富硒海参饲料加工与使用方法对硒元素溶失率的影响

周玮 1，刘剑波 1，张爱丽 1，胡晓洁 1，张津源 1，曹芹 1，宋国斌 2

(1.大连海洋大学水产与生命学院,辽宁大连 116023;2.大连宝发海珍品有限公司，辽宁大连 116021)

摘要:为解决富硒海参饲料的硒元素溶解损失问题，选择糊化淀粉浓度、后熟化温度、浸泡时间、浸泡温度4个因素作为研究对象，采用4因素3水平正交试验，对在糊化淀粉浓度分别为0、4%、8%，后熟化温度分别为60、120、180 ℃，浸泡时间分别为4、8、12 h，浸泡温度分别为5、15、25 ℃条件下,富硒海参饲料中硒元素的溶解损失情况进行了试验。结果表明：4个因素对富硒海参饲料浸泡后硒元素溶失率的影响顺序为浸泡时间>糊化淀粉浓度>浸泡水温>后熟化温度；富硒海参饲料的最佳加工方法为，将海参幼参饲料粉末与糊化淀粉浓度为8%的淀粉糊搅拌均匀，挤压成颗粒，在后熟化温度60 ℃下烘干；富硒海参饲料的最佳使用方式为，在水温25 ℃下，幼参摄食高峰前4 h内投喂。

Abstract： An four factors (concentration of paste starch, post curing temperature, soaking time and soaking temperature) three levels (paste starch concentration of 0%，4% and 8%; post curing temperature of 60,120, and 180 ℃; soaking period of 4,8, and 12 h; soaking temperature of 5,15, and 25 ℃) orthogonal experiment was carried out in order to investigate the effects of processing and utilizing methods of Se-enriched feed for sea cucumber on the dissolution rate of Se. It was found that the order of the effects of four factors on the dissolution rate of dietary selenium in sea cucumber was arranged as soaking time > concentration of paste starch > post curing temperature > soaking temperature. The best processing method was carried out under the conditions of mixture of 8% paste starch with feed for juvenile sea cucumber, and pelleting and drying at 60 ℃. It was the best when the Se-enriched diet was fed 4 hours before the feeding peak of juveniles at water temperature of 25 ℃.

硒(Se)元素是人和动物必需的微量元素 [1]，富硒食品也是现代人补硒的重要途径。研究表明，通过富硒饲料的合理投喂，能显著提高草鱼 [2-3]、暗纹东方鲀 [4]、中华米虾 [5]、中国对虾 [6]、鲈鱼 [7]、尼罗罗非鱼 [8]、石斑鱼 [9]和斑点叉尾鮰 [10]等水产动物的代谢水平、生长速度和成活率，在提高水产动物饲喂效果的同时也提高了机体的硒含量水平，可为人类提供优质的富硒水产食品。因此，富硒饲料的加工与使用方法是富硒水产动物养殖的关键环节。

经过10余年的发展，刺参现已成为中国北方最大的海珍品养殖品种之一，伴随着产业的深入发展，通过富硒技术提高海参养殖的生产效果和产品的营养价值，开始受到学者的关注。张琴等 [11]认为，与其他水产动物一样，富硒饲料的投喂对刺参的生理代谢、个体生长、硒元素富集具有显著的促进作用。王吉桥等 [12]通过比较不同硒源饲料的投喂效果认为，0.6 mg/kg浓度的蛋氨酸硒在幼参的特定生长率、干物质表观消化率和肠道干物质硒含量等方面均达到最高。

由于受养殖水域环境的制约，水产饲料的耐水性与营养流失问题一直是该领域研究的热点问题。硒在各种溶剂中均有较高的溶解度，张平等 [13]将蛋氨酸硒溶解在水中，24 h时硒的溶解度达到95.42%，说明富硒水产饲料的营养流失直接影响到饲料的投喂效果。在水产饲料加工过程中，使用糊化淀粉粘结剂 [14-16]、制粒后进一步熟化 [17]等技术已成为当前水产饲料提高耐水性、降低营养流失的有效措施；在水产饲料使用方面，饲料入水浸泡时间和浸泡水温成为制约营养流失的重要因素 [18-20]。但糊化淀粉浓度、后熟化温度、浸泡时间、浸泡温度对海参饲料中硒元素溶失的影响目前尚未见报道。本研究中，从淀粉粘结剂含量、后熟化温度、饲料浸泡时间和浸泡水温4个方面入手，在相关研究的基础上，结合生产中海参饲料的加工和使用条件，对富硒海参饲料加工与使用过程中硒溶失情况进行了探究，旨在为科学加工与使用富硒海参饲料，提高饲料在水中的稳定性，降低硒元素溶失率，提高海参养殖的生产效益、生态效益和社会效益提供参考。

1　材料与方法

1.1　材料

基础饲料为海参配合饲料(海珍元牌)，硒含量为0.2981 mg/kg；淀粉为红薯淀粉(七星食品商行)，硒含量为0.1531 mg/kg；硒代蛋氨酸为分析纯(成都格雷西亚化学技术有限公司)。

试验设备主要有原子光谱仪(PerkinElmer股份有限公司，AAnalyst 800)，不锈钢电热板(龙口市先科仪器公司，TP-1)等。

1.2　方法

1.2.1　因素水平设计　在水产饲料加工过程中，淀粉糊化可以提高水产饲料在水中的稳定性 [14]。曹卫东 [15]研究表明，对虾饲料的淀粉糊化度提高到70%～80%时，可以有效降低饲料中营养元素的溶失。然而，赵春光 [16] 研究表明，粘结剂添加过多会限制生物的正常生长。笔者通过预试验研究表明，糊化淀粉浓度在8%范围内，淀粉能充分糊化。此外，吴永沛等 [17] 研究表明，后熟化温度为60 ℃的组鲍人工配合饲料的耐水性低于120 ℃组。在水产饲料使用过程中，吴永沛等 [17]在对鲍人工配合饲料中维生素C流失情况的研究发现，维生素C的保留率随着浸泡时间的延长(0～12 h)而逐渐降低。另外,吴永沛 [20]在鲍人工配合饲料中添加3% CaCl 2处理液时，浸泡12 h，水温15 ℃组的饲料保留率(71%)高于水温30 ℃组(61%)。

根据以上相关研究，本试验中选择在富硒海参饲料加工与使用过程中对硒元素溶失影响较大的糊化淀粉浓度、后熟化温度、浸泡时间和浸泡水温4个因素，设计4因素3水平正交表 L 9(3 4)进行试验，因素水平设计如表1所示。

1.2.2　饲料加工工艺　海参饲料→加糊化淀粉搅拌→挤压成形→烘干→密封保存。

按正交表(表1、表2)设计试验，首先称取9份100 g幼参配合饲料粉末，再称取0、3、6 g淀粉(各3份)分别溶解在75 mL浓度为19.87 mg/L的蛋氨酸硒水溶液中(含硒元素0.06 mg)，制成淀粉浓度分别为0、4%、8%的溶剂，加热至80 ℃使其糊化。将幼参饲料粉末与相应糊化淀粉搅拌均匀，挤压成直径为6 mm的饲料颗粒。

挤压成型的饲料颗粒按正交试验设计，分别在60、120、180 ℃条件下后熟化12 h、40 min和20 min烘干，储存待用。

1.2.3　海水浸泡试验　将加工后的饲料，每组称取10 g，按正交试验设计，分别浸泡在5、15、25 ℃的1000 mL水(烧杯盛装)中。浸泡4、8、12 h时，分别用300目过滤网收集，60 ℃下烘干待测。

1.2.4　硒元素测定　将浸泡后烘干的饲料研磨成粉末，准确称取进行消化，消化结束后将消化液定容，采用石墨炉原子吸收光谱法测定消化液定容液中的硒含量。

消化液定溶液中的硒浓度按下式计算：

其中： C 为样品中的硒浓度(μg/L)； C′为标准曲线上查的硒浓度(μg/L)； V′为样品的体积(mL)； V 为测定时体积(mL)。

根据消化液中硒浓度和定容体积计算出饲料浸泡后的硒含量。

试验重复进行3次，试验1～9组(如表2)饲料浸泡后实际硒含量为3次试验的平均值。用下式计算饲料中硒元素的溶失率，并作为饲料稳定性指标，即

饲料中硒元素溶失率=[1-饲料浸泡后实际硒含量

富硒海参饲料硒含量]×100%。

饲料浸泡后实际硒含量=(饲料浸泡后硒质量-添加糊化淀粉硒质量)

(饲料质量-添加淀粉质量)；

富硒海参饲料硒含量=[0.2981 mg/kg(基础饲料)+0.6 mg/kg(蛋氨酸硒)]×饲料质量。

1.3　数据处理

采用SPSS 16.0分析软件对试验数据进行相关性检验、方差分析和LSD多重比较，显著性水平设为0.05。

2　结果与分析

富硒海参饲料的加工与使用方法对硒元素溶失率的正交试验设计结果如表2所示，方差分析结果如表3所示。

从表2可见，富硒海参饲料的加工与使用方法对硒元素溶失率影响的主次顺序为：浸泡时间> 糊化淀粉浓度>浸泡水温>后熟化温度。从表3可见，浸泡时间和糊化淀粉浓度对硒元素溶失的影响达到了极显著水平( P<0.01)。富硒海参饲料中硒元素溶失最低的最佳试验组合为A 3B 2C 2D 2，即最佳加工条件为添加8%糊化淀粉粘结剂，在60 ℃下烘干储存，最佳使用条件为水温25 ℃，最佳投喂时间为摄食高峰前4 h。对最佳试验组合进行验证试验，结果表明，饲料中硒元素溶失率为40.59%。

Tab.2　Design and results of the orthogonal experiment on dissolution rate of selenium

注：同列中标有不同大写字母者表示组间有极显著性差异( P<0.01)，标有不同小写字母者表示组间有显著性差异( P<0.05)，标有相同小写字母者表示组间无显著性差异( P>0.05)

Note:The means with different capital letters within the same column are very significantly different at the 0.01 probability level,with different letters being significantly different at the 0.05 probability level, and the means with the same letters within the same column are not significant differences

3　讨论

本试验中，富硒海参饲料中硒元素的溶失随着添加糊化淀粉浓度的增加而减小(表2)，添加糊化淀粉浓度4%和8%组硒元素的溶失均极显著低于0%组( P<0.01)，而4%组又高于8%组，但差异不显著( P>0.05)。试验结果与赵文等 [14]和孙书静 [21]提出的饲料中高含量的熟化淀粉可以提高饲料颗粒的耐水性观点相吻合。另外，赵春光 [16]指出，粘结剂的添加量存在适宜范围，如甲鱼饲料中粘结剂含量以不超过18%为宜，过多则会影响甲鱼生长。因此，作者建议在富硒海参饲料的加工中，粘结剂应选用淀粉，这样不仅可以降低饲料中硒元素的溶失率，还能在实际生产中降低成本。同时，建议在饲料加工过程中添加4%～8%的糊化淀粉，既能提高了饲料耐水性，又不影响海参的摄食。本试验中，饲料中硒元素的溶失随着后熟化温度的升高呈现“低-高-低”的变化趋势(表2)，后熟化温度为60 ℃时硒元素的溶失低于120 ℃时，但差异不显著( P>0.05)，这与吴永沛等 [17]研究鲍人工配合饲料浸泡后维生素C溶失的情况相似。另外，笔者在海参养殖过程中观察到海参对高温后熟化饲料的摄食率明显降低，这可能是因为高温后熟化过程会损害饲料中的维生素等热敏性营养成分 [22]。因此，作者建议在富硒海参饲料加工中后熟化温度宜采用60 ℃，这样不仅可以提高富硒海参饲料的耐水性，降低硒元素溶失，同时还可以起到杀菌作用，防止饲料在微生物作用下发生霉变。

投入海水中的大多数海参饲料颗粒在供海参采食过程中，不能在短暂时间内被摄食尽，这就需要饲料颗粒在水中能不溃散不溶解维持一段时间，这样不仅可以提高饲料利用率，降低矿物元素溶失，而且还可以降低水体富营养化，减少消耗溶氧。本试验中，富硒海参饲料中硒元素的溶失随着饲料浸泡时间的延长而增加(表2)，浸泡4 h组硒元素溶失极显著低于8 h和12 h组( P<0.01)，浸泡8 h组与12 h组无显著性差异( P>0.05)。这与吴永沛等 [17]研究鲍人工配合饲料维生素C和B1含量随着浸泡时间的延长，其含量呈下降的趋势相吻合。因此，作者建议，通过观察掌握海参摄食规律，对海参进行合理驯养，使海参形成有固定食场、固定摄食时间的摄食习性，并采用每天多次适量投喂，在海参摄食高峰前4 h内投喂富硒海参饲料。本试验中，在5~25 ℃浸泡温度范围内，饲料中硒元素的溶失随着浸泡水温的升高而降低,但差异不显著( P>0.05)(表2)。这与吴永沛 [20]研究鲍人工配合饲料在15~30 ℃的范围内，随着海水温度的升高饲料的稳定性逐步下降存在差异，主要原因可能是由于饲料加工工艺、研究物质和研究指标的不同所致。另外，隋锡林 [23]指出，幼参的最适生长温度为15~23 ℃。因此，作者建议在幼参适宜水温下投喂富硒海参饲料，以提高幼参的生长速率和饲料利用率，降低生产成本。本试验中，由于影响富硒海参饲料硒元素溶失的4个因素中每个因素水平数选取较少，因此，今后要增加因素水平数，改进试验条件，更好地研究解决富硒海参饲料加工与使用过程中硒元素的溶失问题。

[1]　Rotruck J T,Pope A L,Ganther H E,et al.Selenium:biochemical role as a component of glutathione peroxidase[J].Science,1973,179:588-590.

[2]　苏传福,罗莉,李芹,等.硒对草鱼抗氧化功能及组织结构的影响[J].西南师范大学学报，2008,33(5):69-75.

[3]　苏传福,罗莉,文华,等.硒对草鱼生长、营养组成和消化酶活性的影响[J].上海水产大学学报,2007,16(2):124-129.

[4]　陆正和,王笑.硒强化饵料对暗纹东方纯鱼苗的影响[J].内陆水产,2001(8):11-12.

[5]　王宏伟,昌艳萍,杨健,等.饲料中硒元素对中华米虾SOD活性的影响[J].河北大学学报,2005,25(5):526-560.

[6]　王安利,王维娜,刘存歧,等.饲料中硒含量对中国对虾生长及其体内含量的影响[J].水产学报,1994,18(3):245-248.

[7]　梁萌青,王家林,常青,等.饲料中硒的添加水平对鲈鱼生长性能及相关酶活性的影响[J].中国水产科学,2006,13(6):1017-1022.

[8]　邓岳松,陈权军.纳米硒对尼罗罗非鱼生长的影响[J].内陆水产,2003(6):28-30.

[9]　Lin Y H,Shiau S Y.The effects of dietary selenium on the oxidative stress of grouper, Epinephelus malabaricus,fed high copper[J].Aquaculture,2007,267(1/4):38-43.

[10]　Wang C,Richard T,Loved I.Organic selenium sources,selenomethionine and selenoyeast,have higher bioavailability than an inorganic selenium source,sodium selenite,in diets for channel catfish( Ictalurus punctatus)[J].Aquaculture,1997,152:223-234.

[11]　张琴,麦康森,张文兵,等.饲料中添加硒酵母和维生素 E 对刺参生长、免疫力及抗病力的影响[J].动物营养学报,2011,23(10):1745-1755.

[12]　王吉桥,王志香,于红艳,等.饲料中不同类型的硒对仿刺参幼参生长和免疫指标的影响[J].大连海洋大学学报,2011,26(4):306-311.

[13]　张平,刘强,黄应祥,等.不同饲料硒源体外溶解度的研究[J].饲料工业,2007,28(6):33-34.

[14]　赵文,孙兆和.水产词料的水稳定性和粘合剂[J].粮食与饲料工业,1993,26(2):26-28.

[15]　曹卫东.饲料糊化技术的意义、目的及应用[J].渔业现代化,2002(3):29-30.

[16]　赵春光.鳖饲料的合理配比与投喂技术[J].淡水渔业,1996,26(3):36-38.

[17]　吴永沛,刘年生,蔡慧农.鲍人工配合饲料维生素C和B1稳定性的研究[J].集美大学学报,1999,24(4):24-28.

[18]　梁玮,李军国,董颖超,等.不同工艺制备的水产开口饵料溶失规律试验研究[J].饲料工业,2011,32(5):34-39.

[19]　陈四清,李晓川,李兆新,等.中国对虾配合饲料入水后营养成分的流失及其对水环境的影响[J].中国水产研究,1995,2(4):40-47.

[20]　吴永沛.鲍人工配合饲料稳定性的研究[J].海洋科学,2000,24(4):47-49.

[21]　孙书静.粘合剂在鱼、虾饲料中的应用技术[J].水产养殖,2003(6):14-15.

[22]　程婷,董在杰.水产饲料工艺流程与水稳定性的关系[J].科学养鱼,2004(3):57-58.

[23]　隋锡林.提高海参增养殖效益技术问答[M].北京:金盾出版社,2010:5.

(1.College of Fisheries and Life Science, Dalian Ocean University, Dalian 116023, China;2.Dalian Baofa Seafood Co. Ltd.,Dalian 116021,

富硒海参饲料加工与使用方法对硒元素溶失率的影响

1 材料与方法

1.1 材料

1.2 方法

1.3 数据处理