本发明涉及水产动物饲料，尤其涉及一种低磷环保饲料及其制备方法。
背景技术：
黄颡鱼因其很高的经济价值和持续且居高不下的价格，近年来，在中国的养殖市场越来越广阔。据中国2014年渔业统计年鉴报道，黄颡鱼的养殖产量达到了295,669吨，较2012年的256,656吨净增39,013吨，增幅为15.20％，并且表现出持续增长的趋势。
目前在黄颡鱼的主养池塘中，主要依靠投喂商品饲料来获取高产，但在商业饲料中无机磷的添加量普遍较高，大约每吨饲料含2％的Ca(H2PO4)2·H2O，且在投喂的饲料中约有10％～20％直接进入水环境而未被摄取，而在被摄食的饲料中约有40％的磷被鱼吸收和存储，剩下60％磷会排入水环境。由于黄颡鱼对饲料磷的利用效率很低，饲料中不能被鱼体吸收利用的磷都将会排入养殖水体，当养殖水体中磷含量过高时，水体很容易发生富营养化，导致环境的严重污染。因此，低磷饲料越来越受到关注。
由于鱼粉价格的昂贵及资源的短缺，水产饲料中植物蛋白替代鱼粉(动物蛋白源)具有成本低、容易获得、可持续供给等优点在商品饲料中添加的比例越来越大。鱼类饲料所用植物性蛋白源中的磷有60％～80％以植酸磷的形式存在，而植酸磷不能被鱼类直接利用。
鱼类对磷的吸收主要在小肠，通过被动扩散和钠依赖型协同转运载体(Slc34a2a1和Slc34a2a2两个亚型)的主动转运两种方式。当饲料磷浓度较高时，自由扩散占优势，主动运输被下调。如果能有效地促进鱼体对磷吸收的自由扩散和主动运输，使两者的吸收速率达到最佳的平衡点，则能极大地促进鱼体小肠对饲料磷的吸收，从而减少饲料磷的浪费及粪磷的排放。
技术实现要素：
基于此，本发明的目的在于，提供一种低磷环保饲料及其制备方法，所述低磷环保饲料能够满足黄颡鱼幼鱼时期所需全部营养，提高鱼体对磷的利用率，减少磷的排放，为创建资源节约型、环境友好型、可持续发展的水产养殖环境提供了有效途径。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种低磷环保饲料，按重量百分比包括如下组分：植酸酶0.01-2％，鱼粉15-25％，豆粕20-30％，菜粕10-20％，棉粕5-15％，小麦粉5-15％，大豆油3-5％，无磷矿物盐预混物2-3％，维生素预混物0.5-1.5％，维生素C 0.3-0.6％，氯化胆碱0.5％，三氧化二铬1％，大蒜素0.2-0.5％，以及沸石粉0.3-0.6％。
相对于现有技术，本发明的低磷环保饲料，利用在饲料中添加植酸酶，降解了饲料中的植酸磷，提高了饲料磷含量，加强了黄颡鱼肠道对磷吸收；同时植酸酶也能提高肠上皮中的钠磷协同转运载体蛋白基因的表达，也促进黄颡鱼肠道对饲料磷的吸收，同时降低残饵磷和粪磷的排放，减少对环境的污染；植酸会与矿物离子形成稳定络合物，导致矿物元素的利用率降低，而植酸酶的添加能够有效降解植酸，避免矿物离子形成络合物或者破坏络合物结构，提高矿物元素的利用率。
进一步，所述无磷矿物盐预混物包括NaCl、MgSO4·7H2O、Na2SO4、K2SO4、CaCl2·2H2O、FeSO4、乳酸钙、ZnSO4·7H2O、MnSO4·4H2O、CuSO4·5H2O、CoSO4以及KI。所述矿物盐预混物中各成分除能够补充矿物质元素外，各矿物成分之间存在协同效应，Ca、Na、Cl、K和Mg之间协同作为酶的激活剂，能够激活多种酶的活性，Cu和Co能够共同促进Fe的吸收和运转，促成血红素和血红蛋白的合成等。
进一步，每千克低磷环保饲料中包括NaCl 275mg、MgSO4·7H2O 4125mg、Na2SO46270mg、K2SO4 5638mg、CaCl2·2H2O 3218mg、FeSO4 688mg、乳酸钙963mg、ZnSO4·7H2O 97mg、MnSO4·4H2O 45mg、CuSO4·5H2O 8.53mg、CoSO40.28mg以及KI 0.83mg。在这一比例下，所述各矿物成分之间的协同作用最优，且Mg与Ca，Zn与Ca之间的拮抗作用降至最低，提高了各矿物成分的利用率。
进一步，所述维生素预混物包括维生素A、维生素D3、维生素E、维生素K3、烟酸、核黄素、吡哆醇、硫胺素、D-泛酸钙、生物素、叶酸、维生素B12、抗坏血酸以及肌醇。通过预混能够防止和减少有效成分的损失。维生素D3能够促进Ca和P的吸收，并且能够促进Co、Fe、Mg、Zn的吸收，维生素预混物中各成分协同能够促进合成或吸收必需物质。
进一步，每千克低磷环保饲料中包括维生素A 17500IU、维生素D3 2500IU、维生素E 175IU、维生素K3 20mg、烟酸250mg、核黄素50mg、吡哆醇25mg、硫胺素25mg、D-泛酸钙100mg、生物素1.5mg、叶酸10mg、维生素B12 0.125mg、抗坏血酸250mg以及肌醇750mg。在这一比例下，所述各成分之间协同作用最优，避免其中任一成分过低导致缺乏症，也能够有效降低维生素A与维生素D3之间的拮抗作用等，能够有效促进动物体的对饲料的吸收和动物体的生长。
进一步，所述低磷环保饲料按重量百分比包括如下组分：植酸酶0.2％，鱼粉25％，豆粕25％，菜粕15％，棉粕10％，小麦粉10％，大豆油4％，无磷矿物盐预混物2.75％，多维1％，维生素C 0.65％，氯化胆碱0.5％，三氧化二铬1％，大蒜素0.35％，以及沸石粉4.55％。在这一组分下的低磷环保饲料，其含可利用磷0.31％，并可有效提高鱼体对磷的利用率。
本发明所述的低磷环保饲料的制备方法，包括以下步骤：
S1：按比例称取各组分，经初次粉碎后，搅拌混合均匀，得到混合物料；
S2：将混合物料进行超微粉碎；
S3：将超微粉碎后的物料加入调质器中，通入水蒸气进行调质；
S4：将调质后的物料进行制粒，得到饲料颗粒；
S5：将饲料颗粒进行干燥后，向饲料颗粒喷植酸酶，得到低磷环保饲料。
相对于现有技术，本发明的低磷环保饲料的制备方法，通过在饲料颗粒表面喷植酸酶，使植酸酶均匀分布于饲料颗粒上，能够均匀有效降解饲料中的植酸磷，提高饲料磷含量；并且超微粉碎，能够使各物料具有大的比表面积和空隙率等，使物料具有高吸附性等，且易于吸收，溶失率低，不会沉积塘底，不易造成污染和浪费。
进一步，步骤S2中，所述超微粉碎是将混合物料粉碎至150～180μm的粒径。进行超微粉碎至150～180μm粒径后，物料表面具有独特的物理和化学性质，具有比表面积、空隙率和表面能大等特点，从而使物料具有高吸附性、高流动性等多方面的活性和物理化学方面的新特性。
进一步，步骤S3中，调质温度为95～100℃，调质时间为3～6min。更优选地，调质温度为96℃，调质时间为5min。
进一步，步骤S4中，将调质后的物料加入挤压膨化制粒机进行制粒，制粒温度为90～100℃。更优选地，制粒温度为98℃。
进一步，步骤S5中，饲料颗粒的干燥温度为90～100℃；将饲料颗粒干燥后，冷却至室温，然后向饲料颗粒表面喷植酸酶。更优选地，饲料颗粒的干燥温度为93℃。
为了更好地理解和实施，下面详细说明本发明。
具体实施方式
本发明提供了一种低磷环保饲料，所述低磷环保饲料按重量百分比包括如下组分：植酸酶0.01-2％，鱼粉15-25％，豆粕20-30％，菜粕10-20％，棉粕5-15％，小麦粉5-15％，大豆油3-5％，无磷矿物盐预混物2-3％，维生素预混物0.5-1.5％，维生素C 0.3-0.6％，氯化胆碱0.5％，三氧化二铬1％，大蒜素0.2-0.5％，以及沸石粉0.3-0.6％。
所述无磷矿物盐预混物包括NaCl、MgSO4·7H2O、Na2SO4、K2SO4、CaCl2·2H2O、FeSO4、乳酸钙、ZnSO4·7H2O、MnSO4·4H2O、CuSO4·5H2O、CoSO4以及KI；所述每千克饲料中包括NaCl 275mg、MgSO4·7H2O 4125mg、Na2SO46270mg、K2SO4 5638mg、CaCl2·2H2O 3218mg、FeSO4688mg、乳酸钙963mg、ZnSO4·7H2O 97mg、MnSO4·4H2O 45mg、CuSO4·5H2O 8.53mg、CoSO40.28mg以及KI 0.83mg。
所述维生素预混物包括维生素A、维生素D3、维生素E、维生素K3、烟酸、核黄素、吡哆醇、硫胺素、D-泛酸钙、生物素、叶酸、维生素B12、抗坏血酸以及肌醇；所述每千克饲料中包括维生素A 17500IU、维生素D3 2500IU、维生素E 175IU、维生素K3 20mg、烟酸250mg、核黄素50mg、吡哆醇25mg、硫胺素25mg、D-泛酸钙100mg、生物素1.5mg、叶酸10mg、维生素B120.125mg、抗坏血酸250mg以及肌醇750mg。
优选的，所述低磷环保饲料按重量百分比包括如下组分：植酸酶0.2％，鱼粉25％，豆粕25％，菜粕15％，棉粕10％，小麦粉10％，大豆油4％，无磷矿物盐预混物2.75％，多维1％，维生素C 0.65％，氯化胆碱0.5％，三氧化二铬1％，大蒜素0.35％，以及沸石粉4.55％。
本发明还提供了一种所述低磷环保饲料的制备方法，包括以下步骤：
S1：按比例准确称取各组分，将颗粒较大的组分进行初次粉碎，然后通过混合机混合搅拌均匀，混合顺序遵循小料逐级扩大原则，得到混合物料；
S2：将混合物料进行超微粉碎；
S3：将超微粉碎后的物料加入调质器中，通入水蒸气进行调质；
S4：将调质后的物料进行制粒，得到饲料颗粒；
S5：将饲料颗粒进行干燥后，向饲料颗粒喷植酸酶，过筛去粉后，得到低磷环保饲料。
优选的，步骤S2中，所述超微粉碎是将混合物料粉碎至150～180μm的粒径。步骤S3中，将超微粉碎后的物料加入调质器中，通入水蒸气进行调质，调质温度为95～100℃，调质时间为3～6min。步骤S4中，将调质完成的物料加入挤压膨化制粒机进行制粒，制粒温度为90～100℃。步骤S5中，饲料颗粒的干燥温度为90～100℃；将饲料颗粒干燥后，冷却至室温，然后向饲料颗粒表面喷植酸酶。
更优选的，步骤S3中，调质温度为96℃，调质时间为5min。步骤S4中，制粒温度为98℃。步骤S5中，饲料颗粒的干燥温度为93℃。
相对于现有技术，本发明的低磷环保饲料，在制备过程中，利用在低磷饲料中添加植酸酶降解了饲料中的植酸磷，提高了饲料磷含量，加强了黄颡鱼肠道对磷吸收；同时植酸酶也能提高肠上皮中的钠磷协同转运载体蛋白基因的表达，也促进黄颡鱼肠道对饲料磷的吸收，同时降低残饵磷和粪磷的排放，减少对环境的污染。
实施例1
1、饲料配方
(1)本发明的饲料配方
本发明的低磷环保饲料的组分及按重量百分比含量如下：植酸酶0.2％(即1000IU/Kg饲料)，鱼粉25％，豆粕25％，菜粕15％，棉粕10％，小麦粉10％，大豆油4％，无磷矿物盐预混物2.75％，维生素预混物1％，维生素C 0.65％，氯化胆碱0.5％，三氧化二铬1％，大蒜素0.35％，以及沸石粉4.55％。所述饲料含可利用磷0.31wt％。植酸在pH为3.5～10范围内与矿物离子形成稳定的络合物，使动物对矿物质元素的利用率降低；而植酸酶对植酸的降解，避免植酸与矿物离子之间形成的络合物或破坏原有的络合结构，提高了对Ca、Mg、Zn、Cu、Fe等矿物质元素的利用率，尤其是钙磷元素。
在本实施例中，所述无磷矿物盐预混物包括NaCl、MgSO4·7H2O、Na2SO4、K2SO4、CaCl2·2H2O、FeSO4、乳酸钙、ZnSO4·7H2O、MnSO4·4H2O、CuSO4·5H2O、CoSO4以及KI；所述每千克饲料中包括NaCl 275mg、MgSO4·7H2O 4125mg、Na2SO4 6270mg、K2SO4 5638mg、CaCl2·2H2O 3218mg、FeSO4 688mg、乳酸钙963mg、ZnSO4·7H2O 97mg、MnSO4·4H2O 45mg、CuSO4·5H2O 8.53mg、CoSO40.28mg以及KI 0.83mg。
在本实施例中，所述维生素预混物包括维生素A、维生素D3、维生素E、维生素K3、烟酸、核黄素、吡哆醇、硫胺素、D-泛酸钙、生物素、叶酸、维生素B12、抗坏血酸以及肌醇；所述每千克饲料中包括维生素A 17500IU、维生素D3 2500IU、维生素E 175IU、维生素K3 20mg、烟酸250mg、核黄素50mg、吡哆醇25mg、硫胺素25mg、D-泛酸钙100mg、生物素1.5mg、叶酸10mg、维生素B12 0.125mg、抗坏血酸250mg以及肌醇750mg。
(2)对照组的饲料配方
对照组的饲料的组分及按重量百分比含量如下：鱼粉25％，豆粕25％，菜粕15％，棉粕10％，小麦粉10％，大豆油4％，无磷矿物盐预混物2.75％，维生素预混物1％，维生素C 0.65％，氯化胆碱0.5％，三氧化二铬1％，大蒜素0.35％，以及沸石粉4.75％。所述对照组用于与本发明的低磷环保饲料对比，说明本发明的低磷环保饲料对于提高黄颡鱼对磷利用率的效果。
2、饲料的制备：
S1：按比例准确称取各组分，将颗粒较大的组分进行初次粉碎，然后通过混合机混合搅拌均匀，混合顺序遵循小料逐级扩大原则，得到混合物料；
S2：将混合物料进行超微粉碎至150～180μm粒径；
S3：将超微粉碎后的物料加入调质器中，通入炙热的水蒸气进行调质，调质过程中，保持物料及空间温度为96℃，调质时间为5min；
S4：将调质后的物料加入挤压膨化制粒机进行制粒，得到饲料颗粒，所述制粒温度为98℃；
S5：在93℃条件下，将饲料颗粒进行干燥后，冷却至室温，向饲料颗粒表面喷植酸酶，过筛去粉后，得到本发明的低磷环保饲料。
对照组的饲料制备过程中，在S5中，饲料颗粒干燥冷却至室温后，不向饲料颗粒表面喷植酸酶，直接过筛去粉，得到对照组的饲料。
3、实验鱼饲养
试验在循环水养殖系统内进行，选择大小均一、体格健壮的黄颡鱼幼鱼随机分配于6个容积为395L的养殖缸中饲养，每缸30尾，其中3个养殖缸内的黄颡鱼投喂本发明的低磷环保饲料，另3个实验缸内的黄颡鱼投喂对照组的饲料。每天于8:30和15:30投喂两次，饱食投喂，养殖试验持续8周，每天投喂前换去1/3的水。试验期间温度为24.3±0.3℃，溶氧为6.59±0.15mg/L，pH为8.03±0.01，NH4+-N为0.13±0.03mg/L，NO3--N为5.6±0.1mg/L，NO2--N为0.013±0.002mg/L，水循环速度约为3.4L/min。试验结果表明，本发明的低磷环保饲料中添加植酸酶显著提高了黄颡鱼的增重率和特定生长率；与对照组饲料相比，本发明的低磷环保饲料组磷利用效率提高了31.13％、排放粪磷降低了55.83％。
4、荧光定量分析基因表达
在养殖实验结束后分别采集本发明低磷环保饲料组和对照组的黄颡鱼的肠，去除脂肪后，用生理盐水漂洗后放入液氮速冻，后保存于-80℃待用。提取肠中总RNA并反转录，然后用荧光定量PCR将两组肠样品进行Slc34a2相对定量表达分析。分析结果表明，使用本发明方法制作的低磷环保饲料组的黄颡鱼肠Slc34a2a1和Slc34a2a2表达量分别比对照组的高11.14和10.34倍。此基因表达的结果正说明了本发明的低磷环保饲料对磷利用效率增加的原因，是因为本发明的低磷环保饲料中的植酸酶促进了黄颡鱼肠Slc34a2a1和Slc34a2a2基因表达量，促进肠钠磷转运载体蛋白基因的大量表达，以促进黄颡鱼小肠对饲料磷的吸收效率，提高了黄颡鱼对磷的吸收利用。
5、黄颡鱼生长和磷排放数据统计
本发明低磷环保饲料组的黄颡鱼增重率和特定生长率都显著高于对照组(P<0.05)；本发明低磷环保饲料组的黄颡鱼的磷利用效率为50.96％，而对照组磷利用效率为38.86％，本发明低磷环保饲料组的黄颡鱼的磷利用效率提高了31.13％。通过计算磷排放的结果发现，对照组黄颡鱼排放粪磷1.87g/kg，而使用本发明的低磷环保饲料组的黄颡鱼的排放粪磷为1.20g/kg，排放降低了55.83％，显著低于对照组(P<0.05)。
以上实验结果表明，本发明的低磷环保饲料不仅提高了黄颡鱼的增重率和特定生长率，也提高鱼体对磷的利用率，降低残饵磷和粪磷排放，为创建资源节约型、环境友好型、可持续发展的水产养殖环境提供保障。本发明的低磷环保饲料中添加植酸酶突破了黄颡鱼对饲料中磷利用效率低，磷排放高的局限，使黄颡鱼对磷的利用效率提高了31.13％、排放粪磷降低了55.83％。此外，本发明的低磷环保饲料以植物蛋白为主，包括豆粕、菜粕、棉粕等，原料为常规原料，来源稳定、价格低廉。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。