效。高脂肪饲料有利于虹鳟鱼体肌肉色素沉积 ,小球藻是类胡萝卜素色素的有效来源 ,其效果好于合成色素。用绿藻对裂喉鳟进行投喂试验 ,研究绿藻对裂喉鳟肌肉色素的影响 ,经过四周投喂后 ,进行物理测色 ,结果表明 ,裂喉鳟肌肉色素的增加引起了颜色增加 ,但色彩和亮度有所减低。用含 3 %螺旋藻的饲料喂养斑节对虾 ,结果发现对虾头胸甲中的类胡萝卜素含量显著增加 ,但却未测出玉米黄质 ,螺旋藻中的主要类胡萝卜素被斑节对虾迅速代谢转化成了虾黄质。
据此发现证实 ,养殖斑节对虾在捕获上市一个月前投喂含螺旋藻 3 %的饵料是提高对虾色素含量的有效方法。

在日本 ,利用螺旋藻作为锦鲤和金鱼的增色剂 ,已有长久的历史。用螺旋藻喂养观赏鱼 ,不论是红色素的鱼 (如鲤鱼、金鱼、红和新月鱼等 )还是非红色素的鱼 ,体色会同样变得鲜艳美丽 ,且生长繁殖能力明显增加。据现有资料分析表明 ,螺旋藻、小球藻和雨生球藻粉都是改善鱼虾体色极好的色素源 ,但目前应用较多的主要是螺旋藻。在红鲤饲料中添加螺旋藻 ,螺旋藻中的玉米黄素对鲤鱼的增色有作用 ,而叶黄素无作用。
在香鱼饲料中添加 3 %- 6%的螺旋藻 ,10W后香鱼体色改善十分明显。在饲料中添加 5%或 10 %的螺旋藻粉 ,对比用沙丁鱼投喂黄带 ,83d后 ,投喂含螺旋藻的试验组 ,其
皮肤色素含量显著高于对照组 ,且外观明亮 黄绿带鲜明 ,体色有明显改善。用藻粉、β -胡萝卜素和虾青素饲养日本对虾 ,结果表明 ,添加藻粉和添加虾青素的效果相当 ,体色最佳。虞泽鹏指出 :日本和南朝鲜在鱼虾等水生动物饵料中添加胶化海带粉既有营养又有防溃散作用 ,特别是在矿物质和维生素缺乏的水中效果尤为明显。添加适量可提高鱼类生产力和饲料利用率 ,改善鱼体肤色 ,促进脂质代谢 ,节约蛋白质。

很多学者研究证实,螺旋藻能增加鱼体光泽 ,加深斑节对虾的体色 ,促进对虾生长。何培民等用螺旋藻饵料喂养锦鲤 ,使锦鲤体色更加鲜艳 ,并加速其生长。以螺旋藻配合饵料投喂中华绒螯蟹 (Eriocheir sinensis)蟹苗,存活率可提高252 %,变态提早 1-2ｄ,螺旋藻作为蚤状幼体的良好饵料 ,保证了蚤状幼体的植物性蛋白质的摄入。螺旋藻还能促进幼蟹的生长和加深成蟹的体色;在相同水温及投饵量 (投喂量占体重的百分比 )等条件下 ,随螺旋藻干粉投喂量的增加 ,幼蟹体重增加 ,成蟹体色加深。以投喂含螺旋藻 6%的饵料为最合适(张饮江等,2001)。

在香鱼饲料中添加 3 %- 6%的螺旋藻 ,10W后香鱼体色改善十分明显。在饲料中添加 5%或 10 %的螺旋藻粉 ,对比用沙丁鱼投喂黄带 ,83d后 ,投喂含螺旋藻的试验组 ,其
皮肤色素含量显著高于对照组 ,且外观明亮 ,黄绿带鲜明 ,体色有明显改善。用藻粉、β -胡萝卜素和虾青素饲养日本对虾 ,结果表明 ,添加藻粉和添加虾青素的效果相当 ,体色最佳。虞泽鹏指出 :日本和南朝鲜在鱼虾等水生动物饵料中添加胶化海带粉既有营养又有防溃散作用 ,特别是在矿物质和维生素缺乏的水中效果尤为明显。添加适量可提高鱼类生产力和饲料利用率 ,改善鱼体肤色 ,促进脂质代谢 ,节约蛋白质。

螺旋藻含丰富的蛋白质、必需脂肪酸、多糖、维生素、天然色素、矿物质 ,以及生长因子和内源性酶等生物活性成分。但其所含营养成分和生理活性成分在组成比例上随螺旋藻的种类和养殖环境条件的不同而略有差异。有数据表明 ,螺旋藻中的蛋白质含量高达 70 %以上 ,相当于大豆的 1.7倍 ,牛肉的 3.5倍其蛋白质含量是迄今为止所有植物性食品或饲料中为最高 ,并且其必需氨基酸含量非常完全。

螺旋藻总脂肪含量为 6 %～ 9% ,脂肪酸含量在 55%上下 ,其中 65%为多不饱和脂肪酸。不饱和脂肪酸中以必需脂肪酸如亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸含量高达 25%以上。这些都是动物体代谢所需重要生理活性物质如二十碳五烯酸 (EPA)、二十二碳六烯酸 (DHA)和前列腺素 (PGE)生物合成的前体 ,这些脂肪酸在其它植物性饲料中含量都很少。在维生素和微量元素方面 ,螺旋藻中维生素种类繁多。螺旋藻富含β-胡 萝卜素、玉米黄质、海胆烯酮等类胡萝卜素 ,其中VB12含量的发现给营养界带来惊喜 ,一般植物无法通过光合作用形成VB12,故VB12的含量极低。螺旋藻中含有丰富的人及动物必需的矿物质元素。此外，螺旋藻还具有富集硒、磺、锌等元素的能力。根据这一特点 ,在养殖螺旋藻的过程中可通过增加硒、锌和碘的浓度 ,使螺旋藻中硒、锌和碘的含量大大增加 ，以此开发出高硒、高碘、高锌的螺旋藻。螺旋藻富含一些小分子多糖、蛋白多糖、生物碱、萜类等生物活性物质。
螺旋藻的生物活性成分迄今发现的主要有生长因子、螺旋藻多糖、藻蓝素、甾体皂甙和内源性酶等。螺旋藻蛋白中发现的拟生长因子是一种可刺激人体细胞增长的多肽 ,具有促生长作用 。藻蓝素是螺旋藻中一种天然荧光色素蛋白质 ,可用于各种生物大分子的标记。此外 ,藻蓝素也作为色素资源开发 ,其实蓝藻细胞的原生质本身就是一种天然的色素库 ,富含叶绿素α ,β -胡萝卜素、蓝藻黄素和蓝藻叶黄素等。

4. 1. 2　植物及其提取物
含有类胡萝卜素的植物 ,如胡萝卜、苜蓿、黄玉米、南瓜、松针粉、金盏草、万寿菊等 ,还有黄色和红色水果及其它深色植物 ,均能使水产动物增色。Tunison等、Bss、Bawemfeind、Ellis和VRC曾讨论了饲料色素、红辣椒、胡椒、谷朊粉、蟹弃物、虾弃物以及合成角黄素对鲑鳟鱼的影响。日粮用 5%的苜蓿粉可达到水产动物的增色效果。在饲料中添加松针粉或侧柏叶粉 3 %～ 5%,水产动物也可获得良好的着色效果。在一定范围内 ,β 胡萝卜素能增强中华绒螯蟹体色。所以 ,在中华绒螯蟹养殖中投喂螺旋藻饵料能促使中华绒螯蟹甲壳增色 ,尤其是上市前 2个月投喂螺旋藻饵料效果更佳。

辣椒色素:红辣椒粉每千克含类胡萝卜素 275～1650mg ,含玉米黄素丰富 ,美国建明公司生产的红艳艳(KemGLO)就是从中提取的红色类胡萝卜素 ,将它与金闪闪配合成橙红色混合物 ,可用于鲑鳟鱼及虾的增色。研究发现金鱼的辣椒红含量与辣椒色素投喂量及日光量成正比增加 ,又发现被鱼体吸收的辣椒红大部分经氧化代谢转化成 4 酮辣椒红加以积累 ,说明辣椒色素对金鱼显色有效.

茜草色素 :
Canthaxanthin对鲑鱼、鳟鱼、鲤鱼、金鱼、鲷和鲈之着色均可使用 ,每吨饲料添加 50ｇ饲养虹鳟效果显著。金鱼或锦鲤的体色改善以玉米黄质较佳。魳鱼 (Yellow Tail)以
EthylβAPo8’ Carotenoate较佳 , Canthaxanthin及astaxanthin多用于鲑鱼的体表、肌肉和卵着色 ,后者更可用于金鱼或锦鲤嘉蜡体表的红色色源 ,叶黄素则用于香鱼体表的黄色色源.

类胡萝卜素 :万寿菊每千克花瓣粉含类胡萝卜素2.35mg ,一般用量为饲料的 0.3 %,美国建明公司生产的金闪闪就是从中提取的黄色类胡萝卜素。在日本 ,北海道养殖场利用金盏草 (Adoni sacuvaiis)花瓣提取的金黄色类胡萝卜素作着色剂 (不可用花瓣直接添加 ) ,以 1 %以下的比例添加到饲料中喂养虹鳟 ,一个月左右 ,虹鳟的表皮鳞甲则变成黄色 ,颜色极为迷人 ,相当好看。此法不仅会改良虹鳟的肉质 ,而且会增加其营养成分 ,使虹鳟肉质更鲜嫩可口。

类胡萝卜素在花玛丽鱼饲料中的最适添加量应为400mg/kg。花玛丽鱼从饲料中吸收的色素除少部分作为营养物质转化为维生素Ａ外 ,其余部分均沉积在鱼体的体表、肌肉和性腺
等处。增加肌肉中类胡萝卜素含量 ,使其颜色加深。同鱼类一样 ,在花玛丽的生长过程中 ,类胡萝卜素也能促使性腺发育。在雌鱼的卵巢中沉积 ,促进卵黄的成熟 ,加深卵黄颜色。在性成熟的雄鱼体表沉积形成婚姻色