罗非鱼具有生长快、繁殖力强、病害少、肉质好、产量高等优点，使之成为仅次于鲤科和鲑科的世界第3大养殖品种。饲料投喂是水产养殖的重要环节，罗非鱼饲料由之前的颗粒料逐渐向浮性膨化饲料转变。膨化饲料具有提高饲料利用率、减少对水体污染等优点，而在浮性膨化饲料的生产过程中淀粉起着重要的作用。淀粉不仅可以作为能源物质给水产动物供能，同时淀粉在制粒过程也起着关键的黏结作用^{[ 1 ]}。玉米、面粉、木薯是我国主要的淀粉原料。关于玉米、面粉在水产动 物上的应用研究较多，如异育银鲫、草鱼、海鲷幼 鱼对玉米淀粉的利用^{[ 2,3,4 ]}，以及草鱼和大西洋鲑对小麦的利用^{[ 5,6,7,8 ]}均有所报道。关于木薯淀粉在罗非鱼和非洲鲶饲料中的利用有零星报道^{[ 9,10,11 ]}。不同淀粉源的直链淀粉和支链淀粉含量及结构不同，这也影响着其营养价值和功能^{[ 12 ]}。关于玉米、面粉、木薯淀粉在饲料中的应用的报道多集中在营养上，而关于其对膨化饲料颗粒质量的影响很少涉及。因此，本试验采用玉米、面粉、木薯淀粉为淀粉源，研究不同淀粉源对浮性膨化饲料颗粒质量和吉富罗非鱼表观消化率的影响，为不同淀粉源在罗非鱼浮性膨化饲料中的使用提供依据。

选用鱼粉、豆粕、菜籽粕、棉籽蛋白质等常用原料，分别以玉米、面粉、木薯淀粉为淀粉源，共配制5组饲料。淀粉源的具体添加量如下：40%玉米(D1组)、40%面粉(D2组)、40%木薯淀粉(D3组)、35%面粉＋5%木薯淀粉(D4组)和35%玉 米＋5%木薯淀粉(D5组)。试验饲料组成及营养 水平见表1。各种饲料原料过80目筛，添加0.1%的三氧化二钇(Y₂O₃)作为指示剂，采取逐级扩大法添加微量成分，使其与其他饲料原料混合均匀后利用牧羊双螺杆挤压机(MY56×2A，模孔3.0 mm)制成挤压浮性膨化饲料，记录制粒过程中相关参数，见表2。风干冷却后，每种饲料取5 kg作为加工指标分析用，其他置于-4 ℃冰箱保存、备用。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 试验饲料组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets (air-dry basis) % 项目Items 组别 Groups D1 D2 D3 D4 D5 原料 Ingredients 鱼粉 Fish meal 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 豆粕 Soybean meal 24.80 24.80 24.80 24.80 24.80 棉籽蛋白质 Cottonseed protein 17.00 17.00 17.00 17.00 17.00 菜籽粕 Rapeseed meal 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 玉米 Corn1) 40.00 35.00 面粉 Wheat flour1) 40.00 35.00 木薯淀粉 Cassava starch1) 40.00 5.00 5.00 预混料 Premix2) 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 甜菜碱 Betaine 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 磷酸二氢钙 Ca(H2PO4)2 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 豆油 Soybean oil 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 三氧化二钇 Y2O3 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 合计 Total 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 营养水平 Nutrient levels 粗蛋白质 Crude protein 30.30 33.70 27.70 31.90 30.20 总能 Gross erengy/(MJ/kg) 18.60 16.80 16.30 16.20 17.10 干物质 Dry matter 92.50 91.90 92.10 92.60 92.50 淀粉 Starch 29.10 28.50 39.60 29.90 30.40 直链淀粉 Amylose 7.30 6.30 8.20 6.50 7.40 支链淀粉 Amylopectin 21.80 22.20 31.40 23.40 23.00 1)玉米含有 Corn contained the following：总淀粉 total starch 72.8%，支链淀粉 amylopectin 54.6%，直链淀粉 amylose 18.2%；面粉含有 wheat flour contained the following：总淀粉 total starch 71.2%，支链淀粉 amylopectin 55.3%，直链淀粉amylose 15.8%；木薯淀粉含有 cassava starch contained the following：总淀粉 total starch 99.0%，支链淀粉 amylopectin 78.7%，直链淀粉 amylose 21.3%。 2)预混料为每千克饲粮提供The premix provided the following per kg of diets：VA 20 mg，VB1 10 mg，VB2 15 mg，VB6 15 mg，VB12 8.0 mg，烟酰胺 nicotinamide 100 mg，VC (35%) 1 000 mg，泛酸钙 calcium pantothenate 40 mg，生物素 biotin 2 mg，肌醇 inositol 200 mg，叶酸 folic acid 10 mg，VE 400 mg，VK3 20 mg，VD3 10 mg，MgSO4·7H2O 2 000 mg，FeSO4·H2O 600 mg，ZnSO4·H2O 200 mg，MnSO4·H2O 80 mg，KI (10%) 1.5 mg，Na2SeO3 (10%) 3.0 mg，CoCl2 (10%) 5.0 mg，CuSO4·5H2O 30 mg，NaCl 100 mg，玉米蛋白粉 corn gluten meal 150 mg，沸石粉 zeolite 4 780.5 mg，抗氧化剂 anti-oxidant 200 mg。

表1 试验饲料组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets (air-dry basis)

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 试验饲料膨化加工工艺参数 Table 2 Extrusion operating conditions of experimental diets 项目Items 组别 Groups D1 D2 D3 D4 D5 挤压腔1温度 Extrusion zone 1 temperature /℃ 115 117 118 119 119 挤压腔2温度 Extrusion zone 2 temperature /℃ 147 155 157 149 154 挤压腔3温度 Extrusion zone 3 temperature /℃ 152 152 157 150 150 挤压腔4温度 Extrusion zone 4 temperature /℃ 105 115 109 115 118 调质温度 Conditioning temperature/℃ 90.0 90.0 90.0 90.0 90.0 蒸汽压力 Steam pressure/MPa 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 调质时间 Conditioning time/s 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 水流速率 Water flow rate/(L/h) 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 喂料速率 Feeding rate/Hz 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 模孔直径 Die diameter/mm 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 切刀转速 Cutting speed/Hz 35.0 35.0 35.0 35.0 35.0

表2 试验饲料膨化加工工艺参数 Table 2 Extrusion operating conditions of experimental diets

试验鱼为当年鱼种，购自北京市水产技术推广站海南养殖基地，驯养2周后，挑选个体均匀、健康的吉富罗非鱼(Oreochromis niloticus，GIFT)开始试验。试验鱼初始均重95 g，随机分为5组，每组4个重复，每个重复30尾鱼，试验期70 d。

试验在中国农业科学院饲料研究所国家水产安全评价基地循环水养殖系统中进行，以重复为单位饲养于养殖桶中，养殖桶容积0.25 m³。试验养殖用水的溶氧浓度保持在6 mg/L以上，水温23~25 ℃，pH 7.5～8.0，离子氨(NH⁺₄)含量<0.5 mg/L。试验期间，表观饱食投喂，每天投喂3次，投喂时间分别为08:30、12:30和16:30。投喂1 h后，收集残饵。试验进行2周后开始收集粪便，采用虹吸法取具包膜、结构完整的粪便，70 ℃烘干，保存在-20 ℃条件下待测。

样品分析采用AOAC(1995)方法，具体如下：水分含量采用105 ℃常压干燥法测定；粗蛋白质含量采用凯氏定氮法测定；粗脂肪含量采用索氏抽提法测定；粗灰分含量采用550 ℃马弗炉高温灼烧法测定；采用全自动氧弹式热量计测定能量；Y₂O₃含量采用等离子发射光谱(ICP)法测定。直链淀粉和支链淀粉含量利用双波长比色法^{[ 13 ]}测定。

饲料淀粉糊化度(starch gelatinization,SG)的测定参照熊易强等^{[ 14 ]}的方法；硬度利用物性分析仪测定；耐久性指数(pellet durable index,PDI)采用二箱式PDI测试仪测定；水中稳定性(water stability index,WSI)的测定参照《饲料质量与安全监测技术》^{[ 15 ]}中的测定方法，即25 ℃水温浸泡20 min，然后105 ℃烘干称重法测定；容重和膨胀度参照Glencross等^{[ 12 ]}的方法测定。

式中：A、Af分别为饲料和粪便中的营养成分含量；B、Bf分别为饲料和粪便中的Y₂O₃含量。

数据分析采用SPSS 17.0中的单因素方差分析进行处理，差异显著者采用Duncan氏法进行多重比较检验。显著水平设为P<0.05。试验数据用平均值±标准误表示。

如表3所示，不同淀粉源对膨化颗粒质量均存在影响。木薯淀粉作为单一淀粉源使膨化饲料达到最高膨胀度(99.3%)和淀粉糊化度(99.2%)，显著高于其他各组(P<0.05)，相应容重和硬度最低。玉米作为单一淀粉源时饲料的膨胀度(56.3%)和淀粉糊化度(92.9%)均最低，显著低于其他各组(P<0.05)，相应容重和硬度最高。饲料中使用5%木薯淀粉可改善面粉和玉米作为主淀粉源饲料的膨胀度，降低容重，从而提高水中漂浮度。各组饲料浸泡20 min后的水中稳定性均高于92%，D2组显著高于其他各组(P<0.05)。

表3

Table 3

表3(Table 3)

表3 不同淀粉源对膨化饲料颗粒质量的影响 Table 3 Effects of different starch sources on pellet quality of extruded feed (n=4) 项目Items 组别 Groups D1 D2 D3 D4 D5 膨胀度 Expansion/% 56.3±0.5a 66.0±0.4b 99.3±0.6e 93.8±0.8d 71.3±0.5c 容重 Bulk density/(g/L) 460.5±0.7e 436.8±0.8c 427.8±0.5a 432.3±0.9b 448.8±0.9d 硬度 Hardness/g 4 900±69c 4 536±74ab 4 463±92a 4 516±55ab 4 725±62bc 淀粉糊化度 SG/% 92.9±0.4a 97.3±0.2c 99.2±0.2d 97.3±0.3c 94.8±0.2b 水中稳定性 WSI/% 92.5±0.3ab 94.1±0.1c 93.2±0.2b 93.1±0.4b 92.2±0.4a 耐久性指数 PDI/% 98.5±0.1 98.4±0.1 98.4±0.1 98.3±0.1 98.1±0.1 同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，相同或无字母表示差异不显著(P>0.05)。 In the same row,values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05),while with the same or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05).

表3 不同淀粉源对膨化饲料颗粒质量的影响 Table 3 Effects of different starch sources on pellet quality of extruded feed (n=4)

如图1所示，饲料中支链淀粉含量与膨胀度呈正相关(y=-1.895x²+105.4x-1 341.4，R²=0.905)，经二项式模型分析后发现膨胀度随着饲料中支链淀粉含量的增加而上升，当饲料中支链淀粉含量达到27.8%时，膨胀度达到最大，之后开始下降。如图2所示，膨胀度与容重间存在负相关(y=-0.62x+489.1，R²₁=0.737)。如图3、图4所示，淀粉糊化度和膨胀度呈正相关(y=6.263x-525.9，R²₂=0.682)，膨胀度和硬度呈负相关(y=-7.896x+5 238，R²₃=0.644)。

图1(Figure 1)

Fig. 1

图1 支链淀粉含量和膨胀度的关系 Fig.1 Relationship between amylopectin content and expansion

图2(Figure 2)

Fig. 2

图2 膨胀度和容重的关系 Fig.2 Relationship between expansion and bulk density

图3(Figure 3)

Fig. 3

图3 淀粉糊化度和膨胀度的关系 Fig.3 Relationship between SG and expansion

图4(Figure 4)

Fig. 4

图4 膨胀度和硬度的关系 Fig.4 Relationship between expansion and hardness

如图5所示，吉富罗非鱼对不同来源淀粉加工的饲料的粗蛋白质和总能表观消化率存在差异，其中面粉及面粉和木薯淀粉混合使用时(D2、D4组)粗蛋白质和总能表观消化率最高，并显著高于玉米和木薯淀粉作为单一淀粉源时(D1、D3组)(P<0.05)。玉米和木薯淀粉混合使用可促进饲料的蛋白质消化，其原因可能和饲料淀粉糊化度提高，改善了吉富罗非鱼对饲料营养成分的吸收有关。各组饲料干物质表观消化率差异不显著(P>0.05)。

图5(Figure 5)

Fig. 5

对于同一指标，数据柱标注不同字母表示差异显著（P<0.05），相同字母或者无字母表示差异不显著（P>0.05）。 For the same index, value columns with different letters mean significant difference (P<0.05), while with the same letters or no letters mean no significant difference （P>0.05）. 图5 不同淀粉源对吉富罗非鱼表观消化率的影响 Fig.5 Effects of different starch sources on apparent digestibility of tilapia

Hardy等^{[ 1 ]}认为设计一个满足水产动物营养需求的配方相对容易一些，但是，当同时要考虑到颗粒质量的时候就比较复杂了，需要考虑原料的价格、有效性、制粒过程以及储存运输等。好的颗粒质量不仅可以在运输过程中减少粉末，并且还可以减少浪费以及对水体的污染^{[ 16 ]}。但是有时候颗粒质量与营养价值似乎是矛盾的，如Srensen等^{[ 17 ]}研究不同膨化温度(103、137 ℃)对虹鳟生长性能的影响时发现，在较高温度(137 ℃)的时候效果较好，但是Aarseth等^{[ 18 ]}采用相同的饲料，膨化温度变化范围基本一致(100、140 ℃)时，却发现在最高膨化温度(140 ℃)时颗粒硬度较差，所以在营养研究的同时，颗粒质量也需要考虑其中。本试验综合考虑了不同淀粉源对膨化饲料颗粒质量以及吉富罗非鱼表观消化率的影响，由于各淀粉源蛋白质含量差异较大，造成各组营养水平有所差异，因此本文对吉富罗非鱼的生长性能未做进一步研究。Cheng等^{[ 1 ]}认为淀粉不仅可以作为能量来源，同时在制粒过程中也起着重要的黏结剂的作用。然而，不同淀粉源对膨化饲料颗粒质量的影响不同。Swinkels等^{[ 19 ]}报道，淀粉的功能主要受淀粉的结构、淀粉颗粒的大小、形态等影响。不同的淀粉源其直链淀粉和支链淀粉的比例不同，这个比例影响着分子间的连接以及吸水性。支链淀粉是一种呈分支状的分子，在膨化制粒过程中起着膨胀的作用。支链淀粉分子间的键在高温作用下很容易断裂^{[ 20 ]}。本试验中，3种淀粉源的总淀粉含量及直链淀粉和支链淀粉的比例不同，木薯粉总淀粉和支链淀粉含量最高；玉米支链淀粉含量最低。本试验结果显示，D1组(以玉米为唯一淀粉源)膨胀度最低，D3组(以木薯淀粉为唯一淀粉源)膨胀度最高，可能与木薯淀粉总淀粉及支链淀粉含量都较高有关。容重则呈相反趋势，因此，膨胀度与容重呈显著负相关(R²₁=0.737)，由于膨胀度的增大，颗粒直径变大，容重降低，这与Glencross等^{[ 12 ]}研究不同淀粉源对鲈鱼膨化饲料颗粒质量的影响以及Kannadhason等^{[ 21 ]}研究玉米、木薯淀粉、土豆淀粉对膨化饲料颗粒质量的影响一致。沈维军等^{[ 22 ]}研究小麦替代玉米对颗粒质量的影响显示，随着小麦替代玉米比例的增加容重增加，与本文研究结果不同，主要原因可能是本试验所采用的是膨化制粒方式，与颗粒料有所不同，由于面粉中的支链淀粉含量高于玉米，并且玉米淀粉本身黏结性不如面粉，所以导致面粉膨胀性能高于玉米，随着膨胀度的增大而导致容重降低。不同淀粉源对容重的影响可以间接控制膨化沉料还是浮料，Glencross等^{[ 23 ]}研究显示，容重低于530 g/L时就会产生浮料，Kannadhason等^{[ 24 ]}研究认为，木薯淀粉和玉米与低或高含量的干酒糟及其可溶物混合使用适合生产膨化浮料和沉料。本试验发现膨胀度和硬度呈负相关(R²₃=0.644)，可能由于膨胀度的增大导致粒子间缝隙变大，坚实度降低，所以硬度降低，这可能会在一定程度上改善饲料的适口性。D3组饲料淀粉糊化度最高，可能是由于木薯淀粉中支链淀粉含量最高，在高温高压的作用下，支链淀粉易断裂，充分与高温高压接触，基本完全糊化；D1组饲料淀粉糊化度最低，可能与玉米中支链淀粉含量低而直链淀粉含量较高有一定原因，因为直链淀粉分子间连接紧密不易断裂，会导致直链淀粉分子不能与高温高压充分接触，最终导致糊化度有所降低。由于糊化程度相对都比较高，所以各组饲料水中稳定性都达到了90%以上，但是D1组最低，可能与玉米淀粉本身的黏结性较差有关，D2、D3组均很高，这与Ali等^{[ 25 ]}结果一致。由于糊化程度比较完全，各组PDI无显著差异。随着5%木薯淀粉的添加，D4、D5组与D2、D1组相比有一定程度变化，容重、硬度、水中稳定性降低，然而，膨胀度、糊化度增加。除了膨胀度、容重方面差异显著外，其他方面差异不显著，可能主要与木薯淀粉的加入增加了支链淀粉含量有关。

关于玉米、面粉在水产动物上的应用研究较多，如罗莉等^{[ 5 ]}研究了草鱼对9种不同原料的表观消化率，结果表明小麦干物质、粗蛋白质、粗脂肪的表观消化率均优于玉米。田丽霞等^{[ 7 ]}研究了不同种类淀粉对草鱼生长、肠系膜脂肪沉积和鱼体组成的影响，结果表明草鱼对糖的表观消化率以小麦淀粉组最高，但摄食小麦淀粉饲料的草鱼与摄食玉米淀粉和水稻淀粉饲料的草鱼在生长上并无显著差异。郭文英^{[ 26 ]}研究了α-淀粉、小麦淀粉、玉米淀粉对西伯利亚鲟幼鱼摄食生长和能量收支的影响，结果显示3种不同淀粉对西伯利亚鲟幼鱼的摄食率和相对增重率及特定生长率均无显著影响，对各营养物质消化率也无显著影响，对鱼体蛋白质积累和能量收支亦无显著影响。但鉴于α-淀粉的价格很高，玉米淀粉的黏合性较差，所以建议鲟鱼饲料生产中采用小麦淀粉，既能确保饲料的质量，又能降低饲料成本。张丽丽等^{[ 27 ]}研究玉米淀粉、小麦淀粉、葡萄糖等6种糖源对方斑东风螺生长性能、饲料利用、消化酶活性、糖原含量、蛋白质含量及肉壳比的影响，结果显示增重率、特定增长率、饲料系数等均是小麦淀粉优于玉米淀粉。本试验结果显示，各组干物质消化率无显著差异，但是D2组高于D1组，粗蛋白质和总能的表观消化率均是D2组显著高于D1组，可能是由于玉米的角质淀粉颗粒较粗，鱼、虾难以消化利用，而小麦淀粉质地柔软比较容易消化吸收，与以上结果相似。关于木薯淀粉在水产动物上应用情况的研究相对较少，Abu等^{[ 28 ]}在杂交鲶幼鱼饲料中研究用木薯根粉替代玉米，结果显示当替代量在66%时生长以及饲料转化率均较好。Olurin等^{[ 11 ]}研究了不同水平木薯淀粉替代玉米对非洲鲶幼鱼生长性能的影响，结果显示木薯淀粉可以很好地用于非洲鲶幼鱼饲料中。淀粉源中直链淀粉和支链淀粉的比例同样影响着水产动物对饲料的表观消化率，直链淀粉分子间作用力较强，不易断裂，对酶的抵触作用较强。Liu等^{[ 29 ]}研究饲料中不同的直链支链淀粉比(0/25、3/22、6/19、9/16和12/13)对暗纹东方鲀生长性能、饲料利用率的影响，结果显示无论是生长性能还是饲料利用率均是6/19组最好，并且随着直链淀粉比例的升高，生长性能以及饲料利用率下降。本试验结果也显示，无论是干物质、粗蛋白质还是总能表观消化率，D3组与D1组均无显著差异，但是低于D2组，可能与面粉中的直链淀粉含量相对较低有关，同时也可能与玉米、木薯粉中蛋白质、粗脂肪和氨基酸含量较低有关。随着5%木薯粉的加入，D4、D5组与D2、D1组相比有一定变化，D4组粗蛋白质、总能、干物质表观消化率降低，但差异不显著；D5组粗蛋白质表观消化率显著高于D1组，其他组间差异不显著。玉米和木薯淀粉混合使用可促进饲料的蛋白质消化，其原因可能和饲料淀粉糊化度提高，改善了吉富罗非鱼对饲料营养成分的吸收有关。

玉米、面粉和木薯淀粉中蛋白质、淀粉含量及淀粉结构不同，在浮性膨化饲料制备过程中适当结合使用可有效改善颗粒质量及饲料的表观消化率，综合本研究结果，以35%面粉＋5%木薯淀粉为淀粉源时效果最佳。