大黄鱼Pseudosciaena crocea Richardson是我国传统的“四大海产鱼类”之一，但天然大黄鱼资源濒临枯竭。20世纪90年代福建宁德市水技站刘家富等突破大黄鱼人工繁育技术。2016年福建省的大黄鱼苗产量高达36.3亿尾。目前，大黄鱼育苗生产仍需依赖轮虫、卤虫和桡足类等生物饵料。然而，生物饵料(1ive prey，LP)的生产成本高，产量、质量不稳定，与育苗需要时间不易同步，还存有携带病原微生物隐患等缺点，阻碍着大黄鱼养殖生产转型发展。为突破生物饵料对大黄鱼苗种生产的制约瓶颈，改善海水养殖培苗生产的饵料供给现状，支持海水养殖鱼类苗种生产的可持续发展，开发微胶囊新型微粒子饲料替代生物饵料便成为亟待解决的课题^[1]。赵金柱等^[2]采用微黏合过筛分级工艺，制作了粒径150~250 μm的微粒饲料，投喂12~25日龄大黄鱼仔稚鱼，探讨微粒饲料替代生物饵料对大黄鱼稚鱼生长、存活、体成分和消化酶活力的影响。大黄鱼仔鱼微胶囊饲料粒度与水中稳定性是影响仔鱼的净能量得益(netenegy gain)、残饵对育苗水体自污染和育苗成活率必需的技术指标。刘峰^[3]以干物质保留率、谢中国等^[4]以氮保留率表征微囊饲料的水中稳定性。但目前对微囊饲料的水中稳定性尚缺统一便捷的检测评估标准^[3]。本研究对试制的4批次大黄鱼仔鱼微囊饲料进行了相应的检测、研究评估，以期为建立适宜的微胶囊饲料制备工艺和产品标准提供参考。

1.   材料与方法

1.1   试验材料

于福建金华龙饲料有限公司应用多相界面聚合、喷雾干燥成型法试制4批次大黄鱼仔鱼微囊配合饲料:2015-3-11样品(A1)；2015-3-13样品(A2)；2015-5-8-1样品(A3)；2015-5-8-2样品(A4)，粒径为70~100 μm，其基本营养成分见表 1。

表  1  4批次微囊饲料基本营养成分

Table  1.  Basic nutritional components in four feed samples

(单位/%)
饲料编号	粗蛋白	粗脂肪	粗灰分	水分	钙	总磷
A1	51.69	15.97	12.76	4.02	1.39	0.95
A2	51.13	15.85	12.65	3.89	1.46	0.96
A3	50.85	16.41	12.48	3.96	1.37	0.89
A4	51.91	15.50	13.02	4.35	1.40	0.91

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1.2   仪器

BT-2002型激光粒度分布仪(丹东市百特仪器有限公司Bettersize)，样品百分比为0.001%~0.100%，测试范围为0.68~951 μm；Olympus-CX31生物显微镜。

1.3   试验方法

1.3.1   微囊饲料微观形貌

在扫描电镜样品台上贴一层导电双面胶，取少量微囊饲料撒在双面胶上，经真空喷涂钯金，以20 kV电子束扫描，观察其粒径大小和表面的微观形态，并拍摄图像、保存饲料微囊的形貌照片。样品的SEM图由福建省农业科学院电镜室检测提供。

1.3.2   微囊饲料粒度分布

称取大黄鱼仔鱼微囊饲料0.10 g，放入250 mL烧杯中，加入室温海水100 mL，对应的样品百分比为0.10%，用手工摇动、玻璃棒搅拌，均匀分散微胶囊饲料样本5 s，再倒入搅拌池，并充注经过滤的海水，打开搅拌和超声波振荡器，均匀样液后，再自动注进BT-2002型激光粒度分布仪的样品槽中，待视频图形相对稳定，测定其初始平均粒径及相应的中位数粒径D₅₀(一个样品的累计粒度百分数达到50%时所对应的粒径)和体积平均径。

1.3.3   微囊饲料水中稳定性

(1) 水中粒径减小率：微胶囊配合饲料的水中稳定性用粒径减小率来表示。在福建省海洋环境与渔业资源监测中心使用激光粒度分布仪对研发试制的4批次大黄鱼仔鱼微囊配合饲料样品进行检测。称取4份微囊饲料各0.10 g于250 mL烧杯中，加入100 mL海水，水温为(25±2)℃，盐度为20‰~30‰，用玻璃棒搅拌均匀5 s。浸泡15 min后，使用激光粒度分布仪测定该时刻平均粒径。之后每间隔15 min测定该时刻平均粒径及相应的中位径和体积平均径。历时120 min。

粒径减小率/%=[(d₀-d_t)/d₀]×100%

式中：d₀为微胶囊饲料的初始平均粒径(μm)，d_t为微胶囊饲料在海水中浸泡t时间后的平均粒径(μm)。

(2) 吸水率：称取一定质量干燥的微胶囊饲料样品置于23℃的海水中。每隔10 min称量吸水后微囊的质量，以此计算吸水百分率。

吸水百分率/%=[(W_t-W₀)/W₀]×100%

式中：W_t为t时间微胶囊饲料吸水后重量(g)，W₀为干燥微胶囊饲料重量(g)。

1.3.4   投喂饵料的大黄鱼仔鱼镜检分析

2015年在宁德市富发水产有限公司的育苗场，结合大黄鱼春季人工繁殖培苗生产，进行了微囊饲料替代生物饵料投喂大黄鱼仔稚鱼的试验。于大黄鱼2~12日龄仔鱼期间进行了4批次大黄鱼仔鱼微囊配合饲料100%替代生物饵料投喂观察试验，共设A1、A2、A3、A4、生物饵料对照组等5个处理。常规培苗管理，定时采集投喂饵料的仔鱼活体，用生物显微镜观察样本的消化道。

1.4   数据分析

采用统计软件SPSS 17.0对数据进行统计学分析。

2.   结果与分析

2.1   微囊饲料的微观形貌

对大黄鱼仔鱼微囊配合饲料样品先进行电镜扫描，借SEM图形貌鉴认其包被微囊型态，见图 1。4批次样品的SEM图形貌大体为：样品A1呈近似的球状，表面比较光滑、致密。A2、A3、A4样品，光滑、致密、粒径大大小小的球状表面有较多的褶皱和塌陷，没有明显的缝隙和孔洞。

图  1  喷雾干燥法制备的大黄鱼仔鱼微胶囊饲料SEM图

Figure  1.  SEM images of spray-dried microcapsules for feeding P. crocea larvae

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2.2   微囊饲料的粒度及粒径减少率

4批次大黄鱼仔鱼微囊饲料，在室温23℃、附带超声震荡分散1 min条件下，泡海水120 min的粒度变化见表 2，粒径减小率见表 3。从表中可以看出，4个微囊饲料样品粒度随着浸泡时间延长逐渐减小。其中，样品A2的D₅₀为71.63~61.92 μm，浸泡120 min的相应体积平均径减小率均值为14.19%，D₅₀减小率均值为10.97%。4个大黄鱼微囊饲料浸泡海水120 min过程，在8个时隔点的粒径减小率的平均值顺序为：A2 < A1 < A3 < A4。样品A2浸泡120 min的粒径变化见图 2，测得A2样品9条水中粒径分布变化的曲线族，每条曲线之间挨得很近，直观展示样品泡水120 min的粒度分布的变化。

表  2  大黄鱼仔鱼微囊饲料泡海水120 min粒径变化

Table  2.  Changes in particle diameter of four feed samples after submerging in seawater for 120 min

样品泡水时间/min	样品A1/μm			样品A2/μm			样品A3/μm			样品A4/μm
	体积平均径	中位径D50		体积平均径	中位径D50		体积平均径	中位径D50		体积平均径	中位径D50
0	97.47	87.98		80.48	71.63		68.42	45.00		71.62	45.02
15	96.84	86.74		76.18	69.42		52.20	32.30		32.39	20.09
30	71.71	63.29		73.64	64.86		47.59	28.60		26.37	17.44
45	70.73	58.08		67.69	64.80		44.87	26.67		18.78	14.36
60	61.48	53.47		66.04	63.55		37.36	23.83		18.61	14.36
75	50.94	45.73		64.27	61.68		32.04	19.69		17.21	13.91
90	59.38	46.86		64.96	62.93		27.52	17.37		17.07	13.73
105	49.16	44.15		64.42	61.00		26.56	17.19		17.29	13.90
120	36.09	30.72		65.32	61.92		26.20	17.18		17.35	13.86

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表  3  大黄鱼仔鱼微囊饲料泡海水120 min粒径减小率

Table  3.  Particle size reductions of four feed samples after submerging in seawater for 120 min

项目	样品A1	样品A2	样品A3	样品A4
初始微囊饲料粒径最大值D98/μm	276.9	242.5	238.6	245.6
浸水120 min粒径最大值D98/μm	138.8	168.8	128.6	52.72
浸水120min中位数粒径D50减小率/%	65.08	13.56	61.80	69.21
浸水120min体积平均径减小率/%	62.97	18.84	61.71	75.77
浸水120 min各时点中位数粒径D50减小率的均值/%	39.04	10.97	51.00	66.22
浸水120 min各时点体积平均粒径减小率的均值/%	36.35	14.19	46.69	71.19
浸水120 min粒径减小率顺序	A2 < A1 < A3 < A4
注：在超声震荡分散条件下，室温23℃。

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图  2  A2样品浸泡120 min的粒径变化

Figure  2.  Change in particle diameter of Sample A2 after submerging in seawater for 120 min

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2.3   微囊饲料的吸水率

微囊饲料吸水率随时间的变化见图 3。由图 3中可以看出，4条曲线的变化规律相似，初期吸水速度都比较快，微胶囊在浸泡海水10 min之前吸水速度为近似匀速直线上升，大约20 min之后吸水速度趋于平缓，在约60 min以后都已达到各自最大的吸水百分率，且保持稳定。A4微囊料约30 min即达到吸水百分率246%，接近最大值，4个微囊料均在溶胀大约60 min才达到最大吸水百分率，约220%~250%。而吸水速率的快慢主要表现在20 min到60 min这段时间内，相较A4而言，A1~A3微囊料在此时间内更有吸水潜力，具有后续吸水的能力。

图  3  微囊饲料吸水百分率曲线

Figure  3.  Percent water absorption of feed samples

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2.4   大黄鱼仔鱼摄食饵料的图像

在4种大黄鱼仔鱼微囊配合饲料100%替代生物饵料与育苗生产对照组投喂观察试验中观察到A2试验组中5日龄的仔鱼消化道充盈，摄食有微囊配合饲料，其他试验组未检有微囊料。相关生物显微镜消化道图像见图 4。

图  4  5日龄大黄鱼仔鱼摄食微囊饲料与摄食轮虫的消化道

注：A为试验组，5日龄大黄鱼仔鱼摄食A2微囊饲料，B为生产对照组，5日龄大黄鱼仔鱼摄食轮虫。

Figure  4.  Images of digestive tract of 5-day-old P. crocea lavae fed on microencapsulated feed vs. rotifers

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3.   讨论

最适摄食理论认为，动物总是设法获得尽可能大的净能量得益(netenegy gain)^[5]。鱼类摄食行为的观察试验已证明该理论的适用性^[6]。仔稚鱼总是先吞吸摄取与其口裂大小相符合的饵料微粒，以便顺畅获得更大的净能摄入量，减少摄食过程无效游动耗费体力的能量^[7]。微囊饲料的粒径一般为仔鱼口径的20%^[8]。2日龄大黄鱼仔鱼开口的口径约为0.37 mm；5日龄仔鱼口径0.56 mm；7日龄仔鱼卵黄囊完全消失，摄食能力增强，口径0.57 mm；12日龄稚鱼，口径约为0.78 mm^[9-10]。本次试制的大黄鱼微囊料的原料都经过超微粉碎后充分的研磨，借机械外力使固-液物料粒径变得足够小，达到细化、均质、分散、乳化的效果。本研究表明，样品A2的D₅₀为71.63 μm；A1最大，为87.98 μm；A3、A4约为45 μm。样品粒径最大值D₉₈仅为276.9 μm，表明4批次大黄鱼仔鱼微囊饲料样品粒径尺度的阈值和分布，与12日龄之前的大黄鱼仔鱼口裂大小范围比较适配。

大黄鱼仔鱼开口时系浮游生物食性。4日龄仔鱼口径0.53 mm；12日龄摄食明显，主动大量吞食轮虫。大黄鱼育苗生产过程饵料系列配置在仔稚鱼时段用褶皱臂尾轮虫Brachionus plicatilis。研究发现^[11-12]，一般轮虫L型被甲长130~340 μm，S型100~210 μm。试验组观察到的5日龄大黄鱼仔鱼的消化道充盈的图像表明，大黄鱼仔鱼微囊饲料的粒径尺度、阈值和分布可基本符合大黄鱼仔鱼摄食要求。参比轮虫的背甲的尺度范围、12日龄大黄鱼稚鱼的口径，初步认为，依本次试验条件试制的大黄鱼仔鱼微囊饲料粒径尺度分布基本符合大黄鱼仔鱼摄食要求。

本研究表明，经过90 min海水的浸泡，4批次微囊料的吸水百分率都呈现先匀速直线增加，后趋于减缓直至达到最大值。最大吸水百分率A1微囊料最小为215.65%，A4微囊料最大为257.55%。这表明4批次微囊料均有一定的吸水能力，4批次微囊料的吸水百分率各不相同主要与囊壁的渗透性不同有关。微胶囊囊壁的渗透性是微胶囊重要的性能之一，囊壁孔隙结构相对完整、稳定，微孔空间体积及比表面积的增大就可以容纳更多的水分，微胶囊的渗透性及吸水百分率提高^[13-14]。囊壁微孔和比表面积的大小与不同壁材性质的差异和实际生产时工艺条件的差异有关^[15]。喷雾干燥过程中，在工况温度和负压气流的共同作用下水分闪蒸，微细料滴聚缩，导致微胶囊表面凹凸。水分蒸发速度不同，导致微胶囊内部结构的致密度不同^[16]。孔隙率高的囊壁囊芯释放速率也高。因此应用于大黄鱼苗种生产的微囊饲料要有一定的吸水性与渗透性能，有利于保持一定的悬浮性和沉降速度，既便于幼体摄食，又防止悬浮于海水中微囊料芯材过快流失、额外增加水体氮负荷。本试验中的微胶囊饲料的壁材系天然高分子化合物，渗透性强，被幼体摄食的微囊料芯料有效成分较易被幼体消化吸收。同时渗透性也没有过高，以防止悬浮于海水中微囊料芯材过快流失和外界环境的影响。

一般认为微胶囊囊芯扩散释放是一种物理过程，一种微胶囊样品浸到含有大量介质水环境中，水由囊壁渗入开始溶解芯材，溶解的高浓度囊芯水溶液通过囊壁上的孔隙或者半透膜扩散到低浓度水相中，扩散过程持续进行到囊壁内外浓度达到平衡或整个囊壁溶解为止^[17-18]。而囊壁完整性发生的变化及芯材的溶出就造成微囊料的粒径减小。粒径减小率的增大表明了微胶囊水中稳定性的降低。本研究中，4个样品泡海水120 min的粒径减小率均值大小顺序是：A2 < A1 < A3 < A4，这与4个样品浸泡海水90 min的最大吸水百分率的大小顺序相同，也印证了微胶囊吸水能力的增强提高囊芯释放速率，加快粒径的减小，表明4个样品在海水中的稳定性的高低顺序则是：A2>A1>A3>A4，A2微胶囊配合饲料的水中稳定性可较好地满足大黄鱼仔稚鱼阶段的投饵操作要求。

微胶囊技术是重点发展和推广应用的高新技术之一，因其良好的功能特性，在水产饲料的研发应用已起步。但目前对饲料微胶囊的表征，芯材的扩散和控释机理以及如何贴近仔稚鱼摄食开展试验尚缺统一的理论指导。本研究采用检测微囊饲料吸水率和粒径减小率随时间的变化参数表征其水中稳定性。但测量微囊料吸水速度对吸水胶囊的处理操作相对困难，取样过程中稍有不慎容易引入较大的误差。若以氮保留率及干物质保留率表征饲料的水中稳定性则需要更长的测定时间。再对比现有粉态(鳗鲡配合饲料)、硬颗粒(对虾配合饲料)、膨化颗粒及软颗粒等型态的水产配合饲料产品的细度与水中稳定性项目指标的检测方法^[19]，使用BT-2002型激光粒度分布仪来检测评价大黄鱼仔稚鱼微囊饲料的粒度分布与粒径减小率，仅需少量样品，每次测定时间约1~3 min。仪器检测重复性误差≤1%(标准物质D₅₀)；相对偏差可控，仅为3%。测定步骤和计算方法简便快捷，数据稳定直观。湿法激光粒度分布仪软件功能强大。若继续摸索测试条件，积累资料，湿法激光粒度分布仪检测法或许可作为检测渔用微胶囊饲料的粒度与水中稳定性项目指标的备选方法。