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猪用非粮型饲料资源开发利用的研究进展

2020-04-22朱秋凤张卫辉邵彩梅

中国畜牧杂志 2020年4期
关键词:营养加工饲料

黄 强,朱秋凤,张卫辉,邵彩梅

(1.安徽禾丰牧业有限公司,安徽亳州 236000;2.北京三元禾丰牧业有限公司,北京102202;3.辽宁禾丰牧业股份有限公司,辽宁沈阳 110167)

养猪业一直是我国畜牧业的支柱产业,也是农业现代化体系的重要组成部分。国家统计局数据显示,2018年全国年末生猪存栏量为42 817 万头,出栏量为69 382万头,与此同时,猪用饲料年产量达到7 036 万t,约占我国工业饲料年总产量的1/3。由于我国猪饲料一直是以“玉米-豆粕”型日粮为主,对粮食资源的依赖度很高,因而造成“人畜争粮”矛盾日益加剧。2018 年我国大豆的年产量仅1 600 万t,进口大豆数量达8 803 万t,对进口大豆的依赖度高达85%;我国优质鱼粉的年产量不足100 万t,而进口鱼粉数量达146 万t,对进口鱼粉的依赖度接近70%。另外,我国玉米资源长期处于紧缺状态,2018 年饲用玉米消耗量达到1.55 亿t,约占国内玉米生产总量的61%。由此可见,我国常规饲料资源的紧缺问题正逐年加剧,且对外依存度一直很高,如何改变这种依赖现状以促进我国饲料业和畜牧业可持续健康发展正迫在眉睫。

我国非粮型饲料资源来源广、种类多、总量大,富含各种营养物质(如蛋白质、脂肪和碳水化合物等),主要包括农产品加工副产品、糟渣类、植物及其加工副产品、动物源性产品及其加工副产品等,每年产量约为10 亿t。但是由于当前我国非粮型饲料资源的收集程度低、蛋白质提取分离技术难度高或成本昂贵、饲料蛋白效价与氨基酸不平衡,且大多非粮型饲料含有毒素或抗营养因子等有害物质,使得非粮型饲料的综合利用率很低[1]。因此,加强对非粮型饲料资源的认识和提高非粮型饲料资源的开发利用技术水平是缓解我国常规饲料资源不足、提高养殖经济效益、保障国家粮食安全、促进饲料业和畜牧业可持续健康发展的重要途径[1-2]。本文就不同种类的非粮型饲料的研究进行综述,为猪用非粮型饲料资源的开发利用提供参考依据。

1 非粮型饲料资源的种类及其在养猪生产中的应用

1.1 农产品加工副产品 农产品加工副产品主要是指农产品(如玉米、花生和稻米等)加工过程中所产生的副产品,如玉米胚芽粕、花生粕和全脂米糠等。

近些年,玉米胚芽粕在猪日粮中的添加价值被逐渐挖掘出来。有研究表明,日粮中添加5%玉米胚芽粕对生长育肥猪的生长性能、胴体品质和肉质风味均无不良影响,添加10% 玉米胚芽粕能显著增加出栏重,降低腹部脂肪碘价,提高猪肉品质,但添加量增加到15%时会降低生长育肥猪的粗蛋白质和粗纤维的表观消化率,增加尿氮排泄,降低猪只日增重,添加量达30%时猪的腹部脂肪硬度降低,产生软质肉[4-6]。过高的玉米胚芽粕添加量导致产生软质肉可能与其粗纤维和霉菌毒素(如玉米赤霉烯酮)的含量有关,降低了猪只实际能量摄入量;也可能与玉米油摄取量增加而引起肌肉中不饱和脂肪酸含量升高有关,在生产中建议添加量不超过15%。

花生粕是替代豆粕的一种良好的蛋白质原料,但其易感染黄曲霉菌而产生黄曲霉毒素,一般在猪配合饲料中的使用量不超过10%[7]。目前,饲料企业多通过发酵工艺对花生粕进行加工处理,以提高其营养物质利用率和饲用安全性。有研究报道,利用植物乳酸菌结合蛋白酶和植酸酶对花生粕进行固态发酵,其无机磷、粗蛋白质、多肽和必需氨基酸总量分别提高263.6%、3.0%、240.1%和16.4%,黄曲霉毒素B1和植酸的含量分别降低44.6%和77.0%[8]。解佑志等[9]研究发现,在30~70 kg生长猪日粮中用8% 发酵花生粕替代豆粕,生长猪的日增重显著提高了7.8%,耗料增重比降低了8.1%,日粮粗蛋白质、钙和磷的消化率分别提高2.2%、4.3%和6.0%。因此,运用生物技术手段处理花生粕是提高其利用率的有效方法。

国内外学者们已通过研究证明,米糠是一种良好的能量饲料,但富含不饱和脂肪酸,易使含米糠的日粮氧化酸败,从而会降低日粮品质、软化胴体脂肪,对动物生产性能产生不良影响,在育肥猪日粮中的使用量一般不超过15%。鉴于此,国内外学者开始尝试在米糠日粮中添加抗氧化剂或改进米糠加工工艺来解决米糠的易氧化酸败问题。李晶等[10]研究发现,在米糠日粮中添加抗氧化剂后育肥猪的平均日增重提高9.0%,耗料增重比降低11.4%,饲料增重成本降低10.9%,还显著改善了育肥猪的屠宰性能和胴体品质。Cassas 等[11]研究表明,与全脂米糠日粮相比,脱脂米糠日粮会提高生长育肥猪的平均日采食量、降低耗料增重比,但对胴体品质和肉品质无明显影响。综上分析,米糠作为非粮型能量饲料,价格低廉,对缓和当前饲料资源紧缺的局面和降低饲料成本具有重要意义。

1.2 糟渣类 糟渣类饲料是指农副产品加工的废弃物以及工业下脚料中可以作为饲料使用的部分,主要包括酿造业糟渣、水果加工业糟渣、制糖加工业糟渣、薯类淀粉渣、豆渣和菌渣等,如干酒糟及其可溶物(DDGS)、苹果渣和甜菜渣等。DDGS 的非植酸磷含量较高,粗脂肪多为不饱和脂肪酸,应用于养猪生产中需要添加多种外源酶类和抗氧化物质以提高其营养物质利用率[12]。笔者建议DDGS 日粮配方设计时综合考虑DDGS 的营养特性、猪的品种及生长阶段,DDGS 代替常规饲料原料的比例不超过30%,并且适当添加酶制剂、维生素E和共轭亚油酸等饲料添加剂来提高DDGS 的营养物质利用率,以缓解DDGS 对猪肉胴体品质带来的不利影响。苹果渣质优价廉,富含膳食纤维,适量添加可以改善仔猪的肠道健康,减少母猪的便秘问题,降低饲料成本。然而,苹果渣中还含有少量果胶和单宁等抗营养因子,且酸度偏大(pH 3.5~4.8),使用前最好用食用碱中和,并且饲喂量不宜过大,在猪的日粮中添加量不超过1/3 为宜[13]。目前,国内外学者常将苹果渣烘干制成干粉或经过发酵以去除其抗营养因子,从而容易储存且方便运输。甜菜渣富含甜菜碱和果胶,其中甜菜碱是甲基供体,与胆碱和蛋氨酸有着相似的营养作用,具有调节脂代谢和改善母猪生产性能等功能[14]。同时,甜菜渣中纤维具有持水力强和可发酵性好等双重特性,对于缓解母猪便秘、改善母猪肠道健康和提高初乳质量具有很好作用。糟渣类饲料在猪生产上的应用研究见表1。

1.3 植物及其加工副产品 植物及其加工副产品主要包括牧草、中草药植物、农作物秸秆、秕壳类及其加工副产品,如苜蓿草粉、黄芪多糖和玉米秸秆等。

苜蓿草粉一直作为优质的蛋白质和维生素补充饲料应用于猪饲料,可以明显提高猪只生长性能、胴体品质及肉品质。臧为民等[23]研究报道,在哺乳母猪日粮中添加苜蓿草粉对哺乳母猪及其仔猪生产性能有一定改善作用,且以100 g/kg 添加量效果更佳。徐向阳等[24]研究表明,日粮添加5%~10% 苜蓿草粉有利于改善生长猪的日增重和耗料增重比,提高日粮中干物质、粗蛋白质和中性洗涤纤维的消化率,尤其以10% 添加量效果更好。朱晓艳等[25]研究表明,日粮中添加20%苜蓿草粉可使育肥猪的肌肉氨基酸含量和多不饱和脂肪酸含量升高,n-6 多不饱和脂肪酸与n-3 多不饱和脂肪酸的比例降低,有利于n-3 多不饱和脂肪酸在肌肉中沉积,可以显著提高猪肉品质和营养价值。

黄芪多糖作为中药植物饲料添加剂具有抗氧化、提高机体免疫力、抗肿瘤和抗衰老等多种作用,且无毒副作用、无残留、兼药物性和营养性,能表现出良好的抗病促生长功能,目前在养猪生产中已经得到广泛应用。李春凤[26]研究表明,日粮中添加200 mg/kg 黄芪多糖可以显著提高断奶仔猪的平均日采食量和平均日增重,改善肠道微生态环境,降低腹泻率以及提高机体对抗原的免疫应答水平。彭宏刚[27]研究发现,日粮中添加0.2%~0.3%黄芪多糖有提高育肥猪宰前重、胴体重及屠宰率的趋势,且添加量在0.2%时能显著改善育肥猪的血清生化指标和免疫因子水平。侯晓礁等[28]研究发现,黄芪多糖粉可以显著提高妊娠后期母猪的窝均产仔数、窝均活仔数和窝均活仔重量,显著降低弱仔率、死胎率、木乃伊率和畸形率。可见,中药植物在养猪生产中具有重要的实用价值,尤其抗病促生长功效,在无抗养殖的道路上具有深远的研究意义。

表1 糟渣类饲料在猪生产上的应用研究

我国秸秆资源产量十分巨大,其中玉米秸秆年产量约2.9 亿t,占秸秆总产量的31.3%,但由于玉米秸秆具有低蛋白高纤维的营养特点,其适口性差,消化利用率低。目前,很多饲料加工企业通过氨化、发酵等技术对玉米秸秆进行加工处理。郭红伟[29]研究了将玉米秸秆经蒸汽爆破、米曲霉发酵处理后按5%~15% 替代日粮中的玉米和豆粕,结果发现,随着发酵玉米秸秆添加比例的增加,生长育肥猪肠道内蛋白酶活、纤维素酶活、淀粉酶活和滤纸酶活均有升高趋势,生长性能和营养物质消化率有下降趋势,且以添加比例为10% 时对生长育肥猪的生长性能和经济效益最好。卢珍兰等[30]研究结果同样表明,在生长育肥猪日粮中添加20%~30%发酵玉米秸秆能够满足生长育肥猪的营养需要,降低其腹泻率和死亡率,提高养殖利润,且以添加量为20% 效果最佳。综上,在生长育肥猪日粮中添加适量发酵玉米秸秆替代玉米切实可行,这为节粮型畜牧业发展开辟了新的饲料资源。

1.4 动物源性产品及其加工副产品 动物源性产品及其加工副产品是指屠宰厂、肉食品加工厂、皮革加工厂、水产品加工厂的副产品(包括碎肉、骨、血、内脏、皮与羽毛等)和昆虫加工产品,如鸭血浆蛋白粉、蚯蚓饲料等。

鸭血浆蛋白粉属于非猪源性优质蛋白源,可避免同源性疾病传播,对乳仔猪具有天然的诱食性,其含有丰富的免疫球蛋白,能有效改善肠道免疫功能,降低乳仔猪腹泻率,而且价格低廉,是理想的猪血浆蛋白粉替代品,能极大地解决我国常规蛋白质饲料匮乏的问题。然而,目前关于鸭血浆蛋白粉在养猪生产上的应用研究还比较少。张霞[31]研究结果显示,鸭血浆蛋白粉中免疫球蛋白含量高于猪血浆蛋白粉,且在教槽料中用鸭血浆蛋白粉代替50% 猪血浆蛋白粉饲喂断奶仔猪,对其生长性能、腹泻率和饲料效益与完全使用猪血浆蛋白粉无明显差异。由此可见,鸭血浆蛋白粉在促生长、抗腹泻、饲料效益和生物安全等方面具有很大的优势。

蚯蚓饲料因其蛋白质含量高、价格便宜、资源丰富、环保安全等特点,现已成为替代鱼粉和豆粕的一种良好的非粮型蛋白质饲料,在养猪生产中的应用效果主要是提高生长性能和减少粪氮排放。陶延英等[32]研究结果表明,饲喂蚯蚓组断奶仔猪的增重率提高65.1%,个体增重平均增加2.7 kg,仔猪发病率降低25.5%,同时节约饲料成本0.51 元/kg。徐艳[33]研究表明,用蚯蚓粉替代鱼粉可以显著提高育肥猪的平均日增重和日粮粗蛋白质的消化率,降低耗料增重比,显著改善肉品质,提高机体抗氧化和抗病能力。曾正清等[34]研究表明,在猪日粮中添加蚯蚓粉可以降低粪便pH、干物质含量和粪便中对甲酚、吲哚等臭气化合物浓度,能有效改善养殖环境。

2 非粮型饲料资源的开发利用对策

我国非粮型饲料资源储备巨大,但是受限于其自身营养特性以及生产设备与加工工艺,导致非粮型饲料资源的综合利用率低下。由此,科学工作者迫切需要对非粮型饲料的营养特性进行机理性研究分析,并结合高值化加工技术、净能体系等措施来提高非粮型饲料的利用率,从而缓解我国常规饲料资源严重匮乏的现状。

2.1 加强对非粮型饲料的营养特性的机理性研究 目前,虽然很多国内外研究者对某些非粮型饲料生物学利用率和营养特性进行了研究,但仅涉及饲料应用效果的验证,尚缺乏机理性的深入研究。一些新的实验分析技术的应用可能对非粮型饲料资源的开发利用产生有益作用。比如,代谢组学技术作为一种高通量、高灵敏度、高精确度的分析技术已经广泛应用于科学研究领域中。代谢组学技术是分析和评价发酵饲料全面营养价值的良好方法,可以从细胞代谢水平全面揭示发酵产物中的代谢物组分的种类和数量,为微生态发酵饲料的科学评定和深度利用提供理论依据,同时对有毒非粮型饲料的发酵利用具有指导意义[35-36]。还有很多类似代谢组学一样的新技术、新方法,为提高非粮型饲料资源的开发利用提供了有力契机,也必将成为今后非粮型饲料资源开发利用的新亮点。

2.2 加强高值化加工技术的应用 高值化加工技术包括脱壳、挤压膨化、发酵、酶解、超微粉碎、微波处理和膜分离等技术,可以有效地提高非粮型饲料中营养物质的分离提取效率,降低饲料中抗营养因子等有害成分,促进氨基酸平衡,改善饲料的适口性和消化率。我国每年从豆粕、棉粕、菜籽粕和酒糟中获取的蛋白质约有3 419 万t,而未利用的蛋白质资源约有1 000 万t,如果应用高值化加工技术进行分离提取,按80% 得率,可以多获取约800 万t 蛋白质,相当于8 000 万t 小麦含有的蛋白质,由此说明,非粮型饲料资源的高值化利用将能大大缓解我国饲用蛋白资源压力,以及资源浪费和农业环境承载压力[1]。另外,笔者建议非粮型饲料在使用过程中还需要针对其营养特性、抗营养物质、物理特性以及经济价值等合理地应用高值化加工技术,以实现饲料营养价值和经济效益的最大化。

2.3 推广净能体系配制低蛋白日粮 在当前蛋白质饲料资源紧张、养殖环境压力日益严重的情况下,利用净能体系配制低蛋白日粮已经显现出了极高的经济价值和社会生态效益,不仅不会影响猪只的生长性能,还会显著降低氮排放和养殖成本,同时能够更加科学合理地利用非粮型饲料资源[37-39]。另外,笔者建议利用净能体系配制低蛋白日粮时,还需要综合考虑猪只的生理阶段、非粮型饲料的营养特性及有害成分含量等多方面因素,合理地选择非粮型饲料的种类及其在日粮配方中的使用比例,并根据其他饲料原料的营养特性,适量增减氨基酸、矿物质和维生素的用量,均衡日粮配方营养,提高低蛋白日粮配方设计的科学性和合理性。

2.4 其他 目前,大多非粮型饲料的某些营养特性(如含有抗营养物质、易感染霉菌毒素和不饱和脂肪酸含量高等)以及加工、贮藏过程中的各种环境因素限制了其在养殖生产中的广泛使用。国内外大量研究报道,将某些非粮型饲料(如DDGS、米糠等)与维生素E、共轭亚油酸、酶制剂等饲料添加剂进行搭配使用,可以很好地改善含有这些非粮型饲料日粮的外观状况、适口性和营养物质利用率,并能显著提高猪只的采食量[40-42]。另外,还可以将生物技术和先进生产工艺联合应用到常用的非粮型饲料资源的开发上,培育无毒无害的新品种,如双低菜粕(蛋白质含量较高,毒素含量低)是良好的替代豆粕的饲用蛋白质资源。

3 展 望

综上,我国丰富的非粮型饲料资源已经逐步应用到养猪生产中,并在部分替代常规饲料的实践过程中取得了良好的使用效果。然而,目前非粮型饲料资源尚有许多未知需进一步探究:一是非粮型饲料的营养特性、有效能值和饲用价值等方面尚不完全明确,需要采用有效检测方法进行科学分析和安全性评价,完善其营养价值数据库,明确所含营养成分、毒素或抗营养因子,以便选择合适的加工工艺去除或分离抗营养因子及其他有毒有害成分,同时能更好地利用有利于猪只生长的营养成分;二是非粮型饲料的生产加工工艺与质量标准需进一步改进和提高,尤其是高值化加工技术的研究和应用;三是利用净能体系配制低蛋白日粮时,各种非粮型饲料在不同品种、不同性别、不同生长阶段养猪生产的适宜添加量需进一步研究并明确,在保证猪只健康的前提下,提高猪场的经济效益;四是培育无毒无害的非粮型饲料新品种有待进一步研究。总之,科学合理地开发利用非粮型饲料资源,变“废”为宝,既能缓解我国“人畜争粮”的压力,又符合建设环境友好型、资源节约型社会的需要,还能延长农副产品加工产业链,是推动我国饲料业和畜牧业可持续健康发展的重要手段。

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