流化床制備大黃魚仔稚細體微膠囊飼料的應用研究

謝中國，王芙蓉，牛化欣，祝愛俠，袁信華，過世東

(江南大學食品學院，江蘇無錫214122)

流化床制備大黃魚仔稚細體微膠囊飼料的應用研究

謝中國，王芙蓉，牛化欣，祝愛俠，袁信華，過世東*

(江南大學食品學院，江蘇無錫214122)

將基礎飼料先制成球丸，用流化床制備乙基纖維素包衣的微膠囊飼料。微膠囊飼料粒徑為150～840μm的達70%。微膠囊飼料的包含率和脂類包埋率分別為97.2%±1.7%、63.2%±3.7%，在35.0‰的NaCl溶液中浸泡20、40、60min，氮保留率分別為73.6%±2.6%、65.8%±3.5%、53.7%±4.2%。掃描電鏡(SEM)觀察微膠囊飼料表面為均勻光滑一致的包衣膜，形狀規則且無粘連現象。將微膠囊飼料飼喂15日齡大黃魚25d作為實驗組，對照組飼喂冷藏橈足類。實驗結束時，實驗組大黃魚魚苗的成活率雖顯著低于對照組，但體重大于對照組。

流化床，微膠囊飼料，大黃魚，仔稚幼體

微粒飼料在海水育苗中的應用不僅能有效彌補生物活餌的缺點與不足，還能依據幼體攝食習性和不同生長期的營養特點，采用不同的營養配方和加工工藝，滿足其營養需求。由于微粒飼料較高的表面積體積比，微粘飼料在水體中極易散失造成細菌繁殖和水質惡化。脂質體、脂壁微膠囊等在營養強化鹵蟲和微粒飼料方面均有應用，但壁材脂質比例高達30%以上，應用效果不理想［1］。制備交聯蛋白微膠囊飼料需有機溶劑或化學交聯劑等物質，制備過程中水溶性營養成分損耗達90%以上［2］，且飼料難以被仔稚幼體消化吸收［3］。選擇合適的加工工藝和易于消化吸收且用量較小的壁材是制備微膠囊飼料的關鍵。流化床方法有效地結合制粒包衣技術和噴霧干燥技術，包衣效果好，且加工成本低［4］。乙基纖維素作為壁材，廣泛應用于藥劑包衣、緩釋控釋膠囊等［5－6］。大黃魚(Pseudosciaena crocea)俗稱黃魚、黃花魚等，為我國主要的海水經濟養殖魚類之一。由于過度捕撈、海區污染、富營養化等原因，野生大黃魚資源已近枯竭。利用人工培育的親魚進行人工繁殖和育苗，育苗餌料主要為生物活餌，嚴重制約著育苗產業化發展。開發微粒飼料有效替代生物活餌是降低育苗成本、提高苗種品質的關鍵。已有文獻對大黃魚仔稚幼體的攝食習性［7］、消化酶［8］、消化生理［9］和微粘飼料的應用［10］進行過報道。本研究通過先制成球丸，以乙基纖維素為壁材，用流化床制備形狀規則的微膠囊飼料飼喂大黃魚仔稚幼體，以期制備出合適的海水魚仔稚幼體微膠囊飼料。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

飼料原料 購自海大蘇州分公司;乙基纖維素、乙醇 均為化學純，國藥集團化學試劑有限公司。

WFJ－3型超微粉碎機 江陰金科粉碎機械有限公司;SYH－7型三維多向運動混合機 常州普耐爾干燥設備有限公司;QZL－2球形拋丸機、LBF－5型旋轉流化床制粒包衣機 常州奇琪干燥制粒設備有限公司;Quanta－200掃描電子顯微鏡(SEM) 荷蘭FEI公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程 原料→超微粉碎→混合→制粒→拋丸→流化床包衣→篩分→包裝

1.2.2 超微粉碎與混合 以白魚粉、酪蛋白、豆粕、飼料酵母等為蛋白源，魚油為脂肪源，小麥粉為糖源，1%海藻酸鈉為粘合劑，添加復合維生素及礦物質等原料配制而成基礎飼料。固體原料用超微粉碎機粉碎，粒徑小于25μm。各種原料先手工充分混合，全部通過100目篩，再用混合機混合10min。

1.2.3 制粒與拋丸 混合后的物料加入芯材量8%的水，用槽型混合機以轉速24r/min、倒料角度105°的工藝條件混合20min，制成含水率均勻的濕材。將制備好的濕材置于旋轉式顆粒機的不銹鋼篩筒中，經旋轉擠壓，通過40目的網孔形成圓柱條狀飼料，并輔以手工破碎的方法成濕顆粒，粒徑控制在500μm左右。將濕顆粒投入到拋丸機的旋轉離心盤內以轉速10r/min拋圓30min制成球丸。

1.2.4 流化床包衣 球丸置于流化床中，以預熱溫度 40℃干燥預熱 30min。60g乙基纖維素溶于300mL乙醇中作為包衣液，用流化床制備微膠囊飼料。流化床的工藝參數為:包衣方式底噴，單批產量2000g，氣源壓強0.45MPa，氣密壓強0.3MPa，壁材流量2mL/min，進風溫度50℃，出風溫度30℃，床溫40℃，包衣時間150min。將制備好的微膠囊飼料裝入鋁箔袋中于－20℃儲存備用。微膠囊飼料的常規營養成分見表1。

表1 微膠囊飼料的常規營養成分(%，干重)

1.3 測定方法

1.3.1 粒徑分級 篩分法進行粒徑分級。

1.3.2 容積密度 將一定粒徑范圍的微膠囊飼料輕輕地裝入100mL的量筒中，直到正好達到刻度為止，用藥匙調整容積為100mL，將樣品從量筒中倒入不銹鋼盤中稱量。飼料的容積密度為樣品質量與樣品體積的比值。每組飼料測3個重復，取平均值。

1.3.3 包含率、脂類包埋率、氮保留率 包含率測量方法為:稱取一定量的芯材和微膠囊飼料分別測定其干物質的含量，芯材干物質的總含量與微膠囊飼料干物質總含量的比值為包含率。脂類包埋率的測定方法為:用50mL無水乙醚快速沖洗1g 250～420μm的微膠囊飼料，計算沖洗后的飼料樣本中所含的脂類物質占沖洗前飼料樣本中脂類物質的比例。氮保留率的測定方法為:1g 250～420μm的微膠囊飼料浸入35.0‰的NaCl溶液中一段時間后，飼料樣本被瀝干后，測定氮含量。樣品瀝干后的氮含量與樣品浸入前氮含量的比值即為氮保留率。浸入的時間分別為20、40、60min。

1.4 飼料表面結構觀察

用導電雙面膠將飼料固定在金屬樣品平臺上，在真空中噴涂鈀金后，置于掃描電子顯微鏡中以20kV電子束觀察拍照。分別觀察微膠囊飼料包衣前后的表面結構。

1.5 養殖實驗

實驗魚苗為浙江舟山水產研究所5月份繁育的15日齡大黃魚魚苗，初始體重為(3.98±0.22)mg。魚苗孵化后至15日齡以小球藻、輪蟲、鹵蟲為餌料。在紅色的長方體塑料桶內(約200L)，每桶放2000尾魚苗。實驗期間，保持水溫(22.0±2)℃、pH8.2±0.2、鹽度30.0‰±1‰，連續充氣，定時換水，每天換水量約為200%。投喂頻率為4次/d，過量投喂，經過5d的餌料轉換期(每天增加20%)。養殖實驗分2組:實驗組和對照組，實驗組飼喂微膠囊飼料，對照組飼喂冷藏橈足類。微膠囊飼料投喂的粒徑和數量隨幼體的生長而不斷的增加。每組設3個重復，養殖實驗共進行25d，至40日齡結束。

成活率的計算采用計數法。體重用濾紙吸干魚體表水后，精確到0.1mg。

1.6 統計分析

實驗所得數據用平均值±標準差(mean±SD，n=3)表示。采用SPSS13.0中的單因子方差分析進行統計分析，差異顯著后進行Tukey Duncan氏多重比較，顯著性水平為P＜0.05。

2 結果與討論

2.1 微膠囊飼料的粒徑分級和容積密度

微膠囊飼料的粒徑分級和相應的容積密度見表2。大于70%的微膠囊飼料粒徑為150～840μm。微膠囊飼料需要合適的粒徑，且對在水體中的膨脹度有嚴格的要求，乙基纖維素包衣的微膠囊飼料在水體中膨脹小。在本研究中，粒徑可以通過在制粒的過程中調節篩網的網目大小來控制。因流化床離心力小，單獨制備的微膠囊飼料圓整度、光潔度不盡理想，形狀不規則，表面不光滑，粒徑范圍較大且受機械力較易破碎。本研究采用先制丸再包衣的方式，粒度可自行控制，微丸結實、光潔、圓整度好，大大減少了流化床單獨包衣過程中產生的細粉量，且避免結塊。球形微丸表面積小，貯存時受濕、熱、空氣的影響最小，因而貯存穩定性好。增加粘結劑的用量可制成形狀規則的球形微膠囊。在藥劑生產中，粘結劑或輔材用量高(約30%)，且多次造粒，制成的顆粒才歸于大小一致。在本研究中，考慮到微粒飼料的消化性，粘結劑的種類和用量影響幼體的攝食、消化和吸收，僅使用1%的海藻酸鈉為粘結劑。

因加工過程中，有旋轉擠壓工藝，增加了飼料的致密性，與流化床單獨制備的微膠囊飼料相比，容積密度加大，在水體中下沉較快。本加工過程中的旋轉擠壓工藝，不同于擠壓飼料的生產工藝，未經高溫、高壓、高剪切處理，盡量避免原料在加工過程中的變性，保持其適口性。微粒飼料需懸浮于水體中，浮在水面和沉入水底的飼料都難以被幼體消化吸收。在本研究中，容積密度較大，需調整營養配方，同時在加工過程中降低旋轉擠壓中擠壓力的大小來調節容積密度。

表2 微膠囊飼料的粒徑分級和容積密度

2.2 微膠囊飼料的包含率、脂類包埋率、氮保留率

微膠囊飼料的包含率、脂類包埋率分別為97.2% ±1.7%、63.2% ±3.7%。微粘合飼料以明膠［11］、海藻酸鈉［12］、羧甲基纖維素［13］等作為粘合劑，通過先粘合后破碎法或控制粒徑范圍顆粒成形法制備而成。采用多種制粒工藝，生產出多種物性同時存在的顆粒，即復雜顆粒，能在一定程度上滿足幼體對不同營養素的綜合需要，然而，不同類型的微粒混合，使設計好的飼料配方不能很好地發揮全面的營養作用［14］。在本研究中，芯材本身為一個完整的飼料配方，與其它微膠囊方法相比，不需要高比例的壁材，壁材乙基纖維素的用量較小，僅為微膠囊總量的2.8%，盡量保持配方在加工過程的完整和微膠囊飼料的營養均衡性。

微膠囊飼料在35.0‰的NaCl溶液中的氮保留率見圖1。隨著微粒飼料浸入時間的延長，氮保留率顯著降低，但60min的氮保留率仍高于50%。微粒飼料需要盡可能長時間在水體中保持完整，能成功地把水溶性營養傳遞給幼體。當微粒飼料浸入水中，受到溶脹、破裂、滲透、pH等多種因素作用，很難有效地保留營養成分，特別是水溶性營養成分［15］。增加壁材的用量，可提高包埋率和氮保留率，但會降低包含率。大量壁材的使用，增加芯材從微膠囊中釋放出來的難度，妨礙仔稚幼體對微膠囊飼料的利用［16］。以后的研究可在保證微粒飼料消化性的前提下，增加壁材的用量以提高其水中穩定性。

圖1 微膠囊飼料在35.0‰NaCl溶液中的氮保留率

2.3 微膠囊飼料的掃描電鏡圖

球丸在流化床內成流態化，當物料通過噴霧區域時，壁材霧粒噴灑在其表面，經結合、鋪展、干燥后附著等過程形成一小塊衣膜，如此反復，衣膜逐漸擴展，最后形成連續的整體包衣層。原料混合后的表面結構見圖2，制備成的濕材表面結構見圖3，原料雜亂地粘合在一起，表面不規則且粗糙。微膠囊飼料的表面結構見圖4，顯示微膠囊飼料顆粒呈近似球狀，表面比較光滑，包衣膜具有連續、均勻、一致性。

圖2 原料混合后的表面結構

圖3 濕材表面結構

圖4 微膠囊飼料的表面結構

2.4 大黃魚仔稚幼體的生長和成活率

大黃魚仔稚幼體的生長和成活率見表3。從大黃魚的生長情況可看出，微膠囊飼料能被大黃魚幼體有效攝食，這說明該微膠囊飼料的顏色、形狀、大小、懸浮性和誘食性能滿足大黃魚幼體的攝食需要，飼料的營養成分適應大黃魚幼體形態和功能上尚未發育成熟的消化系統，能被其吸收和利用。實驗組40日齡大黃魚成活率雖顯著低于對照組(P＜0.05)，但體重比對照組大，兩者差異不顯著(P>0.05)。

表3 40日齡大黃魚的生長和成活率

生長和成活率是檢測微粒飼料在仔稚幼體營養應用效果的主要指標。在本研究中，實驗組大黃魚魚苗的生長高于對照，而成活率低于對照組，原因很可能是微膠囊飼料的容積密度較大，與對照組的餌料橈足類相比，在水體中下沉較快，不適應大黃魚的攝食習性，攝食到的個體則體現為與對照組相比較高的生長，而未能攝食的個體則因饑餓損耗造成低的成活率。需要進一步對攝食后的胃腸飽滿度、消化酶活力、微粒飼料消化率等分析找出問題的癥結所在。同時需要考慮大黃魚攝食習性，完善飼料配方，優化加工工藝，改進飼料的懸浮性能和投喂方式。

3 結論

先造丸后用流化床制備乙基纖維素包衣的微膠囊飼料，該飼料形狀規則、粒徑可控、在水體中有良好的穩定性。與其它微膠囊飼料制備方法相比，具有壁材用量少、載量高、加工過程溫和且易于產業化等優點。該微膠囊飼料能有效地被大黃魚仔稚幼體攝食、消化和吸收。流化床方法為海水仔稚幼體微膠囊飼料的研發提供了一種更為優越的途徑。

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Study on preparation of the microencapsulated diet for larvae of Pseudosciaena crocea using fluidized bed coating process

XIE Zhong－guo，WANG Fu－rong，NIU Hua－xin，ZHU Ai－xia，YUAN Xin－hua，GUO Shi－dong*

(School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China)

The basal diet as core material was made into ball－shape granule and the diet microencapsulated with ethyl cellulose was prepared using fluidized bed coating process.Over 70%of the microencapsulated diet were between 150～840μm in size.The inclusion efficiency and lipid encapsulation efficiency of the microencapsulated diet was estimated to be 97.2% ±1.7%，63.2% ±3.7% respectively.The nitrogen retention efficiency of the microencapsulated diet incubation in 35‰NaCl solution for 20，40，60min was 3.6%±2.6%，5.8% ±3.5%，53.7% ±4.2%，respectively.The surface superstructure of microencapsulated diet observed by scanning electron microscopy(SEM)was of regulation and uniformity，not conglutination.The larvae of Pseudosciaena crocea of 15d after hatching were fed with the microencapsulated diet for 25d as experimental group and the control was fed with frozen copepods.At the end of the experiment，the survival of the larvae in experimental group was significantly lower than that in the control group，however the body weight was greater than that in the control group.

fluidized bed;microencapsulated diet;Pseudosciaena crocea;larvae

TS254.1

B

1002－0306(2011)04－0262－04

2010－11－17 *通訊聯系人

謝中國(1980－)，男，博士研究生，研究方向:水產動物營養與飼料。

江蘇科技廳項目(BA2007089)。