虾废弃物，真的能够变废为宝吗？高手揭露其营养、挑战和前景！

前言：

随着加工技术的进步，在降低养殖成本，并提高营养价值、产品质量和安全性。

2020年，渔业和水产养殖提供的虾的总供应量达到约1000万吨（MMT（湿重）），产生约3.5-6.5MMT的虾固体加工废物。全球虾加工废物中只有一小部分被进一步加工用于其他行业，而大多数由于其易腐烂的性质而被丢弃在垃圾填埋场。虾类加工废物的处置不仅会损失宝贵的营养物质，还会带来不利的环境影响，包括：水污染、栖息地退化和温室气体排放。

近几十年来，人们对虾加工废物作为生物活性化合物的来源和饲料成分进行了研究。许多深入的文献综述描述了从虾加工废物中获取生物活性化合物的生物技术过程，包括：长链多不饱和脂肪酸、多糖和类胡萝卜素。这些生物活性化合物已被证明具有抗氧化、抗菌和抗炎等特性，在化妆品、制药和农业等各个行业都有应用。

鉴于其广泛的应用，人们正在做出巨大努力，通过提高提取效率、提高成本效益，以及采用绿色提取技术来减少对环境的影响来克服以前的障碍。尽管对虾加工废物中这些生物活性化合物的纯化和应用进行了广泛的研究，但利用虾衍生产品作为水产饲料中现有蛋白质来源的替代品仍然尚未得到充分探索。更有效地利用虾类加工废物有助于提高虾类加工行业的可持续和经济可行性，同时有助于循环经济理念。

本文分享了水产养殖饲料中的虾加工废物：营养价值、应用、挑战和前景。

图1：流程图说明了虾产品所涉及的关键步骤。虾来源以蓝色表示，加工步骤以黄色表示，供人类消费的产品以深灰色表示，废物流以浅灰色表示。

一、虾衍生产品饲料的成长表现：

尽管一些研究报告了，饲料中添加虾衍生产品对水产养殖物种的生长性能有积极或消极的影响，但大多数研究没有发现任何明显影响。研究之间结果的差异可能是由于所调查的水产养殖品种和虾衍生产品的饲料含量水平等方面的差异造成的。例如，用虾衍生产品替代鱼粉或豆粕的饲料，似乎对甲壳类动物比鱼类具有更积极的影响，可能是因为虾衍生产品更符合甲壳类动物的营养需求。

此外，不同的饲料含量水平可能会对生长性能产生不同的影响。在所描述的研究中，虾衍生产品的低饲料含量水平通常不会影响生长性能，而在一些研究中，高饲料含量水平已被证明会对一项或多项生长性能指标产生负面影响。

研究人员认为，性能下降可能是由于虾衍生产品中必需氨基酸的含量低于鱼粉。

此外，虾衍生产品含有相对较高的灰分（干物质含量为10%至28%）。由于灰分没有能量价值，高饲料灰分含量会稀释能量密度，这会对可用于维持和生长的能量产生负面影响。最后，虾衍生产品含有甲壳素（干物质的1%至16%），此前曾被认为会对不同鱼类的生长性能产生负面影响。这些影响在低饲料含量水平下可能并不明显，但在更换较大比例的蛋白质来源时可能会出现。

其他因素也可能导致研究结果之间的差异，包括：固体加工废物的类型（头部、腹部外骨骼或尾部）、加工类型、虾种类和虾来源（野生或水产养殖）。然而，由于缺乏所用虾衍生产品的详细信息，无法对这些因素对生长性能的影响进行深入评估。

一些研究表明，用虾衍生产品替代常用的蛋白质来源可以增加采食量。先前的研究表明，虾衍生产品可以作为饲料引诱剂，提高鱼类和甲壳类动物饲料的适口性。尽管虾源产品中具有引诱特性的具体化合物目前尚不清楚，但具有这些特性的潜在化合物，包括：必需脂肪酸、游离氨基酸、核苷酸、肽和/或甾醇。展望未来，具有引诱特性的化合物的鉴定和随后的分离可能有助于提高水产养殖业的养殖效率。

二、虾衍生产品的养分消化率和消化酶活性：

尽管仅在少数研究中研究了含有虾衍生产品作为传统蛋白质来源替代品饲料的消化率，但似乎一旦虾衍生产品的含量达到总饲料的25%至30%，就会出现导致蛋白质和脂质消化率下降。营养物质消化率的下降可能是由于饲料几丁质的存在造成的，先前对三文鱼进行的一项研究证明，粗蛋白消化率随着饲料几丁质含量的增加而明显下降，并且脂质消化率也观察到类似的趋势。

饲料中高含量的几丁质或其他难消化物质会由于胃肠道传输时间缩短而导致营养物质消化率明显降低，从而限制了营养物质消化和吸收的时间。此外，甲壳素可以从物理上阻止消化酶接触蛋白质和脂质等底物，从而降低其消化率。此外，甲壳素通常处于含有蛋白质、脂质和矿物质的基质中，当甲壳素未被消化或仅部分消化时，这些基质仍然无法利用。甲壳素的完全消化需要几种甲壳素分解酶，而甲壳素能否被消化取决于多种因素，包括鱼类或甲壳类动物的种类，及其自然摄食习性。

在几种鱼类和甲壳类动物中发现了几丁质分解酶。但胃肠道中几丁质分解酶的存在，并不一定表明几丁质被大量消化，因为内切和外切几丁质酶都需要以最佳比例和活性存在。为了评估甲壳素是否被消化，需要进行甲壳素消化率研究。不幸的是，迄今为止的研究倾向于关注几丁质分解酶的存在，而不是鱼类和甲壳类动物中几丁质的消化率。部分原因是目前没有标准化的甲壳素定量方法，部分原因是甲壳素消化率的测定很复杂，特别是在甲壳类动物中。

三、虾衍生产品对鱼虾身体成分的影响：

由于水产品最终用于人类消费，其总体成分和肌肉成分是其营养质量和市场价值的重要决定因素。目前现有文献中的大多数研究调查了用虾衍生产品替代传统蛋白质来源，对鱼类和甲壳类动物的总体成分或肌肉成分的影响，结果表明，饲料中添加虾衍生产品对最终总量没有明显影响。比如：身体成分和肌肉组织成分。根据这些研究结果，在所研究的生物体中添加虾衍生产品，并没有导致其宏观营养质量发生实质性变化。

虾衍生产品含有大量的类胡萝卜素，特别是虾青素及其酯。这些化合物被认为可以增强多种水生物种的色素沉着，包括：三文鱼、日本对虾、虹鳟鱼和红鲷鱼。因此，在饲料中添加虾衍生产品可能适合改善水产品的色素沉着，使它们对消费者更具吸引力。此外，它还可以通过减少水产饲料中补充色素的需求来提供经济效益。然而，考虑到对生长性能的可能影响，需要进一步研究来确定虾源产品色素沉着的最佳含量及其成本效益。

图2：全球虾加工行业产生大量固体废物（头部、腹部外骨骼和尾部），其中相当一部分目前被丢弃在垃圾填埋场。这种废物由于其粗蛋白含量相对较高、氨基酸结构平衡和生物活性化合物，而具有作为水产养殖饲料替代成分的巨大潜力。

四、健康表现：

健康绩效是水产养殖生产系统的一个核心问题。水产养殖业的集约化导致养殖密度增加，从而引发压力。引起的压力会损害整体健康，并使水生动物更容易感染疾病。虾衍生产品中存在的某些成分（例如：甲壳质、虾青素和肽）已被证明在以纯化形式施用时在不同动物物种中具有生物活性。例如，虾青素已被证明具有免疫调节特性，可增强各种鱼类和甲壳类动物对病原体挑战的生存能力。这种效应已在鲤鱼、车虾、黑鱼、南美白对虾等物种中观察到。

此外，甲壳质以其直接和间接免疫调节特性而闻名。甲壳素可以对动物的免疫系统产生直接影响。对于天然饵料中不含几丁质的动物，抗原采样细胞可能会将几丁质识别为病原体相关的分子模式，从而可能引发免疫反应。此外，甲壳素通过改变几种动物物种的肠道微生物群组成和活性而具有间接的益生元作用。此外，甲壳素及其衍生物壳聚糖已被证明可以通过将这些微生物附着，在不同动物物种的甲壳素结合蛋白上，从肠道中清除潜在的致病细菌。

所有这些都可能是观察到甲壳素和壳聚糖提高了多种水生物种（包括：鲤鱼、白对虾和黄尾鱼）抵抗病原体挑战的存活率的潜在机制。然而，这些化合物均以高纯度化合物的形式给药，当它们与其他化合物一起存在于基质中时，可能不一定具有类似的效果。

因此，需要考虑在饲料中添加虾衍生产品是否会影响水产养殖品种的健康绩效指标。有许多研究调查了饲料中添加虾衍生产品对一系列水产养殖品种健康绩效指标的影响。不同的研究对许多绩效指标进行了调查，根据有限的研究数量，似乎饲料中添加虾衍生产品并不会影响所调查的健康表现指标。然而，需要更深入的研究来确定虾衍生产品对健康表现的潜在影响，以及不同生物活性成分的贡献。

五、观点：

本综述讨论了虾加工废物产品的水产饲料应用。尽管灰分和甲壳素含量明显较高，但虾衍生产品饲料仍含有中等到高水平的粗蛋白和平衡的氨基酸谱。营养价值的差异和不同的加工要求影响它们的应用。比如：虾水解液营养价值优越，但加工要求高，最适合三文鱼和虹鳟鱼等肉食性高价值水产养殖品种。相比之下，虾粉和虾青贮饲料需要较少的能源密集型加工，更适合天然消耗高灰分和甲壳质饲料的杂食性低价值水产养殖品种。

将每种虾衍生产品用于适当的水产养殖品种已经部分有助于克服与添加水产饲料相关的一些营养挑战。此外，将虾固体加工废物分为高营养品质（头部）和低营养品质（腹部外骨骼和尾部）有助于有效利用虾固体废物。可以应用进一步的加工技术（化学、机械和生物）来减少甲壳素和灰分含量，提高其营养价值。推进这些加工技术还有助于降低相关成本，使虾衍生产品与目前使用的原材料相比更具竞争力。主要的质量和安全挑战之一是腐败，可以通过适当的加工和储存条件将其最小化。

总的来说，在水产养殖饲料中使用虾衍生产品的前景广阔，可以提供相对高质量的水产饲料原料，同时利用现有的虾固体废物。