全球新蛋白及能量原料的開發(fā)（待續(xù)）

Harinder P.S.Makkar

（聯(lián)合國糧食及農業(yè)組織 動物及健康部，意大利羅馬 00153）

中國·豬營養(yǎng)國際論壇

全球新蛋白及能量原料的開發(fā)（待續(xù)）

Harinder P.S.Makkar

（聯(lián)合國糧食及農業(yè)組織 動物及健康部，意大利羅馬 00153）

工業(yè)化豬禽生產分別貢獻了全球豬肉和禽肉產量的55%和71%，預計到2030年這種體系在增長的肉類產量中占比將超過70%，這將導致對動物飼料的巨大需求，特別是在拉丁美洲和亞洲。目前78%飼料谷物用于規(guī)模化的單胃動物生產。隨著人口增長和耕地面積減少，加上水資源短缺和持續(xù)的氣候變化將進一步加劇食用和飼用糧的競爭。我們急需一種特別是能夠使飼料資源不與人類食品資源發(fā)生競爭的轉換模式。本文將提供幾種新型的不用于食用的資源，比如生物燃料產業(yè)的副產品、昆蟲粉、樹葉粉、農工業(yè)副產品的蛋白分離物、使用廢水生產的單細胞蛋白、海藻以及蛋白水解物，這些新型原料有可能減少谷物在飼料工業(yè)中的使用，并降低飼料和食物供給的競爭。這些飼料資源預計將使養(yǎng)豬產業(yè)更具有可持續(xù)性。

新蛋白；能量原料；可持續(xù)；養(yǎng)豬

中國豬營養(yǎng)國際論壇是由美國動物科學學會、上海亙泰實業(yè)集團和上海優(yōu)久生物科技有限公司聯(lián)合主辦，以“凝聚全球科研力量，驅動豬業(yè)創(chuàng)新思維”為宗旨，力邀全球一流的機構、專家和學者，傾力打造一個動物營養(yǎng)領域具有國際性、前沿性和權威性的論壇。該論壇每兩年舉辦一屆，聚焦行業(yè)發(fā)展中的熱點、難點，通過專家學者和企業(yè)領導者之間進行開放建設性的學術探討、理論研究和實踐經驗交流，整合全球動物營養(yǎng)領域最新的技術和研究成果，推動行業(yè)發(fā)展，創(chuàng)造和提升產業(yè)價值。 www.asaschina.org

動物繁殖與飼養(yǎng)，動物健康與福利在畜牧生產中具有重要支持作用，但飼料始終是其發(fā)展的基礎和主要驅動力。飼料占畜牧生產運營總成本中的70%以上。另外，飼養(yǎng)狀況差不僅影響動物生產力，也影響動物健康、行為和福利。由于飼料和食源性病原體之間的緊密聯(lián)系，食物鏈的安全和質量也會到受影響。飼料中存在的霉菌毒素、殺蟲劑和重金屬也同樣影響動物和人類的健康，以及產品質量和安全（Makkar，2016）。

目前，飼料資源在發(fā)展中國家極其緊缺（Makkar，2012a）。預計到2050年，所生產的谷物中大約有35%將被用作動物飼料。目前，有大約8億噸谷物（總谷物產量的1/3）用于動物飼料中，到2050年畜牧生產中還需要額外的5.2億噸谷物作為飼料。2013年，單胃動物（豬和家禽）生產消耗了1.55億噸飼料蛋白，到2030年還要增加5200萬噸飼料蛋白以滿足全球單胃動物生產的需求。這些新增的蛋白需求中近90%源于發(fā)展中國家，且絕大部分需要與人類食物產生競爭。2000年，78%飼用谷物用于工業(yè)生產密集地區(qū)的豬禽生產中（Herrero等，2013）。中國在飼料谷物貿易和使用中扮演著重要的角色。目前，中國生產和消費了全球一半的豬肉 （世界上最大的生產國和消費國），生產了全球20%的禽肉（第二大生產國）大豆（用于動物飼料）進口國。中國還主要從美國進口DDGS，以及從其他國家進口大麥、小麥和高粱等。2011年，中國飼料工業(yè)大約使用掉玉米總產量的70%。全球玉米總貿易量遠低于中國飼料工業(yè)對玉米的需求量。由于畜禽產品消費的進一步增加，中國飼料的需求也將進一步增加。飼料原料需求量的增加將對世界貿易、飼料原料價格和環(huán)境產生巨大影響。中國對飼料的需求以及工業(yè)化畜牧生產供應鏈的全球化導致了土地利用的變化（Sharma，2014）。另一個經濟增長體，印度也需要大量的飼料用于其單胃動物生產。印度的肉雞生產提供了其禽肉需求的絕大部分。據(jù)估計，與2000年相比，到2030年之前，印度肉雞產業(yè)每年將額外增加約2700萬噸飼料的用量 （Robinson和 Makkar，2012）。目前肉豬產量在印度較低。

土地、土壤和水資源短缺，全球變暖以及頻繁的氣候異常等因素，加劇了耕地以及如碳礦，水和礦物質（如磷）等不可再生資源的競爭，這將對飼料和糧食生產系統(tǒng)的可持續(xù)性構成巨大的挑戰(zhàn)。持續(xù)增長的人口和越來越激烈的食物-飼料-燃料的競爭將進一步激化。為了尋求不與人類食物存在競爭關系的新型飼料資源，并擴大飼料資源庫，本文將一些用于可持續(xù)性肉豬生產的富含蛋白質和能量的新型飼料資源作一綜述。

1 生物燃料副產品

DDGS是生物乙醇工業(yè)的副產品，玉米、小麥、高粱和大麥等谷物發(fā)酵用來生產生物乙醇。生物乙醇蒸餾后回收的DDGS，其產量約占用于生產生物乙醇谷物總量的1/3。全球每年生產4500萬噸的DDGS，廣泛應用于畜牧業(yè)飼料中。例如，美國的牛肉產業(yè)所用DDGS為66%，乳品業(yè)為14%，豬肉產業(yè)為12%，家禽產業(yè)為8%。DDGS作為價格較高的玉米和大豆的一種替代原料應用于牛、豬、家禽和魚類飼料中，但其最佳的添加水平還有待確定。DDGS或高蛋白DDGS（HP-DDGS）可用于肉豬生產的各個階段。DDGS的能量與玉米相近，但HP-DDGS的能量較高。DDGS中磷的消化率很高。斷奶后2～3周的生長豬可飼喂含有30%DDGS的日糧；而在滿足氨基酸需求的情況下，懷孕母豬日糧中的DDGS添加量可達50%；對于育肥豬，在屠宰前3～4周可減少DDGS的添加量，因為較高的碘含量會降低脂肪質量。研究表明，育肥豬日糧中DDGS達到20%時，并不影響其生長、長膘和胴體組成。小麥DDGS是豬禽日糧能量、蛋白質和磷的主要來源。DDGS中的粗蛋白質可高達30%，但賴氨酸水平低且存在變異，回腸消化率低于全麥，尤其是當DDGS有熱損傷的時候。小麥DDGS的能值也比全麥低，差異在于DDGS中的纖維含量；然而，小麥DDGS在豬禽日糧中添加量可達30%，只要日糧滿足預期生產性能的標準（Makkar，2014）。DDGS中的主要有害物質的濃度與其谷物原料相比增加了3倍，因此，特別需要關注霉菌毒素、非淀粉多糖和植酸鹽的含量。某些情況下，發(fā)酵培養(yǎng)基中會添加抗生素以控制細菌污染，因此，DDGS中也需要監(jiān)控抗生素的含量（Shankarlal等，2015）。研究表明，在含有DDGS的豬日糧中添加外源酶的功效取決于一些因素，比如動物日齡和生理階段，日糧化學組成，尤其是DDGS添加水平等。對于提高營養(yǎng)素的消化率和生長性能方面，非淀粉多糖降解酶比植酸酶更有效（Swiatkiewicz等，2016）。

脂肪酸蒸餾液和甘油是生物柴油工業(yè)的副產物，分別產生在將油轉化為生物柴油的酯交換反應過程中。脂肪酸蒸餾液和甘油都是很好的能量飼料，能夠代替畜禽飼料中的谷物。對于豬，粗甘油比玉米含有更多的能量。如果價格合適，母豬日糧中甘油添加量可達9%，斷奶之后的豬日糧中至少可加6%，育肥豬日糧中可增加至15%（Makkar，2014）。另一方面，Gallego等（2016）指出，中和的半純化甘油以14%的水平添加到生長-育肥豬 （30～90 kg）日糧中，不會影響其生產性能，血漿變量，定量的胴體特征和肉質；而以12%的水平添加到仔豬前保料中（6～15 kg），也不會影響其生長性能（Diaz-Huepa等，2015）。保育豬日糧中添加9%或18%的甘油不會影響營養(yǎng)素的消化率和血漿代謝物，但會增加尿中甘油水平。這表明高水平的甘油添加量會使甘油的代謝途徑變成飽和狀態(tài) （Oliveira等，2014）。然而從脂肪酸蒸餾液中獲得的脂肪酸會在小腸中跟隨單甘脂或雙甘酯一起被吸收。豬能夠利用日糧中相對飽和或不飽和脂肪，但不飽和脂肪/油的添加會導致更多不飽和脂肪酸的沉積，這會使得胴體脂肪變軟，從而降低胴體品質（Tomkins和Drackley，2010）。

亞麻薺屬和蕓苔屬植物的粕類是生物燃料生產的副產物。亞麻薺粕可按10%添加到蛋雞和肉雞日糧中，不會影響其生產性能、肉品品質，但會降低肉和蛋中ω-6和ω-3的比值。亞麻薺粕含有大約35%粗蛋白質和14%醚，用含有40%亞麻薺粕的日糧飼喂生長豬，其粗蛋白質消化率 （約70%）和氨基酸消化率略低于加拿大雙低菜籽粕。因此，當在豬日糧中使用時，應該考慮亞麻薺壓榨物的上述指標數(shù)值以及芥子油苷的含量 （26.6～42.3μmoL/g）和胰蛋白酶抑制劑的含量（5.8～18.4胰蛋白酶抑制劑單位/mg）（Almeida等，2013）。熱處理會使胰蛋白酶抑制劑失活，亞麻薺屬和蕓苔屬植物的粕類自身含有的芥子油苷降解酶可用于降解芥子油苷。對豬來說，螺旋壓榨亞麻薺餅（SPCC）中的消化能、代謝能和凈能計算值分別為17.5、16.2、10.2 MJ/kg（Kahindi等，2014）。日糧中添加植酸酶可提高生長豬對磷的利用（Adhikari等，2016）。飼喂含有18%芥菜餅日糧的豬未表現(xiàn)出不良影響，但在較高采食量時，生長率會下降。無論是生長豬還是育成豬都可飼喂含20%～25%棕櫚仁餅的日糧。生物柴油生產中油脂萃取后的微藻副產物也是很好的飼料（Makkar，2014）。亞麻薺屬和蕓苔屬植物的粕類以及生物柴油提取后的微藻副產物在豬日糧中的開發(fā)利用還需要進行系統(tǒng)研究。

擁有了可行的脫毒工藝 （有機溶劑提取+加熱），有毒基因型的桐油樹生產的桐油樹籽粕就可以應用于豬的日糧中（Makkar，2014）。核仁粕約含60%粗蛋白質，蛋白質消化率高于90%。然而它缺乏必需氨基酸賴氨酸，還富含抗營養(yǎng)因子植酸鹽。向豬日糧中添加賴氨酸和植酸酶（用于緩解植酸鹽的不良影響）后，脫毒桐油樹籽粕可以替代50%的豆粕蛋白，且不影響其生產性能（Wang等，2011）。同樣地，來源于無毒基因型的桐油樹籽粕和白樺樹籽粕的營養(yǎng)組成與脫毒桐油樹籽粕類似，可替代生長豬日糧中50%的豆粕蛋白（Makkar，2012b）。表1匯總了這些副產物的建議添加量。

2 昆蟲粉

黑兵虻幼蟲粉 （Hermetia illucens）含大約40%粗蛋白質，并依賴飼養(yǎng)黑兵虻蠅的底物而能富集高濃度的油脂（Makkar等，2014））。這種蟲粉是一種適合生長豬的日糧原料，它的氨基酸、脂肪和鈣含量使其擁有特別的價值。然而，它相對缺乏含硫氨基酸 （蛋氨酸+半胱氨酸）和蘇氨酸，所以需要額外添加這些氨基酸來制作平衡日糧（表2）。需要注意這種蟲粉的灰分含量較高。含有幼蟲粉的日糧與以豆粕為基礎的日糧均具有較好的適口性。對于生長公豬，這種幼蟲粉和豆粕的糞表觀消化率相近（分別為76%和77%）（Newton等，1977）。黑兵虻蠅蛹干粉用于早期斷奶仔豬日糧中，可在補充或不補充氨基酸的情況下替代（0%、50%、100%）血漿粉（階段1為0%，階段2為2.5%，階段3為5%）。不補充氨基酸時，階段1期間，用昆蟲粉替代50%血漿的日糧飼喂表現(xiàn)出較好的生產性能 （+4%增重，+9%飼料效率）。然而100%替代血漿的日糧并未表現(xiàn)出較好的生產性能（總性能降低3%～13%）?？赡苡斜匾獙⑵渥龀删碌睦ハx粉 （去除表皮和提純），使黑兵虻蠅蛹粉更適合早期斷奶仔豬（Newton等，2005）。

表1 生物燃料副產物及其他非常規(guī)飼料原料在豬日糧中的建議添加量

家蠅幼蛆（Musca domestica）可作為蛋白質和脂肪的來源，其蛋白質含量在40%～60%，脂肪含量變化更大，范圍為9%～26%。大齡的家蠅幼蛆體內含有較少蛋白質和較多脂肪 （Aniebo和Owen，2010；Aniebo等，2008；Inaoka等，1999）。家蠅幼蛆中磷含量與黑兵虻蠅幼蟲相近，但鈣含量降低了約15倍。家蠅幼蛆中賴氨酸含量也很高，與黑兵虻蠅幼蟲相近（5～8.2 g/100 g粗蛋白質，平均6.1 g/100 g粗蛋白質）（表2）。關于家蠅幼蛆粉在豬飼料中應用的的報道較少。研究表明，飼喂母豬及其仔豬含有加工過的家蠅幼蛆粉的日糧，對仔豬生長性能、健康、感官特性和母豬的生理、哺育性能均無不良影響 （Bayandina和Inkina，1980）。在等能和等蛋白的條件下，飼喂斷奶仔豬家蠅幼蛆粉代替魚粉的豆粕基礎日糧，對體重增加和飼料轉化率無負面影響 （Viroje和 Malin，1989）。另外，在早期斷奶仔豬飼喂的日糧中添加10%的瘤胃內容物干粉和家蠅蛆粉，并且以3∶1比例的混合物來替代10%小麥，對其生長性能無不良影響（Adeniji，2008）。

表2 一些昆蟲粉的氨基酸組成g/16 g N

谷粉蟲 （Tenebriomolitor）含有大量蛋白質（47%～60%）和脂肪（31%～43%）。新生幼蟲含約60%水分，灰分含量相對較低（＜5%干基）。與其他昆蟲一樣，鈣含量和鈣磷比值很低（Makkar等，2014）。目前尚無關于谷粉蟲用于豬飼料的報道。

蠶蛹粉 （Bombyxmori）的蛋白質含量范圍在52%～72%，而脫脂后的蠶蛹粉蛋白質可高于80%。相對于其他昆蟲，蠶蛹粉鈣含量和鈣磷比值也很低。賴氨酸（6%～7%/100 g粗蛋白質），蛋氨酸+半胱氨酸的水平約為4%（表2）。未脫脂的蛹粉富含脂肪，高達37%，蠶蛹粉的多不飽和脂肪酸含量高，尤其是亞麻酸。目前，蠶蛹粉用于豬飼料的報道也很有限。研究表明，蠶蛹粉可完全替代生長和育肥豬日糧中的魚粉，而不改變胴體和肉質以及血液參數(shù)（Medhi，2011；Medhi等，2009a、b）。使用脫脂蠶蛹粉100%替代生長豬和育肥豬日糧中的豆粕，而對其生長性能和胴體特性無不良影響是有可能的。但當替代率高達50%時對采食量會產生不良影響，這可能是由于日糧中能量太高或者適口性較差造成的。然而，較好的飼料轉化率補償采食量的降低，這可能是因為蠶蛹粉日糧的賴氨酸含量較高（Coll等，1992）。

對各種昆蟲粉的研究表明，它們可替代豬日糧中至少50%的豆粕蛋白（見表1），然而還需要更深入的研究以優(yōu)化其添加水平，以及優(yōu)化在其高添加水平條件下的氨基酸缺乏的補充方案。

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表10 豬料中霉菌毒素污染情況

2.1.10 米糠中霉菌毒素污染統(tǒng)計及分析 由表11可以看出，米糠中黃曲霉毒素和嘔吐毒素檢出率為100%，黃曲霉毒素毒素少量超標，建議添加適量針對黃曲霉毒素的復合型霉菌毒素吸附劑。

表11 米糠中霉菌毒素污染情況

2.2 生產企業(yè)毒素檢測分析 隨著霉菌毒素的污染越來越廣泛，生產企業(yè)對飼料與原料的霉菌毒素重視程度逐步增加，很多企業(yè)將霉菌毒素檢測作為常規(guī)手段，關注的毒素類型從最早的黃曲霉毒素，轉向了嘔吐毒素和玉米赤霉烯酮。檢測手段也有最初的半定量的試紙條，擴展到ELISA定量檢測，甚至HPLC檢測。通過這些檢測，就可以根據(jù)原料霉菌毒素類型與污染水平合理運用原料，并采用綜合的防控手段來進行霉菌毒素風險管理，從而發(fā)揮原料最大價值。

3 小結

2016年霉菌毒素檢測結果表明，霉菌毒素污染較嚴重的依然是玉米副產品（玉米蛋白粉、玉米胚芽粕和玉米纖維）和DDGS類玉米原料；從毒素污染情況來看，黃曲霉毒素污染范圍較廣，但是超標率在逐漸降低；玉米赤霉烯酮和嘔吐毒素污染范圍和超標率呈上升趨勢。因此建議盡量慎用玉米副產品原料或適當降低其在豬料配方比例，同時適當增加復合型毒素吸附劑的用量。

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（未完待續(xù)）

Industrial swine and poultry production account for 55%and 71%ofglobal pork and poultry production，respectively；and these systems are projected to account for over 70%of the increases inmeatproduction to 2030，thiswillensue a huge demand for animal feed especially in Latin America and Asia..In addition，currently 78%of the feed grain use in the intensivemonogastric sector.With increase in population and decrease in arable land coupled with water shortage and ongoing climate changewould further exacerbate the food-feed competition.A paradigm shiftespecially in the use of feed resources thatdo not competewith human food is needed.This paperwill presentnovelhuman-inedible resources such as coproducts of the biofuel industry，insectmeals，leafmeals，protein isolates from agro-industrial by-products，single cell proteins produced usingwaste streams，seaweeds and protein hydrolysates thathave potential to reduce grain use in the feed industry and decrease food-feed competition.These feed resourcesare expected tomake the swine industrymore sustainable.

new protein；energy feedstuffs；sustainable；pork production

S816.4

A

1004-3314（2017）04-0040-05

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20170411