畜禽饲料配方结构多元化技术研究进展

■张乃锋

（中国农业科学院饲料研究所，农业农村部饲料生物技术重点开放实验室，北京 100081）

随着我国经济社会不断发展，畜产品消费量保持快速增长，推动了我国饲料产业的快速发展。2020年我国肉、蛋、奶总产量分别为7 748.38、3 467.76万吨和3 440.14万吨，饲料总产量达到25 276.1万吨[1]。在我国农业资源有限的情况下，快速增长的畜产品和饲料需求使得“人畜争粮”的矛盾日益突出。饲料是畜禽养殖的基础，饲料配方则是饲料生产的核心。充分挖掘现有饲料资源、构建多元化饲料配方结构，实现玉米-豆粕减量替代成为行业发展的关键。本文针对畜禽饲料配方中玉米、豆粕减量替代技术研究进展进行综述，以期为广大饲料和养殖企业的配方结构调整和多元化发展提供借鉴。

1 玉米-豆粕型饲料配方的特点

玉米享有“能量之王”的美誉，豆粕则被称为植物性“蛋白之王”。二者是饲料生产中应用最多的饲料原料，具有适口性好、营养组成合理、消化利用效率高等特点。通过调节玉米、豆粕的添加比例，就可以获得满足不同畜禽、不同生长阶段的能量、蛋白质营养需求的饲料配方。由于玉米-豆粕型饲料配方的原料单一，简化了配方设计的复杂性、提高了原料采购和生产的高效性，长期以来，尤其是在畜牧生产高速扩张、以满足人民肉、蛋、奶消费的数量需求为主的时期，玉米-豆粕型饲粮成了最常用、最典型的畜禽饲料配方模式[2]。

然而，随着健康养殖、生态环保等理念的发展，玉米-豆粕型配方的局限性也逐渐凸显。一方面，为保障动物肠道健康和畜产品品质，除了满足能量、蛋白质等主要营养素需要之外，还需要考虑纤维、脂肪等更多营养素的平衡。当营养素需要的种类增多后，由于原料种类、配方空间等因素的限制，使得玉米-豆粕型单一饲粮结构无法满足配方调整的需要。另一方面，成本控制是饲料及养殖企业赖以生存的关键，而玉米-豆粕型配方结构对玉米、豆粕原料的依赖程度极高。豆粕高度依赖进口的局面已经严重影响了我国饲料和畜牧业的健康发展。

2 畜禽饲料配方多元化发展的潜力

2.1 数量潜力

目前我国玉米原料基本满足自给，并且潜在替代原料（小米、稻谷等）的储量相对充足（见表1）。但应当注意到，近两年玉米等谷物的进口数量呈现出快速增长的趋势，如2019年和2020年玉米进口量分别为479万吨和1 130万吨，而2021年前7个月已经进口1 816万吨[3]。豆粕自给率则严重不足，高度依赖进口，并且国内潜在的替代原料（棉粕、菜粕等）供应也偏紧（见表1）。2018、2019年大豆进口量均在8 800万吨左右，2020年则达到10 033万吨[3]。发展多元化饲料配方结构，需要进一步挖掘非常规饲料资源、研发减量替代技术。随着现代营养和饲料配方技术的进步，包括氨基酸平衡、抗营养因子的消除等，使饲料配方多元化发展有了明显进步。目前我国饲用玉米、豆粕的用量分别为1.9亿吨和8 000万吨[4]。若玉米、豆粕在饲料中的添加比例分别降低1/4，则理论上需求分别减少5 000万吨和2 000万吨，对应可以减少2 500万吨大豆进口。对于玉米、豆粕缺口的缓解是极其明显的。

表1 我国玉米、豆粕减量替代可用饲料原料的资源概况（万吨）

2.2 质量潜力

玉米-豆粕型饲粮的多元化减量替代，除了数量问题，更重要的是原料质量问题。非玉米、豆粕类的能量和蛋白质饲料原料通常含有少量抗营养因子或毒素，存在适口性差、氨基酸不平衡、消化率低等问题，需要经过适当加工或营养成分搭配，才能满足动物营养和健康需要。

常用的玉米替代原料包括小麦、大麦、稻谷、高粱等（见图1）。小麦是国内除玉米以外最常见的能量原料，其能量浓度约为玉米的95%，而粗蛋白、氨基酸含量比玉米高，用小麦替代玉米也可同时减少蛋白质原料的用量[5]。但是小麦中非淀粉多糖（主要是木聚糖和β-葡聚糖）含量比玉米高，有很强的黏性[6]，添加酶制剂可以降低粪便黏性。稻谷是我国主要粮食之一，能量浓度约为玉米的80%；稻谷蛋白质消化率高于玉米；但是稻谷的粗纤维是玉米的3～5倍，对适口性和营养物质的消化吸收造成很大影响[7]。稻谷经脱壳处理后的糙米饲用价值则提升很大，但是脱壳成本较高。稻谷也含有非淀粉多糖以及植酸盐、胰蛋白酶抑制因子等，绝大部分存在于种皮及稻壳[8]。高粱是全球第五大禾谷类作物，能值与玉米接近，蛋白质含量比玉米稍高，而淀粉的消化率比玉米低；高粱中的抗营养因子有醇溶蛋白和单宁等，添加外源酶制剂可改善其利用特性[9-10]。大麦能量略低于玉米，蛋白质和纤维含量高于玉米[11]。大麦也含有非淀粉多糖等抗营养因子，也可通过添加酶制剂消除部分抗营养因子。

图1 部分饲料原料相对于玉米的营养价值（%，以玉米为100%）

可替代豆粕的原料有菜粕、棉粕、花生粕、葵花粕等（见图2）。菜粕的全球产量仅次于豆粕，其蛋白质和氨基酸平衡与豆粕非常接近；菜粕含有较高的粗纤维，其能值低于豆粕。菜粕中含有硫代葡萄糖苷、植酸和单宁等抗营养因子[12]，发酵处理可减少抗营养因子，改善适口性、提高采食量和营养物质利用率[13-14]。棉粕的蛋白质含量仅次于豆粕，氨基酸组成不平衡，赖氨酸低于豆粕；棉粕含棉酚、单宁、植酸、环丙烯脂肪酸等抗营养因子[15]。花生粕蛋白质和能量的含量比豆粕高，但氨基酸含量不平衡，花生粕也含有植酸、胰蛋白酶抑制因子等抗营养因子，而且花生粕不易保存，易产生强毒性的黄曲霉毒素[16]。葵花粕能量和蛋白含量低、纤维含量高，含有少量的绿原酸，经氧化后会变黑，是饼粕色泽灰暗的原因[17-18]。

图2 部分饲料原料相对于豆粕的营养价值（%，以豆粕为100%）

3 畜禽饲料配方多元化技术研究进展

为了促进玉米-豆粕型饲粮的减量替代，配合饲料中使用其他原料时，一方面控制替代量在相对合理的范围之内，另一方面，可采取措施提高替代原料的营养价值。

3.1 数量替代

3.1.1 直接替代

根据原料的营养特点，在一定范围内替代玉米豆粕不会对动物生长性能造成负面影响。在玉米减量替代方面，利用稻谷替代小鸡饲粮（玉米含量32.5%）中15%的玉米、替代中大鸡饲粮（玉米含量64.6%、68.1%）中30%的玉米，对黄羽肉鸡的生长性能无负面影响[19]。利用稻谷替代1～28日龄仔鹅饲粮（玉米含量58.61%）中36%的玉米、替代28～70日龄仔鹅饲粮（玉米含量57.25%）中52%的玉米对其生长性能、消化生理指标等无负面影响[7]。利用稻米替代饲粮（玉米含量63.59%、70.80%）中全部玉米对生长猪生长性能、消化率、屠宰性能等无显著影响[20]。利用高粱替代饲粮（玉米含量66%）中50%的玉米，对肉鸡生长性能无负面影响[21]。在豆粕减量替代方面，利用菜粕替代饲粮（豆粕含量25.4%）中12%、24%、36%和48%的豆粕对35～70日龄仔鹅的生长性能和屠宰性能均无负面影响[12]。利用菜粕替代饲粮（豆粕含量18%）中全部豆粕，对妊娠母猪和哺乳母猪生产性能无负面影响[22]。利用花生饼或葵花饼替代饲粮（豆粕含量分别为21%、15.4%）中全部豆粕，对杂交山羊屠宰性能和胴体品质均无负面影响[17，23]。直接替代除了用一种原料替代玉米或豆粕，也可用多种原料替代玉米或豆粕，还可用一种原料同时替代部分玉米和豆粕。比如，用83 kg南瓜籽饼和49 kg DDGS替代饲粮中132 kg豆粕对产奶牛瘤胃发酵、营养物质表观消化率及产奶性能均无影响[24]。用150 kg的玉米蛋白饲料替代饲粮中100 kg的玉米和50 kg的豆粕，提高了民猪杂交猪的采食量和日增重[25]。综合考虑，直接替代简单、易操作，通过控制替代比例和选择适宜的养殖阶段，可适用于中小规模养殖场（户）或饲养周期相对较短的养殖活动。

3.1.2 补充替代

对于饲料企业，则可根据饲料原料营养价值的不同，利用配方软件设计配方，补充营养缺失部分，保持营养含量的稳定。比如，用200 kg葵花粕替代商品肉鸡饲粮中75 kg豆粕和158 kg玉米，同时调整饲粮脂肪、钙、赖氨酸、蛋氨酸等营养成分，并添加200 mg/kg复合酶（含蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和葡聚糖酶），肉鸡生长性能可达到玉米-豆粕型饲粮的水平，并且改善了肠道健康[18]。

3.2 质量提升

由于非玉米豆粕类的饲料原料中或多或少存在营养不平衡、含有抗营养因子等问题，直接替代在一定程度上还是会影响动物健康及生产性能。例如，利用小麦替代饲粮（玉米含量56.2%）中全部玉米，虽然对育肥猪的生长性能无负面影响，但抑制了采食量；利用小麦替代饲粮（玉米含量28.5%、27.9%）中超过2/3的玉米时，降低了产奶牛的养分消化率和乳脂肪[26-27]。利用蚕豆替代肉鸡饲粮（豆粕含量8.5%）中全部豆粕降低了肉鸡后期采食量[28]。利用碎米替代饲粮（玉米含量65%）中超过50%的玉米时，降低了扬州鹅的采食量[29]。利用胡麻饼替代饲粮（豆粕含量18%）中全部豆粕降低了杜寒杂交羊的采食量和增重速度[30]。利用高粱替代饲粮中的玉米时，也出现了降低断奶仔猪[31]、肉牛[32]饲料利用效率、育肥猪[9]日增重、肉鸡[10]氮的利用率等各种问题。不过，随着科研深入和技术进步，利用生物发酵、酶处理和氨基酸平衡技术等可改善非玉米豆粕类饲料原料的营养价值，消除抗营养因子，提高其在动物生产中的利用效率。

3.2.1 生物发酵

通过微生物发酵技术能够改善非玉米、豆粕类饲料原料的适口性，降低其抗营养因子成分，提高在动物肠道的消化率。利用发酵菜籽粕可以替代生长猪饲粮（豆粕含量20.74%）中46%的豆粕[11]或替代贵州黑山羊饲粮（豆粕含量16%）中50%的豆粕[13]而对生长性能无负面影响。利用玉米发酵蛋白替代饲粮（豆粕含量24%）中1/3的豆粕，对断奶仔猪生长性能、营养物质消化率和肠道形态均无负面影响[33]。利用发酵棉粕菜粕混合物替代饲粮（豆粕含量7.5%）中全部的豆粕，对杂交肉牛的日增重和料重比无负面影响[34]。利用发酵玉米麸和小麦麸的混合物替代奶牛饲粮（豆粕含量14%）中全部豆粕，改善了奶牛瘤胃发酵，提高了营养物质消化率和泌乳性能[35]。利用发酵木薯渣替代饲粮（玉米含量35%）中20%的玉米对湖羊羔羊的生长和健康均无不良影响，并且降低了饲料成本[36]。

3.2.2 氨基酸平衡

利用氨基酸平衡理论可以弥补原料氨基酸不平衡问题，降低饲粮蛋白质水平，减少豆粕用量，改善畜禽生长性能。饲粮（CP=16%）蛋白质水平降低1～3个百分点，补充赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸等7种氨基酸，对黄羽肉种鸡产蛋性能、蛋品质等无负面影响，并能够显著降低粪便氮的排放[37]。饲粮蛋白质水平由20.1%降至14.9%，补充L-赖氨酸、DL-蛋氨酸等8种氨基酸，对断奶仔猪的生长性能无负面影响，且仔猪腹泻率大大降低[38]。

3.2.3 饲用酶制剂

饲用酶制剂能够降解和消除饲料中含有的抗营养因子、提高饲料养分利用率。例如，利用棉酚降解酶在最优酶解参数条件下，可使棉粕中游离棉酚的含量由341.02 mg/kg降至37.01 mg/kg，游离棉酚脱毒率可达89.15%[39]。生长肥育猪饲粮中添加5%的棕榈仁粕抑制了增重和饲料转化效率，而添加1 g/kg碳水化合物酶后则改善了饲料转化效率和生长性能[40]。利用高粱替代饲粮（玉米含量70%）中50%或100%的玉米，同时补充蛋白酶，可以部分缓解生长猪氮利用效率的降低[31]。利用高粱替代饲粮（玉米含量60%）中全部的玉米，并添加200 mg/kg蛋白酶可以提高肉鸡日增重，改善营养物质利用率，提高屠体、胸肌重量，降低胸肌滴水损失[10]。玉米-杂粕型饲粮添加复合酶（木聚糖酶4 000 U/g、甘露聚糖酶1 600 U/g、纤维素酶170 U/g、酸性蛋白酶12 500 U/g、中性蛋白酶7 500 U/g）可取得与玉米-豆粕型饲粮相似的产蛋性能[41]。小麦-杂粕型饲粮添加1 500～2 500 mg/kg复合酶制剂可促进肉小鸡提高日增重和饲料利用效率[42]。

4 小结与展望

玉米-豆粕型饲粮发挥了其历史积极作用，但随着社会经济的发展，其局限性也逐渐凸显。响应国家“双循环”战略要求，积极探索和促进玉米-豆粕型饲粮的转型，构建具有中国特色的畜禽饲料配方多元化技术体系，实现玉米、豆粕的减量替代是保障饲料安全和粮食安全的关键环节。在畜禽饲料配方多元化发展过程中，应利用氨基酸平衡原理降低饲粮蛋白质水平，提高氨基酸消化吸收效率；利用生物发酵技术，降低饲粮抗营养因子、改善饲料适口性；利用酶制剂和非营养添加剂等改善饲料消化利用效率。展望未来，建议一方面加强动物和饲料原料的选育研究，减少饲料原料中的抗营养因子、提高动物对营养素的高效利用，降低对玉米和豆粕的依赖；另一方面，加强动物营养和饲料科学研究，优化精准营养技术体系，研发绿色饲料添加剂，改善饲料品质，满足动物营养需求。