全球新蛋白及能量原料的開發(fā)（續(xù)）

Harinder P.S.Makkar

（聯(lián)合國糧食及農(nóng)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)（續(xù)）

Harinder P.S.Makkar

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

中國豬營養(yǎng)國際論壇是由美國動物科學(xué)學(xué)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(qū)動豬業(yè)創(chuàng)新思維”為宗旨，力邀全球一流的機構(gòu)、專家和學(xué)者，傾力打造一個動物營養(yǎng)領(lǐng)域具有國際性、前沿性和權(quán)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(xué)者和企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者之間進行開放建設(shè)性的學(xué)術(shù)探討、理論研究和實踐經(jīng)驗交流，整合全球動物營養(yǎng)領(lǐng)域最新的技術(shù)和研究成果，推動行業(yè)發(fā)展，創(chuàng)造和提升產(chǎn)業(yè)價值。 www.asaschina.org

3 海藻

海藻是非常好的蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)原料。相比其他藻類，褐藻因其體型大和易于收割，而在動物飼料中的應(yīng)用研究和開發(fā)利用較多。褐藻的營養(yǎng)價值比紅藻和綠藻低，其蛋白質(zhì)含量較低（最高約14%），但褐藻含有大量生物活性成分。紅藻富含蛋白質(zhì)（高達50%），綠藻蛋白質(zhì)含量也很高（高達30%）。褐藻含有許多復(fù)雜的碳水化合物和多糖，還含有藻酸鹽，以及包含聚合物和海帶多糖的硫酸巖藻糖；紅藻含有瓊脂、角叉菜膠、木聚糖、硫酸半乳糖和卟啉；綠藻含有木聚糖和硫酸半乳糖。

對于豬，當(dāng)大量攝入這些多糖時可能對營養(yǎng)價值產(chǎn)生不利影響，但增加復(fù)合酶可緩解此影響。研究表明，日糧中褐藻含量較高對豬有害。例如，用含10%巖衣藻粉的日糧飼喂豬不會影響其血液指標(biāo)，但幾周后體重明顯下降（Jones等，1979）。如今，低劑量添加海藻（1% ～2%），對豬健康和肉質(zhì)存在益處。這些海藻可作為益生元提高豬生產(chǎn)和健康水平（Makkar等，2016）。海藻和海藻提取物已被證明具有益生作用，能夠提高豬體免疫功能，并被評定為豬潛在的抗生素替代品。例如，從海帶屬植物中提取的海帶多糖和巖藻多糖可提高仔豬生產(chǎn)性能，并認(rèn)為海帶多糖是提高腸道健康和生產(chǎn)性能的主要物質(zhì) （McDonnell等，2010；Gahan等，2009）。用含0.8%海藻的日糧飼喂豬4 d，提高了唾液中IgA水平和免疫功能（Katayama等，2011）。用含有1%海藻粉的日糧飼喂小豬，可減少胃和小腸中大腸桿菌的積累，并增加小腸中乳酸桿菌/大腸桿菌比例，表明這種海藻可以抵抗腸道紊亂（Dierick等，2009，2010）。另有研究表明，海藻以0.25%、0.5%或1%比例粉添加在小豬日糧中，均未能提高斷奶仔豬的生產(chǎn)性能、腸道健康參數(shù)、血漿氧化狀態(tài)，也未改變前腸和盲腸的微生物生態(tài)學(xué)。可能原因是添加量較低或者是由于褐藻多酚的存在，中和了其他化合物的益生作用。至于未被改變的氧化狀態(tài)，可能是日糧中具抗氧化功能維生素的添加掩蓋了海藻的抗氧化作用（Michiels等，2012）。

對于豬，海藻似乎更有可能成為一種益生的成分而不是一種大宗的營養(yǎng)來源。鑒于海藻對提高養(yǎng)豬生產(chǎn)效率和豬肉產(chǎn)量具有很高的潛能，應(yīng)該加強其作為益生元使用的研究工作。

4 分離蛋白、樹葉粉和單細胞蛋白

采用等電點沉淀原理，從富含蛋白的植物原料如白三葉草、菜籽粕/餅、葵子粕/餅、棕櫚油餅等制備分離的蛋白質(zhì)，也能作為單胃動物日糧中豆粕的一種很好的替代物。如果分離蛋白質(zhì)的制備過程可降低原材料中的纖維和抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量，則更適合添加到家禽和豬飼料中。有必要開發(fā)應(yīng)用從傳統(tǒng)反芻動物飼料資源中制備的分離蛋白，并用于豬禽飼料中，類似于大豆分離蛋白在單胃動物日糧中的應(yīng)用 （Jankowski等，2009；Grala等，1998；Sohn等，1994）。

辣木是一種快速生長的植物。辣木如果作為飼料作物種植，整體含16%～17%的粗蛋白質(zhì)，而樹葉粉（不含細枝和莖）含有25%～27%的粗蛋白質(zhì)。辣木蛋白的品質(zhì)，就必需氨基酸組成和蛋白質(zhì)消化率而言，與豆粕一樣好（表3）。在集約化耕作條件下，每公頃辣木蛋白的產(chǎn)量高于大豆近5倍。辣木葉粉是糖類、維生素和抗氧化劑的主要來源。辣木葉粉是單胃動物日糧中豆粕的很好替代品，而細枝和軟莖可飼喂反芻動物（Foidl等，2001）。一個育肥豬的試驗研究報道，含有7.5%辣木葉粉處理的飼料轉(zhuǎn)化率顯著高于含2.5%和5.0%葉粉的處理（Mukumbo等，2014），這說明7.5%辣木葉粉組的小豬將飼料轉(zhuǎn)化為增重的效率較低。另一方面，Acda等（2010）報道，使用高達10%的辣木葉粉日糧飼喂對斷奶豬和保育豬均無副作用。Ruckli和Bee（2016）在育肥豬日糧中添加15.6%辣木葉粉替代7.2%豆粕。盡管含豆粕和葉粉日糧的飼料轉(zhuǎn)化率相近，但葉粉日糧的生長速度較低。飼喂含葉粉日糧豬的瘦肉率較高。這些研究結(jié)果的差異可能與研究選用豬的不同日齡有關(guān)（斷奶前仔豬和育肥豬）。也可能是由于不同品種的辣木葉粉中的單寧酸和皂角苷的含量存在差異。辣木葉富含抗氧化劑和維生素（Foidl等，2001），可能會提高豬肉的品質(zhì)。桑葉粉的蛋白質(zhì)含量也很高，且必需氨基酸組成與辣木葉粉和豆粕一樣，具有添加到豬日糧中使用的潛力（Singh和Makkar，2002）。桑葉粉按20%水平添加到生長育肥豬日糧中，替代常規(guī)蛋白源，不影響其生長性能，卻可降低飼喂成本（Osorto等，2007）。收割的樹葉葉齡和施肥管理都會影響豬群反應(yīng)。通?？商砑?0%～25%桑葉粉到豬日糧中（Ly和Pok，2014）。辣木粉和桑葉粉能量較低，但它們是礦物質(zhì)和高質(zhì)量蛋白質(zhì)的良好來源，含有高水平的必需氨基酸。創(chuàng)新的飼喂策略需要開發(fā)這些非常規(guī)的高品質(zhì)的樹葉粉使用到豬飼料中。

表3 辣木葉、豆粕和魚粉中的氨基酸組成g/16 g N

此外，從生長的細菌、真菌、藻類和酵母特別是廢液中獲得的單細胞蛋白 （SCP）也可作為飼料（Anupama和Ravindra，2000）。這也能抵消廢液作為底物生產(chǎn)單細胞蛋白的負(fù)值成本。農(nóng)工副產(chǎn)品富含淀粉和糖類，如木薯、菠蘿廢棄物、番茄渣，經(jīng)細菌、真菌或酵母將像尿素這樣的低價值非蛋白氮源富集，能夠使其轉(zhuǎn)化為富含蛋白的產(chǎn)品用于單胃動物日糧中 （Rahman等，2016；Shahzad和 Rajoka，2011；Tegbe和 Zimmerman，1977）。這也有助于緩解發(fā)展中國家蛋白資源不足，降低食品生產(chǎn)對土地的依賴，減輕對農(nóng)業(yè)的壓力。蛋白素、蛋白肽、單細胞蛋白以及通過谷氨酸棒桿菌發(fā)酵玉米淀粉生產(chǎn)賴氨酸和核苷酸而產(chǎn)生的副產(chǎn)物可代替斷奶后仔豬日糧中50%的魚粉，而不影響其生長性能、營養(yǎng)物質(zhì)消化率和腸道形態(tài)（Zhang等，2013）。

5 蛋白水解物

采用水浸提法從油籽中提油是一個引人注目的工藝，因為它不使用有機溶劑，而被認(rèn)為是一種綠色化學(xué)法（Tang等，2008）。水中存在的復(fù)合酶（混合了纖維素酶、果膠酶、蛋白酶等）有助于油脂提?。╕usoff等，2014）。而且這些酶將蛋白轉(zhuǎn)化成了比原蛋白具有更高生物學(xué)價值的水解物。這些水解物是單胃動物日糧中氨基酸的很好來源（Latif等，2015）。未來綠色化學(xué)的強大趨勢將增強豬飼養(yǎng)中水解蛋白的可用性（Clark，2006），這是因為未來將越來越多的采用對環(huán)境友好的方法從各種油籽中提取油脂。其他例如來源于鮭魚的蛋白水解物可用于替代斷奶仔豬日糧中的大豆蛋白（Opheim等，2016）。關(guān)于給豬飼喂蛋白水解物對其生和性能的影響還有待進一步研究。

6 屠宰場廢物和食物殘渣

動物副產(chǎn)品，特別是屠宰場廢棄物，如果不能以適當(dāng)?shù)姆绞奖焕茫赡艹藭蔀橐环N污染源之外，還會造成重大的美化問題和災(zāi)難性的健康問題。這些物質(zhì)的利用和處理是具有挑戰(zhàn)性的，因為它們生物穩(wěn)定性不足，潛在致病性，含水量高，可快速自動氧化以及高水平的酶活力（Jayathilakan等，2012）。屠宰場廢棄物轉(zhuǎn)換成動物飼料需要研究人員和行業(yè)的特別關(guān)注。 開發(fā)和提高能將它們安全轉(zhuǎn)化為動物飼料的有效熱、化學(xué)和/或酶技術(shù)，是未來研究的一個重點領(lǐng)域。然而，傳統(tǒng)文化和宗教對于動物副產(chǎn)品用作飼料會有重要影響。監(jiān)管要求也很重要，因為很多國家出于對人類和動物健康的擔(dān)憂而限制使用它們作為動物飼料。單胃動物的可持續(xù)性發(fā)展很大程度上依賴于對其產(chǎn)生的廢棄物的管理（糞便、屠宰場產(chǎn)物）。

食物殘渣也應(yīng)直接用于動物飼料，而不是作為其他用途。蔬菜廢棄物因其高水平的纖維含量可能會限制豬的生產(chǎn)性能（Bakshi等，2016）；然而水果廢棄物可作為豬日糧中有價值的原料（Wadhwa等，2015）。將這些產(chǎn)品添加到動物日糧中之前必須確保其安全性；未來促進“變廢為寶”戰(zhàn)略的工作需要獲得鼓勵 （Thieme和Makkar，2016；FAO，2015）。這不僅能夠提高社會收益也能消除處理這些產(chǎn)物的成本，還能防止因處理不當(dāng)造成的污染。有效利用副產(chǎn)物和廢棄物直接影響這個國家的經(jīng)濟和環(huán)境污染。

7 通過酶和處理的第二代生物燃料

大量關(guān)于開發(fā)各種酶和處理方法的研究正在進行，以提高第二代生物燃料產(chǎn)品的經(jīng)濟可行性和效益 （Vancov和 McIntosh，2011；Bansal等，2011）。這可從草地、稻草、干草、生活垃圾廢渣等中獲得富含簡單碳水化合物的飼料，用來喂養(yǎng)單胃動物。這需要密切關(guān)注第二代生物燃料這個領(lǐng)域工作的開展。

8 可持續(xù)動物日糧和新型飼料資源

如果想要以可持續(xù)的方式滿足目前和將來對畜產(chǎn)品的需求，許多畜牧生產(chǎn)系統(tǒng)都需要變革和創(chuàng)新，因為畜牧生產(chǎn)系統(tǒng)需要高能量投入土地、化學(xué)品和水資源，而所有這一切正變得越來越稀缺（Preston，2009）?；?-P維度（星球、人類和利益）的可持續(xù)性，聯(lián)合國糧農(nóng)組織提出了可持續(xù)動物日糧的概念（Makkar，2013）。這個概念意味著生態(tài)良好、社會公平與經(jīng)濟增長（IUCN，2005）。使用3-P可持續(xù)性定義時，如果一種方法或技術(shù)是有利可圖，社會文化可接受，對人有益，保護環(huán)境以及以自然資源為基礎(chǔ)的，則考慮它是可持續(xù)性的。可持續(xù)動物日糧的概念除了目前公認(rèn)的以營養(yǎng)為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)通過生產(chǎn)安全的飼料來提供經(jīng)濟可行的和安全的畜產(chǎn)品外，還結(jié)合了有效利用自然資源、保護環(huán)境、社會文化效益、收益性（3-P維度）以及道德誠信和敏感度的重要性 （Makkar和Ankers，2014）。第四維度即使用特定飼料的倫理是動物營養(yǎng)至關(guān)重要的方面，特別是到涉及動物福利問題的情況（FAO，2013；2012）。此外，處于一個超過十億人食不果腹，且適合種植莊稼的土地越來越稀缺的時代，食品及谷物用于動物日糧中必然要面對來自資源利用效率和道德層面的不斷質(zhì)疑（FAO，2013；2012）。因此，無論從（稀有的）資源利用角度還是從動物福利角度來看，給家畜飼喂含大量谷物或其他人類可食用成分的日糧，都將被認(rèn)為存在道德上的疑問?？沙掷m(xù)日糧可以被定義為具有以下核心特征，例如所有營養(yǎng)均衡，不含有毒有害成分，滿足生產(chǎn)目的，產(chǎn)生可供人類安全食用的動物產(chǎn)品，并能結(jié)合3-P維度和道德維度。該概念的詳細內(nèi)容可見于Makkar（2013）。需要通過選擇滿足可持續(xù)性標(biāo)準(zhǔn)和推動畜牧生產(chǎn)系統(tǒng)朝著積極方向改變的原料來配制日糧（Makkar和Ankers，2014）。讓它們有更高的適用性，基于可持續(xù)發(fā)展的維度，利用飼料資源的多準(zhǔn)則評估開發(fā)配制日糧的工具。

新型飼料資源，不與人類食物形成競爭，并滿足可持續(xù)動物日糧概念的重要特征，目的在于降低人類食物用在動物日糧上的程度。大部分新型飼料，要么源于農(nóng)工產(chǎn)業(yè)所產(chǎn)生的副產(chǎn)品，要么是通過采用這些原料的日糧生產(chǎn)的動物源性食品，具有低碳、低水和低土地需求。

9 結(jié)論和未來工作范疇

為了尋找不與人類食物形成競爭的新型動物飼料資源，本文提出了一些具有潛力的飼料資源。除了海藻，現(xiàn)有的研究已經(jīng)證明它們作為傳統(tǒng)飼料資源如谷物、豆粕或魚粉的替代品已應(yīng)用于豬飼料中。海藻作為益生元使用具有巨大潛力。這些新型的非常規(guī)飼料資源可能含有一種或特別的因子（表4），這可能會影響它們的優(yōu)化利用。本文也討論了如何減少這些不利影響的方法。

表4 某些非常規(guī)飼料資源中的特別因子

對一些植物性飼料資源來說，添加酶制劑如植酸酶和非淀粉多糖降解酶或熱處理將會減輕不利影響。對麻風(fēng)瘋樹粉來說，可以進行脫毒處理；而對生產(chǎn)安全的蟲粉而言，正確選擇培養(yǎng)這些昆蟲的基質(zhì)很重要。未來的挑戰(zhàn)是獲得這些原料在豬日糧中的最佳添加水平，使其產(chǎn)生的動物性能與用常規(guī)飼料資源一樣好。尤其是在高水平添加非常規(guī)飼料資源的情況下，必須使用合成氨基酸克服必需氨基酸的不足。本文的各部分都有提出針對于每種新型飼料資源所需要的未來工作領(lǐng)域。這些努力將減少食物飼料競爭，通過降低飼料成本提高生產(chǎn)者利潤，減少環(huán)境污染。

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（全文完）

S816.4

A

1004-3314（2017）05-0041-05

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20170510