蛋白酶可減少肉雞生產(chǎn)對環(huán)境的危害

一直以來，在肉雞生產(chǎn)中使用蛋白酶的主要動機是在不損害動物生長性能的前提下力求降低飼料成本。減少日糧中大豆的使用量可以降低與肉雞生產(chǎn)相關(guān)的所有環(huán)境危害。

蛋白酶的添加，使得大豆在飼料中的添加水平得以降低，并可有效降低全球變暖趨勢，降幅達(dá)12 %。

雖然通常認(rèn)為畜禽養(yǎng)殖對環(huán)境有多種不利影響，但也經(jīng)常發(fā)現(xiàn)肉雞生產(chǎn)對環(huán)境相對友好。即便如此，這也并不意味著肉雞生產(chǎn)體系在對環(huán)境影響上不存在需要特別關(guān)注的特征。一個能夠很好控制氮排放（如會加劇全球氣候變暖和硝酸鹽浸出的氨氣和氧化亞氮）是受到關(guān)注的領(lǐng)域之一。這些排放可發(fā)生在家禽生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈的很多環(huán)節(jié)，如飼料作物種植階段、家禽飼養(yǎng)階段和糞便處理階段（圖1）。有些排放會對相對局限的地區(qū)產(chǎn)生影響，如氨氣只對家禽舍內(nèi)或周邊地區(qū)產(chǎn)生不良影響，但其他的排放，如一氧化氮，會造成全球性危害。

1 禽肉的受歡迎度持續(xù)攀升

隨著世界人口、城市化和可支配收入的不斷增長，禽肉在全球范圍內(nèi)的受歡迎度也穩(wěn)步提高。近來，注意健康的消費者對肉類的選擇經(jīng)常趨向于減少飲食中的動物脂肪。此外，不像其他肉類，禽肉不會產(chǎn)生宗教或文化沖突?？傊?，為了滿足需求并提高產(chǎn)量且不破壞環(huán)境，未來，肉雞產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)上需要做出一些改變。尤其是氮的排放被視為危害環(huán)境的一個重要問題，其危害主要集中在三個領(lǐng)域：全球變暖潛勢、超營養(yǎng)潛勢和酸化潛勢。

2 全球變暖潛勢（Global Warming Potential，GWP）

GWP是排入大氣的溫室氣體的度量標(biāo)準(zhǔn)。人為溫室氣體的排放被認(rèn)為是造成全球變暖的主要原因，它們使得大氣捕捉多于常規(guī)數(shù)量的直射長波長（熱）輻射，并轉(zhuǎn)變?yōu)榱溯^高的溫度。GWP的來源主要包括化石燃料燃燒和土地利用方式變化產(chǎn)生的二氧化碳（CO2）、氧化亞氮（N2O）和甲烷（CH4）。每功能單位的GWP總量更為人熟知的稱呼是“碳印跡”。N2O產(chǎn)生于家禽墊料干燥、貯存和堆肥過程中氮化合物的氧化/還原反應(yīng)，且與動物排泄物中氮的含量成正比。

3 超營養(yǎng)潛勢（Eutrophication Potential，EP）

EP用于評估營養(yǎng)物質(zhì)通過流失、徑流或大氣沉淀進(jìn)入水體的過量營養(yǎng)物質(zhì)。超營養(yǎng)在水體和陸地生態(tài)系統(tǒng)中都可能發(fā)生。在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，農(nóng)業(yè)耕作導(dǎo)致的土壤營養(yǎng)物質(zhì)富集最終會導(dǎo)致飲用水污染和土壤酸化，主要根源是硝酸根（NO3-）和磷酸根（PO43-）流失進(jìn)入水體及氨氣（NH3）揮發(fā)進(jìn)入大氣。NO3-和NH3的排放都與肉雞生產(chǎn)有關(guān)。NO3-來自作物施肥用的氮肥，NH3來自家禽舍和田間施肥用的墊料。

4 酸化潛勢（Acidification Potential，AP）

AP是衡量土壤pH降低趨勢的主要指標(biāo)。主要根源是氨氣排發(fā)及來自礦石燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化硫（SO2）。當(dāng)SOx與NOx釋放進(jìn)入大氣后，它們可以與雨水混合形成酸性的H2SO4和HNO3。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中排放的NH3也會導(dǎo)致酸化，因為NH3在空氣中會轉(zhuǎn)化為硝酸。酸雨對植物、動物、人類、土壤、水生生物甚至是建筑物都是一種威脅。家禽舍中的及施用于土壤中的墊料釋放出的NH3再次起了重要作用。

現(xiàn)已證明應(yīng)用于飼料中的單一蛋白酶（如Ronozyme ProAct）能有效地減少氮的排放，因為它們能提高常用飼料原料的氨基酸消化率。最終，飼料原料中蛋白質(zhì)更為高效的利用使得排入糞便中的氮更少，因為蛋白質(zhì)較低的日糧不會對肉雞的經(jīng)濟性能帶來任何損失。用蛋白酶重新調(diào)配飼料配方的另一個好處是，肉雞日糧中的大豆使用量也可以隨之下調(diào)。這對GWP也有積極影響，因為通常這意味著最終的日糧可以減少現(xiàn)有耕地種植的飼料原料量，這也意味著CO2的排放量減少。

5 生命周期評估

一種系統(tǒng)的定量方法對有效評估復(fù)雜的畜禽生產(chǎn)系統(tǒng)（如肉雞生產(chǎn)系統(tǒng)）對環(huán)境的影響是至關(guān)重要的。一種被稱作生命周期評估法（Life Cycle Assessment，LCA）的方法經(jīng)常被用于全面評估此類系統(tǒng)上的改變對環(huán)境的影響。這要考慮到產(chǎn)業(yè)鏈中的所有環(huán)節(jié)：從原料的生產(chǎn)開始到廢棄物的處理結(jié)束。在每個環(huán)節(jié)中，收集與資源消耗和與有潛在有害排放物產(chǎn)生相關(guān)的特定數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可作為比較酶輔助過程與傳統(tǒng)過程所造成環(huán)境影響的有效工具。近期，一項LCA研究對在標(biāo)準(zhǔn)室內(nèi)肉雞生產(chǎn)模式下向飼料中添加Ronozyme ProAct時的總體環(huán)境影響進(jìn)行了定量。

6 考慮周到

這種LCA評估是在將傳統(tǒng)的含標(biāo)準(zhǔn)水平蛋白質(zhì)的未加蛋白酶大豆型日糧（對照組）與添加蛋白酶的日糧進(jìn)行比較時進(jìn)行的。在添加蛋白酶的日糧中，蛋白質(zhì)和氨基酸的含量也降低，和符合使用酶后見到的消化率提高保持一致。7項獨立試驗全部進(jìn)行評估，并評價2個具體方面——飼料生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈和肉雞生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈。飼料生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)據(jù)包括飼料作物生產(chǎn)、添加劑生產(chǎn)、原料和飼料加工、原料運輸和肥料生產(chǎn)。肉雞生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)據(jù)包括與飼料生產(chǎn)和在肉雞飼養(yǎng)、雞舍排放、糞便肥料的貯存和田間施用、種雞生產(chǎn)和孵化中能量使用有關(guān)的各個方面。分析所用的信息來自肉雞產(chǎn)業(yè)和其他任何可能的途徑，并假設(shè)所有的糞便都用作肥料。

飼料生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈的分析結(jié)果表明，添加蛋白酶后，所有被提及的環(huán)境影響類別都有所下降（圖2）。GWP的下降尤為顯著，在某些情況下降幅達(dá)12 %，平均降幅為5 %。這一改善的主要原因是添加蛋白酶后日糧中大豆的含量有所降低。這與CO2排放的減少有關(guān)，原因是與大豆生產(chǎn)相關(guān)的耕地使用及其運輸有了相應(yīng)減少。EP的改善雖小但很明顯，AP的改善幅度更大。

縱觀整個產(chǎn)業(yè)鏈（圖3），EP和AP的降幅都有很大。改善最大的是AP，最大降幅達(dá)9 %，平均降幅為5 %。這與雞舍和糞便中相關(guān)物質(zhì)的排放量減少有關(guān)，尤其是NH3排放量的減少。蛋白酶通過提高蛋白飼料中氨基酸的消化率，從而降低排入糞便中的氮，減少氨氣的排放，從而影響AP和EP。

7 有效性和實用性

常規(guī)日糧和添加蛋白酶的日糧之間的主要區(qū)別在于大豆用量的減少。通過這種方法降低對環(huán)境的危害，與其他旨在降低肉雞日糧中大豆用量所進(jìn)行的營養(yǎng)性研究相比，降幅通常較大。如使用豌豆替代大豆將肉雞生產(chǎn)中的GWP降低約4 %，但較之歐洲其他的蛋白原料（蠶豆/向日葵），這些降幅還很小甚至可以忽略不計。這些研究中的家禽生長性能也應(yīng)該保持不變。如果正如預(yù)期的那樣，使用這些替代性作物會降低家禽的生長性能，環(huán)境益處也會隨之縮小。這表明，當(dāng)旨在降低肉雞對環(huán)境的影響時，在養(yǎng)殖中無論是單獨使用添加蛋白酶這一種方法還是聯(lián)合其他日糧替代方案或改變飼養(yǎng)管理方案，飼料中添加蛋白酶是一種更具前景的策略。較之旨在減少由家禽產(chǎn)生的氨氣排放量的非營養(yǎng)性方案，應(yīng)用蛋白酶應(yīng)該是一種更具實用性的方法，因為這種方法既不需要改變雞舍結(jié)構(gòu)，也不需要投入資金。

8 環(huán)境和經(jīng)濟利益的綜合考慮

在肉雞生產(chǎn)中使用蛋白酶的主要動機是在不損害動物生長性能的前提下降低飼料成本?，F(xiàn)似乎已明確的是此類經(jīng)濟益處與明顯降低環(huán)境危害有關(guān)。在全球的某些區(qū)域，法規(guī)限定了用于耕地的氮量，經(jīng)濟優(yōu)勢因環(huán)境效益的改善而進(jìn)一步提高。蛋白酶不僅會影響?zhàn)B殖場的利潤，也將增加每單位土地飼養(yǎng)的肉雞數(shù)量，同時也符合環(huán)境立法的要求。此外，通過減少氨氣排放能夠提高家禽和工人的空氣質(zhì)量。綜上，使用蛋白酶將成為一個非常重要的營養(yǎng)策略。

原題名：Protease reduces environmental impact of broiler production （英文）

原作者：Adam Smith （DSM 市場開發(fā)經(jīng)理）