全球新蛋白及能量原料的开发（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（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

3 海藻

海藻是非常好的蛋白质和矿物质原料。相比其他藻类，褐藻因其体型大和易于收割，而在动物饲料中的应用研究和开发利用较多。褐藻的营养价值比红藻和绿藻低，其蛋白质含量较低（最高约14%），但褐藻含有大量生物活性成分。红藻富含蛋白质（高达50%），绿藻蛋白质含量也很高（高达30%）。褐藻含有许多复杂的碳水化合物和多糖，还含有藻酸盐，以及包含聚合物和海带多糖的硫酸岩藻糖；红藻含有琼脂、角叉菜胶、木聚糖、硫酸半乳糖和卟啉；绿藻含有木聚糖和硫酸半乳糖。

对于猪，当大量摄入这些多糖时可能对营养价值产生不利影响，但增加复合酶可缓解此影响。研究表明，日粮中褐藻含量较高对猪有害。例如，用含10%岩衣藻粉的日粮饲喂猪不会影响其血液指标，但几周后体重明显下降（Jones等，1979）。如今，低剂量添加海藻（1% ～2%），对猪健康和肉质存在益处。这些海藻可作为益生元提高猪生产和健康水平（Makkar等，2016）。海藻和海藻提取物已被证明具有益生作用，能够提高猪体免疫功能，并被评定为猪潜在的抗生素替代品。例如，从海带属植物中提取的海带多糖和岩藻多糖可提高仔猪生产性能，并认为海带多糖是提高肠道健康和生产性能的主要物质 （McDonnell等，2010；Gahan等，2009）。用含0.8%海藻的日粮饲喂猪4 d，提高了唾液中IgA水平和免疫功能（Katayama等，2011）。用含有1%海藻粉的日粮饲喂小猪，可减少胃和小肠中大肠杆菌的积累，并增加小肠中乳酸杆菌/大肠杆菌比例，表明这种海藻可以抵抗肠道紊乱（Dierick等，2009，2010）。另有研究表明，海藻以0.25%、0.5%或1%比例粉添加在小猪日粮中，均未能提高断奶仔猪的生产性能、肠道健康参数、血浆氧化状态，也未改变前肠和盲肠的微生物生态学。可能原因是添加量较低或者是由于褐藻多酚的存在，中和了其他化合物的益生作用。至于未被改变的氧化状态，可能是日粮中具抗氧化功能维生素的添加掩盖了海藻的抗氧化作用（Michiels等，2012）。

对于猪，海藻似乎更有可能成为一种益生的成分而不是一种大宗的营养来源。鉴于海藻对提高养猪生产效率和猪肉产量具有很高的潜能，应该加强其作为益生元使用的研究工作。

4 分离蛋白、树叶粉和单细胞蛋白

采用等电点沉淀原理，从富含蛋白的植物原料如白三叶草、菜籽粕/饼、葵子粕/饼、棕榈油饼等制备分离的蛋白质，也能作为单胃动物日粮中豆粕的一种很好的替代物。如果分离蛋白质的制备过程可降低原材料中的纤维和抗营养因子的含量，则更适合添加到家禽和猪饲料中。有必要开发应用从传统反刍动物饲料资源中制备的分离蛋白，并用于猪禽饲料中，类似于大豆分离蛋白在单胃动物日粮中的应用 （Jankowski等，2009；Grala等，1998；Sohn等，1994）。

辣木是一种快速生长的植物。辣木如果作为饲料作物种植，整体含16%～17%的粗蛋白质，而树叶粉（不含细枝和茎）含有25%～27%的粗蛋白质。辣木蛋白的品质，就必需氨基酸组成和蛋白质消化率而言，与豆粕一样好（表3）。在集约化耕作条件下，每公顷辣木蛋白的产量高于大豆近5倍。辣木叶粉是糖类、维生素和抗氧化剂的主要来源。辣木叶粉是单胃动物日粮中豆粕的很好替代品，而细枝和软茎可饲喂反刍动物（Foidl等，2001）。一个育肥猪的试验研究报道，含有7.5%辣木叶粉处理的饲料转化率显著高于含2.5%和5.0%叶粉的处理（Mukumbo等，2014），这说明7.5%辣木叶粉组的小猪将饲料转化为增重的效率较低。另一方面，Acda等（2010）报道，使用高达10%的辣木叶粉日粮饲喂对断奶猪和保育猪均无副作用。Ruckli和Bee（2016）在育肥猪日粮中添加15.6%辣木叶粉替代7.2%豆粕。尽管含豆粕和叶粉日粮的饲料转化率相近，但叶粉日粮的生长速度较低。饲喂含叶粉日粮猪的瘦肉率较高。这些研究结果的差异可能与研究选用猪的不同日龄有关（断奶前仔猪和育肥猪）。也可能是由于不同品种的辣木叶粉中的单宁酸和皂角苷的含量存在差异。辣木叶富含抗氧化剂和维生素（Foidl等，2001），可能会提高猪肉的品质。桑叶粉的蛋白质含量也很高，且必需氨基酸组成与辣木叶粉和豆粕一样，具有添加到猪日粮中使用的潜力（Singh和Makkar，2002）。桑叶粉按20%水平添加到生长育肥猪日粮中，替代常规蛋白源，不影响其生长性能，却可降低饲喂成本（Osorto等，2007）。收割的树叶叶龄和施肥管理都会影响猪群反应。通常可添加20%～25%桑叶粉到猪日粮中（Ly和Pok，2014）。辣木粉和桑叶粉能量较低，但它们是矿物质和高质量蛋白质的良好来源，含有高水平的必需氨基酸。创新的饲喂策略需要开发这些非常规的高品质的树叶粉使用到猪饲料中。

表3 辣木叶、豆粕和鱼粉中的氨基酸组成g/16 g N

此外，从生长的细菌、真菌、藻类和酵母特别是废液中获得的单细胞蛋白 （SCP）也可作为饲料（Anupama和Ravindra，2000）。这也能抵消废液作为底物生产单细胞蛋白的负值成本。农工副产品富含淀粉和糖类，如木薯、菠萝废弃物、番茄渣，经细菌、真菌或酵母将像尿素这样的低价值非蛋白氮源富集，能够使其转化为富含蛋白的产品用于单胃动物日粮中 （Rahman等，2016；Shahzad和 Rajoka，2011；Tegbe和 Zimmerman，1977）。这也有助于缓解发展中国家蛋白资源不足，降低食品生产对土地的依赖，减轻对农业的压力。蛋白素、蛋白肽、单细胞蛋白以及通过谷氨酸棒杆菌发酵玉米淀粉生产赖氨酸和核苷酸而产生的副产物可代替断奶后仔猪日粮中50%的鱼粉，而不影响其生长性能、营养物质消化率和肠道形态（Zhang等，2013）。

5 蛋白水解物

采用水浸提法从油籽中提油是一个引人注目的工艺，因为它不使用有机溶剂，而被认为是一种绿色化学法（Tang等，2008）。水中存在的复合酶（混合了纤维素酶、果胶酶、蛋白酶等）有助于油脂提取（Yusoff等，2014）。而且这些酶将蛋白转化成了比原蛋白具有更高生物学价值的水解物。这些水解物是单胃动物日粮中氨基酸的很好来源（Latif等，2015）。未来绿色化学的强大趋势将增强猪饲养中水解蛋白的可用性（Clark，2006），这是因为未来将越来越多的采用对环境友好的方法从各种油籽中提取油脂。其他例如来源于鲑鱼的蛋白水解物可用于替代断奶仔猪日粮中的大豆蛋白（Opheim等，2016）。关于给猪饲喂蛋白水解物对其生和性能的影响还有待进一步研究。

6 屠宰场废物和食物残渣

动物副产品，特别是屠宰场废弃物，如果不能以适当的方式被利用，可能除了会成为一种污染源之外，还会造成重大的美化问题和灾难性的健康问题。这些物质的利用和处理是具有挑战性的，因为它们生物稳定性不足，潜在致病性，含水量高，可快速自动氧化以及高水平的酶活力（Jayathilakan等，2012）。屠宰场废弃物转换成动物饲料需要研究人员和行业的特别关注。 开发和提高能将它们安全转化为动物饲料的有效热、化学和/或酶技术，是未来研究的一个重点领域。然而，传统文化和宗教对于动物副产品用作饲料会有重要影响。监管要求也很重要，因为很多国家出于对人类和动物健康的担忧而限制使用它们作为动物饲料。单胃动物的可持续性发展很大程度上依赖于对其产生的废弃物的管理（粪便、屠宰场产物）。

食物残渣也应直接用于动物饲料，而不是作为其他用途。蔬菜废弃物因其高水平的纤维含量可能会限制猪的生产性能（Bakshi等，2016）；然而水果废弃物可作为猪日粮中有价值的原料（Wadhwa等，2015）。将这些产品添加到动物日粮中之前必须确保其安全性；未来促进“变废为宝”战略的工作需要获得鼓励 （Thieme和Makkar，2016；FAO，2015）。这不仅能够提高社会收益也能消除处理这些产物的成本，还能防止因处理不当造成的污染。有效利用副产物和废弃物直接影响这个国家的经济和环境污染。

7 通过酶和处理的第二代生物燃料

大量关于开发各种酶和处理方法的研究正在进行，以提高第二代生物燃料产品的经济可行性和效益 （Vancov和 McIntosh，2011；Bansal等，2011）。这可从草地、稻草、干草、生活垃圾废渣等中获得富含简单碳水化合物的饲料，用来喂养单胃动物。这需要密切关注第二代生物燃料这个领域工作的开展。

8 可持续动物日粮和新型饲料资源

如果想要以可持续的方式满足目前和将来对畜产品的需求，许多畜牧生产系统都需要变革和创新，因为畜牧生产系统需要高能量投入土地、化学品和水资源，而所有这一切正变得越来越稀缺（Preston，2009）。基于3-P维度（星球、人类和利益）的可持续性，联合国粮农组织提出了可持续动物日粮的概念（Makkar，2013）。这个概念意味着生态良好、社会公平与经济增长（IUCN，2005）。使用3-P可持续性定义时，如果一种方法或技术是有利可图，社会文化可接受，对人有益，保护环境以及以自然资源为基础的，则考虑它是可持续性的。可持续动物日粮的概念除了目前公认的以营养为基础的标准通过生产安全的饲料来提供经济可行的和安全的畜产品外，还结合了有效利用自然资源、保护环境、社会文化效益、收益性（3-P维度）以及道德诚信和敏感度的重要性 （Makkar和Ankers，2014）。第四维度即使用特定饲料的伦理是动物营养至关重要的方面，特别是到涉及动物福利问题的情况（FAO，2013；2012）。此外，处于一个超过十亿人食不果腹，且适合种植庄稼的土地越来越稀缺的时代，食品及谷物用于动物日粮中必然要面对来自资源利用效率和道德层面的不断质疑（FAO，2013；2012）。因此，无论从（稀有的）资源利用角度还是从动物福利角度来看，给家畜饲喂含大量谷物或其他人类可食用成分的日粮，都将被认为存在道德上的疑问。可持续日粮可以被定义为具有以下核心特征，例如所有营养均衡，不含有毒有害成分，满足生产目的，产生可供人类安全食用的动物产品，并能结合3-P维度和道德维度。该概念的详细内容可见于Makkar（2013）。需要通过选择满足可持续性标准和推动畜牧生产系统朝着积极方向改变的原料来配制日粮（Makkar和Ankers，2014）。让它们有更高的适用性，基于可持续发展的维度，利用饲料资源的多准则评估开发配制日粮的工具。

新型饲料资源，不与人类食物形成竞争，并满足可持续动物日粮概念的重要特征，目的在于降低人类食物用在动物日粮上的程度。大部分新型饲料，要么源于农工产业所产生的副产品，要么是通过采用这些原料的日粮生产的动物源性食品，具有低碳、低水和低土地需求。

9 结论和未来工作范畴

为了寻找不与人类食物形成竞争的新型动物饲料资源，本文提出了一些具有潜力的饲料资源。除了海藻，现有的研究已经证明它们作为传统饲料资源如谷物、豆粕或鱼粉的替代品已应用于猪饲料中。海藻作为益生元使用具有巨大潜力。这些新型的非常规饲料资源可能含有一种或特别的因子（表4），这可能会影响它们的优化利用。本文也讨论了如何减少这些不利影响的方法。

表4 某些非常规饲料资源中的特别因子

对一些植物性饲料资源来说，添加酶制剂如植酸酶和非淀粉多糖降解酶或热处理将会减轻不利影响。对麻风疯树粉来说，可以进行脱毒处理；而对生产安全的虫粉而言，正确选择培养这些昆虫的基质很重要。未来的挑战是获得这些原料在猪日粮中的最佳添加水平，使其产生的动物性能与用常规饲料资源一样好。尤其是在高水平添加非常规饲料资源的情况下，必须使用合成氨基酸克服必需氨基酸的不足。本文的各部分都有提出针对于每种新型饲料资源所需要的未来工作领域。这些努力将减少食物饲料竞争，通过降低饲料成本提高生产者利润，减少环境污染。

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（全文完）

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1004-3314（2017）05-0041-05

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20170510