降低生豬料肉比技術(shù)優(yōu)化研究

鄭 威， 盧 嬋， 余 侃， 劉金龍*， 程碧軍*，黃思思， 李良華， 魏金濤， 程水源

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究所，湖北武漢430064；2.湖北民族大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北恩施445000；3.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所，湖北武漢430064；4.武漢輕工大學(xué)國(guó)家富硒農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)研發(fā)專業(yè)中心，湖北武漢430023）

養(yǎng)豬生產(chǎn)中飼料成本約占總成本的69% ～83%，且飼料浪費(fèi)約占總消耗的3%～5%。 減少飼料浪費(fèi)、 提高飼料利用率是降低料肉比的有效措施， 已引起飼料生產(chǎn)廠家和大多數(shù)養(yǎng)殖戶的重視（張淵魁等，2018；楊自全，2018；陳芳，2017；劉曉輝，2016；李長(zhǎng)強(qiáng)等，2015）。 但在飼料生產(chǎn)和養(yǎng)殖過(guò)程中，多采取在飼料中添加有害的合成激素、瘦肉精、抗生素甚至重金屬來(lái)降低料肉比，導(dǎo)致生豬免疫力下降，易患疾病和易爆發(fā)豬瘟。使得豬肉不安全,腥臭味重，沒(méi)有鮮香味，適口性差（陳權(quán)文，2020；朱秋鳳等，2019；曹潔，2017）；同時(shí)，提高生豬飲用水質(zhì)，也是降低料肉比的有效措施，但被生豬養(yǎng)殖場(chǎng)和養(yǎng)殖戶忽略， 甚至使用致病菌超標(biāo)的臟水，導(dǎo)致生豬消化系統(tǒng)發(fā)病率高，嚴(yán)重影響了進(jìn)食和飼料的轉(zhuǎn)化，大大提高料肉比（蔣國(guó)濱，2018；王運(yùn)芬，2010）。 目前使用混合料喂豬， 料肉比為2.8:1 或3:1，而用單一的玉米或稻谷喂豬，豬每增重1 kg 需消耗6 ～ 7 kg 玉米或稻谷，豬的吸收轉(zhuǎn)化效率低。研究證明，科學(xué)搭配多種益生菌發(fā)酵豬飼料（劉永立等，2019），在豬飼料中科學(xué)添加營(yíng)養(yǎng)元素硒（吳信等，2017；陳賽娟等，2010）、維生素E（龐全海等，2002）、檸檬酸（李建平等，2010）、賴氨酸（賈紅敏等，2020；陳麗麗等，2019）、蛋氨酸（韓浩月，2020；馮曉友，2011），具有安全性高并提高生豬對(duì)飼料消化轉(zhuǎn)化利用率的作用， 但已有的報(bào)道大部分是進(jìn)行的單因素試驗(yàn)， 鮮見(jiàn)進(jìn)行多因素優(yōu)化試驗(yàn)研究， 及用優(yōu)質(zhì)的小分子活性水喂豬的報(bào)道。因此，本研究在生物發(fā)酵飼料的基礎(chǔ)上添加賴氨酸、蛋氨酸、營(yíng)養(yǎng)元素硒、維生素E、檸檬酸和使用小分子活性水飼喂進(jìn)行單因素試驗(yàn)后， 再進(jìn)一步設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)研究， 旨在得到理想的降低料肉比的飼料飼養(yǎng)優(yōu)化參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑 生物有機(jī)硒（自主研發(fā)的專利產(chǎn)品，ZL201610338121.6，枯草芽孢桿菌新菌株SE201412 發(fā)酵所得，純度為99%以上，濃度為5000 mg/kg，SGS 毒性報(bào)告為低毒）；賴氨酸（西安拉維亞生物科技有限公司）；蛋氨酸（安徽宏通生物工程有限公司）；小分子活性水（JC-280 小分子活性水發(fā)生器， 中健量子科技有限公司生產(chǎn)）；維生素E（新和成控股集團(tuán)有限公司）；檸檬酸（常州市恒光化學(xué)試劑有限公司）；益生菌CICC 32288、CICC 10063、CICC 10089、CICC 10064、CICC 6257、CICC 6129、CICC 6119、ICC 6241、CICC 212401、SE 201412； 用益生菌發(fā)酵的育肥后期豬飼料配方及原料： 重金屬、 農(nóng)殘不超標(biāo)的玉米42%、 小麥麩10%、 發(fā)酵枯餅粉15%、 飼草粉20%、魚粉5%、紅薯干粉3.4%、秸稈粉10%、葡萄糖酸鈣1%和竹鹽0.6%。

1.2 主要儀器與設(shè)備 T200 型固體發(fā)酵罐體系統(tǒng)設(shè)備， 上海洋格生物工程設(shè)備有限公司；JC-280 小分子活性水發(fā)生器， 中健量子科技有限公司；TS-211GZ 搖床， 常州金壇良友儀器有限公司；SW-CJ-1F 超凈工作臺(tái)，南京曉曉儀器設(shè)備有限公司；LDZX-75KBS 滅菌鍋，深圳潔博士電器有限公司；OZ-2003 臭氧機(jī)。

1.3 生物飼料發(fā)酵方法 第一階段有氧發(fā)酵：向發(fā)酵配方原料中接入CICC 32288 菌株種子液，發(fā)酵6 h；第二階段有氧發(fā)酵：向發(fā)酵液中接入CICC 10063 和CICC 10089 菌株的種子液，發(fā)酵62 h；第三階段有氧發(fā)酵： 向發(fā)酵液中接入CICC 22585、CICC 22635、CICC 22607 和CICC 10064 菌株的種子液，發(fā)酵6 h；第四階段有氧發(fā)酵：向發(fā)酵液中接入CICC 6257、CICC 6129、CICC 6119、ICC 6241和CICC 21240 菌株的種子液，發(fā)酵3 h；第五階段無(wú)氧發(fā)酵:在無(wú)菌條件下，加入等量CICC 6119 羅伊氏乳桿菌、CICC 6073 植物乳桿菌植物亞種、CICC 620985 嗜酸乳桿菌進(jìn)行混合發(fā)酵。

1.4 料肉比計(jì)算公式

料肉比=消耗飼料總量（kg）/增重總量（kg）。

1.5 飼喂方法 每天按豬體重的3%，分早晚投喂飼料；日飲小分子活性水量按單因素和響應(yīng)面法設(shè)計(jì)量每日總量4 kg，不足部分加自來(lái)水補(bǔ)足。

1.6 單因素處理試驗(yàn)操作要求 分別選空腹的體重（45±0.5）kg 的健康去勢(shì)育肥恩施黑豬8 ～ 10頭。 按育肥豬體重3%計(jì)算豬日糧量，試驗(yàn)飼喂到空腹稱重90 kg/頭左右時(shí)，計(jì)算料肉比。

1.7 響應(yīng)面處理試驗(yàn)操作要求 分別選空腹的體重（45±0.5）kg 的健康去勢(shì)育肥恩施黑豬216頭。按育肥豬體重3%計(jì)算豬日糧量，按響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)27 組，每組8 頭，試驗(yàn)飼喂到空腹稱重90 kg/頭左右時(shí)，計(jì)算料肉比。

1.8 數(shù)據(jù)處理軟件 單因數(shù)數(shù)據(jù)處理軟件Origin8.5，響應(yīng)面數(shù)據(jù)處理軟件Design-expert V8.0.6。

1.9 單因素對(duì)生豬料肉比的影響

1.9.1 日糧賴氨酸+蛋氨酸對(duì)生豬料肉比的影響育肥期的恩施黑豬日糧2.75 kg，添加生物有機(jī)硒（以Se 計(jì)，下同）1 mg、維生素E 100 mg、檸檬酸14 g，日飲小分子活性水4 L，添加賴氨酸+蛋氨酸分別為（2+1）g、（4+2）g、（6+3）g、（8+4）g、（10+5）g、（12+6）g、（14+7）g，飼喂到90 kg/頭，計(jì)算料肉比。1.9.2 日飲小分子活性水量對(duì)生豬料肉比的影響育肥期的恩施黑豬日糧2.75 kg，添加生物有機(jī)硒1 mg、維生素E 100 mg、賴氨酸6 g+蛋氨酸3 g、檸檬酸14 g，日飲小分子活性水0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5 L，飼喂到90 kg/頭，計(jì)算料肉比。

1.9.3 日糧生物有機(jī)硒+維生素E 對(duì)生豬料肉比的影響 育肥期的恩施黑豬日糧2.75 kg，添加賴氨酸6 g+蛋氨酸3 g、檸檬酸14 g，日飲小分子活性水4 L，添加生物有機(jī)硒+維生素E 分別為（0.2+20）mg、（0.4+40）mg、（0.6+60）mg、（0.8+80）mg、（1.0+100）mg、（1.2+120）mg、（1.4+140）mg、（1.6+160）mg、（1.8+180）mg、（2.0+200）mg， 飼喂到90 kg/頭，計(jì)算料肉比。

1.9.4 日糧檸檬酸對(duì)生豬料肉比的影響 育肥期的恩施黑豬日糧2.75 kg，添加賴氨酸6 g+蛋氨酸3 g、生物有機(jī)硒1 mg、維生素E 100 mg，日飲小分子活性水4 L，添加檸檬酸2、4、6、8、10、12、14、16、18、20 g，飼喂到90 kg/頭，計(jì)算料肉比。

1.10 響應(yīng)面法降低料肉比工藝設(shè)計(jì) 根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果， 以賴氨酸+蛋氨酸、 小分子活性水量、生物有機(jī)硒+維生素E 和檸檬酸為自變量，料肉比為響應(yīng)值，根據(jù)Box-Behnken 的中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理， 采用響應(yīng)面法在四因素三水平上對(duì)料肉比效果進(jìn)行優(yōu)化（表1）。 根據(jù)模型分析試驗(yàn)結(jié)果，確定最佳的降低料肉比的四因素使用量。

表1 響應(yīng)面設(shè)計(jì)因素與水平

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素對(duì)生豬料肉比的影響

2.1.1 日糧賴氨酸+蛋氨酸對(duì)生豬料肉比的影響由圖1 可知，在日糧中添加賴氨酸+蛋氨酸，料肉比逐漸降低。 添加賴氨酸10 g、蛋氨酸5 g 以后，料肉比降低不明顯。 這是因?yàn)榘l(fā)酵生物飼料配方中的魚粉和豆粕游離出較多的賴氨酸， 玉米游離出較多的蛋氨酸，過(guò)量添加賴氨酸和蛋氨酸，超過(guò)限度，氨基酸要分解代謝，同時(shí)把代謝廢物排出體外，這會(huì)增加豬體排泄系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，影響豬對(duì)飼料的吸收轉(zhuǎn)化利用。

圖1 日糧賴氨酸+蛋氨酸對(duì)生豬料肉比的影響

2.1.2 日飲小分子活性水量對(duì)生豬料肉比的影響由圖2 可知， 隨著小分子活性水用量從0 L 到1.5 L，料肉比逐漸降低，說(shuō)明在飼養(yǎng)過(guò)程中讓生豬加飲小分子活性水，能起到降低料肉比的效果，但超過(guò)了1.5 L 料肉比不降反升。 適量的小分子活性水可提高生豬的代謝水平、 增強(qiáng)體內(nèi)排毒能力、降低肥肉比例、提高瘦肉比例，豬肉鮮香味更濃、適口性更好，值得進(jìn)一步分析豬肉成分并與商品飼料飼喂的豬肉比較， 值得用小分子活性水研究建立優(yōu)質(zhì)好吃的瘦肉豬生產(chǎn)模型， 但小分子活性水用量過(guò)多會(huì)減少生豬脂肪酸生產(chǎn)量， 這是提高料肉比的根本原因。2.1.3 日糧生物有機(jī)硒+維生素E 對(duì)生豬料肉比的影響 由圖3 可知， 隨著生豬日糧添加生物有機(jī)硒和維生素E 的量增加， 料肉比逐漸降低，說(shuō)明在生物發(fā)酵飼料中添加生物有機(jī)硒和維生素E，具有降低料肉比的效果，但日糧中生物有機(jī)硒超過(guò)1.6 mg、維生素E 超過(guò)160 mg，料肉比下降很緩慢。 推測(cè)日糧添加生物有機(jī)硒和維生素E 的量達(dá)到代謝上線時(shí)， 生豬消化飼料的能力和轉(zhuǎn)化飼料的能力也達(dá)到極限， 生豬養(yǎng)殖中過(guò)量加入生物有機(jī)硒和維生素E 也是一種浪費(fèi)。

圖2 日飲小分子活性水量對(duì)生豬料肉比的影響

圖3 日糧生物有機(jī)硒+維生素E 對(duì)生豬料肉比的影響

2.1.4 日糧檸檬酸對(duì)生豬料肉比的影響 由圖4可知，隨著生豬日糧添加檸檬酸的量增加，料肉比逐漸降低，說(shuō)明在生物發(fā)酵飼料中添加檸檬酸，具有降低料肉比的效果，但日糧中檸檬酸超過(guò)16 g，料肉比下降緩慢。 發(fā)酵生物飼料中也產(chǎn)生乳酸等有機(jī)酸，也能增加生豬食欲，降低料肉比，適量添加具有增效作用，過(guò)量則飼料太酸，不利生豬腸胃健康，影響飼料的消化轉(zhuǎn)化。

圖4 日糧檸檬酸對(duì)生豬料肉比的影響

2.2 響應(yīng)面因素與水平設(shè)計(jì)及結(jié)果分析

2.2.1 響應(yīng)面因素與水平設(shè)計(jì)及結(jié)果 響應(yīng)面設(shè)計(jì)及結(jié)果如表2 所示。

表2 響應(yīng)面設(shè)計(jì)及結(jié)果

2.2.2 響應(yīng)面回歸模型及方差分析 根據(jù)表2 進(jìn)行多元回歸擬合， 四個(gè)因素經(jīng)過(guò)擬合的二次多項(xiàng)回歸模型方程為：Y=2.46-0.023A-6.042E-003B-8.917E -003C -6.000E -003D -2.000E -004AB -5.000E-004AC+1.250E-004AD-2.500E-005BC+1.250E-004CD-9.433E-003A2-2.333E-003B2-2.571E-003C2-1.721E-003D2。 方差分析結(jié)果見(jiàn)表3，模型P ＜0.0001，具有高度的顯著性，模型失擬項(xiàng)P =0.0477，不顯著，證明建模成功，試驗(yàn)結(jié)果可用該模型描述。 模型的決定系數(shù)R2=0.9970，說(shuō)明響應(yīng)值的變化有99.7%來(lái)源于所選因素， 該模型與實(shí)際情況接近， 試驗(yàn)擬合程度良好，CV=0.059%，試驗(yàn)誤差小，能充分反映各因素與響應(yīng)值間的關(guān)系。

表3 響應(yīng)面設(shè)計(jì)多元回歸模型方程分析

日糧賴氨酸+蛋氨酸、日飲小分子活性水量、日糧生物有機(jī)硒+維生素E、 日糧檸檬酸的一次項(xiàng)，日糧賴氨酸+蛋氨酸、日飲小分子活性水量、日糧生物有機(jī)硒+維生素E 的二次項(xiàng)達(dá)到極顯著水平（P ＜0.0001）；日糧檸檬酸的二次項(xiàng)達(dá)到顯著水平（P ＜0.05）；說(shuō)明各因素對(duì)響應(yīng)值的影響是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，而不是拋物面關(guān)系。根據(jù)各因素F值的大小可知， 各因素對(duì)降低豬飼料料肉比的能力影響的大小順序?yàn)椋喝占Z賴氨酸+蛋氨酸＞日糧生物有機(jī)硒+維生素E＞日飲小分子活性水量＞日糧檸檬酸。

2.2.3 因素間交互作用分析 響應(yīng)曲面坡度越彎曲，則響應(yīng)值對(duì)于因素的改變?cè)矫舾校喾辞嬖狡骄?，則響應(yīng)值對(duì)于因素的改變?cè)竭t鈍；等高線圖形狀反映交互作用的強(qiáng)弱，等高線圖形越橢圓，表示交互作用越顯著。 從圖5 ～10 可知，AB、AC、AD、BC、BD、CD 即日糧賴氨酸+蛋氨酸與日飲小分子活性水量、 日糧賴氨酸+蛋氨酸與日糧生物有機(jī)硒+維生素E、 日糧賴氨酸+蛋氨酸與日糧檸檬酸、 日飲小分子活性水量與日糧生物有機(jī)硒+維生素E、日飲小分子活性水量與日糧檸檬酸、日糧生物有機(jī)硒+維生素E 與日糧檸檬酸的交互項(xiàng)對(duì)響應(yīng)值的影響不顯著， 這與模型的方差分析結(jié)果一致。

2.2.4 最佳工藝條件優(yōu)化結(jié)果 根據(jù)擬合模型方程，結(jié)合等高線和響應(yīng)面，得出降低生豬料肉比的配方為：日糧賴氨酸10 g+蛋氨酸5 g、日飲小分子活性水用量1 L、日糧生物有機(jī)硒濃度1.5 mg+維生素E 150 mg、日糧檸檬酸14 g，可將生豬料肉比降低至2.4161:1。

3 結(jié)論與討論

圖6 日糧賴氨酸+蛋氨酸和日糧生物有機(jī)硒+維生素E 交互作用的等高線圖與響應(yīng)面

圖7 日糧賴氨酸+蛋氨酸和日糧檸檬酸交互作用的等高線圖與響應(yīng)面

本設(shè)計(jì)的發(fā)酵生物豬飼料研究范圍內(nèi)之所以比常規(guī)飼料具有顯著降低料肉比的效果， 其主要原因是選擇發(fā)酵豬飼料的益生菌充分將飼料原料中蛋白質(zhì)降解成小分子肽， 將淀粉充分降解成低聚糖和單糖，將纖維降解成低聚糖，利于生豬吸收利用， 尤其是在飼料中科學(xué)合理地添加了飼料中缺乏的賴氨酸、蛋氨酸，生物有機(jī)硒和維生素E，促進(jìn)了生物酶合成量，抗氧化能力，排毒能力，提高了生豬代謝能力和免疫力， 保證了育肥豬旺盛食欲，小分子水是低氘小分子能量水，可充分給生豬細(xì)胞補(bǔ)水，及時(shí)清除細(xì)胞垃圾，提高生豬代謝活力，有利于提高生豬的飼料轉(zhuǎn)化率，檸檬酸可以改善飼料適口性，促進(jìn)生豬食欲，但從研究的配方發(fā)酵飼料看，不宜過(guò)量添加，因?yàn)轱暳现械氖人嵋嫔鷷?huì)產(chǎn)生一定量的乳酸， 如果過(guò)量添加檸檬酸， 飼料就會(huì)過(guò)酸， 影響豬的消化，降低飼料轉(zhuǎn)化率。

圖8 日飲小分子活性水量和日糧生物有機(jī)硒+維生素E 交互作用的等高線圖與響應(yīng)面

圖9 日飲小分子活性水量和日糧檸檬酸交互作用的等高線圖與響應(yīng)面

圖10 日糧生物有機(jī)硒+維生素E 和日糧檸檬酸交互作用的等高線圖與響應(yīng)面

研究配方發(fā)酵飼料喂養(yǎng)育肥豬的料肉比已達(dá)到2.506:1 ～ 2.522:1，本試驗(yàn)在日糧中添加賴氨酸10 g+蛋氨酸5 g、 日飲小分子活性水用量1.0 L、日糧生物有機(jī)硒濃度1.5 mg+維生素E 150 mg、日糧檸檬酸14 g， 料肉比從2.522:1 降低至2.4161:1，降低了0.1059，每噸飼料可多生產(chǎn)17.4 kg 豬肉， 每噸飼料可增加恩施黑豬肉純利潤(rùn)870元（恩施黑豬肉按50 元/kg 計(jì)）。 按目前養(yǎng)豬場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)， 常規(guī)飼料喂養(yǎng)育肥豬的料肉比按2.6 ～ 2.8:1計(jì)算， 用研究的每噸飼料料肉比可降低0.1839 ～0.3839， 每噸飼料多生產(chǎn)恩施黑豬肉30.2 ～ 63.0 kg，可增加純利潤(rùn)1510 ～ 3150 元。