非常規(guī)飼料資源在反芻動(dòng)物生產(chǎn)上的應(yīng)用研究進(jìn)展

郭曉宇，張 營(yíng)

（1.吉林工程職業(yè)學(xué)院，吉林四平 136001；2.四平市市場(chǎng)監(jiān)督管理局，吉林四平 136001）

近年來，溫室氣體問題引起了人們的高度關(guān)注，其中畜牧業(yè)貢獻(xiàn)了14.5%的溫室氣體，反芻動(dòng)物占81%，主要是腸道甲烷排放。與其他畜禽產(chǎn)品相比，反芻動(dòng)物肉類生產(chǎn)與環(huán)境成本相關(guān)，牛肉和小型反芻肉類的排放強(qiáng)度最高，而牛奶、雞肉和豬肉的二氧化碳當(dāng)量相對(duì)較低（Gerber等，2013）。飼料生產(chǎn)、運(yùn)輸和利用在畜牧業(yè)生產(chǎn)環(huán)境指標(biāo)中發(fā)揮著重要作用。飼料生產(chǎn)和加工與土地使用變化有關(guān)。此外，在非邊際土地上種植常規(guī)牧草和飼料作物將耗耕地。在動(dòng)物飼料中使用較少的與人類競(jìng)爭(zhēng)的糧食是一種潛在的策略，可減少食物-飼料競(jìng)爭(zhēng)，并減輕牲畜的環(huán)境影響。非常規(guī)飼料資源包括工農(nóng)業(yè)加工成有商業(yè)價(jià)值的產(chǎn)品時(shí)產(chǎn)生的廣泛的二次殘留物，這些副產(chǎn)品被認(rèn)為是安全的，并被廣泛用作動(dòng)物飼料。但由于營(yíng)養(yǎng)成分的變化和保存技術(shù)要求等制約，非常規(guī)飼料資源在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中的利用受到限制，而這些因素對(duì)產(chǎn)品的穩(wěn)定性、季節(jié)性、可用性至關(guān)重要（趙方勇，2020）。營(yíng)養(yǎng)策略可能會(huì)改變反芻動(dòng)物肉類脂肪酸組成、食用品質(zhì)和工藝特性，因此，評(píng)估非常規(guī)飼料資源的利用是否能在不影響肉的質(zhì)量屬性和消費(fèi)者接受性的前提下提高反芻動(dòng)物肉生產(chǎn)的環(huán)境可持續(xù)性十分重要。有趣的是，一些非常規(guī)飼料資源含有生物活性化合物，如維生素、不飽和脂肪酸和植物化學(xué)物質(zhì)（馬維英，2018）。通過調(diào)節(jié)瘤胃功能和微生物群落，有降低腸道甲烷和氮排放的潛力。此外，飼喂富含生物活性的非常規(guī)原料可改善肉的脂肪酸組成和貨架期穩(wěn)定性等品質(zhì)屬性（嚴(yán)毅梅，2020）。因此，本文旨在綜述非常規(guī)飼料資源在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用結(jié)果，為反芻動(dòng)物的飼養(yǎng)策略及肉質(zhì)安全生產(chǎn)提供理論支持。

1 非常規(guī)飼料資源的開發(fā)

1.1 谷物蒸餾或生物燃料副產(chǎn)物 谷物濕磨或干磨過程中獲得的生物燃料副產(chǎn)品可能含有大量脂肪，同時(shí)，作為生物柴油副產(chǎn)品，粗甘油可作為反芻動(dòng)物飼糧的重要能量來源。一些體外瘤胃研究報(bào)道了甘油對(duì)甲烷生產(chǎn)抑制作用相互矛盾的結(jié)果。Syahniar等（2016）在最近的一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，甘油水平的增加降低了乙酸/丙酸值，同時(shí)甲烷產(chǎn)量下降，但對(duì)產(chǎn)氣量和體外消化率沒有不利影響，同時(shí)，甘油添加水平達(dá)到10.8%可以抑制甲烷的生成，并伴隨生長(zhǎng)速度的提高。此外，由于生物燃料產(chǎn)業(yè)迅速擴(kuò)大，酒糟或酒糟可溶物（DDGS）成為一種重要的能源，它們?cè)跒榉雌c動(dòng)物日糧中具有很大潛力。Wu等（2015）在體外發(fā)酵研究中發(fā)現(xiàn)，60%玉米DDGS可使甲烷產(chǎn)量下降。但不同谷物原料蒸餾后的產(chǎn)物對(duì)反芻動(dòng)物的影響結(jié)果不同，如Avila-Stagno等（2013）報(bào)道，用47%小麥DDGS替代豆粕、苜蓿干草和大豆皮提高了體外甲烷產(chǎn)量，降低了羔羊的生長(zhǎng)性能。

1.2 油籽加工副產(chǎn)物 由于潛在的剩余油含量，植物油提取副產(chǎn)品可能含有高濃度的不飽和脂肪。Lee等（2003）在一項(xiàng)探索性體外研究中比較了26種飼料原料的甲烷生產(chǎn)潛力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，油籽粕的甲烷生產(chǎn)潛力普遍低于麩皮和谷物。但椰子粕、巴西豆粕和紫蘇粕的產(chǎn)甲烷潛力高于大麥。Kim等（2013）研究表明，與豆粕、菜籽粕、椰子粕、紫蘇粉和全脂大豆相比，棉籽粕體外產(chǎn)甲烷的潛力最低。油籽副產(chǎn)物對(duì)瘤胃發(fā)酵的潛在負(fù)面影響可能與日糧脂肪水平升高有關(guān)，這些飼料抑制甲烷生產(chǎn)潛力與它們?cè)黾拥睦w維、蛋白質(zhì)和脂肪含量有關(guān)（Lee等，2003）。綜上所述，體外研究表明，在反芻動(dòng)物日糧中，用油籽粕或餅替代谷物可減少甲烷排放。但關(guān)于油籽粕在反芻動(dòng)物體內(nèi)抗產(chǎn)甲烷作用的信息有限。將低脂菜籽粕基礎(chǔ)飼糧的脂肪水平從3.5%提高到5.5%，并部分替代15.6%菜籽餅，可使荷斯坦奶牛甲烷產(chǎn)量降低9.1%，且對(duì)生產(chǎn)性能無不利影響（Brask等，2013）。在全混合日糧中，只添加27%玉米粉和12.3%冷壓菜籽粕與14.4%玉米粉的組合分別使總脂肪增加到6.5%和5.2%，但其在不影響荷斯坦奶牛生產(chǎn)性能的情況下，甲烷排放量分別降低約13.6%和13.1%（Moate等，2011）。同樣，一項(xiàng)以50：50的粗料/精料飼喂試驗(yàn)表明，在牛精料中添加86%的椰子粉可使日糧脂肪水平從1%增加到8.4%，椰子粉組甲烷排放降低了14.4%，但肉用母牛的飼料消化率和增重顯著降低（Jordan等，2006）。

1.3 果蔬副產(chǎn)物 水果和蔬菜副產(chǎn)物的抗甲烷作用主要是由于殘留的酚類化合物（包括單寧）的存在。但這些化合物的效果可能因日糧營(yíng)養(yǎng)濃度、結(jié)構(gòu)特征、日糧類型和反芻動(dòng)物種類而異。Kobayashi等（2016）綜述了一些果蔬副產(chǎn)物的抗甲烷生成潛力，包括腰果殼液、茶副產(chǎn)品和銀杏果實(shí)，這些果蔬副產(chǎn)物高水平的酚含量可能調(diào)節(jié)瘤胃微生物區(qū)系，以減少甲烷排放和蛋白質(zhì)降解，但其熱加工可能會(huì)削弱其抑制瘤胃甲烷生成潛力。Moate等（2014）用5 kg/d的果蔬副產(chǎn)物部分替代苜蓿干草，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，奶牛甲烷排放量降低22.6%，且瘤胃細(xì)菌和古菌群落發(fā)生相應(yīng)改變。在其試驗(yàn)中，葡萄副產(chǎn)品的抗甲烷作用被歸因于高濃度的脂肪、總酚、單寧、木質(zhì)素和酒石酸。此外，Romero-Huelva等（2012）報(bào)告稱，以35%番茄和黃瓜廢棄物替代谷物精料，在不影響營(yíng)養(yǎng)利用的情況下持續(xù)降低了甲烷排放和尿氮排泄，其認(rèn)為番茄廢棄物降低瘤胃甲烷產(chǎn)量的潛力是由于瘤胃不可降解蛋白含量提高，降低了微生物生長(zhǎng)所需的氮供應(yīng)，從而影響了瘤胃發(fā)酵。

2 非常規(guī)飼料資源對(duì)反芻動(dòng)物瘤胃的影響

谷物和包括油料餅或粕在內(nèi)的作物是世界所有地區(qū)用作動(dòng)物飼料的主要飼料作物類型，其中谷物作為動(dòng)物飼料的主要用途是北美、歐洲、大洋洲、拉丁美洲、中亞和俄羅斯發(fā)達(dá)地區(qū)特有的。非常規(guī)飼料資源可以是作物副產(chǎn)物或植物副產(chǎn)物。作物副產(chǎn)物是收獲作物后存在于田間的初級(jí)生物質(zhì)，而植物副產(chǎn)物是作物經(jīng)過加工后的有價(jià)值的次級(jí)生物質(zhì)。從理論上講，植物副產(chǎn)物比常規(guī)的農(nóng)作物秸稈具有更好的營(yíng)養(yǎng)特性，可滿足動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)需求（黎力之等，2015）。但植物副產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)值變化取決于植物加工過程中所采用的技術(shù)條件。此外，高效保存技術(shù)需求是限制非常規(guī)飼料資源在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中使用的主要限制因素，因?yàn)槠涔逃械牟环€(wěn)定性會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量迅速惡化和營(yíng)養(yǎng)成分的極端變化。

與單胃動(dòng)物相比，反芻動(dòng)物具有更大的植物副產(chǎn)物利用的獨(dú)特生理適應(yīng)。細(xì)菌、真菌和原生動(dòng)物等構(gòu)成了瘤胃微生物群，它們可以與宿主動(dòng)物相互作用，同時(shí)存在于瘤胃內(nèi)的微生物可以對(duì)纖維進(jìn)行發(fā)酵，并釋放營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸和微生物蛋白，分別為動(dòng)物提供能量和高度可消化蛋白質(zhì)（艷城等，2016）。但如果反芻動(dòng)物采食未處理的非常規(guī)原料，由于營(yíng)養(yǎng)水平低或不平衡可能會(huì)致使瘤胃營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)不平衡，進(jìn)而對(duì)瘤胃微生物區(qū)系的穩(wěn)定和功能產(chǎn)生不利影響。因此，通過相關(guān)處理手段來提高非常規(guī)原料在反芻動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中的飼喂價(jià)值具有重要意義。Wadhwa等（2016）報(bào)道，優(yōu)化瘤胃發(fā)酵和微生物蛋白合成的效率的策略包括平衡能量、蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)配給、非蛋白氮添加量及使用如植物添加劑、酶制劑和益生菌等補(bǔ)充劑。

此外，由于非常規(guī)資源往往含有高濃度植物次生代謝物和真菌毒素等污染物，可能會(huì)引起抗?fàn)I養(yǎng)作用，損害反芻動(dòng)物的生產(chǎn)力和健康（Zhang和Caupert，2012）。但瘤胃微生物組具有相當(dāng)大的降解污染物的潛力和適應(yīng)植物活性化合物的抗?fàn)I養(yǎng)作用。此外，含有高殘余水平油脂的植物副產(chǎn)物會(huì)增加日糧的脂質(zhì)水平，特別是不飽和脂肪酸，可能對(duì)瘤胃微生物區(qū)系產(chǎn)生抑制作用，損害瘤胃功能，降低采食量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率，最終影響反芻動(dòng)物的生產(chǎn)性能（Maia等，2007）。但非常規(guī)飼料資源在反芻動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中的使用可以通過技術(shù)選擇來加強(qiáng)，如改變其理化特征、化學(xué)或生物脫毒、青貯或高溫制粒。

3 非常規(guī)原料對(duì)環(huán)境可持續(xù)的影響

反芻動(dòng)物排放的溫室氣體有一氧化二氮、二氧化碳和甲烷，其中甲烷是反芻動(dòng)物瘤胃發(fā)酵副產(chǎn)物的產(chǎn)物，瘤胃甲烷占反芻動(dòng)物攝食總能損失的2%～12%。反芻動(dòng)物的腸道甲烷排放約占甲烷排放總量的90%（Opio等，2013）。此外，瘤胃內(nèi)微生物對(duì)蛋白質(zhì)過度水解產(chǎn)生的氨可以用于尿素合成，降低尿和糞氮損失（Steinfeld等，2006）。Solomon等（2007）報(bào)道，甲烷和一氧化二氮是引起溫室氣效應(yīng)最嚴(yán)重的氣體，因?yàn)槠錅厥覛怏w效應(yīng)分別是二氧化碳的25倍和298倍。精準(zhǔn)飼喂是動(dòng)物生產(chǎn)中減少甲烷和一氧化二氮排放的重要減排選擇。日糧脂質(zhì)和植物化學(xué)物質(zhì)（如單寧酸、皂苷和精油）會(huì)影響瘤胃微生物多樣性和發(fā)酵，從而抑制瘤胃甲烷生成。此外，單寧等植物化學(xué)物質(zhì)中的酚基可增強(qiáng)其與蛋白質(zhì)的絡(luò)合，降低蛋白質(zhì)在瘤胃降解（Patra等，2012）。因此，含有這些植物化學(xué)物質(zhì)的非常規(guī)飼料資源可能減少氮的損失，提高飼糧蛋白質(zhì)的利用效率。

4 展望

非常規(guī)飼料資源是利用人類不可食用原料，將其作為動(dòng)物飼料應(yīng)考慮本土化問題。充分利用富含生物活性的非常規(guī)原料可減少畜禽腸道甲烷和氮排放，改善肉類營(yíng)養(yǎng)組成和貨架期，以更好的滿足消費(fèi)者的需求。此外，非常規(guī)原料對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)力潛在的影響需要明確其在日糧中的添加水平。同時(shí)，還需要進(jìn)一步研究非常規(guī)飼料原料對(duì)肉類安全和人類健康風(fēng)險(xiǎn)的影響，為其在動(dòng)物飼料資源中的廣泛應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。