家禽日糧豆粕減量替代技術(shù)研究進(jìn)展

■ 高 峰 徐 鵬

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，江蘇省動(dòng)物源食品生產(chǎn)與安全保障重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇省肉類生產(chǎn)與加工質(zhì)量安全控制協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇南京 210095）

隨著我國(guó)畜牧業(yè)集約化、規(guī)模化發(fā)展，畜產(chǎn)品消費(fèi)快速增長(zhǎng)，推動(dòng)了我國(guó)飼料產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。在傳統(tǒng)飼料配方中，豆粕因其豐富的蛋白質(zhì)含量和較為理想的氨基酸組成而被廣泛用作飼料主要蛋白質(zhì)原料。然而，人均耕地面積減少、大豆種質(zhì)資源不足等原因，導(dǎo)致我國(guó)大豆進(jìn)口依存度極高。在國(guó)際貿(mào)易局勢(shì)和氣候變化的影響下，豆粕價(jià)格不斷上漲，嚴(yán)重影響飼料生產(chǎn)成本和畜產(chǎn)品價(jià)格。在此背景下，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部出臺(tái)多項(xiàng)政策，推廣飼料中豆粕減量替代技術(shù)方案。旨在促進(jìn)飼料產(chǎn)業(yè)降本增效，保障畜牧業(yè)平穩(wěn)發(fā)展，維護(hù)我國(guó)糧食安全。文章將從低蛋白日糧、豆粕替代原料以及飼料蛋白原料的提質(zhì)增效技術(shù)這三個(gè)方面綜述當(dāng)前家禽養(yǎng)殖行業(yè)飼料豆粕減量替代技術(shù)的研究進(jìn)展。

1 低蛋白日糧配合技術(shù)

動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)的需求實(shí)質(zhì)上是對(duì)氨基酸的需求[1]。在傳統(tǒng)的玉米-豆粕型日糧中，由于玉米所含賴氨酸有限，因此日糧中通常會(huì)添加較多的豆粕以滿足畜禽對(duì)賴氨酸的需求，從而導(dǎo)致日糧的粗蛋白水平較高。在蛋白質(zhì)資源日益緊張的現(xiàn)狀下，研究推廣低蛋白日糧配合技術(shù)是解決這一行業(yè)難題的可行性方案。低蛋白日糧是指在不影響動(dòng)物生產(chǎn)性能的前提下，將日糧中的粗蛋白水平在飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)推薦水平的基礎(chǔ)上降低2～4 個(gè)百分點(diǎn)，同時(shí)補(bǔ)充適宜種類和數(shù)量的合成氨基酸以達(dá)到氨基酸平衡的一種日糧模式。研究表明，日糧粗蛋白水平每降低1%，即可對(duì)應(yīng)減少豆粕用量2.82%[2]。經(jīng)測(cè)算，若我國(guó)全面推行低蛋白日糧，每年可節(jié)省大豆2 000萬(wàn)噸，節(jié)省土地1.5億畝[3]。

應(yīng)用低蛋白日糧，保證動(dòng)物的生產(chǎn)性能是前提。日糧粗蛋白水平的降低會(huì)導(dǎo)致必需氨基酸含量的減少。因此在配合低蛋白日糧時(shí)，必須平衡日糧氨基酸水平[4]。研究發(fā)現(xiàn)，將蛋雞日糧的粗蛋白水平從16.49%降低至14.05%，同時(shí)補(bǔ)充絲氨酸，不會(huì)降低蛋雞的產(chǎn)蛋性能[5]。Torki 等[6]研究表明，將高溫條件下蛋雞日糧的粗蛋白水平降低4.5%并補(bǔ)充必需氨基酸，可以改善蛋雞的應(yīng)激反應(yīng)并保持良好的產(chǎn)蛋性能和蛋品質(zhì)。大量研究表明，肉雞日糧的粗蛋白水平降低3%以內(nèi)，并適當(dāng)?shù)奶砑颖匦璋被岵粫?huì)對(duì)生產(chǎn)性能造成負(fù)面影響[7-9]。然而，進(jìn)一步降低日糧粗蛋白水平則可能造成生產(chǎn)性能的下降。Namroud等[10]研究表明，當(dāng)肉雞日糧粗蛋白水平降低6%時(shí)，即便補(bǔ)全必需氨基酸也會(huì)導(dǎo)致食欲急劇降低和生產(chǎn)性能下降。Awad 等[11]發(fā)現(xiàn)類似的結(jié)果，當(dāng)肉雞日糧粗蛋白水平降低6%，此時(shí)補(bǔ)全必需氨基酸或必需氨基酸加單獨(dú)的非必需氨基酸均不能改變生產(chǎn)性能下降，但若在補(bǔ)全必需氨基酸的同時(shí)再添加多種非必需氨基酸的混合物可不對(duì)生產(chǎn)性能造成負(fù)面影響。這可能是因?yàn)槿占Z粗蛋白水平的大幅度降低導(dǎo)致日糧總氮不足，一些非必需氨基酸在這種情況下可能變成必需氨基酸[12]。因此，在大幅降低日糧粗蛋白水平的情況下，非必需氨基酸也是需要考慮的重要因素。

動(dòng)物養(yǎng)殖帶來(lái)的氮排放是畜牧業(yè)造成環(huán)境污染的重要原因。傳統(tǒng)玉米-豆粕型日糧中較高的粗蛋白水平導(dǎo)致動(dòng)物排泄物具有更多的氮，氮的利用率不高。大量研究表明，低蛋白日糧配合技術(shù)是緩解畜禽氮排放的有效手段[13-14]。Namroud 等[15]研究表明，將肉雞日糧的粗蛋白水平從23%降低至19%，同時(shí)補(bǔ)充必需氨基酸，可顯著降低排泄物中氮、氨、尿酸的含量。此外，高蛋白日糧通常導(dǎo)致動(dòng)物飲水量增加，而較低的粗蛋白水平會(huì)降低動(dòng)物飲水量，從而減少尿氮排放[15]。

腸道是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的重要場(chǎng)所。蛋白質(zhì)經(jīng)腸道微生物發(fā)酵后，會(huì)部分產(chǎn)生氨、苯酚、吲哚等對(duì)宿主健康具有潛在毒性作用的代謝產(chǎn)物[16]。這些代謝產(chǎn)物可以破壞腸道屏障，誘導(dǎo)腸道炎癥[17]。此外，豆粕中的許多抗?fàn)I養(yǎng)因子除了會(huì)干擾其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收外，也會(huì)危害畜禽腸道健康[18]。低蛋白日糧已被證明在維護(hù)家禽腸道健康方面發(fā)揮著積極的作用。有研究表明，將蛋雞日糧粗蛋白水平降低2%，并補(bǔ)充0.3%的蘇氨酸，可顯著增加回腸MUC2 和sIgA 的mRNA表達(dá)，改善腸道菌群多樣性并增加潛在有益菌群的豐度[19]。

肌內(nèi)脂肪是評(píng)價(jià)肉品質(zhì)的重要指標(biāo)。日糧蛋白水平可通過(guò)調(diào)節(jié)脂質(zhì)合成和分解代謝相關(guān)基因的表達(dá)來(lái)影響肌肉脂肪含量[20]。在豬生產(chǎn)上，低蛋白日糧已被發(fā)現(xiàn)可通過(guò)促進(jìn)脂肪沉積，提高肌內(nèi)脂肪含量來(lái)改善肉品質(zhì)[21]。然而，盡管在肉鴨[22]和肉雞[23]上也報(bào)道過(guò)低蛋白日糧會(huì)促進(jìn)脂肪沉積，但對(duì)于提高禽肉肌內(nèi)脂肪含量似乎沒(méi)有顯著的作用[24]。盡管如此，低蛋白日糧在改善禽肉品質(zhì)的其他指標(biāo)上具有積極的意義。Ma 等[25]研究表明，肉雞日糧粗蛋白水平降低3%并補(bǔ)充異亮氨酸可提高胸肌pH24h，增加肌纖維密度，降低胸肌滴水損失、肌纖維直徑和剪切力，改善雞肉品質(zhì)。

綜上所述，在家禽生產(chǎn)中應(yīng)用低蛋白日糧配合技術(shù)可以減少豆粕使用量，在不影響生產(chǎn)性能的前提下，維護(hù)家禽腸道健康，改善禽肉品質(zhì)，減少畜牧業(yè)的氮排放。

2 豆粕替代原料

相較于豆粕，我國(guó)非常規(guī)飼料蛋白原料具有資源豐富、成本低廉的優(yōu)勢(shì)。在豆粕供應(yīng)日益緊張的情況下，開(kāi)發(fā)利用非常規(guī)飼料蛋白原料替代豆粕對(duì)于減少飼料豆粕用量、助力飼料產(chǎn)業(yè)降本增效具有重要意義。據(jù)測(cè)算，若將我國(guó)各種非常規(guī)飼料蛋白原料利用起來(lái)，可提供飼料蛋白約1 735萬(wàn)噸，替代48%的進(jìn)口飼料蛋白[26]。

2.1 植物性蛋白質(zhì)飼料原料

2.1.1 菜籽粕

菜籽粕是替代豆粕的主要原料之一。其粗蛋白含量比豆粕略低，為37%～43%。菜籽粕的氨基酸組成較為合理，蛋氨酸和胱氨酸的含量較高，精氨酸含量較低，賴氨酸含量低于豆粕。菜籽粕的抗?fàn)I養(yǎng)因子主要為硫代葡萄糖苷及其分解物、植酸、多酚和芥子堿等。一般而言，常規(guī)菜粕可替代40%～50%的豆粕。雙低菜粕由于抗?fàn)I養(yǎng)因子含量較少，替代比例可進(jìn)一步提升至60%～80%。劉振利等[27]研究發(fā)現(xiàn)，在肉雞生長(zhǎng)后期，用雙低菜粕代替日糧中75%的豆粕不會(huì)對(duì)生產(chǎn)性能和飼料轉(zhuǎn)化率產(chǎn)生負(fù)面影響。

2.1.2 棉籽粕

棉籽粕的粗蛋白含量為43%～51%。棉籽粕的蛋氨酸、精氨酸含量較為豐富，但賴氨酸含量遠(yuǎn)低于豆粕。棉籽粕的抗?fàn)I養(yǎng)因子主要是游離棉酚、植酸等。經(jīng)過(guò)脫酚處理的棉籽粕粗蛋白含量與豆粕相近。Yu等[28]用不同比例的棉籽粕替代肉鵝飼料中的豆粕，結(jié)果表示，棉籽粕替代豆粕不會(huì)影響肉鵝的屠宰性能和肉品質(zhì)，但是當(dāng)替代比例超過(guò)50%時(shí)會(huì)影響肉鵝胸肌中氨基酸和脂肪酸的組成。

2.1.3 葵花籽粕

葵花籽粕的粗纖維含量較高，粗蛋白含量為27%～37%。其中，蛋氨酸、天冬氨酸含量豐富，賴氨酸含量較低?？ㄗ哑傻目?fàn)I養(yǎng)因子水平較低，且含有能夠抗炎殺菌的綠原酸，因而利于畜禽腸道的消化吸收。脫殼后的葵花籽粕可降低粗纖維含量，進(jìn)一步提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。周國(guó)安等[29]研究表示，在補(bǔ)充必需氨基酸后，即使用葵花籽粕完全替代豆粕，也不會(huì)影響如皋草雞的產(chǎn)蛋性能和蛋品質(zhì)。

2.1.4 牡丹籽粕

牡丹籽粕的粗蛋白含量為25%～30%。牡丹籽粕的精氨酸含量較高，賴氨酸、蛋氨酸的含量較低。芍藥苷、溶血磷脂酰膽堿是牡丹籽粕的主要抗?fàn)I養(yǎng)因子。任希艷[30]在40 周齡產(chǎn)蛋雞的日糧中添加不同比例的牡丹籽粕等蛋白替代豆粕，結(jié)果顯示，添加5%的牡丹籽粕不會(huì)影響蛋雞產(chǎn)蛋率和料蛋比，并會(huì)提高蛋品質(zhì)。

2.2 動(dòng)物性蛋白質(zhì)飼料原料

2.2.1 黃粉蟲(chóng)

黃粉蟲(chóng)被認(rèn)為是可持續(xù)替代豆粕的優(yōu)質(zhì)飼料蛋白質(zhì)原料，其粗蛋白含量高且品質(zhì)好，成蟲(chóng)粗蛋白含量可達(dá)60%以上。黃粉蟲(chóng)的氨基酸組成豐富且比例均衡，富含多種必需氨基酸。其中，賴氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸含量較高。并且風(fēng)味氨基酸如苯丙氨酸、酪氨酸的含量豐富。此外，黃粉蟲(chóng)還富有能夠提高畜禽免疫功能的甲殼素和抗菌肽。在生產(chǎn)中，通常將黃粉蟲(chóng)烘干脫脂制成黃粉蟲(chóng)粉應(yīng)用。Sedgh-Gooya 等[31]在肉雞日糧中添加5%的黃粉蟲(chóng)粉替代部分豆粕，結(jié)果表示，黃粉蟲(chóng)粉作為部分蛋白質(zhì)來(lái)源可提高肉雞的平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化效率，降低血清白蛋白/球蛋白比率和腸道大腸桿菌的豐度，提高肉雞免疫力。

2.2.2 黑水虻

黑水虻蟲(chóng)粉的粗蛋白含量為31.7%～47.6%，脫脂后可進(jìn)一步提高至55.9%～63.9%。黑水虻幼蟲(chóng)的氨基酸組成與豆粕基本相似，賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸的含量較低。幾丁質(zhì)作為黑水虻的抗?fàn)I養(yǎng)因子，會(huì)影響蛋白質(zhì)的消化率。黑水虻幼蟲(chóng)對(duì)其他飼料原料的抗?fàn)I養(yǎng)因子具有降解作用，可顯著降低豆粕、棉籽粕、菜籽粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子含量，并提高小肽的含量[32]。Bovera 等[33]用黑水虻蟲(chóng)粉替代蛋雞日糧中的豆粕，結(jié)果表示，兩種替代比例（25%、50%）均不會(huì)影響蛋重、采食量和飼料轉(zhuǎn)化效率，并可以提高血清免疫球蛋白水平。在另一項(xiàng)研究中，Marono 等[34]將替代比例進(jìn)一步提高至100%，結(jié)果表示，蛋雞的產(chǎn)蛋率、采食量和蛋品質(zhì)均顯著下降。在肉雞上，用黑水虻替代豆粕的比例同樣不應(yīng)超過(guò)50%，否則會(huì)降低肉雞的生長(zhǎng)性能和肉品質(zhì)[35]。

2.2.3 蠅蛆

蠅蛆蛋白適口性好，轉(zhuǎn)化率高，其粗蛋白含量為58.80%～63.89%。蠅蛆蛋白的必需氨基酸含量豐富，賴氨酸、纈氨酸的含量高于豆粕。此外，蠅蛆蛋白中含有能夠抗菌抗病毒的凝集素和抗菌肽，可以調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能。Khan等[36]研究表示，用蠅蛆粉替代肉雞日糧中的30%的豆粕，不會(huì)影響肉雞的生長(zhǎng)性能，并可以改善肉品質(zhì)。

此外，微生物蛋白也是實(shí)現(xiàn)飼料豆粕減量替代的原料來(lái)源。有研究表示，將肉雞日糧中24.72%的豆粕用乙醇梭菌蛋白替代，可提高肉雞抗氧化能力，改善腸道菌群結(jié)構(gòu)，提高生長(zhǎng)性能[37]。在實(shí)際應(yīng)用中，由于各種原料具有成分復(fù)雜、氨基酸組成不平衡、貨源具有地域性限制等特點(diǎn)，因此可以因地制宜，將各種原料組合使用。例如，將蛋雞日糧中30%的豆粕用棉籽粕、菜籽粕和花生粕組成的復(fù)合雜粕來(lái)替代，對(duì)生產(chǎn)性能并不會(huì)造成負(fù)面影響[38]。

3 飼料蛋白原料的提質(zhì)增效技術(shù)

抗?fàn)I養(yǎng)因子會(huì)干擾營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，并可能對(duì)動(dòng)物機(jī)體產(chǎn)生毒性作用，是限制非常規(guī)飼料蛋白原料應(yīng)用的主要因素。當(dāng)前，在家禽生產(chǎn)上主要使用固態(tài)發(fā)酵、酶制劑以及菌酶協(xié)同發(fā)酵來(lái)消除飼料原料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，提升飼料質(zhì)量，提高非常規(guī)飼料蛋白原料的利用率，強(qiáng)化豆粕減量替代效果。

3.1 固態(tài)發(fā)酵

固態(tài)發(fā)酵是一種生物加工技術(shù)，以不溶性原料作為碳源和能源，發(fā)酵物呈固體形態(tài)。發(fā)酵時(shí)，微生物產(chǎn)生的酶能結(jié)合或者降解飼料原料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子。此外，微生物可以將飼料原料中的粗纖維轉(zhuǎn)化為菌體蛋白，在降低飼料粗纖維水平的同時(shí)提高飼料粗蛋白水平。在家禽生產(chǎn)中，固態(tài)發(fā)酵非常規(guī)飼料蛋白原料已被證明可以降低飼料抗?fàn)I養(yǎng)因子含量、維護(hù)腸道健康、提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率，改善動(dòng)物生長(zhǎng)性能[39-40]。有研究表明，菜籽粕經(jīng)酵母菌、枯草芽孢桿菌和糞腸球菌發(fā)酵后，其粗蛋白含量增加，硫代葡萄糖苷及其衍生物、單寧和植酸等抗?fàn)I養(yǎng)因子含量下降[40]。在肉雞日糧中，發(fā)酵棉籽粕的添加水平相較于未發(fā)酵棉籽粕可提高10%[41]。研究發(fā)現(xiàn)，用發(fā)酵菜籽粕等氮替代豆粕，替代比例為30%～66%，可提高肉雞的平均日增重、飼料轉(zhuǎn)化效率和屠宰率[42-43]。在肉鴨生產(chǎn)中，發(fā)酵菜籽粕替代豆粕的比例可進(jìn)一步提升至100%，而不會(huì)對(duì)生產(chǎn)性能造成負(fù)面影響[44]。

3.2 酶制劑

飼用酶制劑也是提高飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的有效方法。酶制劑可以破壞細(xì)胞壁，提高胞內(nèi)養(yǎng)分利用率；降低食糜黏度，提高養(yǎng)分消化率；增加內(nèi)源消化酶的含量及活性；改善腸道菌群結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)免疫功能[45]。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)不同飼料原料的營(yíng)養(yǎng)特性選擇不同的酶制劑。Niu 等[46]用果膠酶、木聚糖酶和轉(zhuǎn)化酶組成的復(fù)合酶制劑酶解菜籽粕，結(jié)果表明，飼料中非淀粉多糖含量顯著降低，肉雞的表觀代謝能提高了30.9%。楊文婷等[47]用棉酚降解酶和熱帶假絲酵母ZD-3 分別對(duì)棉籽粕進(jìn)行酶解和固態(tài)發(fā)酵，結(jié)果表明，棉酚降解酶顯著降低了游離棉酚的含量，脫毒率達(dá)92.67%。酶解后的棉籽粕粗蛋白含量增加，中性洗滌纖維含量降低，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值得到提高。此外，相較于固態(tài)發(fā)酵，酶解棉籽粕極大的縮短了脫毒時(shí)間，提高了脫毒效率。有研究表明，用雜粕替代豆粕并添加復(fù)合酶制劑，可顯著提高肉鴨平均日增重，降低料重比[48]。

3.3 菌酶協(xié)同發(fā)酵

菌酶協(xié)同發(fā)酵是指在飼料原料發(fā)酵或酶解過(guò)程中加入額外的酶制劑或益生菌。菌酶協(xié)同發(fā)酵可以充分結(jié)合發(fā)酵和酶解的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)單獨(dú)使用的不足，既能充分降解飼料原料中的大分子物質(zhì)，又可產(chǎn)生多種有益的微生物代謝產(chǎn)物，對(duì)提高非常規(guī)飼料蛋白原料的利用效率，促進(jìn)豆粕減量替代具有重要意義。Li等[49]等用發(fā)酵、酶解以及菌酶協(xié)同發(fā)酵處理菜籽粕，結(jié)果顯示，菌酶協(xié)同發(fā)酵處理組的小肽含量高達(dá)50.4%，高于發(fā)酵處理組（24.1%）和酶解處理組（35.5%）。此外菌酶協(xié)同發(fā)酵使菜籽粕的抗?fàn)I養(yǎng)因子硫代葡萄糖苷和芥酸的含量分別降低了71.6%和86.2%，并顯著提高了氨基酸的消化率，改善了肉雞的抗氧化功能和生產(chǎn)性能。王衛(wèi)衛(wèi)[50]在肉雞日糧中添加不同水平的棕櫚仁粕和菌酶協(xié)同發(fā)酵的棕櫚仁粕等蛋白替代部分豆粕，結(jié)果表示，菌酶協(xié)同發(fā)酵棕櫚仁粕的適宜添加量為12%，高于未發(fā)酵的棕櫚仁粕（4%）。肉雞日糧中添加12%的菌酶協(xié)同發(fā)酵棕櫚仁粕替代部分豆粕可改善肉雞腸道菌群結(jié)構(gòu)和血清蛋白合成相關(guān)的指標(biāo)，提高肉雞的生產(chǎn)性能。

4 展望

當(dāng)前，我國(guó)飼料豆粕的減量替代已初見(jiàn)成效。未來(lái)的工作可以從以下幾個(gè)方面繼續(xù)加強(qiáng)和推進(jìn)：基于凈能體系，探究家禽精準(zhǔn)動(dòng)態(tài)營(yíng)養(yǎng)需要；進(jìn)一步研究推廣家禽低蛋白日糧配合技術(shù)，研發(fā)提高氨基酸利用效率的日糧氮碳源適配技術(shù)；繼續(xù)開(kāi)發(fā)新型非常規(guī)飼料蛋白原料，推進(jìn)微生物蛋白的研發(fā)生產(chǎn)；優(yōu)化日糧結(jié)構(gòu)，研究推廣低蛋白低豆粕多元化日糧配方；持續(xù)優(yōu)化飼料加工工藝，促進(jìn)飼料原料提質(zhì)增效；研發(fā)飼料原料動(dòng)態(tài)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值精準(zhǔn)快速評(píng)定技術(shù)，建立我國(guó)飼料原料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值數(shù)據(jù)庫(kù)。