反芻動(dòng)物生產(chǎn)中豆粕減量替代的研究進(jìn)展

張新雨 ，魏 勇 ，李勝利

1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京市生鮮乳質(zhì)量安全工程技術(shù)研究中心，北京 100193；

2.新疆天潤(rùn)乳業(yè)股份有限公司，新疆烏魯木齊 830000

豆粕是由大豆提取油后的剩余部分制成的副產(chǎn)品，其富含蛋白質(zhì)（粗蛋白質(zhì)含量43%～47%）且氨基酸組成相對(duì)均衡、抗?fàn)I養(yǎng)因子水平低（宋鳳儀等，2023），長(zhǎng)久以來(lái)被用作畜禽飼料原料，在反芻動(dòng)物（如奶牛、綿羊和山羊）飼料中，豆粕作為高蛋白飼料原料來(lái)源而廣泛使用。

國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2022 年全國(guó)大豆產(chǎn)量為2029 萬(wàn)噸，比上年增加23.7%，但進(jìn)口9108.1萬(wàn)噸，進(jìn)口量是國(guó)內(nèi)產(chǎn)量的近5 倍，我國(guó)大豆產(chǎn)需缺口較大，主要依靠進(jìn)口（王遼衛(wèi)，2023）。受限于全球政治、經(jīng)濟(jì)、氣候等因素，豆粕價(jià)格不斷上漲，現(xiàn)已突破4500 元/ 噸，這極大加重了養(yǎng)殖成本，開(kāi)展豆粕等大豆副產(chǎn)品減量替代工作迫在眉睫。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022 年我國(guó)畜牧業(yè)豆粕減量替代行動(dòng)卓有成效，大豆需求量減少410 萬(wàn)噸，其中飼用豆粕同比減少320 萬(wàn)噸，豆粕在畜禽飼料中的占比下降到14.5%（劉慧，2023）。針對(duì)豆粕使用現(xiàn)狀，目前主要從“開(kāi)源”和“節(jié)流”兩個(gè)方面展開(kāi)減量替代工作：一是采取飼糧中蛋白原料“開(kāi)源”措施，尋找合適的豆粕替代原料，主要包括精飼料中常規(guī)蛋白原料的替代和非常規(guī)蛋白原料的替代，同時(shí)根據(jù)反芻動(dòng)物蛋白質(zhì)消化吸收特點(diǎn)，拓寬富含優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)粗飼料的來(lái)源種類(lèi)和渠道；二是采取飼糧中蛋白原料“節(jié)流”措施，從精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)、日糧低蛋白角度入手，降低日糧蛋白含量，從而達(dá)到豆粕減量的目的，確保我國(guó)飼料糧安全（王向陽(yáng)等，2023）。本文將結(jié)合反芻動(dòng)物消化利用蛋白原料的特點(diǎn)，從蛋白飼料原料“開(kāi)源”和“節(jié)流”，即增加飼糧蛋白來(lái)源、減少日糧蛋白水平、提高日糧蛋白利用率等方面展開(kāi)敘述。

1 反芻動(dòng)物蛋白質(zhì)消化吸收特點(diǎn)

當(dāng)反芻動(dòng)物攝入蛋白質(zhì)后，在瘤胃微生物的作用下能夠?qū)⒌唾|(zhì)的植物蛋白質(zhì)分解并生成菌體蛋白，隨后在后腸道進(jìn)一步消化吸收，為自身提供必需氨基酸。同時(shí)這些微生物也可以對(duì)非蛋白氮源進(jìn)行轉(zhuǎn)化，飼糧中非蛋白氮的利用是反芻動(dòng)物所獨(dú)有，這也有助于瘤胃菌群發(fā)酵，為機(jī)體供應(yīng)優(yōu)質(zhì)蛋白（呂增浩等，2023）。

2 飼糧中蛋白原料”開(kāi)源”措施

2.1 常規(guī)蛋白原料的替代

2.1.1 雜粕（餅）替代替代蛋白的概念正在逐漸興起以應(yīng)對(duì)食物、飼料在未來(lái)可能出現(xiàn)的短缺。棉籽粕中含有有毒物質(zhì)棉酚，在反芻動(dòng)物瘤胃菌群和各種酶的作用下，棉酚結(jié)構(gòu)被破壞，因此相較于單胃動(dòng)物，反芻動(dòng)物瘤胃可部分降解棉籽餅粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子棉酚，這意味著棉籽餅粕可作為豆粕的替代品應(yīng)用于反芻動(dòng)物日糧中。Alagarsamy 等（2013）以羔羊?yàn)檠芯繉?duì)象發(fā)現(xiàn)，向其日糧中添加40% 棉籽粕不會(huì)對(duì)幼齡綿羊的生產(chǎn)性能和血液指標(biāo)等產(chǎn)生不良影響；郝丹等（2013）也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)肉牛日糧中蛋白水平為12.8%時(shí)，與添加豆粕相比，使用棉籽粕作為主要的蛋白原料，對(duì)肉牛肉品質(zhì)無(wú)顯著影響。有研究發(fā)現(xiàn)，菜籽粕不論單獨(dú)使用還是與其他飼料原料組合使用替代豆粕都可以提高奶牛營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)全腸道表觀消化率、氮利用率、產(chǎn)奶量及乳蛋白含量（Paula等，2020；Mendowski 等，2019 ；Broderick 等，2015；Broderick 等，2013）。曹 平 等（2015）發(fā)現(xiàn)，當(dāng)奶牛全混合日糧蛋白水平為14.5% 時(shí)，添加加拿大雙低油菜粕替代豆粕和棉籽粕，顯著提高了奶牛生產(chǎn)性能包括乳脂和乳蛋白含量，同時(shí)平均日產(chǎn)奶量提高 0.76 千克，每頭奶牛日收入增加2.56 元。在綿羊育肥日糧中添加亞麻籽粕替代豆粕12%時(shí)效果最佳，可以提高育肥羊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)全腸道表觀消化率，降低了料重比，并改善肉品質(zhì)（Hao 等，2020）；肖杰等（2020）發(fā)現(xiàn)，葵花籽粕100%替代豆粕不會(huì)影響雜交山羊的胴體數(shù)量性狀。Li 等（2021）研究發(fā)現(xiàn)，南瓜籽餅替代日糧中50%、100% 的豆粕均可提高奶牛總抗氧化能力和抗氧化酶活性，而并不影響奶牛生長(zhǎng)性能和產(chǎn)奶性能。胡麻餅中蛋白質(zhì)較豆粕更易被瘤胃菌群降解合成菌體蛋白。武曉東等（2017）以0%、1/3、2/3、1 比例的胡麻餅替代豆粕，發(fā)現(xiàn)胡麻餅替代豆粕可以有效降低肉羊血液中脂肪含量，增加血清抗氧化能力，提高屠宰率、凈肉率，且胡麻餅替代豆粕比例超過(guò)2/3 時(shí)，效果最好。Silva等（2016）研究發(fā)現(xiàn)，在波爾山羊的日糧中飼喂花生粕完全替代豆粕不會(huì)改變山羊肉品質(zhì)和脂肪酸組成。

以上研究表明，菜籽粕、棉籽粕、花生粕、南瓜籽粕、胡麻餅粕、亞麻籽粕等均作為豆粕的替代原料不僅可以提高反芻動(dòng)物健康水平，還有提高生產(chǎn)性能的效果，后續(xù)可以在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中展開(kāi)進(jìn)一步的應(yīng)用。

2.1.2 其他常規(guī)飼料原料的替代黃雅莉（2012）發(fā)現(xiàn)，啤酒糟替代25%～50% 的豆粕時(shí)，不會(huì)影響水牛瘤胃甲烷產(chǎn)量和體外發(fā)酵指標(biāo)，在體內(nèi)試驗(yàn)中也同樣發(fā)現(xiàn)啤酒糟替代50% 豆粕對(duì)瘤胃發(fā)酵特性無(wú)影響，但由于啤酒糟的蛋白含量低于豆粕，需要與高蛋白飼料原料組合使用。此外，有研究顯示，玉米蛋白粉替代70% 的豆粕時(shí)，不會(huì)影響牛奶乳蛋白含量（Seymour 等，1990）；但當(dāng)其替代比例超過(guò)75%以上時(shí)，對(duì)乳蛋白含量產(chǎn)生負(fù)面影響（Wohlt 等，1991）。因此，當(dāng)玉米蛋白粉作為主要蛋白原料時(shí)，可以補(bǔ)充必需氨基酸或蛋白質(zhì)來(lái)滿(mǎn)足機(jī)體需要（Clark 等，1987）。綜上，酒糟、玉米蛋白粉等常規(guī)飼料原料也可用于部分替代豆粕，同時(shí)應(yīng)該根據(jù)原料特點(diǎn)注意替代量或與其他產(chǎn)品組合使用。

2.2 非常規(guī)蛋白原料的挖掘

研發(fā)非常規(guī)蛋白原料來(lái)源，深入挖掘動(dòng)植物、微生物資源潛力，替代常規(guī)飼料原料，可拓寬我國(guó)蛋白飼料供給來(lái)源。非常規(guī)蛋白飼料原料多指不常被使用或新近開(kāi)發(fā)的蛋白飼料原料，如酵母培養(yǎng)物、藻類(lèi)等。這些非常規(guī)蛋白飼料原料通常來(lái)源于多種不同的生物資源，其目標(biāo)是為了滿(mǎn)足動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)需求，降低飼料成本，或?yàn)榱谁h(huán)保和可持續(xù)發(fā)展而研發(fā)。Lamminen 等（2019）認(rèn)為，微藻能夠提供與豆粕相當(dāng)?shù)牡鞍缀?，如果提高其適口性可以替代奶牛日糧中的豆粕使用。Aemiro 等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，綿羊日糧中添加綠藻分別以0%、33%、50%、67% 的比例替代豆粕，發(fā)現(xiàn)添加綠藻可以減少甲烷排放，而不影響動(dòng)物的生產(chǎn)性能。此外，用裸藻代替綿羊日糧豆粕不會(huì)影響氮平衡和平均日增重，且可以降低綿羊甲烷排放、減少能量損失，并提高可消化氮利用率（岳玉秀，2020）。在奶牛日糧中添加蠶豆和羽扇豆組合替代豆粕時(shí)，可改善瘤胃內(nèi)環(huán)境，降低瘤胃pH（Mendowski 等，2019）；另外，其他原料如西蘭花莖葉粉具有中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量高，粗蛋白質(zhì)含量低的特點(diǎn)，當(dāng)其用于替代25%～50% 的豆粕時(shí)瘤胃揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn)量及產(chǎn)氣量差異不顯著（易賢武，2009）。

2.3 優(yōu)質(zhì)飼草蛋白供應(yīng)

加大優(yōu)質(zhì)飼草蛋白供應(yīng)、提升優(yōu)質(zhì)飼草（全株青貯玉米、苜蓿、燕麥干草等）供給能力、因地制宜開(kāi)發(fā)利用地方特色飼草資源是畜牧業(yè)中關(guān)鍵戰(zhàn)略舉措。豆科牧草能與根瘤菌共生，具有固氮作用，因此豆科牧草粗蛋白含量高，其中苜蓿更有“牧草之王” 之稱(chēng)，與全株玉米青貯、羊草、玉米黃貯等常見(jiàn)粗飼料相比，苜蓿干物質(zhì)和粗蛋白的奶牛瘤胃有效降解率最高（王立明等，2013）。劉玉蓮（2019）在其研究發(fā)現(xiàn)，青貯苜蓿具有一定替代豆粕的潛力，當(dāng)奶牛全混合日糧中苜蓿青貯添加量小于30%時(shí)，對(duì)奶牛瘤胃未降解蛋白及消化率無(wú)顯著影響。此外，也有研究發(fā)現(xiàn)大葉枸草粉的粗蛋白質(zhì)含量低于豆粕，在替代豆粕時(shí)，總揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn)量降低，但對(duì)揮發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)生比例無(wú)顯著影響，且瘤胃pH 變化不明顯（馬美蓉等，2013），同時(shí)還可以降低CH4生成，因此大葉枸草粉可在一定程度上替代豆粕。此外，研究發(fā)現(xiàn)甘草莖葉產(chǎn)量高，蛋白含量高，且飼喂奶牛效果與苜蓿相近，可用作部分替代蛋白原料（郭同軍等，2013）。另外雜交構(gòu)樹(shù)蛋白含量高，也是具有替代潛力的蛋白原料（施海娜等，2019）。綜上，一些優(yōu)質(zhì)牧草如苜蓿等具有部分替代豆粕的潛力，但在高產(chǎn)奶牛的日糧中應(yīng)注意替代比例，或者通過(guò)補(bǔ)充其他蛋白原料來(lái)彌補(bǔ)其較高的添加量。

3 飼糧中蛋白原料”節(jié)流”措施

3.1 低蛋白日糧

低蛋白日糧是指根據(jù)NRC 標(biāo)準(zhǔn)的推薦蛋白水平進(jìn)行適度降低，利用“理想蛋白”的概念補(bǔ)充過(guò)瘤胃氨基酸以滿(mǎn)足機(jī)體對(duì)氨基酸的需求，達(dá)到降低蛋白原料使用量的效果。低蛋白日糧主要通過(guò)在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中減少氮攝入，減少氮排泄，提高氮利用率，進(jìn)而滿(mǎn)足動(dòng)物生長(zhǎng)和生產(chǎn)性能（李慶敏，2022 ；Erangu 等，2018）。不同來(lái)源的蛋白質(zhì)所含氨基酸組成有所不同。對(duì)反芻動(dòng)物來(lái)說(shuō)，均衡的氨基酸供應(yīng)更有益于其生長(zhǎng)和生產(chǎn)。反芻動(dòng)物用于吸收日糧中未被降解蛋白質(zhì)、微生物蛋白以及內(nèi)源性蛋白的氨基酸的主要部位是小腸。當(dāng)外源性補(bǔ)充氨基酸時(shí)，需要避免瘤胃微生物降解造成的浪費(fèi)，這可以通過(guò)補(bǔ)充過(guò)瘤胃氨基酸來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，反芻動(dòng)物使用低蛋白日糧時(shí)，可通過(guò)添加少量過(guò)瘤胃氨基酸來(lái)確保機(jī)體獲得足量氨基酸。低蛋白日糧運(yùn)用氨基酸平衡技術(shù)可有效緩解我國(guó)蛋白飼料原料短缺的現(xiàn)狀，同時(shí)可以提高奶牛的產(chǎn)奶量以及日糧氮轉(zhuǎn)化效率，氮的排放量也相對(duì)減少，從而減少對(duì)環(huán)境的污染，是實(shí)現(xiàn)畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的實(shí)用技術(shù)（郭偉等，2020）。

反芻動(dòng)物生產(chǎn)中，有關(guān)氨基酸利用的研究晚于單胃動(dòng)物。譚繼忠等（2014）指出，奶牛第一限制性氨基酸是賴(lài)氨酸，其次是蛋氨酸，且第一限制性氨基酸和第二限制性氨基酸的理想比例為3:1。李雪玲等（2017）表明，不平衡的氨基酸供給會(huì)對(duì)羔羊的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生負(fù)面影響。呂凱等（2013）指出，當(dāng)飼糧中賴(lài)氨酸和蛋氨酸比例為3:1 且蛋白質(zhì)水平為15.01% 時(shí)，藏羔羊胃腸道的生長(zhǎng)發(fā)育得到顯著提高。云強(qiáng)等（2011）和Lee 等（2012）則分別在奶牛和奶犢牛上開(kāi)展試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)通過(guò)在低蛋白日糧中補(bǔ)充氨基酸，如賴(lài)氨酸和蛋氨酸，可以提高反芻動(dòng)物的生長(zhǎng)性能，增強(qiáng)氮的利用率，并減少氮排放。向白菊等（2014）發(fā)現(xiàn)，相比于低蛋白日糧中未添加過(guò)瘤胃氨基酸的肉牛，補(bǔ)充過(guò)瘤胃賴(lài)氨酸和蛋氨酸的肉牛，其生長(zhǎng)性能得到顯著提升。郭偉等（2021）降低了育肥肉羊日糧中1%～4% 的粗蛋白質(zhì)，同時(shí)補(bǔ)充過(guò)瘤胃氨基酸和尿素，發(fā)現(xiàn)可以滿(mǎn)足肉羊育肥階段的營(yíng)養(yǎng)需要量。以上研究均表明，適當(dāng)降低日糧蛋白水平，并調(diào)整補(bǔ)充過(guò)瘤胃氨基酸水平如賴(lài)氨酸和蛋氨酸等關(guān)鍵氨基酸，可以確保反芻動(dòng)物生長(zhǎng)性能保持穩(wěn)定。有助于減少蛋白原料供應(yīng)，提高養(yǎng)殖效益，同時(shí)也有利于環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。

3.2 非蛋白氮

反芻動(dòng)物瘤胃菌群能夠有效地利用尿素等非蛋白氮源原料（Dewhurst 等，2022 ；陳東文等，2022；郭偉等，2020 ；韓楠等，2017），這意味著可以在日糧中添加尿素等非蛋白氮源來(lái)部分替代蛋白原料，從而實(shí)現(xiàn)豆粕減量的目的。研究表明，向低蛋白日糧中添加適量的尿素，可以快速在體內(nèi)分解成氨，提高微生物蛋白的合成效率（張民，2002），不會(huì)對(duì)奶牛的生長(zhǎng)性能產(chǎn)生負(fù)面影響（王金富，2001），相反，這可以增加采食量、提高飼料轉(zhuǎn)化率，并節(jié)約飼料成本（王天武等，2023；張帆等，2016)。常見(jiàn)非蛋白氮源包括尿素、硫酸銨、碳酸氫銨、碳酸銨等（梁駿等，1988）。尿素在瘤胃微生物作用下分解成氨和二氧化碳，隨后氨和酮酸結(jié)合，進(jìn)而合成在反芻動(dòng)物機(jī)體內(nèi)消化率高達(dá)90% 以上的菌體蛋白。尿素是最常用的非蛋白氮源。但是，尿素在反芻動(dòng)物瘤胃內(nèi)釋放氨的速度過(guò)快，大量使用會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物氨中毒，王波等（2014）研究發(fā)現(xiàn)，育肥肉羊日糧中添加2.5% 的尿素，會(huì)顯著降低肉羊生長(zhǎng)性能和肉品質(zhì)，1% 的添加量是安全用量。只有瘤胃功能發(fā)育完善的反芻動(dòng)物（牛6 月齡以上、羊3 月齡以上）才可在其日糧中添加尿素，且添加量需低于日糧總量的1%（張文麗，2012）。另外一種非蛋白氮源是磷酸脲，張帆等（2015）發(fā)現(xiàn)，日糧中添加4% 的磷酸脲，可以顯著提高羔羊生長(zhǎng)性能?？偟膩?lái)說(shuō)，使用非蛋白氮源如尿素和磷酸脲可以在一定范圍內(nèi)部分替代蛋白原料豆粕，從而節(jié)約飼料成本，提高飼料效益，但必須注意非蛋白氮添加的注意事項(xiàng)，以避免潛在的負(fù)面影響。使用非蛋白氮類(lèi)產(chǎn)品，日糧應(yīng)含有較高水平的可消化碳水化合物和較低水平的可溶性氮時(shí)，并注意日糧中氮與磷、氮與硫的平衡；非蛋白氮應(yīng)添加到日糧中使用，且用量應(yīng)逐步增加；不宜與生豆餅混合飼喂，飼喂后動(dòng)物不能立即飲水等。此外，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部下發(fā)的《飼料添加劑安全使用規(guī)范》中規(guī)定反芻動(dòng)物全混合日糧中所有非蛋白氮總量折算成粗蛋白當(dāng)量不得超過(guò)日糧粗蛋白總量的30%。因此，對(duì)于具體的飼養(yǎng)情況和動(dòng)物種類(lèi)，需要根據(jù)相關(guān)研究和建議來(lái)確定最佳的飼養(yǎng)策略。

4 小結(jié)

總的來(lái)說(shuō)，當(dāng)前豆粕在反芻動(dòng)物飼料中仍是一個(gè)重要的蛋白質(zhì)來(lái)源，鑒于反芻動(dòng)物獨(dú)特的消化吸收機(jī)制，還應(yīng)繼續(xù)從“開(kāi)源”和“節(jié)流”兩方面開(kāi)展反芻動(dòng)物生產(chǎn)中的豆粕減量工作。此外，也要因地制宜，結(jié)合地域特色應(yīng)用相應(yīng)的蛋白飼料原料，達(dá)到節(jié)本增效的效果。