中国饲料质量的调查研究

■丁宏标

（中国农业科学院饲料研究所，北京 100081）

2015年我国饲料产量达到2亿吨，连续多年是世界最大饲料生产国。饲料工业经过几十年高速发展，已经成为我国国民经济的重要支柱产业。然而，在饲料产量不断提高的同时，饲料质量及相关畜牧业的发展面临着众多问题。原料谷物需要大量进口，饲料原料及养殖产品质量不高、不稳定，饲料添加抗病、防病的抗生素等药物引发的畜产品残留问题等均成为制约饲料工业与养殖业健康持续发展的主要因素。要增加畜禽水产品产量以满足日益增加的肉食需求，保障食品安全，只能依靠饲料转化效率的提高，饲料原料和饲料产品的质量便成为生产力的决定因素。要提高饲料质量与安全、提高畜产品品质，我们需要及时地掌握饲料质量的现状和动态变化，才有可能对饲料进行精准管理，达到可持续利用的目的。

什么是饲料质量？饲料质量是饲料物理、化学和生物学性质的综合反映。饲料产品原料来源广、加工环节多、精度要求高，影响产品质量安全的因素十分复杂。饲料原料验收标准包括原料的通用名称、主成分指标验收值、卫生指标验收值等内容。饲料及原料的主成分指标验收值、卫生指标验收值应当符合有关法律法规和国家、行业标准的规定。

1 豆粕的饲用质量

豆粕是最常用的饲料原料，是畜禽重要的蛋白质营养来源，多年来一直占我国蛋白质饲料原料的70%以上。豆粕由大豆加工而来。近年来我国大豆进口量增长迅速，2001年成为全球最大的大豆进口国，2002年大豆进口总量为1 040万吨，2014年大豆进口总量增长至7 140万吨，进口总量经常创历史最高。现在进口大豆占国内豆粕加工原料的比例达70%以上，对外依存度高，资金花费大。

豆粕不仅蛋白含量高（约44%），还具有氨基酸平衡（赖氨酸含量高达2%以上）、适口性好、消化率高（85%）等特点。但豆粕中含有多种抗营养因子如胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素、尿素酶等，这些抗营养因子在大豆的加工过程中通过加热可以失活去除。但加热法无法去除豆粕中热稳定性的抗原蛋白（致敏原）。大豆抗原蛋白会引起仔猪和妊娠母猪、犊牛、雏鸡、养殖鱼类等动物过敏反应，导致小肠绒毛萎缩、隐窝增生，肠内组胺释放量增加等过敏性损伤，进而导致消化吸收障碍和过敏性腹泻等（Rist等，2014；Rist等，2013；李德发等，1990）。

大豆中的抗原蛋白有很多种，到2016年5月15日，致敏原数据库（http：//www.allergenonline.org/）已收录42种大豆过敏原。根据以蛋白质沉降系数为基础的超速离心分类法，大豆蛋白分为4个组分，即2S、7S、11S和15S。其中11S组分为大豆球蛋白（glycinin），是大豆蛋白中最大的单体成分，占大豆可浸出蛋白总量的33%和总球蛋白的40%（李德发，2003），15S组分为多聚体glycinin，占大豆可浸出蛋白总量的10%，2S组分占大豆可浸出蛋白总量的20%，主要包括胰蛋白酶抑制因子和细胞色素；其余部分为7S组分，主要含大豆伴球蛋白（conglycinin）、α-淀粉酶、脂肪氧化酶和凝集素（赵威棋，2003）。免疫电泳法可将conglycinin分离纯化为αconglycinin、β-conglycinin和γ-conglycinin三种大豆伴球蛋白。

11Sglycinin含糖基较少，是一种六聚体寡蛋白，分子质量320～360 kD，每个亚基都由一个酸性多肽链（A）和一个碱性多肽链（B）通过二硫键连接形成，单聚体亚基结构为：A-S-S-B（S-S代表二硫键），6个AS-S-B单体的酸性和碱性多肽交互对应形成比较稳定的六聚体结构形式（Hou等，2004）。Gagnon等（2009）认为大豆中致敏性最强的蛋白是11Sglycinin的A3多肽。

β-conglycinin是大豆的一种主要储藏蛋白，占大豆种子总蛋白质10%～12.7%和总球蛋白30%，是一种高丰度蛋白质（Mujoo等，2003），是主要大豆致敏蛋白之一。β-伴球蛋白为热稳定抗原蛋白，含4%～5%糖基，分子质量140～170 kD，为三聚体糖蛋白，由α、α′、β三种亚基构成，分子质量分别为67、71、50 kD（Poysa等，2006）。三亚基都富含天冬氨酸/天门冬酰胺、谷氨酸/谷氨酰胺、亮氨酸、精氨酸，热稳定性为β＞α′＞α（Maruyama 等，2003）。Gly m Bd 60K是β-conglycinin的α-亚基，是豆粕中主要致敏蛋白。

豆粕中其他重要过敏原包括Gly m Bd 30K和Gly m Bd 28K，它们均是7S组分中的两种低丰度蛋白，其含量均不到大豆蛋白质总含量1%（Herman等，2003）。Gly m Bd 30K能被65%大豆过敏患者血清识别（Helm等，2000），是大豆中致敏性最强的储藏蛋白之一。Gly m Bd 28K属于Cupin蛋白家族，是未知的Asn糖蛋白，大小为26 kD。Gly m Bd 28K与其C-末端23 kD片段都具免疫原性（Xiang等，2004）。

饲料中的部分抗原蛋白会穿过小肠上皮细胞间隙或空隙完整进入血液和淋巴，刺激肠道免疫组织，产生包括特异性抗原抗体反应和T淋巴细胞介导的迟发性过敏反应，前者刺激肥大细胞释放组胺，引起上皮细胞通透性增加和黏膜水肿，后者引起肠道形态变化。过敏反应将使幼龄动物血清中大豆抗原特异性抗体滴度升高，小肠绒毛萎缩，隐窝细胞增生，同时导致消化吸收障碍、生长受阻以及过敏性腹泻（李德发等，1990）。谯仕彦等（1999）研究发现，膨化加工可降低仔猪血清中抗大豆球蛋白的抗体效价。

近年来，我国生猪的全程死亡率偏高，达到10%～20%。在无特定新疫病发生的情况下，国内多次发生批量死猪事件，如2013年3月上海黄浦江松江段水域大量漂浮死猪，打捞的死猪数量超过13 000头，事件调查结果表明当地未发生重大疫情，死猪为腹泻等常见多发病死亡。近年国内其他省市亦未发生重大新疫情，腹泻下痢为病猪主要死因。饲料来源的抗营养因子、过敏原可能导致群发性疾病。

豆粕中残留的大豆抗原蛋白对畜禽的危害很大。李德发院士认为，大豆抗原蛋白引起的迟发型过敏反应是仔猪断奶综合征的重要原因。张建中等（2010）发现，仔猪料中使用30%常规蒸汽处理的大豆粉，日均采食量降低了25.88%，日增重下降了28.70%，腹泻率提高了58.77%。国内外很多专家认为，断奶综合征不但影响仔猪生长性能，而且病程后期导致采食仔猪批量死亡（李德发，2003；Rist等，2014；Rist等，2013）。

仔猪对大豆抗原蛋白的短暂过敏反应引起的肠道损伤是腹泻的原发性病因，大肠杆菌在肠道的附着和增殖最终导致仔猪下痢和肠炎，这一理论已被许多试验所证实。Kenworthy（1976）报道，仔猪腹泻最初几天，典型的损伤是肠绒毛严重萎缩，酶水平下降，养分吸收率下降，但微生物检查并未发现大肠杆菌的增殖。谯仕彦等（1996）的研究认为，仔猪断奶后第8 d肠道中致病性大肠杆菌与血清抗大豆glycinin和β-conglycinin抗体效价成正比，仔猪腹泻的元凶是机体对日粮抗原发生的过敏反应。

酶制剂和发酵豆粕可以消除日粮致敏原等，包括热处理后豆粕中残留的抗营养因子如胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素、抗原蛋白等。发酵豆粕本质上也是利用微生物生长发酵产生的酶消解致敏原。应用酶制剂不仅能有效消除饲料中抗营养因子的作用,而且能全面促进养分的分解和吸收利用,提高饲料转化效率和营养价值；有利于减少畜禽粪便中有机物、氮和磷的排出量,从而减少排泄物对土壤和水源的污染。

近年来，饲用酶制剂的研究取得巨大进展。我们主持研制的复合酶制剂及参加研制的饲用植酸酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶等非淀粉多糖降解酶类已经广泛使用于饲料中，提高饲料原料的营养价值效果显著，但这些工作主要集中于植酸酶和非淀粉多糖降解酶类研究。酶解法可有效分解和破坏豆粕中的抗营养因子，提高豆粕的营养价值，具有产品安全性高、生产条件温和、水解易控制、可定位生产特定的大豆肽等优点（Rist等，2014；Rist等，2013）。而物理、化学及发酵法脱敏技术，或者脱敏效果差，或者既有水溶性物质的损失,又有产品烘干耗能的弊端,生产成本偏高，不宜在实际生产中推广。酶解法是有前途的一种改善豆粕营养价值的手段，符合健康养殖的要求，其技术关键是高降解效率的适宜酶种的选择及配合，以及降低酶制剂的生产成本。

研究发现蛋白酶可提高幼龄和青年动物对饲料中蛋白成分的消化吸收率，预防腹泻，促进生长（肖竞，2003）。Yu等（2007）发现，在玉米-豆粕型日粮中添加蛋白酶，具有提高饲料转化率的功能。Angle等（2011）发现补充外源蛋白酶（RONO-ZYMERProAct，200 mg/kg及以上剂量），可以改善低蛋白日粮饲料转化效率，节约豆粕用量。

植物源性木瓜蛋白酶具有很强的分解蛋白质能力，并且有水解酰胺键和酯键的特性，日粮中添加木瓜蛋白酶可提高饲料利用效率（冯定远，2011；何霆等，1992）。菠萝蛋白酶能分解蛋白质、肽、酯和酰胺，水解蛋白的比活性比木瓜蛋白酶高10倍以上，具有良好的助消化功能（赵武玲等，1999；Gibbons等，1977；Chandler等，1998）。Mynott等（1996）、Erhard等（1996）、Marguardt等（1999）研究结果均表明，口服菠萝蛋白酶，对防治猪的腹泻具有良好效果。

酶制剂消除大豆抗原蛋白可能是其促进生长，提高饲料转化效率的机理。王俊等（2012）发现，β-conglycinin在胃蛋白酶、胰蛋白酶的连续消化下产生大量肽段，其中有3条主要的抗酶解肽段，均具有免疫活性，说明β-conglycinin具有较高的抵制内源消化酶降解的能力，内源酶不能消除其致敏性。Rooke（1998）报道，酸性蛋白酶P2和碱性蛋白酶P1都能不同程度的降低大豆蛋白的抗原性；贾振宝（2002）采用Alcalase水解豆粕，当总蛋白水解度达到25%时，β-conglycinin被彻底分解。祁宏伟等（2004）发现使用饲用酶制剂可显著提高生大豆和豆粕的真蛋白质消化利用效率。王之盛等（2003）发现，复合酶制剂能极显著提高含豆粕日粮18日龄断奶仔猪生长速度和饲料利用效率。Hocine等（2007）报道蛋白酶可以降低大豆蛋白的抗原致敏性。

大豆抗原蛋白的致敏机理研究亦取得一些进展。游金明（2007）用免疫亲和层析、郭鹏飞（2007）用基因表达的方法分别获得了纯度大于93%和99%的β-conglycinin及其α亚基，随后以大鼠为实验动物建立了过敏反应模型，将体内与体外试验相结合，系统研究了β-conglycinin及其α亚基对大鼠的致敏作用。肠黏膜免疫反应最终引起炎症及上皮细胞变性坏死，造成组织损伤及消化吸收不良。

据统计，2013年我国饲用酶制剂总产量13.25万吨，总产值约26亿元，但没有豆粕专用酶制剂。2013年我国饲料中添加酶制剂的饲料占比约为32%～50%，远远低于欧美80%～95%的添加水平。

豆粕中存在的过敏原和抗营养因子，使其消化率和生物学效价远不及鱼粉等动物源性蛋白质；同时动物试验已证实大豆抗原是造成幼龄动物腹泻、生长迟缓等营养性疾病的主要原因。零抗原或低抗原豆粕的营养价值与动物蛋白相当，且能显著降低成本，在饲料工业上具有广阔的应用前景，探寻经济高效的消除抗原的方法是当务之急。

秦贵信等（2008、2014）认为，需要在抗原识别的基础上进一步确定大豆抗原蛋白在不同种属动物消化道内的分布及通透规律，揭示大豆抗原的致敏机制；需要建立新方法揭示大豆抗原蛋白在不同动物消化道内的免疫原性的变化规律，评价不同加工处理技术对大豆抗原蛋白免疫原性的影响；深入了解抗原蛋白的结构特点及酶解机理是问题关键。

大豆浸出油脂后如果豆粕蒸汽熟化不够，残留的大豆抗原与抗营养因子能够导致仔猪、犊牛群发性腹泻。豆粕生产中另一问题是现行的溶剂浸出工艺除去了大豆中脂溶性维生素、天然色素抗氧化剂、大豆磷脂，导致营养缺失。

2 玉米的饲用质量

影响玉米营养价值的因素包括品种、产地与气候、加工工艺和储存条件。降低玉米淀粉沉积的因素都会降低玉米作为饲料的营养价值。我国饲料用玉米品种营养价值相似，大部分玉米的育种方向是提高淀粉含量，因此蛋白会降低，有效能值增加；玉米储存过程经历后熟化、陈化等过程；经历后熟化的玉米营养价值最高；由于内源酶被破坏，高温烘干玉米没有后熟化过程；120℃以下低温烘干不影响玉米饲用质量。

3 米糠的饲用质量

稻谷是我国第一大粮食品种，目前年产2.06亿吨左右，占全国粮食总产量的42%。世界上稻谷产量占粮食总产量的37%。稻谷在加工成精米的过程中要去掉外壳和占总重10%左右的果皮、种皮、外胚乳、糊粉层和胚，传统的米糠也就是现行国家标准米糠主要是由果皮、种皮、外胚乳、糊粉层和胚加工制成的，在加工过程中会混进少量的稻壳和一定量的灰尘和微生物，所以主要用于饲料，是稻谷加工的主要副产品。由于加工米糠的原料和所采用的加工技术不同，米糠的组成成分并不完全一样。一般来说，米糠中平均含蛋白质15%，脂肪16%～22%，糖3%～8%，水分10%，热量大约为125.1 kJ/g。脂肪中主要的脂肪酸大多为油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸，并含丰富的B族维生素、植物醇、膳食纤维、氨基酸及矿物质等。根据国家标准（GB 10371—89饲料用米糠），要求米糠的水分含量不超过13.0%。

适宜的糙米碾白水分为13.5%～15.0%。糙米水分低，加工中产生的碎米多。采用糙米雾化着水并润糙一段时间，增加糙米表层的摩擦系数，有利于糙米皮层的碾削和擦离，可降低碾白压力，减少碾米过程中的碎米，提高出米率，同时有助于成品大米均匀碾白。民营大米加工企业约占90%左右，采用这样工艺的企业较多，但是这样的工艺生产的大米和米糠含水量偏高，保质期缩短，易于霉变。

4 青绿饲料的应用

青绿饲料是处于青绿状态的饲料。我国的青绿饲料资源丰富，有60亿苗草地和果实收获后的鲜秸秆及广泛的山区或平原的闲散青绿饲料植物。青绿饲料种类多、数量大、分布广，是饲料中的一个大家庭。不同种类的青绿饲料之间营养特性差别很大；就是同一种青绿饲料在不同生长阶段，其营养价值也有很大不同，一般来说青饲料粗纤维含量较低，消化率比较高；青饲料粗蛋白含量高，多在20%以上，而粗饲料（豆科干草除外）多在10%以下。青饲料维生素含量很高，以青饲料为基础日粮，通常无需补充维生素；青饲料矿物元素含量也高。

传统养殖较多饲喂青绿饲料，自然生态下猪牛羊禽等动物均采食较多青绿饲料。近年规模化养殖中基本不用青绿饲料，不但猪鸡不用，集约化牛羊养殖中也基本不用青绿饲料，只补充一些青贮饲料。采食青绿饲料可以提高母猪繁殖力，改善肉奶品质和风味，防范和减少疾病。

饲料原料及饲料产品的第一质量指标是水分含量。水分含量偏高可能导致饲料保质期缩短，营养价值很快下降。饲料及原料的营养价值首先需要考察其能值及粗蛋白水平。饲料原料加工工艺中添加水分和蒸汽的做法可能大幅度降低粮食及饲料原料的保质期和质量，必须规范后续紧接的烘干工艺，或者禁止废除此类湿法工艺，采用干法加工工艺。粮食和饲料加工产品含水量偏高，如果高于13%（有些种粮食的人甚至苛刻地认为粮食和饲料的含水量要不超过11%），就是食品安全的第一危害。

要利用好饲粮资源，实现畜牧产业的可持续发展，就要及时了解饲料及原料质量的变化情况。我国畜禽发病率和病死率高，饲料生物转化率低于世界平均水平。病从口入，饲料来源的病因具有导致群发性疾病的特征。近年来国内畜禽全程死亡率偏高，需要研究饲料来源的群发型疾病致病机制，调查研究验证疾病发生与饲料水分偏高、抗营养因子残留高及维生素营养缺失的关系。查明饲料原料来源的维生素缺乏程度及危害，建立消除能值偏低、维生素缺乏症的措施，严格管理，防范饲料质量问题导致的群发性疾病，改善畜禽养殖效益。