全球新蛋白及能量原料的开发（待续）

Harinder P.S.Makkar

（联合国粮食及农业组织 动物及健康部，意大利罗马 00153）

中国·猪营养国际论坛

全球新蛋白及能量原料的开发（待续）

Harinder P.S.Makkar

（联合国粮食及农业组织 动物及健康部，意大利罗马 00153）

工业化猪禽生产分别贡献了全球猪肉和禽肉产量的55%和71%，预计到2030年这种体系在增长的肉类产量中占比将超过70%，这将导致对动物饲料的巨大需求，特别是在拉丁美洲和亚洲。目前78%饲料谷物用于规模化的单胃动物生产。随着人口增长和耕地面积减少，加上水资源短缺和持续的气候变化将进一步加剧食用和饲用粮的竞争。我们急需一种特别是能够使饲料资源不与人类食品资源发生竞争的转换模式。本文将提供几种新型的不用于食用的资源，比如生物燃料产业的副产品、昆虫粉、树叶粉、农工业副产品的蛋白分离物、使用废水生产的单细胞蛋白、海藻以及蛋白水解物，这些新型原料有可能减少谷物在饲料工业中的使用，并降低饲料和食物供给的竞争。这些饲料资源预计将使养猪产业更具有可持续性。

新蛋白；能量原料；可持续；养猪

中国猪营养国际论坛是由美国动物科学学会、上海亘泰实业集团和上海优久生物科技有限公司联合主办，以“凝聚全球科研力量，驱动猪业创新思维”为宗旨，力邀全球一流的机构、专家和学者，倾力打造一个动物营养领域具有国际性、前沿性和权威性的论坛。该论坛每两年举办一届，聚焦行业发展中的热点、难点，通过专家学者和企业领导者之间进行开放建设性的学术探讨、理论研究和实践经验交流，整合全球动物营养领域最新的技术和研究成果，推动行业发展，创造和提升产业价值。 www.asaschina.org

动物繁殖与饲养，动物健康与福利在畜牧生产中具有重要支持作用，但饲料始终是其发展的基础和主要驱动力。饲料占畜牧生产运营总成本中的70%以上。另外，饲养状况差不仅影响动物生产力，也影响动物健康、行为和福利。由于饲料和食源性病原体之间的紧密联系，食物链的安全和质量也会到受影响。饲料中存在的霉菌毒素、杀虫剂和重金属也同样影响动物和人类的健康，以及产品质量和安全（Makkar，2016）。

目前，饲料资源在发展中国家极其紧缺（Makkar，2012a）。预计到2050年，所生产的谷物中大约有35%将被用作动物饲料。目前，有大约8亿吨谷物（总谷物产量的1/3）用于动物饲料中，到2050年畜牧生产中还需要额外的5.2亿吨谷物作为饲料。2013年，单胃动物（猪和家禽）生产消耗了1.55亿吨饲料蛋白，到2030年还要增加5200万吨饲料蛋白以满足全球单胃动物生产的需求。这些新增的蛋白需求中近90%源于发展中国家，且绝大部分需要与人类食物产生竞争。2000年，78%饲用谷物用于工业生产密集地区的猪禽生产中（Herrero等，2013）。中国在饲料谷物贸易和使用中扮演着重要的角色。目前，中国生产和消费了全球一半的猪肉 （世界上最大的生产国和消费国），生产了全球20%的禽肉（第二大生产国）大豆（用于动物饲料）进口国。中国还主要从美国进口DDGS，以及从其他国家进口大麦、小麦和高粱等。2011年，中国饲料工业大约使用掉玉米总产量的70%。全球玉米总贸易量远低于中国饲料工业对玉米的需求量。由于畜禽产品消费的进一步增加，中国饲料的需求也将进一步增加。饲料原料需求量的增加将对世界贸易、饲料原料价格和环境产生巨大影响。中国对饲料的需求以及工业化畜牧生产供应链的全球化导致了土地利用的变化（Sharma，2014）。另一个经济增长体，印度也需要大量的饲料用于其单胃动物生产。印度的肉鸡生产提供了其禽肉需求的绝大部分。据估计，与2000年相比，到2030年之前，印度肉鸡产业每年将额外增加约2700万吨饲料的用量 （Robinson和 Makkar，2012）。目前肉猪产量在印度较低。

土地、土壤和水资源短缺，全球变暖以及频繁的气候异常等因素，加剧了耕地以及如碳矿，水和矿物质（如磷）等不可再生资源的竞争，这将对饲料和粮食生产系统的可持续性构成巨大的挑战。持续增长的人口和越来越激烈的食物-饲料-燃料的竞争将进一步激化。为了寻求不与人类食物存在竞争关系的新型饲料资源，并扩大饲料资源库，本文将一些用于可持续性肉猪生产的富含蛋白质和能量的新型饲料资源作一综述。

1 生物燃料副产品

DDGS是生物乙醇工业的副产品，玉米、小麦、高粱和大麦等谷物发酵用来生产生物乙醇。生物乙醇蒸馏后回收的DDGS，其产量约占用于生产生物乙醇谷物总量的1/3。全球每年生产4500万吨的DDGS，广泛应用于畜牧业饲料中。例如，美国的牛肉产业所用DDGS为66%，乳品业为14%，猪肉产业为12%，家禽产业为8%。DDGS作为价格较高的玉米和大豆的一种替代原料应用于牛、猪、家禽和鱼类饲料中，但其最佳的添加水平还有待确定。DDGS或高蛋白DDGS（HP-DDGS）可用于肉猪生产的各个阶段。DDGS的能量与玉米相近，但HP-DDGS的能量较高。DDGS中磷的消化率很高。断奶后2～3周的生长猪可饲喂含有30%DDGS的日粮；而在满足氨基酸需求的情况下，怀孕母猪日粮中的DDGS添加量可达50%；对于育肥猪，在屠宰前3～4周可减少DDGS的添加量，因为较高的碘含量会降低脂肪质量。研究表明，育肥猪日粮中DDGS达到20%时，并不影响其生长、长膘和胴体组成。小麦DDGS是猪禽日粮能量、蛋白质和磷的主要来源。DDGS中的粗蛋白质可高达30%，但赖氨酸水平低且存在变异，回肠消化率低于全麦，尤其是当DDGS有热损伤的时候。小麦DDGS的能值也比全麦低，差异在于DDGS中的纤维含量；然而，小麦DDGS在猪禽日粮中添加量可达30%，只要日粮满足预期生产性能的标准（Makkar，2014）。DDGS中的主要有害物质的浓度与其谷物原料相比增加了3倍，因此，特别需要关注霉菌毒素、非淀粉多糖和植酸盐的含量。某些情况下，发酵培养基中会添加抗生素以控制细菌污染，因此，DDGS中也需要监控抗生素的含量（Shankarlal等，2015）。研究表明，在含有DDGS的猪日粮中添加外源酶的功效取决于一些因素，比如动物日龄和生理阶段，日粮化学组成，尤其是DDGS添加水平等。对于提高营养素的消化率和生长性能方面，非淀粉多糖降解酶比植酸酶更有效（Swiatkiewicz等，2016）。

脂肪酸蒸馏液和甘油是生物柴油工业的副产物，分别产生在将油转化为生物柴油的酯交换反应过程中。脂肪酸蒸馏液和甘油都是很好的能量饲料，能够代替畜禽饲料中的谷物。对于猪，粗甘油比玉米含有更多的能量。如果价格合适，母猪日粮中甘油添加量可达9%，断奶之后的猪日粮中至少可加6%，育肥猪日粮中可增加至15%（Makkar，2014）。另一方面，Gallego等（2016）指出，中和的半纯化甘油以14%的水平添加到生长-育肥猪 （30～90 kg）日粮中，不会影响其生产性能，血浆变量，定量的胴体特征和肉质；而以12%的水平添加到仔猪前保料中（6～15 kg），也不会影响其生长性能（Diaz-Huepa等，2015）。保育猪日粮中添加9%或18%的甘油不会影响营养素的消化率和血浆代谢物，但会增加尿中甘油水平。这表明高水平的甘油添加量会使甘油的代谢途径变成饱和状态 （Oliveira等，2014）。然而从脂肪酸蒸馏液中获得的脂肪酸会在小肠中跟随单甘脂或双甘酯一起被吸收。猪能够利用日粮中相对饱和或不饱和脂肪，但不饱和脂肪/油的添加会导致更多不饱和脂肪酸的沉积，这会使得胴体脂肪变软，从而降低胴体品质（Tomkins和Drackley，2010）。

亚麻荠属和芸苔属植物的粕类是生物燃料生产的副产物。亚麻荠粕可按10%添加到蛋鸡和肉鸡日粮中，不会影响其生产性能、肉品品质，但会降低肉和蛋中ω-6和ω-3的比值。亚麻荠粕含有大约35%粗蛋白质和14%醚，用含有40%亚麻荠粕的日粮饲喂生长猪，其粗蛋白质消化率 （约70%）和氨基酸消化率略低于加拿大双低菜籽粕。因此，当在猪日粮中使用时，应该考虑亚麻荠压榨物的上述指标数值以及芥子油苷的含量 （26.6～42.3μmoL/g）和胰蛋白酶抑制剂的含量（5.8～18.4胰蛋白酶抑制剂单位/mg）（Almeida等，2013）。热处理会使胰蛋白酶抑制剂失活，亚麻荠属和芸苔属植物的粕类自身含有的芥子油苷降解酶可用于降解芥子油苷。对猪来说，螺旋压榨亚麻荠饼（SPCC）中的消化能、代谢能和净能计算值分别为17.5、16.2、10.2 MJ/kg（Kahindi等，2014）。日粮中添加植酸酶可提高生长猪对磷的利用（Adhikari等，2016）。饲喂含有18%芥菜饼日粮的猪未表现出不良影响，但在较高采食量时，生长率会下降。无论是生长猪还是育成猪都可饲喂含20%～25%棕榈仁饼的日粮。生物柴油生产中油脂萃取后的微藻副产物也是很好的饲料（Makkar，2014）。亚麻荠属和芸苔属植物的粕类以及生物柴油提取后的微藻副产物在猪日粮中的开发利用还需要进行系统研究。

拥有了可行的脱毒工艺 （有机溶剂提取+加热），有毒基因型的桐油树生产的桐油树籽粕就可以应用于猪的日粮中（Makkar，2014）。核仁粕约含60%粗蛋白质，蛋白质消化率高于90%。然而它缺乏必需氨基酸赖氨酸，还富含抗营养因子植酸盐。向猪日粮中添加赖氨酸和植酸酶（用于缓解植酸盐的不良影响）后，脱毒桐油树籽粕可以替代50%的豆粕蛋白，且不影响其生产性能（Wang等，2011）。同样地，来源于无毒基因型的桐油树籽粕和白桦树籽粕的营养组成与脱毒桐油树籽粕类似，可替代生长猪日粮中50%的豆粕蛋白（Makkar，2012b）。表1汇总了这些副产物的建议添加量。

2 昆虫粉

黑兵虻幼虫粉 （Hermetia illucens）含大约40%粗蛋白质，并依赖饲养黑兵虻蝇的底物而能富集高浓度的油脂（Makkar等，2014））。这种虫粉是一种适合生长猪的日粮原料，它的氨基酸、脂肪和钙含量使其拥有特别的价值。然而，它相对缺乏含硫氨基酸 （蛋氨酸+半胱氨酸）和苏氨酸，所以需要额外添加这些氨基酸来制作平衡日粮（表2）。需要注意这种虫粉的灰分含量较高。含有幼虫粉的日粮与以豆粕为基础的日粮均具有较好的适口性。对于生长公猪，这种幼虫粉和豆粕的粪表观消化率相近（分别为76%和77%）（Newton等，1977）。黑兵虻蝇蛹干粉用于早期断奶仔猪日粮中，可在补充或不补充氨基酸的情况下替代（0%、50%、100%）血浆粉（阶段1为0%，阶段2为2.5%，阶段3为5%）。不补充氨基酸时，阶段1期间，用昆虫粉替代50%血浆的日粮饲喂表现出较好的生产性能 （+4%增重，+9%饲料效率）。然而100%替代血浆的日粮并未表现出较好的生产性能（总性能降低3%～13%）。可能有必要将其做成精致的昆虫粉 （去除表皮和提纯），使黑兵虻蝇蛹粉更适合早期断奶仔猪（Newton等，2005）。

表1 生物燃料副产物及其他非常规饲料原料在猪日粮中的建议添加量

家蝇幼蛆（Musca domestica）可作为蛋白质和脂肪的来源，其蛋白质含量在40%～60%，脂肪含量变化更大，范围为9%～26%。大龄的家蝇幼蛆体内含有较少蛋白质和较多脂肪 （Aniebo和Owen，2010；Aniebo等，2008；Inaoka等，1999）。家蝇幼蛆中磷含量与黑兵虻蝇幼虫相近，但钙含量降低了约15倍。家蝇幼蛆中赖氨酸含量也很高，与黑兵虻蝇幼虫相近（5～8.2 g/100 g粗蛋白质，平均6.1 g/100 g粗蛋白质）（表2）。关于家蝇幼蛆粉在猪饲料中应用的的报道较少。研究表明，饲喂母猪及其仔猪含有加工过的家蝇幼蛆粉的日粮，对仔猪生长性能、健康、感官特性和母猪的生理、哺育性能均无不良影响 （Bayandina和Inkina，1980）。在等能和等蛋白的条件下，饲喂断奶仔猪家蝇幼蛆粉代替鱼粉的豆粕基础日粮，对体重增加和饲料转化率无负面影响 （Viroje和 Malin，1989）。另外，在早期断奶仔猪饲喂的日粮中添加10%的瘤胃内容物干粉和家蝇蛆粉，并且以3∶1比例的混合物来替代10%小麦，对其生长性能无不良影响（Adeniji，2008）。

表2 一些昆虫粉的氨基酸组成g/16 g N

谷粉虫 （Tenebriomolitor）含有大量蛋白质（47%～60%）和脂肪（31%～43%）。新生幼虫含约60%水分，灰分含量相对较低（＜5%干基）。与其他昆虫一样，钙含量和钙磷比值很低（Makkar等，2014）。目前尚无关于谷粉虫用于猪饲料的报道。

蚕蛹粉 （Bombyxmori）的蛋白质含量范围在52%～72%，而脱脂后的蚕蛹粉蛋白质可高于80%。相对于其他昆虫，蚕蛹粉钙含量和钙磷比值也很低。赖氨酸（6%～7%/100 g粗蛋白质），蛋氨酸+半胱氨酸的水平约为4%（表2）。未脱脂的蛹粉富含脂肪，高达37%，蚕蛹粉的多不饱和脂肪酸含量高，尤其是亚麻酸。目前，蚕蛹粉用于猪饲料的报道也很有限。研究表明，蚕蛹粉可完全替代生长和育肥猪日粮中的鱼粉，而不改变胴体和肉质以及血液参数（Medhi，2011；Medhi等，2009a、b）。使用脱脂蚕蛹粉100%替代生长猪和育肥猪日粮中的豆粕，而对其生长性能和胴体特性无不良影响是有可能的。但当替代率高达50%时对采食量会产生不良影响，这可能是由于日粮中能量太高或者适口性较差造成的。然而，较好的饲料转化率补偿采食量的降低，这可能是因为蚕蛹粉日粮的赖氨酸含量较高（Coll等，1992）。

对各种昆虫粉的研究表明，它们可替代猪日粮中至少50%的豆粕蛋白（见表1），然而还需要更深入的研究以优化其添加水平，以及优化在其高添加水平条件下的氨基酸缺乏的补充方案。

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表10 猪料中霉菌毒素污染情况

2.1.10 米糠中霉菌毒素污染统计及分析 由表11可以看出，米糠中黄曲霉毒素和呕吐毒素检出率为100%，黄曲霉毒素毒素少量超标，建议添加适量针对黄曲霉毒素的复合型霉菌毒素吸附剂。

表11 米糠中霉菌毒素污染情况

2.2 生产企业毒素检测分析 随着霉菌毒素的污染越来越广泛，生产企业对饲料与原料的霉菌毒素重视程度逐步增加，很多企业将霉菌毒素检测作为常规手段，关注的毒素类型从最早的黄曲霉毒素，转向了呕吐毒素和玉米赤霉烯酮。检测手段也有最初的半定量的试纸条，扩展到ELISA定量检测，甚至HPLC检测。通过这些检测，就可以根据原料霉菌毒素类型与污染水平合理运用原料，并采用综合的防控手段来进行霉菌毒素风险管理，从而发挥原料最大价值。

3 小结

2016年霉菌毒素检测结果表明，霉菌毒素污染较严重的依然是玉米副产品（玉米蛋白粉、玉米胚芽粕和玉米纤维）和DDGS类玉米原料；从毒素污染情况来看，黄曲霉毒素污染范围较广，但是超标率在逐渐降低；玉米赤霉烯酮和呕吐毒素污染范围和超标率呈上升趋势。因此建议尽量慎用玉米副产品原料或适当降低其在猪料配方比例，同时适当增加复合型毒素吸附剂的用量。

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（未完待续）

Industrial swine and poultry production account for 55%and 71%ofglobal pork and poultry production，respectively；and these systems are projected to account for over 70%of the increases inmeatproduction to 2030，thiswillensue a huge demand for animal feed especially in Latin America and Asia..In addition，currently 78%of the feed grain use in the intensivemonogastric sector.With increase in population and decrease in arable land coupled with water shortage and ongoing climate changewould further exacerbate the food-feed competition.A paradigm shiftespecially in the use of feed resources thatdo not competewith human food is needed.This paperwill presentnovelhuman-inedible resources such as coproducts of the biofuel industry，insectmeals，leafmeals，protein isolates from agro-industrial by-products，single cell proteins produced usingwaste streams，seaweeds and protein hydrolysates thathave potential to reduce grain use in the feed industry and decrease food-feed competition.These feed resourcesare expected tomake the swine industrymore sustainable.

new protein；energy feedstuffs；sustainable；pork production

S816.4

A

1004-3314（2017）04-0040-05

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20170411