畜禽生產(chǎn)中豆粕減量替代技術的研究進展分析

車利，鄒世瑞，王皓平，高建緒，李洋*，王亮

（1.東北農(nóng)業(yè)大學動物科學技術學院，黑龍江 哈爾濱 150030；2.紅河學院應用技術研究院，云南 蒙自 661199）

隨著我國人民生活水平的提高，大豆的需求量持續(xù)增長，年消費量超過1億t，但大豆產(chǎn)量穩(wěn)定在2000萬t左右，難以滿足飼料和食用需求（王玉飛等，2021）。畜禽生產(chǎn)中蛋白類飼糧的原料以豆粕為主，為滿足我國畜牧業(yè)的發(fā)展要求，需依賴進口大量大豆，年度進口量約占全球總量的60%（范俊英，2019）。受到新冠疫情、中美關系及天氣因素等影響，近期豆粕價格出現(xiàn)了大起大落的現(xiàn)象，差價超過20%（劉奇，2021）。如此不穩(wěn)定的價格走勢，使得我國畜牧業(yè)成本及風險大幅增加，生產(chǎn)效益和國際競爭力低下。因此，廣辟原料來源，積極開展豆粕減量替代的研究，保障原料的有效供給，是降低畜牧業(yè)成本，實現(xiàn)節(jié)本增效的有效措施。

1 豆粕減量替代技術的研究進展

1.1 豆粕減量替代的應用概述豆粕具有蛋白質(zhì)含量高、氨基酸含量平衡、抗營養(yǎng)因子較低等優(yōu)點（楊露等，2021），是畜禽生產(chǎn)中主要的蛋白質(zhì)飼料之一。豆粕減量替代技術是要擺脫玉米豆粕配方的固有思維限制，結合我國國情現(xiàn)狀和地域特點來構建具有特色的飼料配方。在進行研究時，要注意區(qū)分反芻動物、單胃動物、水產(chǎn)養(yǎng)殖動物及其他動物的生理特性，合理運用常規(guī)飼料、非常規(guī)飼料，測定其成分及營養(yǎng)價值，對比分析其優(yōu)勢之處，進行豆粕的替代研究。

1.2 常規(guī)飼料應用于豆粕減量替代研究應中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部畜牧獸醫(yī)局的要求，從飼料營養(yǎng)價值、經(jīng)濟成本、抗營養(yǎng)因子等多種方面進行考量后，優(yōu)先考慮使用菜籽粕、啤酒糟、棉籽粕（表1）等常規(guī)飼料作為原料來制定豆粕減量替代技術的方案。

表1 替代豆粕的常規(guī)飼料及其營養(yǎng)價值（干物質(zhì)基礎）

菜籽粕的營養(yǎng)價值很高，富含蛋白質(zhì)（約35.7%）（熊本海等，2021），易被畜禽消化利用，氨基酸種類齊全，配比恰當，幾乎不存在限制性氨基酸（Delbert等，2007）；且含有豐富的鐵、猛、銅、鋅等礦物質(zhì)元素和維生素（浦海瓊，2020）；但菜籽粕中含有硫葡萄糖甙，經(jīng)芥子酶分解后會形成有毒鹽及化合物，替代時需進行加工處理。雙低菜籽粕具有低硫葡萄糖甙、低芥酸的特點，毒性較弱；且賴氨酸、蛋氨酸顯著高于普通菜籽粕，雖仍低于豆粕中的含量，但在替代中如果加入氨基酸補充劑，可以對豆粕進行大量替代。值得注意的是，今年的菜籽粕價格較去年平均值上漲30%，在制定方案時也應考慮經(jīng)濟因素。

啤酒糟的維生素和礦物質(zhì)含量均很豐富，有特有的香味，適口性好，貨源較充足，價格十分低廉，但蛋白含量與豆粕相比偏低（約24%）（黃雅莉，2012），需要與其他高蛋白飼料混合替代。

棉籽粕的蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、維生素含量均與豆粕相似，但賴氨酸和蛋氨酸的含量只有豆粕的52%~54%，且有效性低，并含有游離的有害物質(zhì)棉酚，要進行處理或限量使用。

1.3 非常規(guī)飼料單獨應用于豆粕減量替代研究除常規(guī)飼料外，部分非常規(guī)飼料也具有產(chǎn)量大，營養(yǎng)價值穩(wěn)定等優(yōu)點，是極具替代潛力的飼料資源。南瓜籽餅（Li等，2021）、新型脫脂硅藻微藻（Austic等，2013）、黑水虻蛋白（鄺哲師等，2021）、苦豆渣（湯化軍等，2016）等都具有較高的營養(yǎng)價值（表2），均有單獨替代豆粕的潛能。

表2 可單獨替代豆粕的非常規(guī)飼料及其營養(yǎng)價值（干物質(zhì)基礎） %

南瓜籽餅是南瓜籽油加工的副產(chǎn)品，粗蛋白質(zhì)（553 g/kg）濃度高于豆粕等多種常用油籽飼料原料（Zdunczyk等，1999），滿足反芻動物的蛋白質(zhì)需求（Antunoviúc等，2018）；賴氨酸（32 g/kg）和蛋氨酸（18 g/kg）含量高，對反芻動物的適口性（Greiling等，2018）及替代效果（Klir等，2017）均良好。黑水虻富含粗蛋白質(zhì)和粗脂肪，氨基酸種類全面、微量元素含量充足（車彥卓等，2020），可應用于蛋雞（Marono等，2017）和羅非魚幼魚（黃文慶等，2019）飼料中?；ㄉ傻臓I養(yǎng)價值與豆粕較為相似，但價格低于豆粕（3355元/t），在生產(chǎn)中適量替代可降低成本，提高經(jīng)濟效益。

值得注意的是，飼料營養(yǎng)價值與豆粕差距較大時，應在不影響畜禽生產(chǎn)性能的條件下部分或少量替代。新型脫脂硅藻的蛋白含量較低，在肉雞飼糧中使用時，應添加適量氨基酸后替代，7.5%的替代水平對雛雞的血漿、肝臟、消化道及生長性能等沒有影響（Austic等，2013）；苦豆渣是制藥企業(yè)利用苦豆籽提取苦生素和苦生堿后的副產(chǎn)品（曹秀月等，2010），營養(yǎng)價值高、適口性好，在育肥羊日糧中少量替代豆粕，可促進育肥羊的增重（湯化軍等，2016）（5%替代水平最佳），對降低畜牧業(yè)養(yǎng)殖成本具有積極作用。

2 豆粕減量替代的影響

2.1 提高經(jīng)濟效益我國是全球大豆最大進口國，自2018年中美貿(mào)易戰(zhàn)互施關稅后，進出口的成本增高，加之新冠病毒的全球性影響，2021年豆粕最高價格超過4200元/t（王玉飛等，2021），飼料成本過高對我國畜牧業(yè)的發(fā)展造成了較大的沖擊。而其他飼料如苦豆渣、DDGS等價格遠低于豆粕，用于豆粕減量替代中可有效降低豆粕的飼糧需求，提高經(jīng)濟效益。本土雜粕添加氨基酸的技術較成熟，菜籽粕、花生粕、葵花籽粕和棉籽粕在營養(yǎng)成分上均可替代豆粕，而且還解決了豆粕在長距離運輸中造成成本增加問題（范俊英，2019）。肖芹（2012）對比蛋雞飼料中葵花籽粕、芝麻粕、花生粕和豆粕的飼料成本、毛收入和總利潤，發(fā)現(xiàn)使用葵花籽粕和花生粕的替代不但沒有影響到產(chǎn)品質(zhì)量，利潤分別提高了44%和7%；同時，周國安（2011）發(fā)現(xiàn)，葵花籽粕替代豆粕 （替代比例24.84%）可增加經(jīng)濟效益（+1.737元/只）；此外，增加花生粕的使用有利于解決花生粕滯銷積壓等問題，對穩(wěn)定花生生產(chǎn)具有積極意義。

2.2 提高生產(chǎn)性能 豆粕的減量替代技術在降低生產(chǎn)成本的同時，也能發(fā)揮不同飼料原料的生物學功能，運用于不同家畜家禽的生產(chǎn)中可提高生產(chǎn)性能。

在反芻動物的生產(chǎn)中，運用菜籽粕或擠壓處理的菜籽粕單獨替代飼糧（Paula等，2020；Broderick等，2015）中的豆粕，或與其他飼料原料組合替代（Mendowski等，2019；Broderick等，2013）可提高奶牛的飼糧消化率、氮利用率、產(chǎn)奶量以及牛奶中蛋白質(zhì)含量。另外，加拿大雙低菜籽粕（曹平等，2015）、不同種類的棉籽粕單獨（郭翠華等，2008）或組合（王立明等，2013）替代豆粕也能提高泌乳牛的產(chǎn)奶量，改變牛的瘤胃發(fā)酵參數(shù)，增加飼料的利用率（Mendowski等，2019）；而用啤酒糟替代不影響體外瘤胃發(fā)酵特性，但可顯著增加奶牛產(chǎn)奶量和乳脂率（黃雅莉，2012）。在育肥羊生產(chǎn)中，將富含多種營養(yǎng)物質(zhì)的亞麻籽粕運用于育肥羊飼糧配方中替代部分豆粕時，可提高育肥羊營養(yǎng)物質(zhì)消化率，增加肉羊的凈肉率、屠宰率，降低料重比（Hao等，2020）；將綠藻運用于綿羊飼糧中替代部分豆粕時，提高了可消化氮的利用效率及平均日增重（Aemiro等，2018）；使用葵花籽粕（肖杰等，2020；Irshaid等，2003）、胡麻餅粕（武曉東等，2017）替代可增加肉羊的眼肌面積和胴體重，降低料重比。

在家禽方面，菜籽粕、發(fā)酵雜粕、花生粕、葵花籽粕等均可在蛋雞或肉雞的飼料配方中替代豆粕。8%替代水平的菜籽粕可獲得更高的蛋雞產(chǎn)蛋率（曾植虎，2011）；適量發(fā)酵芝麻粕添加量可降低料蛋比和破軟殼率（孫建武等，2015）。9%替代水平的發(fā)酵菜籽粕對雞肉品質(zhì)、血清生化指標均有提高（吳東等，2015）；8%替代水平的菜籽粕對增加仔鵝的平均日增重及屠宰率效果最好（浦海瓊，2020）。

在生長育肥豬的生產(chǎn)中，以發(fā)酵菜籽粕單獨替代時，豬群營養(yǎng)物質(zhì)消化率增加，日增重、屠宰率及肉品質(zhì)也得以提高（孫佩佩等，2019）；以菜籽粕與蠶豆、羽扇豆等組合替代時，仔豬腹瀉率和死淘率（50%）降低（Vladana等，2020），實現(xiàn)了提高生產(chǎn)性能的效果。因此，采用不同飼料原料進行合理的豆粕減量替代，能發(fā)揮原料不同的營養(yǎng)特性和生物學功能，從而實現(xiàn)提高生產(chǎn)性能的目的。

2.3 提高健康水平 在畜禽生產(chǎn)中，運用不同的飼料原料進行豆粕的減量替代，對家畜家禽的血液生化指標及健康狀況也有一定的影響。

在反芻動物生產(chǎn)中，以南瓜籽餅替代豆粕對奶牛的瘤胃降解、產(chǎn)奶性能、瘤胃發(fā)酵、干物質(zhì)采食量或表觀全腸道消化率無影響，飼糧中南瓜籽餅替代率50%、100%均可提高奶牛總抗氧化能力和抗氧化酶（總超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶和過氧化氫酶）活性，顯著降低血漿中天門冬氨酸轉氨酶、堿性磷酸酶和丙二醛濃度（Li等，2021）；以胡麻餅粕部分替代豆粕可以降低血液中膽固醇和低密度脂蛋白（LDL）含量，提高高密度脂蛋白（HDL）含量，有效地解決了羊血液中脂肪含量過高的問題，并增強了肉羊血清的抗氧化能力（武曉東等，2017），保證羊機體健康。在家禽生產(chǎn)中，發(fā)酵芝麻粕替代產(chǎn)蛋雞日糧中部分豆粕，在一定程度上提高了產(chǎn)蛋雞血清總蛋白及血液中血磷、血鈣的含量（孫建武等，2015）；發(fā)酵芝麻粕替代肉鴨日糧中部分的豆粕提高了肉鴨血清總蛋白含量與谷丙轉氨酶活性，降低了血清尿素氮含量，促進體內(nèi)各種非必需氨基酸的轉化和生成，有利于氨基酸平衡（吳東等，2013）。在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面，適量干啤酒糟或發(fā)酵啤酒糟替代奧尼羅非魚飼糧中豆粕，可提高魚體血清谷草轉氨酶（AST）和谷丙轉氨酶（ALT）的活性，保證其健康水平（李小霞等，2016）。

2.4 改善環(huán)境 溫室效應是全球范圍內(nèi)一個值得關注的問題，反芻動物瘤胃排放的CH4是造成溫室效應的氣體之一。反芻動物瘤胃發(fā)酵中產(chǎn)生的乙酸、丙酸和丁酸等揮發(fā)性脂肪酸（VFA），受到飼糧中結構性碳水化合物（SC）和非結構性碳水化合物（NSC）比例的影響（凌虹等，2012）。日糧中的SC/NSC比例降低，干物質(zhì)的采食量、消化率和胃液中氨態(tài)氮濃度均增加（劉文濤等，2019），胃液pH降低，抑制了瘤胃中甲烷菌和原蟲的生理活性，提高了淀粉分解酶的活性，使得瘤胃中丙酸濃度增加，丙酸的合成競爭甲烷合成所需的氫（Johnson等，1995），從而降低了CH4的產(chǎn)生量，故在豆粕減量替代技術的應用中應注意SC/NSC比例。

泌乳牛CH4產(chǎn)生量=63+80×CF+11×NFE+19×CP-195×EE，可見粗脂肪（EE）和粗纖維（CF）對CH4的影響最大，粗蛋白質(zhì)（CP）和無氮浸出物量（NFE）也具有一定影響（凌虹等，2012）。

裸藻中含有高濃度的脂肪，瘤胃中的微生物活動受到影響（岳玉秀，2020），細菌氮循環(huán)減少，蛋白流動降低（Tandon等，2008），消化道后段氨基酸的吸收增加了，CH4的排放量隨著裸藻添加水平增加呈顯著的線性下降；蠶豆和羽扇豆中纖維含量低于豆粕，但NDF略高（NDF和ADF含量與CH4的生成量正相關），在奶牛飼料中混合替代豆粕，仍降低胃液中丙酸濃度和瘤胃環(huán)境的pH（Mendowski，2019），減少飼糧中的能量損失，具備一定替代潛力；大葉枸草粉的粗蛋白質(zhì)含量低于豆粕，在替代豆粕時可顯著降低氨態(tài)氮濃度，TVFA濃度有差異，但因豆粕在飼料中比例較小，替代后對乙酸、丙酸、丁酸的比例影響不顯著，pH變化不大（馬美蓉等，2013），使得CH4有下降的趨勢。

值得一提的是，部分飼料如西蘭花莖葉粉CP含量低，NDF和ADF含量均較高，替代水平在25%~50%時差異不顯著，超過50%后VFA及產(chǎn)氣量顯著下降（易賢武，2009）；胡麻餅中蛋白質(zhì)較豆粕相比更易被瘤胃微生物吸收利用，使得肉羊瘤胃中乙酸濃度增加（武曉東等，2017），乙酸的生成過程會產(chǎn)生大量氫氣，在甲烷生成菌的作用下生成甲烷，故在反芻動物的生產(chǎn)中應該注意此類飼料的使用量。

另外，在非反芻動物的生產(chǎn)中，運用油菜籽粕部分替代生長育肥豬飼糧中的豆粕，綜合評估飼糧生產(chǎn)、糞便管理、仔豬生產(chǎn)、豬群腸道發(fā)酵及畜舍環(huán)境衛(wèi)生等，發(fā)現(xiàn)資源浪費率降低、土地資源利用率提高、全球變暖潛勢也略有降低（Zanten等，2015）。因此，進行豆粕減量替代的研究對于保護環(huán)境，解決污染問題有一定的積極效應。

3 豆粕減量替代存在的問題及應對措施

3.1 存在問題 隨著研究的推進，豆粕減量替代技術暴露出許多問題。首先，營養(yǎng)成分不均衡，部分蛋白質(zhì)、氨基酸、礦物質(zhì)含量等不能滿足畜禽生產(chǎn)的需要；其次，部分替代飼料存在易霉變，難保存，運輸難度大等問題，牧場使用和保存局限性較大；另外，部分飼料存在適口性差及抗營養(yǎng)因子的問題，缺乏可靠的營養(yǎng)價值評定數(shù)據(jù)庫對含有的多種抗營養(yǎng)因子及毒性的飼料原料進行篩查。這些問題給豆粕的減量替代研究帶來諸多不便，也增加了設計飼糧配方的難度。

3.2 應對方法 針對以上問題，可采取以下方法措施來提高研究效率。首先，考慮不同畜禽的生理特性及國家飼喂標準，積極開展飼料原料營養(yǎng)價值測定，并與豆粕進行對比，合理設置日糧的有效能水平，平衡營養(yǎng)素配比，以配制高效能、低成本的新型日糧；其次，應根據(jù)飼糧配方需求及抗營養(yǎng)因子的含量，合理使用添加劑、酶制劑等，對飼糧原料進行改善加工，采用粉碎、膨化、發(fā)酵、制粒等方式，提高營養(yǎng)價值、適口性及消化率，并盡可能減弱有毒物質(zhì)對畜禽的影響。同時，也應參考原料的供應情況和市場價格，綜合比較后選擇。

3.2.1 組合替代 在分析飼料原料的營養(yǎng)成分時發(fā)現(xiàn)，多種飼料原料在必需氨基酸、維生素以及適口性等方面，難以達到飼養(yǎng)動物的生長需求，需要多種飼料進行混合替代（表3）或添加飼糧原料中缺乏的氨基酸來提高飼糧的品質(zhì)。DDGS蛋白含量低，氨基酸缺乏，替代時可與南瓜籽粕（Li等，2021）、加拿大雙低菜籽粕（王若軍等，2007）等高蛋白飼料組合使用；但其適口性較好，可與木薯糟、發(fā)酵木薯糟（黃雅莉，2012）這類適口性較差的飼料混合使用；單位價值較低，與其他高蛋白飼料組合使用可大幅度降低飼料成本；玉米蛋白粉、菜籽粕、棉籽粕（李玉洪等，2014）中的氨基酸組成難以滿足飼養(yǎng)動物的營養(yǎng)需求，故需要添加賴氨酸、蛋氨酸等氨基酸提升營養(yǎng)價值來滿足飼料氨基酸平衡，此外，發(fā)酵飼料可改善腸道菌群（吳東等，2013），增強動物體質(zhì)，添加小肽產(chǎn)品效果更佳（曾鈺，2020）；部分飼料如棕櫚核仁粕、椰子粕（夏冬華，2021）等含有一定毒素，需與脫毒劑一同使用。

表3 替代豆粕的不同組合及替代目的

3.2.2 發(fā)酵處理 在豆粕減量替代的研究中發(fā)現(xiàn)，多種飼料原料中含有有毒有害物質(zhì)、抗營養(yǎng)因子等，影響飼喂效率及生產(chǎn)性能，甚至引起畜禽疾病，降低健康水平。采用發(fā)酵技術對飼料原料進行再加工，不但可以清除有毒有害物質(zhì)，還能提高原料的營養(yǎng)價值，提高消化酶活性，達到改善適口性，調(diào)節(jié)動物機體胃腸道微生態(tài)平衡，提高飼料轉化率的目的。

目前，發(fā)酵飼料多為發(fā)酵棉籽粕和菜籽粕為主。豬對棉籽粕中的棉酚尤為敏感，飼料中棉籽粕替代水平不能超過5%，但經(jīng)發(fā)酵后，替代水平可達到25%，可明顯降低增重成本（Xu等，2012），抑制腸道微生物繁殖，降低豬群腹瀉率；發(fā)酵菜籽粕對腸道菌群也有一定的改善作用（丁超等，2010），4%~5%的替代水平能提高生長豬豬群血清總蛋白，添加量達到16%時，抗氧化能力得到提高（孫佩佩等，2019）。禽類飼糧中，10%的替代水平可降低肉雞血清尿素氮含量，提高雞群血清IgG、IgM含量和磷、鈣水平（丁超等，2010）；肉鴨采用等氮替代方式對其生長無影響（許發(fā)芝等，2010）。棉籽粕和菜籽粕1：1混合后發(fā)酵也能替代豆粕，顯著提高肉牛的生產(chǎn)性能，75%替代水平時經(jīng)濟效益最高，同時添加0.5%~1.0%小肽產(chǎn)品可增加瘤胃細菌的豐富度和多樣性（曾鈺，2020）。此外，豆粕發(fā)酵水解后能消除大部分抗營養(yǎng)因子，生成易于動物吸收利用的活性肽和氨基酸，改善體內(nèi)微生態(tài)菌群的結構，起到預防疾病、促進動物生長的作用（劉靜潔，2021），在生產(chǎn)中具有一定替代潛力。由此可見，采用發(fā)酵技術處理不同種類飼料原料是提高原料利用效率，進行豆粕減量替代的合理方法。

4 小結

我國畜禽養(yǎng)殖現(xiàn)狀復雜。就飼料供給而言，大豆的供應無法滿足畜牧業(yè)發(fā)展需求。加強非常規(guī)飼料、新型飼料的開發(fā)利用，研究飼料原料發(fā)酵處理方法進行豆粕減量替代是改變飼料原料供給緊張現(xiàn)狀的重要舉措。在畜禽生產(chǎn)中，應綜合考慮不同地區(qū)的飼料資源特點，結合飼料原料的營養(yǎng)價值和實際生產(chǎn)所需，探索不同飼料原料的利用價值，進行合理搭配、優(yōu)化日糧結構，從而針對性替代豆粕，實現(xiàn)降低生產(chǎn)成本，提高資源利用效率，促進畜牧業(yè)快速發(fā)展的目的。