TWI552683B

TWI552683B - 生產ｄｈａ之微藻於水產養殖之用途

Info

Publication number: TWI552683B
Application number: TW102148231A
Authority: TW
Inventors: 陳逸民; 張毓涵
Original assignee: 國立成功大學
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2016-10-11
Also published as: TW201524370A

Description

生產DHA之微藻於水產養殖之用途

本發明係關於將生產DHA之微藻(例如破囊壺菌)應用在水產養殖的方法。更進一步地，本發明係一種將生產DHA之微藻製成滋養劑及飼料添加劑，以及後續應用在水產養殖的方法，其能有效改善活餌及全人工飼料的營養價值，達到促進魚隻成長、增進魚隻健康、改善飼料轉換率、以及增加魚肉商品價值的目的。

海水魚、蝦的生長及發育過程中，需要攝取大量的高度不飽和脂肪酸(highly unsaturated fatty acids,HUFAs)，用以合成細胞的膜狀結構，或是製造具有免疫反應調控功能的二十素(eicosanoids)(Rainuzzo et al.,1997)。由於海水魚、蝦缺乏合成HUFAs的能力，其對HUFAs的需求，完全仰賴食物來源的供應(Tocher,2010)，因此一旦食物中缺乏特定HUFAs，或是HUFAs的比例不適切時，除了會影響魚、蝦的發育及成長，還可能讓其在有環境緊迫因子存在，例如高密度養殖的情況下容易染病死亡。

因此，在進行海水魚、蝦的養殖時，如何讓食物中含有適量的HUFAs，以確保魚蝦的正常發育及健康，攸關養殖的成敗。不同的海水魚、蝦類對於HUFAs的需求會隨發育期及物種的不同而有差異。在幼魚(juvenile)至亞成魚(pre-adult)階段，不同魚蝦對於n-3 HUFAs(含eicosapentaenoic acid,EPA以及docosahexaenoic acid,DHA兩種脂肪酸 )的總需求量介於0.5-2.5%(相對於食物的乾重百分比)，在魚苗期的需求量則加倍(1-5%)。對於n-6 HUFA(arachidonic acid,ArA)的需求則介在0.2-0.3%之間(Tocher,2010)。

至於在對EPA及DHA的相對需求上，絕大多數的海水魚對於DHA的需求會比EPA來得高(Sargent et al.,1999)(Lee,2001)(Tocher,2010)，特別是必須製造富含DHA卵子的繁殖期母魚、以及處於中樞神經及視網膜快速發育階段的幼魚，更需要補充大量的DHA(Rainuzzo et al.,1997)。在食物中的DHA供應量不足、亦或EPA含量太高的情況下，容易造成卵質變差，進而影響其孵化率，亦或是孵化的幼苗的存活率，或是使幼魚的神經發育或視力發展遲緩，導致魚隻的成長速率或存活率變差(Bruce et al.,1999)。此外，由於DHA具有抑制肝臟合成飽和脂肪酸的能力，長期攝取低DHA含量的食物，容易造成魚隻的脂肪肝及過度肥胖的現象，對魚隻的生長速率造成負面影響，也容易使魚隻的肉質鬆垮、影響口感，進而影響魚肉產品的價格。再者，魚隻油脂的飽和脂肪酸比例變高除了明顯影響產品價值外，更可能不利於消費者的健康，使得「食用魚肉較為健康」的訴求蕩然無存(Tocher,2010)。

因此，在從事海水養殖，特別是種魚(broodstock)及幼魚(larval or juvenile stages)的養殖時，必須確認食物中有足量的DHA且比例適中的HUFAs(Bruce et al.,1999)。然而，目前海水養殖所使用的餌料，包括全人工飼料或小型的餌料動物，往往無法達到上述的理想，例如在人工飼料的情況中，由於DHA及EPA的化學性質均不穩定，在飼料開封後很容易在與空氣長期接觸的情況下氧化而裂解，造成飼料中的DHA含量不足；在餌料動物的情況中，輪蟲及豐年蝦這類作為開口餌料亦或銜接人工飼料前期所使用的餌料動物本身的DHA的含量很低，在拿去餵食幼魚之前常需利用魚油乳化所製成的油乳進行滋養 (Tocher,2010)。然而，這些餌料動物的HUFAs來源-魚油，其DHA含量原本就低於EPA，使得DHA/EPA比值多半小於1(Moffat and McGill,1993)，而無法提供充足的DHA來源以滋養餌料動物。縱使有一些特殊的魚油，例如鮪魚的眼窩油(tuna orbital oil)有較高含量的DHA，兼且含有較高的DHA/EPA比例，是較理想的魚油種類(Bruce et al.,1999)，然其相對於來自鯡魚(herring or menhaden)、沙丁魚(sardine)以及柳葉魚(capelin)等大宗魚油的價錢高出許多。因此，除了一些特殊、高單價的飼料外，很少被採用。此外，這類的餌料動物，特別是豐年蝦的「逆轉變(retroconversion)」的能力很強，會很快的把DHA降解為EPA(Rainuzzo et al.,1997)，因此這類來自魚油的滋養劑產品對於改善輪蟲及豐年蝦的HUFAs組成，特別是提高DHA的效果十分有限。

近年來開始有國外廠商改以微藻提供DHA，將富含DHA的微藻，例如裂殖壺菌(Schizochytrium)(一種破囊壺菌，thraustochytrid)及寇氏隱甲藻(Crypthecodinium cohnii)(一種渦鞭毛藻，dinoflagellate)的細胞乾燥後，製成粉狀滋養劑，其相對於一般魚油滋養劑能更有效的提高輪蟲及豐年蝦的DHA的含量，同時由於其HUFAs仍包埋在藻細胞內，相較於魚油滋養劑有不易氧化及滋生細菌的優點。然而，完整藻細胞的存在卻也可能會妨害幼魚對於HUFAs的吸收，導致魚隻成長的遲緩，故以微藻製成的粉狀滋養劑滋養餌料動物並不能提供令人滿意的魚隻生長結果。

在以微藻粉末作為人工飼料的案例中，過去曾有研究直接以裂殖壺菌的粉末完全取代飼料中的魚油，進行白蝦的養殖，其效果不亞於原本含魚油的配方(Patnaik et al.,2006)，然由於裂殖壺菌的量產成本遠高於魚油，在成本考量下並不具商用價值。將這類富含DHA的藻粉作為飼料添加劑或許為較可行的作法。

先前文獻CN 101460141 A揭示以微生物性來源的DHA可完全取代動物性來源的DHA，作為動物(如伴侶動物與功能性動物)飼料中的DHA來源。先前文獻CN 101460141 A亦揭示以裂殖壺菌生物質代替魚粉/魚油添加於飼料中餵食鮭魚，相較於以添加魚粉或魚油的飼料，其對於鮭魚生長的影響沒有顯著差異。

DHA除了對魚蝦的生長甚為重要外，亦是人類大腦與神經組織中細胞膜的主要成分。DHA已知具有促進腦部及視網膜發育，以及預防中樞神經及心血管疾病的功能。目前許多市售健康食品標榜含有DHA，強調具有預防或改善憂鬱症、老年癡呆症以及心血管疾病方面的功效，此外，DHA亦可作為孕婦及幼兒的健康補給品，標榜可促進嬰、幼兒腦部發育。

由於人類無法自行生產DHA，必須從外界攝取來補充，其中一重要的DHA來源即為水產生物，若能增加水產生物中DHA的含量，將有助於人體攝取足夠的DHA。

並未有先前文獻探討對於以微生物性藻油作為改善餌料動物營養價值之滋養劑、以藻粉做成飼料添加劑，以改善飼料中的n-3HUFA含量及DHA/EPA比例，生產DHA之微藻對於魚蝦生長健康、以及魚蝦在食用該飼料後對於其肉質口感及肉中DHA含量的影響。

本發明利用生產DHA之微藻作為魚蝦餌料動物的DHA來源或用於補充人工飼料中的DHA，以提高飼料中DHA/EPA比例，可達到促進魚隻成長、增進魚隻健康、改善飼料轉換率、以及增加魚肉商品價值的目的。

本發明的目的之一，在於提供一種製備用於滋養餌料動物之油乳滋養劑的方法，其包含下列步驟：萃取生產DHA之微藻之油脂，及將乳化劑加入該油脂並將混合物震盪以製成油乳滋養劑。

本發明的另一目的，在於提供一種由上述方法所製得的油乳滋養劑。

本發明的另一目的，在於提供一種以該油乳滋養劑滋養餌料動物以改善餌料動物營養之方法。

本發明的另一目的，在於提供一種改善水產飼料營養的方法，其包含下列步驟：將生產DHA之微藻製成乾燥粉末，及將該乾燥粉末作為飼料添加劑添加至該水產飼料中。

本發明的又一目的，在於提供一種以生產DHA之微藻作為餌料動物滋養劑或人工飼料添加劑以促進魚隻成長、增進魚隻健康、改善飼料轉換率或增加魚肉商品價值之用途。

本發明在以下部分中詳細描述。本發明之其他特徵、目的及優點可易見於本發明之實施方式及申請專利範圍中。

定義

除非本文中另外定義，否則結合本發明使用之科技術語應具有一般技術者通常理解之含義。術語之含義及範疇應為明確的；然而，若存在任何潛在含糊性，則本文所提供之定義優先於任何詞典或外來定義。

除非另外指示，否則應瞭解如本案所用之以下術語具有以下含義：如本文所使用之術語，「生產DHA之微藻」包括裂殖壺菌(Schizochytrium)(一種破囊壺菌，thraustochytrid)及寇氏隱甲藻(Crypthecodinium cohnii)(一種渦鞭毛藻，dinoflagellate)。

術語「滋養劑」係指一種產品，可以在投餵後，增加餌料動物的營養價值，特別是n-3HUFA及蛋白質的含量。

術語「餌料動物」係指活餌。在養魚苗時，最常使用的活餌是浮游動物，特別是輪蟲(rotifer)及豐年蝦(Artemia or brine shrimp)。

術語「開口餌料」係指用來充當魚苗開口後的小型活餌。魚蝦的幼苗在孵化後通常不會立即開口、進行覓食，而是會等卵黃消耗殆盡後，才會開始。此時由於口徑小，因此只能吃的下極小的活餌。因此，需要這類小型活餌來充當魚苗開口後的餌料。

本文所述之魚蝦包括各種海水魚及蝦，特別是石斑魚。

本發明的目的之一，在於將生產DHA之微藻油脂製成油乳滋養劑。其與目前市售的魚油滋養劑以及生產DHA之微藻的粉狀滋養劑相比，能更有效的提高豐年蝦的DHA含量以及改善HUFAs的比例，同時可避免完整細胞的存在所導致魚隻消化不良的問題。

基於上述目的，本發明係提供一種製備用於滋養餌料動物之油乳滋養劑的方法，其包含下列步驟：萃取生產DHA之微藻之油脂，及將乳化劑加入該油脂並將混合物震盪以製成油乳滋養劑。

在一實施態樣中，該生產DHA之微藻為破囊壺菌；較佳者，該破囊壺菌為裂殖壺菌屬(Schizochytrium sp.)或Aurantiochytrium屬(Aurantiochytrium sp.)之微藻；更佳者，該生產DHA之微藻為Aurantiochytrium屬之微藻；最佳者，該生產DHA之微藻為Aurantiochytrium屬之BL10藻株。

在一實施態樣中，該生產DHA之微藻之油脂係以油溶性溶劑萃取。適合的油溶性溶劑包括正已烷，或是珠磨搭配油水分離的方法取得藻油。

在一實施態樣中，乳化劑包括食品級乳化劑(SP)、Tween 80、Tween 20、生蛋黃及大豆卵磷脂，可用於乳化脂質，包括甲酯類、乙酯類、TG等。

在一實施態樣中，該生產DHA之微藻之油脂在油乳滋養劑的含量為約50% v/v至90% v/v，較佳者為約60% v/v至85% v/v，更佳為約70% v/v至85% v/v，最佳為約80% v/v至85% v/v。

本發明亦提供一種由上述方法所製得的油乳滋養劑。

本發明亦關於一種以該油乳滋養劑滋養餌料動物以改善餌料動物營養之方法。

在一實施態樣中，該餌料動物為豐年蝦或輪蟲。

在一實施態樣中，該油乳滋養劑之用量為每公升餌料動物投予約0.1至5mL油乳滋養劑，較佳者為投予約0.5至2mL油乳滋養劑，更佳者為投予約0.5至1mL油乳滋養劑，最佳為投予約0.4mL油乳滋養劑。

在一實施態樣中，使用該油乳滋養劑之滋養餌料動物之時間為約2至8小時，較佳為約4至6小時，最佳為約6小時。

在一實施態樣中，該餌料動物經滋養後，具有提高的ArA含量、DHA含量、DHA/EPA比值及/或n-3高度不飽和脂肪酸(HUFAs)總量。

在一實施態樣中，該餌料動物係用於作為餵食幼魚或幼蝦之開口餌料。

本發明的另一目的，在於將生產DHA之微藻的乾燥粉末製成添加劑，可在少量添加於現有商用飼料後，明顯改善原本飼料的效果，有助於提高漁獲商品的價值及競爭力。

基於上述目的，本發明係提供一種改善水產飼料營養的方法，其包含下列步驟：將生產DHA之微藻製成乾燥粉末，及將該乾燥粉末作為飼料添加劑添加至該水產飼料中。

在一實施態樣中，該生產DHA之微藻的乾燥粉末添加於水產飼料中的比例為約1%至6%，較佳為約1.5%至3%，更佳為約2%至2.5%，最佳為約2%。

在一實施態樣中，該水產飼料另包含約0%至10%之魚油，較佳者包含約1%至5%之魚油，更佳者包含約2%至4%之魚油，最佳者包含約4%之魚油。

本發明亦提供一種以上述方法製得之水產飼料。

在一實施態樣中，該水產飼料係用於飼養海水魚蝦，最佳者為石班魚。

在一實施態樣中，該水產飼料係將約1%至6%之生產DHA之微藻的乾燥粉末添加至包含下列成分之水產飼料：約40%至50%之魚粉、約10%至25%之澱粉、約10%至20%之黃豆粉、約4%至10%之魷魚粉、約1%至10%之卵磷脂及約0%至10%之魚油。

在一實施態樣中，該水產飼料係將約2%之生產DHA之微藻的乾燥粉末添加至包含以下成分之水產飼料：約47.5%之魚粉、約22%之澱粉、約17.5%之黃豆粉、約5%之魷魚粉、約4%之卵磷脂及約4%之魚油。

本發明亦關於一種以以該水產飼料餵養魚蝦之方法，以提高魚蝦之營養價值、改善魚蝦之健康及食用口感。

在一實施態樣中，該魚蝦經餵養後，具有提高的DHA含量、不飽和脂肪酸/飽和脂肪酸比值及/或n-3/n-6 HUFA比值。

在一實施態樣中，該魚蝦經餵養後，具有較低的脂肪肝比例。

在一實施態樣中，該魚蝦經餵養後，具有改善之肉品口感。

在一實施態樣中，該魚蝦為石班魚。

本發明亦關於一種以生產DHA之微藻作為餌料動物滋養劑或人工飼料添加劑以促進魚蝦成長、增進魚蝦健康、改善飼料轉換率或增加魚蝦口感之用途。

本發明係以以下之非限制性之實例探討生產DHA之微藻於水產養殖之用途用途。該等實例不應視為過度地限制本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者可在不背離本發明之精神或範疇的情況下對本文所討論之實施例進行修改及變化，而仍屬於本發明之範圍。

實施例1：豐年蝦的滋養

破囊壺菌乾燥細胞的來源有二，其一是BL10，為一種Aurantiochytrium sp.的破囊壺菌，購自台灣的味丹生物科技公司；另一為Algamac-3050，是一種Schizochytrium sp.的破囊壺菌，購自美國的Aquafauna公司。油質滋養劑的來源亦有兩種，一種為自製產品，作法是取20公克的BL10，以100毫升正己烷進行萃取、獲得約10毫升的油脂後，取其中5mL的油脂，與0.5mL二次水、0.5mL食品級乳化劑(SP)、以及0.1mL Tween 80一併置入20mL容量樣品瓶(vial)，在冰浴條件下，進行超音波震盪的混合，作法是先以超音波水浴槽震盪30秒，再以尖型超音波探頭震盪90秒，如此即完成整個油乳滋養劑的製作。另一種是由魚油所製成的商品-A1 DHA Selco(INVE)，購自比利時。

豐年蝦的滋養，是分別取0.2g粉劑或0.4mL油劑，加入內含20毫升蒸餾水的小型果汁機內攪拌3分鐘後，將其倒入1L、內含20萬隻二齡豐年蝦的海水，分別滋養2小時後，先以浮游生物網撈出豐年蝦、以少量蒸餾水潤洗蝦體，並以冷凍乾燥機移除水份後，參考文獻的方法(Yang et al.,2010)進行脂肪酸分析。另以BL10油劑滋養6小時後進行脂肪酸分析。分析結果如下表一所示。

BL10油劑係一種由破囊壺菌油脂製成的滋養劑，其相對於以魚油製得之滋養劑，無論就提高豐年蝦的DHA及ArA含量、n-3 HUFA總量，以及改善DHA/EPA比值的效能方面，均明顯優於以魚油製得之滋養劑。

未經滋養的豐年蝦，無論是DHA或ArA的含量均明顯偏低，不適合拿來餵養魚苗。滋養過的豐年蝦則明顯含有較高的DHA及ArA，然而其含量的提升隨滋養劑種類的不同而有差異，其中經BL10油劑和BL10及Algamac-3050兩種粉劑滋養的豐年蝦，其DHA含量最高，同時無顯著差異，魚油滋養劑的提升能力則明顯較差。至於提昇ArA的能力方面，則以BL10油劑的表現最佳，可使豐年蝦的ArA含量達到乾重的0.27%(滋養2小時)及0.24%(滋養6小時)，符合絕大多數海水魚苗的需求(0.2%-0.3%)。在提昇EPA的表現方面，BL10油劑的效果近似於魚油滋養劑(A1 DHA Selco)，且明顯優於兩種粉劑，同時其相對於魚油滋養劑，無論在提高蝦體DHA/EPA比值及n-3 HUFAs總量的表現方面均明顯較佳，又不致於像魚油滋養劑一樣，會造成豐年蝦總脂肪酸的含量大幅提高(近32%)，導致蝦體蛋白質比例過低，進而影響海水魚苗的成長。此外，以BL10油劑滋養6小時在提昇DHA含量、提昇n-3 HUFAs總量及提高總脂肪酸的效果顯著優於以BL10油劑滋養2小時。

由上述實驗結果可知，由破囊壺菌所製成的油質滋養劑，其相較於傳統的魚油滋養劑及破囊壺菌粉狀滋養劑確實能更有效的提昇及改善豐年蝦的HUFAs含量及比例，有利於提昇海水魚苗的成長。

實施例2：飼料的添加

首先將BL10粉劑以2%的比例摻入石斑魚飼料中，進行餵食實驗後，比較食用添加和未添加BL10飼料的魚隻，在成長率、存活率、肌肉及肝臟油脂含量及脂肪酸組上的差異。飼料委託大成企業進行製作，基本的配方含47.5%魚粉、17.5%黃豆粉、5.0%魷魚粉、4.0%魚油、22.0%澱粉，以及4.0%的卵磷脂、維他命及礦物質混合物。石斑魚苗購自台南市的某間水產養殖公司(請提供公司名稱)，平均體長3吋。購入後先集中在一個500公升的桶槽，以基本配方進行餵養、馴化兩週後，撈取120隻的魚，隨機分至4個500公升之FRP桶槽，每個桶槽含300公升天然海水，以同一個室內循環水系統進行過濾，換水速率為6L/min，水溫則控制在31~32℃，隨後任選兩個桶槽餵養基本配方(控制組)或添加2% BL10的配方(實驗組)，每天一次，投餵相當於石斑魚總重3%的飼料。實驗開始後，每隔2週計算飼料的消耗量，統計存活魚隻數，並量取每隻魚的體重及體長，作為調整飼料投餵量及推估生長速率的依據。十週後，由每桶中隨機撈取3隻魚，先進行深度麻醉，再以手術刀割取魚體兩側的肌肉組織及肝臟臟器，以冷凍乾燥去除其水份後，依文獻的方法(Yang et al.,2010)進行脂肪酸的分析。

在整個實驗過程中，兩個實驗組均未出現魚隻死亡的情形(存活率均為100%)。在實驗的前八週，兩組的個體，無論在體長、體重、增重百分比、以及飼料換肉率的表現上均無顯著差異，直到飼養至十週，實驗組開始出現較顯著的增重百分比及較低的飼料換肉率(表二)。在餵養十週後，實驗組魚隻的肌肉脂肪酸含量雖明顯低於控制組(8.4±1.5% vs. 13.0±4.8%)，然其無論在DHA的比例、不飽和脂肪酸/飽和脂肪酸，以及n-3/n-6不飽和脂肪酸的比值均較高(表三)。BL10的添加，顯然有助於改善油質，進而促進消費者的健康(Kris-Etherton et al.,2002)。過去養殖魚類為人詬病的地方，即在魚的肉質鬆軟，以及魚油的品質變差(Tocher,2010)。在飼料中添加少量破囊壺菌，將有助於拉近養殖魚類及野生魚類於魚油品質以及魚肉口感的差異，增加養殖魚類的價值及其被消費者接受的程度。

此外實驗組魚隻的肝臟脂肪比例為2.4±0.3%，明顯低於控制組的3.10±0.37%，證明破囊壺菌的添加，可抑制魚隻的脂肪肝現象，進而促進魚隻的健康。

參考文獻

1. Patnaik S., Samocha T.M., Davis D.A., Bullis R.A., Browdy C.L., 2006. The use of HUFA-rich algal meals in diets for Litopenaeus vannamei. Aquaculture Nutr., 12: 395-401.

2. Sargent J., Bell G., McEvoy L., Tocher D., Estevez A., 1999. Recent developments in the essential fatty acid nutrition of fish. Aquaculture, 177: 191-199.

3. Tocher D.R., 2010. Fatty acid requirements in ontogeny of marine and freshwater fish. Aquaculture Res., 41: 717-732.

4. Furuita H., Konishi K., and Takeuchi T. (1999) Effect of different levels of eicosapentaenoic acid and docosahexaenoic acid in Artemia nauplii on growth, survival and salinity tolerance of larvae of the Japanese flounder, Paralichthys oliÕaceus. Aquaculture, 170: 59-69.

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6 Watanabe T., Kitajima C., and Fujita S. (1983) Nutritional values of live organisms used in japan for mass propagation of fish: a review. Aquaculture, 34: 115-143.

Claims

一種水產飼料之用途，其係用於促進魚蝦成長、增進魚蝦健康、改善飼料轉換率及/或增加魚肉商品價值，其中該水產飼料包含：約1%至6%之生產DHA之破囊壺菌的乾燥粉末、約40%至50%之魚粉、約10%至25%之澱粉、約10%至20%之黃豆粉、約4%至10%之魷魚粉、約1%至10%之卵磷脂、及約0%至10%之魚油，其中該水產飼料之餵養時間為至少約十週。
如請求項1之用途，其中該破囊壺菌為裂殖壺菌屬或Aurantiochytrium屬之微藻。
如請求項2之用途，其中該破囊壺菌為Aurantiochytrium mangrovei。
如請求項1之用途，其中魚蝦經該水產飼料餵養後，具有提高的營養價值。
如請求項1之用途，其中魚蝦經該水產飼料餵養後，具有提高的DHA含量、不飽和脂肪酸/飽和脂肪酸比值及/或n-3/n-6 HUFAs比值。
如請求項1之用途，其中魚蝦經該水產飼料餵養後，具有改善之肉品口感。
如請求項1之用途，其中魚蝦經該水產飼料餵養後，具有較低的脂肪肝比例。
如請求項1至7中任一項之用途，其中該魚蝦為石班魚。