畜禽飼料配方結構多元化技術研究進展

■張乃鋒

（中國農業(yè)科學院飼料研究所，農業(yè)農村部飼料生物技術重點開放實驗室，北京 100081）

隨著我國經(jīng)濟社會不斷發(fā)展，畜產(chǎn)品消費量保持快速增長，推動了我國飼料產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。2020年我國肉、蛋、奶總產(chǎn)量分別為7 748.38、3 467.76萬噸和3 440.14萬噸，飼料總產(chǎn)量達到25 276.1萬噸[1]。在我國農業(yè)資源有限的情況下，快速增長的畜產(chǎn)品和飼料需求使得“人畜爭糧”的矛盾日益突出。飼料是畜禽養(yǎng)殖的基礎，飼料配方則是飼料生產(chǎn)的核心。充分挖掘現(xiàn)有飼料資源、構建多元化飼料配方結構，實現(xiàn)玉米-豆粕減量替代成為行業(yè)發(fā)展的關鍵。本文針對畜禽飼料配方中玉米、豆粕減量替代技術研究進展進行綜述，以期為廣大飼料和養(yǎng)殖企業(yè)的配方結構調整和多元化發(fā)展提供借鑒。

1 玉米-豆粕型飼料配方的特點

玉米享有“能量之王”的美譽，豆粕則被稱為植物性“蛋白之王”。二者是飼料生產(chǎn)中應用最多的飼料原料，具有適口性好、營養(yǎng)組成合理、消化利用效率高等特點。通過調節(jié)玉米、豆粕的添加比例，就可以獲得滿足不同畜禽、不同生長階段的能量、蛋白質營養(yǎng)需求的飼料配方。由于玉米-豆粕型飼料配方的原料單一，簡化了配方設計的復雜性、提高了原料采購和生產(chǎn)的高效性，長期以來，尤其是在畜牧生產(chǎn)高速擴張、以滿足人民肉、蛋、奶消費的數(shù)量需求為主的時期，玉米-豆粕型飼糧成了最常用、最典型的畜禽飼料配方模式[2]。

然而，隨著健康養(yǎng)殖、生態(tài)環(huán)保等理念的發(fā)展，玉米-豆粕型配方的局限性也逐漸凸顯。一方面，為保障動物腸道健康和畜產(chǎn)品品質，除了滿足能量、蛋白質等主要營養(yǎng)素需要之外，還需要考慮纖維、脂肪等更多營養(yǎng)素的平衡。當營養(yǎng)素需要的種類增多后，由于原料種類、配方空間等因素的限制，使得玉米-豆粕型單一飼糧結構無法滿足配方調整的需要。另一方面，成本控制是飼料及養(yǎng)殖企業(yè)賴以生存的關鍵，而玉米-豆粕型配方結構對玉米、豆粕原料的依賴程度極高。豆粕高度依賴進口的局面已經(jīng)嚴重影響了我國飼料和畜牧業(yè)的健康發(fā)展。

2 畜禽飼料配方多元化發(fā)展的潛力

2.1 數(shù)量潛力

目前我國玉米原料基本滿足自給，并且潛在替代原料（小米、稻谷等）的儲量相對充足（見表1）。但應當注意到，近兩年玉米等谷物的進口數(shù)量呈現(xiàn)出快速增長的趨勢，如2019年和2020年玉米進口量分別為479萬噸和1 130萬噸，而2021年前7個月已經(jīng)進口1 816萬噸[3]。豆粕自給率則嚴重不足，高度依賴進口，并且國內潛在的替代原料（棉粕、菜粕等）供應也偏緊（見表1）。2018、2019年大豆進口量均在8 800萬噸左右，2020年則達到10 033萬噸[3]。發(fā)展多元化飼料配方結構，需要進一步挖掘非常規(guī)飼料資源、研發(fā)減量替代技術。隨著現(xiàn)代營養(yǎng)和飼料配方技術的進步，包括氨基酸平衡、抗營養(yǎng)因子的消除等，使飼料配方多元化發(fā)展有了明顯進步。目前我國飼用玉米、豆粕的用量分別為1.9億噸和8 000萬噸[4]。若玉米、豆粕在飼料中的添加比例分別降低1/4，則理論上需求分別減少5 000萬噸和2 000萬噸，對應可以減少2 500萬噸大豆進口。對于玉米、豆粕缺口的緩解是極其明顯的。

表1 我國玉米、豆粕減量替代可用飼料原料的資源概況（萬噸）

2.2 質量潛力

玉米-豆粕型飼糧的多元化減量替代，除了數(shù)量問題，更重要的是原料質量問題。非玉米、豆粕類的能量和蛋白質飼料原料通常含有少量抗營養(yǎng)因子或毒素，存在適口性差、氨基酸不平衡、消化率低等問題，需要經(jīng)過適當加工或營養(yǎng)成分搭配，才能滿足動物營養(yǎng)和健康需要。

常用的玉米替代原料包括小麥、大麥、稻谷、高粱等（見圖1）。小麥是國內除玉米以外最常見的能量原料，其能量濃度約為玉米的95%，而粗蛋白、氨基酸含量比玉米高，用小麥替代玉米也可同時減少蛋白質原料的用量[5]。但是小麥中非淀粉多糖（主要是木聚糖和β-葡聚糖）含量比玉米高，有很強的黏性[6]，添加酶制劑可以降低糞便黏性。稻谷是我國主要糧食之一，能量濃度約為玉米的80%；稻谷蛋白質消化率高于玉米；但是稻谷的粗纖維是玉米的3～5倍，對適口性和營養(yǎng)物質的消化吸收造成很大影響[7]。稻谷經(jīng)脫殼處理后的糙米飼用價值則提升很大，但是脫殼成本較高。稻谷也含有非淀粉多糖以及植酸鹽、胰蛋白酶抑制因子等，絕大部分存在于種皮及稻殼[8]。高粱是全球第五大禾谷類作物，能值與玉米接近，蛋白質含量比玉米稍高，而淀粉的消化率比玉米低；高粱中的抗營養(yǎng)因子有醇溶蛋白和單寧等，添加外源酶制劑可改善其利用特性[9-10]。大麥能量略低于玉米，蛋白質和纖維含量高于玉米[11]。大麥也含有非淀粉多糖等抗營養(yǎng)因子，也可通過添加酶制劑消除部分抗營養(yǎng)因子。

圖1 部分飼料原料相對于玉米的營養(yǎng)價值（%，以玉米為100%）

可替代豆粕的原料有菜粕、棉粕、花生粕、葵花粕等（見圖2）。菜粕的全球產(chǎn)量僅次于豆粕，其蛋白質和氨基酸平衡與豆粕非常接近；菜粕含有較高的粗纖維，其能值低于豆粕。菜粕中含有硫代葡萄糖苷、植酸和單寧等抗營養(yǎng)因子[12]，發(fā)酵處理可減少抗營養(yǎng)因子，改善適口性、提高采食量和營養(yǎng)物質利用率[13-14]。棉粕的蛋白質含量僅次于豆粕，氨基酸組成不平衡，賴氨酸低于豆粕；棉粕含棉酚、單寧、植酸、環(huán)丙烯脂肪酸等抗營養(yǎng)因子[15]?；ㄉ傻鞍踪|和能量的含量比豆粕高，但氨基酸含量不平衡，花生粕也含有植酸、胰蛋白酶抑制因子等抗營養(yǎng)因子，而且花生粕不易保存，易產(chǎn)生強毒性的黃曲霉毒素[16]?？ㄆ赡芰亢偷鞍缀康汀⒗w維含量高，含有少量的綠原酸，經(jīng)氧化后會變黑，是餅粕色澤灰暗的原因[17-18]。

圖2 部分飼料原料相對于豆粕的營養(yǎng)價值（%，以豆粕為100%）

3 畜禽飼料配方多元化技術研究進展

為了促進玉米-豆粕型飼糧的減量替代，配合飼料中使用其他原料時，一方面控制替代量在相對合理的范圍之內，另一方面，可采取措施提高替代原料的營養(yǎng)價值。

3.1 數(shù)量替代

3.1.1 直接替代

根據(jù)原料的營養(yǎng)特點，在一定范圍內替代玉米豆粕不會對動物生長性能造成負面影響。在玉米減量替代方面，利用稻谷替代小雞飼糧（玉米含量32.5%）中15%的玉米、替代中大雞飼糧（玉米含量64.6%、68.1%）中30%的玉米，對黃羽肉雞的生長性能無負面影響[19]。利用稻谷替代1～28日齡仔鵝飼糧（玉米含量58.61%）中36%的玉米、替代28～70日齡仔鵝飼糧（玉米含量57.25%）中52%的玉米對其生長性能、消化生理指標等無負面影響[7]。利用稻米替代飼糧（玉米含量63.59%、70.80%）中全部玉米對生長豬生長性能、消化率、屠宰性能等無顯著影響[20]。利用高粱替代飼糧（玉米含量66%）中50%的玉米，對肉雞生長性能無負面影響[21]。在豆粕減量替代方面，利用菜粕替代飼糧（豆粕含量25.4%）中12%、24%、36%和48%的豆粕對35～70日齡仔鵝的生長性能和屠宰性能均無負面影響[12]。利用菜粕替代飼糧（豆粕含量18%）中全部豆粕，對妊娠母豬和哺乳母豬生產(chǎn)性能無負面影響[22]。利用花生餅或葵花餅替代飼糧（豆粕含量分別為21%、15.4%）中全部豆粕，對雜交山羊屠宰性能和胴體品質均無負面影響[17，23]。直接替代除了用一種原料替代玉米或豆粕，也可用多種原料替代玉米或豆粕，還可用一種原料同時替代部分玉米和豆粕。比如，用83 kg南瓜籽餅和49 kg DDGS替代飼糧中132 kg豆粕對產(chǎn)奶牛瘤胃發(fā)酵、營養(yǎng)物質表觀消化率及產(chǎn)奶性能均無影響[24]。用150 kg的玉米蛋白飼料替代飼糧中100 kg的玉米和50 kg的豆粕，提高了民豬雜交豬的采食量和日增重[25]。綜合考慮，直接替代簡單、易操作，通過控制替代比例和選擇適宜的養(yǎng)殖階段，可適用于中小規(guī)模養(yǎng)殖場（戶）或飼養(yǎng)周期相對較短的養(yǎng)殖活動。

3.1.2 補充替代

對于飼料企業(yè)，則可根據(jù)飼料原料營養(yǎng)價值的不同，利用配方軟件設計配方，補充營養(yǎng)缺失部分，保持營養(yǎng)含量的穩(wěn)定。比如，用200 kg葵花粕替代商品肉雞飼糧中75 kg豆粕和158 kg玉米，同時調整飼糧脂肪、鈣、賴氨酸、蛋氨酸等營養(yǎng)成分，并添加200 mg/kg復合酶（含蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶和葡聚糖酶），肉雞生長性能可達到玉米-豆粕型飼糧的水平，并且改善了腸道健康[18]。

3.2 質量提升

由于非玉米豆粕類的飼料原料中或多或少存在營養(yǎng)不平衡、含有抗營養(yǎng)因子等問題，直接替代在一定程度上還是會影響動物健康及生產(chǎn)性能。例如，利用小麥替代飼糧（玉米含量56.2%）中全部玉米，雖然對育肥豬的生長性能無負面影響，但抑制了采食量；利用小麥替代飼糧（玉米含量28.5%、27.9%）中超過2/3的玉米時，降低了產(chǎn)奶牛的養(yǎng)分消化率和乳脂肪[26-27]。利用蠶豆替代肉雞飼糧（豆粕含量8.5%）中全部豆粕降低了肉雞后期采食量[28]。利用碎米替代飼糧（玉米含量65%）中超過50%的玉米時，降低了揚州鵝的采食量[29]。利用胡麻餅替代飼糧（豆粕含量18%）中全部豆粕降低了杜寒雜交羊的采食量和增重速度[30]。利用高粱替代飼糧中的玉米時，也出現(xiàn)了降低斷奶仔豬[31]、肉牛[32]飼料利用效率、育肥豬[9]日增重、肉雞[10]氮的利用率等各種問題。不過，隨著科研深入和技術進步，利用生物發(fā)酵、酶處理和氨基酸平衡技術等可改善非玉米豆粕類飼料原料的營養(yǎng)價值，消除抗營養(yǎng)因子，提高其在動物生產(chǎn)中的利用效率。

3.2.1 生物發(fā)酵

通過微生物發(fā)酵技術能夠改善非玉米、豆粕類飼料原料的適口性，降低其抗營養(yǎng)因子成分，提高在動物腸道的消化率。利用發(fā)酵菜籽粕可以替代生長豬飼糧（豆粕含量20.74%）中46%的豆粕[11]或替代貴州黑山羊飼糧（豆粕含量16%）中50%的豆粕[13]而對生長性能無負面影響。利用玉米發(fā)酵蛋白替代飼糧（豆粕含量24%）中1/3的豆粕，對斷奶仔豬生長性能、營養(yǎng)物質消化率和腸道形態(tài)均無負面影響[33]。利用發(fā)酵棉粕菜粕混合物替代飼糧（豆粕含量7.5%）中全部的豆粕，對雜交肉牛的日增重和料重比無負面影響[34]。利用發(fā)酵玉米麩和小麥麩的混合物替代奶牛飼糧（豆粕含量14%）中全部豆粕，改善了奶牛瘤胃發(fā)酵，提高了營養(yǎng)物質消化率和泌乳性能[35]。利用發(fā)酵木薯渣替代飼糧（玉米含量35%）中20%的玉米對湖羊羔羊的生長和健康均無不良影響，并且降低了飼料成本[36]。

3.2.2 氨基酸平衡

利用氨基酸平衡理論可以彌補原料氨基酸不平衡問題，降低飼糧蛋白質水平，減少豆粕用量，改善畜禽生長性能。飼糧（CP=16%）蛋白質水平降低1～3個百分點，補充賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、色氨酸等7種氨基酸，對黃羽肉種雞產(chǎn)蛋性能、蛋品質等無負面影響，并能夠顯著降低糞便氮的排放[37]。飼糧蛋白質水平由20.1%降至14.9%，補充L-賴氨酸、DL-蛋氨酸等8種氨基酸，對斷奶仔豬的生長性能無負面影響，且仔豬腹瀉率大大降低[38]。

3.2.3 飼用酶制劑

飼用酶制劑能夠降解和消除飼料中含有的抗營養(yǎng)因子、提高飼料養(yǎng)分利用率。例如，利用棉酚降解酶在最優(yōu)酶解參數(shù)條件下，可使棉粕中游離棉酚的含量由341.02 mg/kg降至37.01 mg/kg，游離棉酚脫毒率可達89.15%[39]。生長肥育豬飼糧中添加5%的棕櫚仁粕抑制了增重和飼料轉化效率，而添加1 g/kg碳水化合物酶后則改善了飼料轉化效率和生長性能[40]。利用高粱替代飼糧（玉米含量70%）中50%或100%的玉米，同時補充蛋白酶，可以部分緩解生長豬氮利用效率的降低[31]。利用高粱替代飼糧（玉米含量60%）中全部的玉米，并添加200 mg/kg蛋白酶可以提高肉雞日增重，改善營養(yǎng)物質利用率，提高屠體、胸肌重量，降低胸肌滴水損失[10]。玉米-雜粕型飼糧添加復合酶（木聚糖酶4 000 U/g、甘露聚糖酶1 600 U/g、纖維素酶170 U/g、酸性蛋白酶12 500 U/g、中性蛋白酶7 500 U/g）可取得與玉米-豆粕型飼糧相似的產(chǎn)蛋性能[41]。小麥-雜粕型飼糧添加1 500～2 500 mg/kg復合酶制劑可促進肉小雞提高日增重和飼料利用效率[42]。

4 小結與展望

玉米-豆粕型飼糧發(fā)揮了其歷史積極作用，但隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，其局限性也逐漸凸顯。響應國家“雙循環(huán)”戰(zhàn)略要求，積極探索和促進玉米-豆粕型飼糧的轉型，構建具有中國特色的畜禽飼料配方多元化技術體系，實現(xiàn)玉米、豆粕的減量替代是保障飼料安全和糧食安全的關鍵環(huán)節(jié)。在畜禽飼料配方多元化發(fā)展過程中，應利用氨基酸平衡原理降低飼糧蛋白質水平，提高氨基酸消化吸收效率；利用生物發(fā)酵技術，降低飼糧抗營養(yǎng)因子、改善飼料適口性；利用酶制劑和非營養(yǎng)添加劑等改善飼料消化利用效率。展望未來，建議一方面加強動物和飼料原料的選育研究，減少飼料原料中的抗營養(yǎng)因子、提高動物對營養(yǎng)素的高效利用，降低對玉米和豆粕的依賴；另一方面，加強動物營養(yǎng)和飼料科學研究，優(yōu)化精準營養(yǎng)技術體系，研發(fā)綠色飼料添加劑，改善飼料品質，滿足動物營養(yǎng)需求。