可持续水产养殖新突破：固态发酵技术对抗抗营养因子
更新时间：2025-10-24 10:22:22 来源/作者：深蓝牧渔
水产饲料固态发酵的原理
现代水产养殖业面临着持续的压力：如何实现可持续增长。几十年来，该行业一直依赖鱼粉和豆粕作为其主要蛋白质来源。然而，由于成本上升、供应有限以及可持续性问题，这种依赖正日益成为问题。
显而易见的应对措施是寻找替代品，主要是更便宜的植物性原料。但这些替代品也存在令人头疼的问题：抗营养因子（ANF）。植酸、单宁和胰蛋白酶抑制剂等化合物会干扰鱼虾对营养物质的消化和吸收。
生物技术提供了一种颇具前景的解决方案：固态发酵（SSF）。来自泰米尔纳德邦J. Jayalalithaa博士渔业大学、古鲁安加德德夫兽医与动物科学大学、马哈拉施特拉邦动物与渔业科学大学、印度农业与研究理事会（ICAR）、安得拉邦渔业大学和中央农业大学的科学家最近在《海洋科学前沿》杂志上发表了一篇综述文章，探讨了这项技术如何成为释放替代原料真正潜力、构建水产饲料更可持续未来的关键。
主要发现
固态发酵（SSF）到底是什么？
与在液体培养基中进行的深层发酵(SMF)不同，SSF是在低湿度条件下（通常在40%到60%之间）在固体基质上培养微生物的过程。
本质上，SSF模拟的是自然分解过程。低价值的农业工业副产品，例如米糠、木薯壳、面粉或甘蔗渣，都会被接种特定的微生物。
这些微生物，可以是真菌（例如黑曲霉或少孢根霉）、酵母菌（酿酒酵母）或细菌（枯草芽孢杆菌或乳酸杆菌属），它们承担着繁重的工作。它们在基质上生长，消耗复合碳水化合物，并在此过程中将其转化为营养丰富的成分。
对抗抗营养因子（ANF）的“超能力”
这或许是SSF最关键的优势。所使用的微生物会分泌出一种强效的细胞外酶混合物。
例如，它们会产生植酸酶来降解植酸（改善矿物质吸收），产生鞣酸酶来中和单宁，以及产生蛋白酶来分解胰蛋白酶抑制剂。通过大幅减少这些非特异性免疫球蛋白（NPA），SSF 将原本难以消化的植物成分转化为易于消化的食物。
改善营养状况和消化率
SSF通过多种方式丰富原料：
增加蛋白质：随着微生物（真菌、酵母）的生长，它们自身富含蛋白质的生物质被添加到基质中，从而增加了总粗蛋白含量。纤维分解：真菌产生的酶（例如纤维素酶和木聚糖酶）分解粗纤维和非淀粉多糖（NSP），释放之前“困”在植物细胞壁内的营养物质。氨基酸增强：尽管依赖于菌株，但 SSF 可以增加必需氨基酸的可用性。
促进肠道健康和免疫力
SSF的好处不仅仅在于简单的营养；它还是鱼类健康的一个功能因素。
该过程不仅减少了抗营养因子（ANF），还产生了有益的生物活性化合物，例如有机酸、肽和抗氧化剂。这些代谢物以及微生物本身（用作益生菌）对动物的肠道有直接影响。
评论中引用的研究表明，发酵食品可以：
调节微生物群：促进有益细菌（如乳酸菌（LAB））的生长，并减少病原体的存在。改善肠道形态：据观察，SSF 饮食会增加肠绒毛的高度，这意味着营养吸收的表面积更大。增强免疫力：发酵成分可以刺激非特异性免疫反应，提高抵抗疾病的能力。
SSF与深层发酵(SMF)：可持续优势
该评论还将SSF与使用液体基质的更传统的深层发酵(SMF)进行了比较。
SSF表现出显著的可持续性和成本优势：用水量更少：通过在低湿度下操作，用水量极少，而且至关重要的是，产生的废水很少或没有废水。能耗更低：与 SMF 的大液体体积相比，其运行和后续处理（如干燥）所需的能量更少。污染少：含水量低使得基质不易受到细菌污染。更高的产量：通常可以获得更高的产品浓度。
由于这些原因，SSF被认为是饲料行业更强大、更环保、更具成本效益的技术。
挑战与局限：并非一切都完美
尽管SSF 潜力巨大，但它也面临挑战，审查明确指出了阻碍其广泛采用的障碍。
过程控制：基质的固体性质使其关键参数难以持续控制。微生物产生的热量会积聚在基质中心，抑制其生长。在整个批次中保持最佳湿度和pH值非常复杂。
可扩展性：实验室中效果良好的方法在工业规模上难以复制。设计能够实现适当混合和通气的大型高效生物反应器仍然是关键的工程挑战。
安全：如果处理不当，可能会滋生有害微生物。具体来说，一些丝状真菌可能会产生危险的霉菌毒素。
营养损失：这是一个重要的权衡。虽然固态发酵（SSF）通常会丰富蛋白质，但一些研究报告称，某些微生物在此过程中会消耗必需氨基酸（例如赖氨酸、蛋氨酸和半胱氨酸）或脂质，从而降低营养价值。菌株选择和发酵条件对于避免这种情况至关重要。
结论：对SSF的判决
固态发酵正在成为水产养殖业一种强大的生物技术工具。它不仅仅是一种简单的废物管理技术，而是一个将低成本的农业工业副产品转化为功能性高营养成分的增值过程。
通过直接解决ANF问题，SSF为该行业减少对鱼粉和大豆的依赖铺平了道路，从而提高了可持续性和盈利能力。其在消化率、肠道健康和免疫力方面的益处已被证实，使其成为未来水产饲料的关键技术。
然而，为了实现这一未来，研究必须集中于克服可扩展性和工程挑战、优化微生物菌株（可能通过基因工程）以及标准化安全协议以确保最终产品的一致性和安全性。
相关条目：
固态发酵 (SSF) 利用微生物有效分解植物成分中的抗营养因子 (ANF)，例如植酸和单宁。该过程提高了低价值副产品的消化率、蛋白质含量（通过微生物生物量）和营养生物利用度。SSF 为饲料添加了生物活性化合物、有机酸和酶，可促进肠道菌群健康并增强鱼的免疫反应。与其他方法不同，SSF 需要的能源更少，产生的液体废物最少，并能提高农业工业副产品的价值，与循环生物经济相一致。尽管有其优势，但工业规模扩大、对热量和湿度的精确控制以及营养物质流失的风险（例如某些氨基酸）仍然是主要障碍。
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