實(shí)現(xiàn)生豬低碳養(yǎng)殖的營養(yǎng)調(diào)控研究進(jìn)展

宋 敏,鄧 盾,劉志昌,余 苗,崔藝燕,馬現(xiàn)永,2,盧鈺升

(1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動(dòng)物科學(xué)研究所//畜禽育種國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室//農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華南動(dòng)物營養(yǎng)與飼料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室//廣東省畜禽育種與營養(yǎng)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室//廣東畜禽肉品質(zhì)量安全控制與評定工程技術(shù)研究中心,廣東 廣州 510640;2.嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室茂名分中心,廣東 茂名 525000;3.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所,廣東 廣州 510640)

溫室氣體排放導(dǎo)致的全球氣候變暖已成為21世紀(jì)人類生存和發(fā)展面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn),是當(dāng)今國際社會(huì)普遍關(guān)注的全球性問題[1]。畜牧業(yè)生產(chǎn)是造成溫室氣體排放及全球變暖的重要原因之一,其產(chǎn)生的溫室氣體主要包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亞氮(N2O)[2]。不同種類的溫室氣體對溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)程度各不相同,其中CO2對全球溫室效應(yīng)貢獻(xiàn)程度所占比例最大,高達(dá)55%。因此,將溫室氣體排放總稱為“碳排放”。生豬養(yǎng)殖是畜牧業(yè)溫室氣體排放的第二大貢獻(xiàn)者,約占畜牧業(yè)溫室氣體排放總量的13%(表1)[3]。其中,我國的生豬飼養(yǎng)量約占世界總量的一半左右,其造成的碳排放量對我國乃至全球氣候變化都有著不可忽視的影響[4]。因此,如何降低生豬養(yǎng)殖過程的碳排放,對制定生豬養(yǎng)殖業(yè)低碳減排相關(guān)政策、促進(jìn)生豬養(yǎng)殖業(yè)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展有著非常重要的意義。

表1 畜牧業(yè)對全球溫室氣體排放的貢獻(xiàn)[3]

生豬養(yǎng)殖過程中的碳排放量可歸納為4個(gè)排放環(huán)節(jié),分別為飼料生產(chǎn)環(huán)節(jié)、腸道發(fā)酵環(huán)節(jié)、糞便管理環(huán)節(jié)和養(yǎng)殖場能耗環(huán)節(jié)[5-6]。不同環(huán)節(jié)對生豬養(yǎng)殖生產(chǎn)系統(tǒng)碳排放的貢獻(xiàn)如圖1所示。

圖1 不同環(huán)節(jié)對生豬養(yǎng)殖生產(chǎn)系統(tǒng)碳排放的貢獻(xiàn)[5]

從圖1中可以看出,對豬來說,其腸道發(fā)酵產(chǎn)生的碳排放比反芻動(dòng)物低得多,最大的排放來源是飼料生產(chǎn)環(huán)節(jié),占碳排放總量的46%,并且是整個(gè)生豬養(yǎng)殖生產(chǎn)系統(tǒng)碳排放的源頭。通過營養(yǎng)調(diào)控技術(shù)降低飼料生產(chǎn)環(huán)節(jié)的碳排放,不僅能從源頭減少溫室氣體的排放,還能減少后續(xù)豬腸道發(fā)酵和糞便發(fā)酵產(chǎn)生的溫室氣體的產(chǎn)量,對于降低生豬養(yǎng)殖碳排放意義重大。目前,通過營養(yǎng)調(diào)控技術(shù)從源頭減少生豬養(yǎng)殖碳排放的途徑主要有兩種:一種是提高飼喂過程中飼料轉(zhuǎn)化率,一種是應(yīng)用非常規(guī)原料替代部分傳統(tǒng)飼料原料。飼料轉(zhuǎn)化率是決定生豬養(yǎng)殖碳排放量的重要因素。在生豬養(yǎng)殖過程中,飼料成本約占生豬總飼養(yǎng)成本的60%～70%,但飼料的轉(zhuǎn)化率卻并不理想。提高飼喂過程的飼料轉(zhuǎn)化率不僅能降低飼養(yǎng)成本,提高經(jīng)濟(jì)收益,其對于減少碳排放也同樣具有顯著效應(yīng)。飼料轉(zhuǎn)化率的提高可通過飼料的合理配制、處理加工技術(shù)以及使用添加劑來實(shí)現(xiàn)。此外,應(yīng)用非常規(guī)原料替代部分傳統(tǒng)飼料原料,不僅能將非常規(guī)原料變廢為寶,減少對環(huán)境的污染,還能節(jié)約飼料,實(shí)現(xiàn)源頭碳減排。因此,本文介紹了從營養(yǎng)調(diào)控的角度減少生豬養(yǎng)殖過程碳排放的途徑,綜述了通過飼料科學(xué)配制、飼料的生物處理、使用添加劑和應(yīng)用非常規(guī)原料等途徑實(shí)現(xiàn)生豬養(yǎng)殖源頭碳減排的科學(xué)性與可行性,并對生豬養(yǎng)殖碳減排的未來發(fā)展進(jìn)行了展望。

1 通過飼料的科學(xué)配制實(shí)現(xiàn)低碳排放

1.1 精準(zhǔn)營養(yǎng)飼糧

精準(zhǔn)營養(yǎng)飼糧是指在滿足動(dòng)物基本營養(yǎng)需求的基礎(chǔ)上,充分考慮各種影響飼料營養(yǎng)成分消化吸收的因素,通過建立數(shù)學(xué)模型計(jì)算出特定條件下的畜禽飼糧營養(yǎng)需求,也可以根據(jù)動(dòng)物在不同階段、健康狀況和生長環(huán)境下對營養(yǎng)需要量的變化規(guī)律提供動(dòng)態(tài)營養(yǎng)供給,依此原則配制的營養(yǎng)成分精確、平衡的飼糧稱之為精準(zhǔn)營養(yǎng)飼糧[7]。通過科學(xué)配備飼料,在促進(jìn)營養(yǎng)吸收、提高飼料營養(yǎng)成分利用率的同時(shí),還可節(jié)約飼料,減少飼養(yǎng)成本,同時(shí)降低相應(yīng)的飼料制備、儲(chǔ)存、管理和運(yùn)輸過程中的成本以及碳排放,并能有效降低氮、磷等污染物的生成以及后續(xù)糞便管理過程中的碳排放[8]。

1.2 低蛋白飼糧

研究表明,飼料中的氮一部分沉積在動(dòng)物體內(nèi),其余部分氮?jiǎng)t以糞氮和尿氮的形式排放到環(huán)境中[9]。飼糧中氨基酸配比不均衡以及粗蛋白含量高均會(huì)造成氮的利用率下降,未被利用的氨基酸則會(huì)被分解,其中的氮在肝臟代謝成尿素和尿酸后隨尿排出。糞尿排出的含氮物質(zhì)在厭氧微生物的作用下降解為氨和多種惡臭物質(zhì),是引起畜牧業(yè)環(huán)境污染和溫室氣體排放的重要原因。此外,長期以來,我國畜牧業(yè)面臨著蛋白質(zhì)飼料資源短缺的困境,尋找豆粕的替代原料及減量方案迫在眉睫。因此,低蛋白質(zhì)飼糧的概念隨即提出,并經(jīng)過深入的研究與發(fā)展,逐漸成為一種公認(rèn)的既能節(jié)約資源,又能改變糞便成分,減少碳排放的營養(yǎng)策略。

低蛋白飼糧是精準(zhǔn)營養(yǎng)飼糧配方的一種,故也稱為精準(zhǔn)氨基酸飼糧。其飼糧粗蛋白水平在美國豬營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)(NRC)的基礎(chǔ)上降低了2～4個(gè)百分點(diǎn),并通過額外添加適量的必需氨基酸以滿足動(dòng)物生長和生產(chǎn)的需要[10]。低蛋白飼糧的使用不僅能夠有效減輕我國豆粕等傳統(tǒng)蛋白質(zhì)原料的供應(yīng)壓力,而且比普通飼料更具低碳減排效益。近年來的研究表明,在保證氨基酸平衡供應(yīng)的情況下,飼糧降低1%～2%CP水平對商品豬生長性能及肉品質(zhì)無顯著影響[11],但能有效降低生長豬的尿氮和糞氮的排放量[12-13]。飼糧CP平均每降低1%,便可減少8%～10%的總氮排泄量。此外,飼糧CP水平降低會(huì)導(dǎo)致水?dāng)z入量的減少,從而減少尿中尿素氮的排泄,使豬舍氨氣濃度降低10%以上[10,14](表2)。此外,Osada等[15]研究結(jié)果表明,將飼糧蛋白從17.1%降低到14.5%并不影響育肥豬的生長速度以及體內(nèi)氮沉積,但卻能使豬糞便和尿液中的氮排泄量降低28.7%,并且使糞便中CH4和N2O等溫室氣體的排放量降低了39%。以上研究表明,低蛋白質(zhì)飼糧可以在不影響甚至提高動(dòng)物生長性能的條件下提高蛋白質(zhì)利用率,并有效減少養(yǎng)殖過程糞氮和尿氮的排放量,對減輕環(huán)境污染和溫室氣體排放具有重要意義。

2 通過飼料的生物處理實(shí)現(xiàn)低碳養(yǎng)殖

生物處理是飼料預(yù)消化處理的重要方式,是指根據(jù)不同原料的特性,模擬動(dòng)物機(jī)體內(nèi)的消化過程,利用微生物和/或酶的作用進(jìn)行一系列特定的加工處理,對飼料原料進(jìn)行體外預(yù)消化,使飼料原料中不能或不易消化的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成更易于消化吸收的營養(yǎng)成分,同時(shí)降低原料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子和有毒有害物質(zhì),從而達(dá)到減輕動(dòng)物胃腸消化系統(tǒng)的負(fù)擔(dān),提高動(dòng)物對飼糧中營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收利用率的目的[16]。此外,飼料經(jīng)生物預(yù)消化后還能夠明顯地提高飼料的適口性和采食量。因此,飼料的生物處理是實(shí)現(xiàn)生豬低碳養(yǎng)殖的重要途徑之一。飼料的生物處理解決了傳統(tǒng)的微生物制劑和酶制劑在動(dòng)物體內(nèi)作用效果不穩(wěn)定的難題,使得飼料原料(營養(yǎng)成分和抗?fàn)I養(yǎng)成分)能夠在微生物和酶的最適條件下進(jìn)行深度預(yù)消化處理,從而最大程度地提高飼料的營養(yǎng)價(jià)值。飼用消化性差或含有抗?fàn)I養(yǎng)因子的飼料會(huì)通過后腸中的蛋白質(zhì)發(fā)酵損害腸道健康并增加動(dòng)物糞氮的排出[13]。飼料原料經(jīng)過生物處理后,其消化率有大幅提升,不但節(jié)約了飼料原料,減少了溫室氣體的排放,還提高了豬的生產(chǎn)性能,從而實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖過程的碳減排。

2.1 發(fā)酵飼料

發(fā)酵飼料是通過微生物產(chǎn)生的酶將飼料原料中存在的多種抗?fàn)I養(yǎng)因子及毒素降解,同時(shí)將飼料中的大分子物質(zhì)分解為小分子物質(zhì),提高飼料中氨基酸的含量,優(yōu)化飼料的蛋白質(zhì)組成,從而提高飼料轉(zhuǎn)化率。此外,微生物發(fā)酵過程中產(chǎn)生了大量的有機(jī)酸和各種風(fēng)味物質(zhì),不僅能夠改善飼料的適口性,還能維持動(dòng)物腸道的pH穩(wěn)定,促進(jìn)腸道的微生態(tài)平衡[17-18]。此外,微生物在發(fā)酵過程中產(chǎn)生了多種代謝產(chǎn)物,可有效提高畜禽的生長性能及免疫力。發(fā)酵飼料的特性與發(fā)酵所用菌種種類、菌種接種量、發(fā)酵底物和發(fā)酵參數(shù)(發(fā)酵溫度、pH、水分含量和發(fā)酵時(shí)間等)密切相關(guān),這也導(dǎo)致了發(fā)酵飼料質(zhì)量的不同[18]。用于發(fā)酵飼料的微生物有真菌和細(xì)菌,目前市場上用于飼料發(fā)酵的微生物菌種主要包括酵母菌、乳酸菌、醋酸菌、芽胞桿菌和霉菌等[7],不同菌種發(fā)酵后的飼料產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)有所差異,而多個(gè)菌種混合發(fā)酵時(shí)可以發(fā)揮協(xié)同作用,因此目前多采用復(fù)合菌種進(jìn)行發(fā)酵。發(fā)酵飼料的生產(chǎn)工藝根據(jù)微生物的需氧程度可分為好氧發(fā)酵、厭氧發(fā)酵以及兼性厭氧發(fā)酵;根據(jù)發(fā)酵基質(zhì)中的水分含量,又可分為固態(tài)發(fā)酵和液態(tài)發(fā)酵。

2.2 酶解飼料

酶解飼料是指通過外源添加酶制劑,利用酶促反應(yīng)原理對飼料原料進(jìn)行有效降解,從而將原料中的大分子物質(zhì)分解成小分子物質(zhì)。酶解技術(shù)能有效提高動(dòng)物對飼料原料的消化率,同時(shí)其生產(chǎn)工藝可控,產(chǎn)品安全穩(wěn)定且不影響動(dòng)物產(chǎn)品的質(zhì)量。目前,酶解技術(shù)多應(yīng)用于蛋白飼料原料的處理,常用的酶種類有蛋白酶、纖維素酶、淀粉酶、植酸酶、果膠酶等,可單一或復(fù)合使用。飼料原料經(jīng)酶解后能顯著提高飼料的飼用價(jià)值。比如,豆粕經(jīng)酶解后能夠有效降低或消除豆粕中含有的胰蛋白酶抑制因子、大豆血球凝集素、脲酶、非淀粉多糖、大豆抗原蛋白、植酸等抗?fàn)I養(yǎng)因子[7],并能將豆粕中的大分子蛋白質(zhì)降解為小分子的蛋白質(zhì)、氨基酸及小肽。因此,豆粕經(jīng)酶解后不僅能夠改善其適口性,還能顯著提高動(dòng)物對原料的蛋白消化利用率,并有效降低動(dòng)物的腹瀉率。此外,目前市場上常見的酶解飼料還包括酶解血球蛋白粉和酶解羽毛粉等。

2.3 菌酶協(xié)同發(fā)酵飼料

在實(shí)際生產(chǎn)中,單純的微生物發(fā)酵導(dǎo)致蛋白酶含量低,不能滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。此外,微生物菌株之間也可能存在拮抗作用,從而影響產(chǎn)物的發(fā)酵[19-20]。菌酶協(xié)同發(fā)酵飼料結(jié)合微生物發(fā)酵飼料和酶解飼料的工藝特點(diǎn),是目前應(yīng)用最為廣泛的發(fā)酵飼料生產(chǎn)方式。酶制劑的加入解決了單一微生物發(fā)酵時(shí)產(chǎn)酶不足的問題,通過微生物與酶“1+1>2”的協(xié)同作用,能夠?qū)我伙暳显虾突旌巷暳线M(jìn)行最大幅度地降解,并縮短發(fā)酵周期[19],同時(shí)在此過程中還能產(chǎn)生多種有機(jī)酸、風(fēng)味物質(zhì)等多種代謝產(chǎn)物,從而有效地提高了飼料的營養(yǎng)價(jià)值、養(yǎng)分利用率以及適口性[21]。對比傳統(tǒng)的酶解和微生物發(fā)酵,菌酶協(xié)同發(fā)酵方式的發(fā)酵周期短,發(fā)酵效率高,發(fā)酵產(chǎn)品的質(zhì)量更加穩(wěn)定,在非常規(guī)飼料資源的開發(fā)和生產(chǎn)上更是有著顯著的優(yōu)勢,發(fā)揮著重要作用。

3 使用飼料添加劑實(shí)現(xiàn)低碳減排

飼料添加劑是現(xiàn)代飼料工業(yè)的核心之一,是反映動(dòng)物營養(yǎng)與飼料科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志,對于提高生豬飼料轉(zhuǎn)化率、生產(chǎn)性能和養(yǎng)殖效益具有重要的意義。雖然飼料添加劑在飼料中的添加量很少,但其含有的多種微量活性物質(zhì),對于強(qiáng)化平衡飼料營養(yǎng)、改善飼料適口性和利用率、提高動(dòng)物生產(chǎn)性能、防治疾病、改善畜產(chǎn)品質(zhì)量以及降低飼料成本等方面有顯著效果。目前,市場上常見的飼料添加劑包括飼用酶制劑、酸化劑、中草藥、植物提取物、植物精油、低聚寡糖、微生物菌劑、抗菌肽、功能性氨基酸等[22-24]。雖然飼料添加劑的種類繁多,但其最終目的都是通過直接或間接地提高動(dòng)物機(jī)體的健康水平,使飼料最大程度地被動(dòng)物利用,降低飼料消耗,從而提高飼料轉(zhuǎn)化率和生產(chǎn)性能,最終在提高養(yǎng)殖效益的同時(shí)減少溫室氣體的排放。因此,使用飼料添加劑也是實(shí)現(xiàn)生豬養(yǎng)殖低碳減排的重要措施之一。

4 非常規(guī)飼料原料的應(yīng)用

我國的非常規(guī)飼料資源豐富,數(shù)量巨大,但是目前很多非常規(guī)飼料未能得到科學(xué)合理的開發(fā)和利用。若能合理應(yīng)用,因地制宜,充分挖掘當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有資源,利用微生物、昆蟲、農(nóng)業(yè)廢棄物等非常規(guī)飼料資源,通過選擇物理、化學(xué)及生物等精準(zhǔn)的加工替代技術(shù),能夠有效提升非常規(guī)飼料的營養(yǎng)價(jià)值及開發(fā)利用水平,開發(fā)出優(yōu)質(zhì)高效的常規(guī)飼料替代產(chǎn)品,不僅能促進(jìn)飼料業(yè)和畜牧行業(yè)的發(fā)展,還可實(shí)現(xiàn)飼料資源的“開源”,緩解當(dāng)前我國飼料資源短缺以及人畜爭糧的矛盾,對于發(fā)展綠色低碳畜牧業(yè)意義重大。目前,我國的非常規(guī)原料主要包括農(nóng)業(yè)廢棄物發(fā)酵飼料、單細(xì)胞蛋白原料和昆蟲蛋白原料。

4.1 農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用

我國是世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國,也是農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)量最大的國家。我國農(nóng)業(yè)廢棄物原料主要有蔬果渣、甜菜渣、甘蔗渣、酒糟、醋渣、乳清,以及各種加工廢水等[25],但大多農(nóng)業(yè)廢棄物原料由于抗?fàn)I養(yǎng)因子含量高、營養(yǎng)價(jià)值較低且成分復(fù)雜等問題,其利用率普遍較低。目前,我國的農(nóng)業(yè)廢棄物大多采取傾倒、焚燒和掩埋等簡單的處理方法,不僅浪費(fèi)了資源,還造成了環(huán)境的污染[26]。利用微生物發(fā)酵技術(shù),根據(jù)各種農(nóng)業(yè)廢棄物的生理及營養(yǎng)特性,構(gòu)建各種最優(yōu)配比組合的發(fā)酵基質(zhì),不僅能降低農(nóng)業(yè)廢棄物中抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量,還能提高其作為飼料的適口性和營養(yǎng)價(jià)值[27-28]。用農(nóng)業(yè)廢棄物做成的生物發(fā)酵飼料可替代10%～20%的豬全價(jià)料及30%～50%以上的家禽全價(jià)料,不影響生長性能甚至還能提高生長性能。Cui等[29]研究發(fā)現(xiàn),用黑曲霉和康寧木霉對茶渣進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵能夠提高茶渣總黃酮、總多酚和總必需氨基酸等功能活性物質(zhì)的含量,有效提高了茶渣的營養(yǎng)價(jià)值和飼用價(jià)值。崔藝燕等[30]研究表明,柑橘渣經(jīng)黑曲霉單獨(dú)或與其他菌種組合有氧發(fā)酵處理后均能改善柑橘渣的常規(guī)營養(yǎng)成分、總黃酮、有機(jī)酸含量和必需氨基酸組成,從而提高其飼用價(jià)值。吳劍波等[31]用柑橘渣發(fā)酵飼料替代30%的基礎(chǔ)飼糧直接飼喂肥育豬,發(fā)現(xiàn)其不影響育肥豬的生長性能及豬肉品質(zhì),但能降低肥育豬的血液尿素氮、高密度脂蛋白含量,并降低增重成本,是一種較為理想的非常規(guī)飼料?？傊?農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用不僅能夠變廢為寶,實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用,節(jié)約資源,降低養(yǎng)殖成本,還能有效解決其處置不當(dāng)引起的各類環(huán)境污染問題,減少農(nóng)業(yè)面源污染,有助于構(gòu)建種養(yǎng)結(jié)合、農(nóng)牧循環(huán)可持續(xù)發(fā)展新格局。

4.2 單細(xì)胞蛋白原料

單細(xì)胞蛋白(single cell protein,SCP)是指工廠化大規(guī)模培養(yǎng)的酵母、細(xì)菌、放線菌、霉菌、藻類和高等真菌等微生物的干細(xì)胞,因此也稱為菌體蛋白、微生物蛋白,可作為動(dòng)物飼料蛋白來源。除了含有豐富的蛋白質(zhì)(約占40%～80%),SCP中還含有碳水化合物、維生素、脂類、礦物質(zhì)、氨基酸等多種營養(yǎng)物質(zhì)[32],添加到動(dòng)物飼料中可大大提高飼料的營養(yǎng)價(jià)值和利用率。此外,SCP作為一種環(huán)?？稍偕牡鞍踪|(zhì)飼料資源,其在生產(chǎn)周期、生產(chǎn)效益、營養(yǎng)價(jià)值方面對比傳統(tǒng)的動(dòng)植物蛋白原料具有一定的優(yōu)勢,在畜牧業(yè)生產(chǎn)上具有廣闊的應(yīng)用前景。用于SCP生產(chǎn)的原料來源非常廣泛,秸稈、蔬果渣、谷殼、木屑、籽粕、畜血等農(nóng)業(yè)廢棄物及其加工廢水均可用于SCP的生產(chǎn),如此既能實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的合理化應(yīng)用,還能有效避免資源的浪費(fèi)及其引起的二次污染。此外,隨著現(xiàn)代微生物技術(shù)的創(chuàng)新突破,能源類物質(zhì)和溫室氣體的碳也可被微生物利用,轉(zhuǎn)化為SCP。比如,Methylococcus capsulatus、Ralstoniasp、Brevibacillus agri、Aneurini-bacillus sp.等甲烷球菌能夠利用甲烷生成高質(zhì)量的SCP[33],某些微藻還能以CO2為底物生成SCP[34]。多項(xiàng)研究表明,單細(xì)胞蛋白飼料能夠部分替代禽飼料中的豆粕、魚粉等蛋白飼料原料。比如,甲烷蛋白可作為豬飼料的蛋白來源,其添加量可占到飼糧蛋白的40%以上,且不會(huì)影響豬的生長性能及機(jī)體健康[35]。Overland等[36]研究發(fā)現(xiàn),在飼糧中添加單細(xì)胞蛋白飼料可明顯改變豬肉的脂肪酸結(jié)構(gòu),提高育肥豬的脂肪品質(zhì),從而改善了豬肉的氧化穩(wěn)定性和感官品質(zhì)。Tan等[37]研究發(fā)現(xiàn),飼糧中添加酵母SCP能夠提高母豬的采食量。此外,SCP有著較好的環(huán)境效益,原因在于其對氮、磷和其他營養(yǎng)物質(zhì)的有效利用[38]。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)蛋白飼料的生產(chǎn)只能將一小部分氮轉(zhuǎn)化為植物和動(dòng)物蛋白質(zhì),剩余的氮?jiǎng)t流失到環(huán)境中,造成水體污染、地表水富營養(yǎng)化、海洋酸化和溫室氣體的排放。而在基于生物反應(yīng)器的SCP生產(chǎn)中,幾乎所有供應(yīng)的氮(和其他營養(yǎng)物質(zhì))最終都成為可消耗的蛋白質(zhì),對環(huán)境的影響最小[39]。因此,利用農(nóng)業(yè)廢棄物生產(chǎn)SCP不僅能夠促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效,使農(nóng)民增收,其對于促進(jìn)節(jié)能減排、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、減少大氣污染,實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖業(yè)的健康、綠色、低碳可持續(xù)發(fā)展也具有重要意義。

4.3 昆蟲蛋白原料

昆蟲蛋白是以昆蟲的卵、幼蟲、蛹和成蟲等為原料加工而成的一種蛋白原料,主要包括蠅蛆、黃粉蟲、黑水虻和蟑螂等。昆蟲蛋白富含多種氨基酸,其中必需氨基酸的含量高達(dá)15%～30%[40],且組成比例接近于理想蛋白,是優(yōu)質(zhì)的飼料蛋白質(zhì)來源,有望部分替代動(dòng)植物蛋白成為新型的蛋白飼料,緩解我國當(dāng)下蛋白飼料原料不足的現(xiàn)狀[41]。除了蛋白質(zhì)含量高,昆蟲蛋白原料中還含有抗菌肽、凝集素、多酚氧化酶、幾丁質(zhì)、多種微量元素等功能活性物質(zhì),能夠提高畜禽機(jī)體免疫力和生產(chǎn)性能[42-44]。

利用昆蟲過腹技術(shù)高值轉(zhuǎn)化餐廚垃圾及畜禽糞污等廢棄物,在得到優(yōu)質(zhì)的昆蟲蛋白原料的同時(shí),還能高效轉(zhuǎn)化廢棄物,減少廢棄物對環(huán)境的污染。昆蟲蛋白原料可替代10%～15%以上的豆粕或大豆蛋白。Yu等[45]研究表明,在飼糧中添加4%的黑水虻幼蟲粉,可促進(jìn)育肥豬對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收,改善機(jī)體氨基酸平衡和腸道免疫功能,表明黑水虻幼蟲粉可作為新型優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)原料應(yīng)用于育肥豬飼糧中。Jin等[46]報(bào)道了在仔豬飼糧中添加6%的黃粉蟲能夠提高斷奶仔豬的干物質(zhì)、粗蛋白等營養(yǎng)物質(zhì)消化率,從而改善其生長性能,并降低血液中的尿素氮水平,因此可作為斷奶仔豬的蛋白質(zhì)飼料來源。利用昆蟲過腹技術(shù)產(chǎn)生昆蟲蛋白原料,不僅節(jié)約糧食飼料,還能減少廢棄物向環(huán)境的輸出以及養(yǎng)殖過程中氮、臭氣等物質(zhì)的排放,是生豬養(yǎng)殖業(yè)低碳減排的重要措施。然而目前,國內(nèi)關(guān)于昆蟲蛋白作為飼料蛋白質(zhì)原料的研究尚處于探索階段,其在替代魚粉、豆粕等其他優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)原料具體替代量尚不明確。

5 小結(jié)與展望

“低碳養(yǎng)殖”與我國目前倡導(dǎo)的“綠色循環(huán)養(yǎng)殖”與“綠色、可持續(xù)發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)”在根本上是一脈相通的,但“低碳養(yǎng)殖”特意將“低碳”的理念彰顯出來,使人們對發(fā)展“低碳養(yǎng)殖”有更深入更直觀的認(rèn)識(shí)和理解。根據(jù)動(dòng)物營養(yǎng)理論,充分利用現(xiàn)有的飼料資源,通過飼料的科學(xué)配制、生物處理技術(shù)、非常規(guī)原料的開發(fā)利用、飼料添加劑的使用,能夠提高飼料的消化利用率或節(jié)約飼料資源,高效實(shí)現(xiàn)飼料資源的“節(jié)流”與“開源”,從養(yǎng)殖源頭減少生豬養(yǎng)殖的碳排放。除此之外,還有很多其他途徑也可以實(shí)現(xiàn)生豬的低碳養(yǎng)殖,比如養(yǎng)殖模式的改變、飼養(yǎng)管理的加強(qiáng)、精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)的使用、種養(yǎng)循環(huán)體系的建立、養(yǎng)殖糞污的科學(xué)處理等。然而,目前針對畜牧養(yǎng)殖業(yè)低碳減排開展的研究工作大多集中在反芻動(dòng)物上,對生豬養(yǎng)殖碳減排的研究相對較少,并且處于探索起步階段。此外,對于上述通過飼料科學(xué)配制、飼料的生物處理、應(yīng)用非常規(guī)原料和添加飼料添加劑等碳減排的措施,大多處于理論層面,其具體的碳減排效果仍缺乏相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的支撐,并且缺少量化的評價(jià)方法,實(shí)現(xiàn)生豬低碳養(yǎng)殖的道路仍然任重而道遠(yuǎn)。然而,隨著畜牧業(yè)科技的發(fā)展和進(jìn)步,人們對養(yǎng)殖業(yè)碳減排的研究將會(huì)越來越深入,也必將開發(fā)出更多的低碳減排技術(shù)及產(chǎn)品,為推動(dòng)我國畜牧業(yè)的轉(zhuǎn)型升級,實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)和技術(shù)保障。