水產養殖大突破！

「嘉大蛋白」大幅提升產業競爭力

水生生物科學系助理教授 董哲煌

　　由本校生命科學院朱紀實院長領導水生生物科學系主任陳哲俊、副教授陳淑美、郭世榮、助理教授董哲煌、生物資源學系主任鍾國仁及動物科學系特聘教授陳國隆等教師群，歷經十年，成功開發出結合綠色、環保、高科技之創新技術之「嘉大蛋白」，應用在水產養殖業，大幅度降低水產養殖之飼料成本，增加產業競爭力。而這個成果，在今年1月31日選擇在本校會議廳向全校公布，當日邀請數十家飼料廠商與業者共襄盛舉，取得相當好的會議成果，並增加本校對於水產養殖業界的影響力。

　　在臺灣水產行業受到中國大陸農產品出口退稅13%，以及東南亞水產品低價雙重夾擊的情勢下，近年來出口不斷下降，加上內需不振，不論是臺灣鯛、虱目魚或石斑魚近年都面對著滯銷的問題，因此嘉義大學很早就在魚粉替代蛋白上進行研究，以降低最多的成本，提升臺灣養殖業競爭力。眾所皆知，魚粉主要來源為野生捕撈之魚貨，在2009年，全球有30%(約2300萬噸)的捕撈魚貨會被應用於非食物產品中，例如動物飼料中提供蛋白質成分(FAO, 2011)，由於魚粉有穩定的蛋白質和氨基酸並對多種水產生物有極佳的適口性(NRC, 1993)，因而通常被作為水產飼料中蛋白質的主要來源。在水產養殖飼料中，魚粉成分含量介於25至50%，肉食性魚種需求量一般會較雜食性魚種更高，在蝦類養殖業，飼料也含有30-50%的魚粉成分，而在全球養殖量最多的鮭鱒魚類，其飼料有將近50%是魚粉成分。在過度漁撈已經成為全球話題的今日，飼料中的魚粉，常常是商用飼料中的最高單價，也常常是使用量最高的原料 ，其品質更影響最後整體飼料之表現。
　　「嘉大蛋白」提供了水產養殖業另一種可行的選擇，其原料取自於農牧產業的下腳料，如羽毛粉、肉骨粉、血粉及腸黏膜，經由特殊發酵製程後，可大幅提高利用率，是一種廢物變黃金的實現，其可大幅減少魚粉使用量的特點，製成的完全飼料更容易通過ASC（Aquaculture Stewardship Council）的永續認證，使臺灣生產的養殖魚類更容易進入國際市場。而此深層發酵物，是利用微生物的發酵分解將消化率不佳的飼料原料，轉化為媲美高級魚粉的飼料原料。不同於一般一段式的固態發酵製程，嘉大蛋白採用兩階段式固態發酵製程；第一階段選用對蛋白質分解能力較好的枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)將飼料進行耗氧發酵，而在第二階段使用產酸能力較好的酵母菌進行厭氧發酵，增加飼料的適口性，經過兩階段的深層發酵，大分子蛋白質以相當高的比例降解成小分子胜肽在腸道中容易被吸收，營養利用效率高，對於腸道較短的水生生物，是相當理想的蛋白質來源。

研發背景

　　「嘉大蛋白」的開發過程其實有一定的運氣與眾多本校教師參與，最早是在2006-2007年由動物科學系陳國隆教授在一項將發酵廚餘變飼料的研究中獲得啟發，利用分離出的原生蛋白質分解菌將一系列的較差蛋白質(羽毛粉、肉骨粉、DDGS、菜籽粕、椰子粕、大豆粕)轉化成為優質蛋白，其後十年間，陳教授及本校生科院朱紀實院長，翁博群主任， 謝佳雯老師 以及包括邱義源校長在內的眾多教授共同貢獻將「嘉大蛋白」的關鍵發酵技術與添加劑(益生菌、酵素、多醣體、益生物質及中草藥)配方完善成功，並在眾多畜產生物( 白肉雞、紅羽土雞、乳豬、泌乳豬)等飼料中添加，取得相當好的效果。

　　而研究團隊更在6年前開始將觸角伸向水產生物，由於水產生物的魚粉使用量較畜產更高，因此吸引了水生生物科學系的老師加入，從6年前水生系陳淑美副教授的研究中，添加約2%的嘉大蛋白在雜食性的臺灣鯛飼料中，比較對照組或魚粉組顯著改善體增重及飼料效率；在生資系鍾國仁老師的金目鱸的試驗中，以嘉大蛋白取代飼料中30%的魚粉，在固定飼量情形下，可顯著改善體增重30%、飼料效率11 %。郭世榮老師的肉食性魚類二度試驗中再度證明具有同樣效果，且對魚粉取代量可提升到50%，同時可較魚粉組顯著改善體增重17%、飼料效率9%。而在筆者的龍膽石斑魚試驗，亦再次得到驗證，研究團隊發現，嘉大蛋白在製成飼料後成品含益生菌，每克菌數2X107以上，能耐過胃酸及膽鹽進入腸道，內包子甦醒後吸附、定殖於腸道，一方面分泌酵素分解較大營養分子，增加宿主對營養物質的利用，另一方面及抗腸道中有害細菌，提高宿主抵抗力，而這些益生菌同時間有水質穩定的功能，能分解池底有機質，減少水中含氮廢棄物的量，是一兼二顧的水產新飼料原料。

　　其後研究團隊更進一步委託民間業者生產商用完全飼料，給試驗養殖戶使用，在半年的試驗期當中，以嘉大蛋白配製成蝦子完全飼料，可較商業飼料改善10%體重及飼料效率。在田野試驗中，以純養白蝦之漁民唐佳揚表示，嘉大蛋白配製成蝦子完全飼料，完全不輸商業飼料，且飼料成本大大降低約30%。在魚、蝦混養之表現中，據藍藻蝦負責人鄭博士表示，蝦子收成率及生長情形均較商業飼料佳。白蝦2017整體收成普遍降低2-3成，但對於臺南市七股區養殖班有使用嘉大蛋白試驗料的實驗戶而言，今年白蝦較去年豐收20%，虱目魚收成率較商業飼料每尾多出37公克，有使用過的人均肯定嘉大蛋白在白蝦及混養池之表現效果。在桃園、高雄及屏東漁民之田野試驗中，鱸魚及石斑魚飼養亦得到滿意之結果，其中利用嘉大蛋白製成之石斑魚完全飼料試驗中，高雄市林園區李先生的石斑魚種苗生長性能較一般商業飼糧佳，且可降低飼料成本。

 未來的展望

　　雖然研究團隊已經在水產養殖上取得豐碩成果，在產業上來說，如果能廣泛使用嘉大蛋白來取代魚粉的使用，以金目鱸來說，飼料的成本大概在總成本的57%，而每公斤魚售的生產成本以魚粉來說將近37.20NTD/KG，而取代30%可降至31.43NTD/KG，而取代50%可降到32.15NTD/KG，估計單單在鱸魚上可將單位飼料換肉生產成本減少 15.5%，而在其他肉食性魚類也有相同的效果。以2011年 26.38億的產值來說，可以幫全國農民節省 2.33億元，而估計應用在其他肉食性魚類來說，單單以石斑魚養殖上就可能為農民節省50億元以上，惟團隊尚未在實驗室內進行精準的成本分析。未來，研究團隊會朝向更精準的固態發酵技術，以降低發酵原料黏性所造成的製造困擾，並開發更廣泛的應用，如二枚貝飼料與飼料免疫增進上的研究，相信未來此項研究，能成為本校在學術方面的特色。