豌豆在猪日粮中的应用研究进展
2022-03-24作者常凌田雯范觉鑫江书忠
◆作者:常凌 田雯 范觉鑫 江书忠
◆单位:湖南九鼎科技(集团)有限公司
我国是全球第一大生猪生产国以及猪肉消费国,现阶段畜禽养殖业面临的主要问题就是能量蛋白质饲料资源的不足,据资料显示,2020 年我国大豆产量1960 万吨,累计进口大豆10032万吨豌豆。另据海关统计,2019年我国鱼粉进口量达142 万吨,在蛋白原料上耗资近千亿,故导致近年来常规饲料原料价格居高不下,因此,寻找具有饲用价值的非常规原料具有可观的经济效益,也能够在一定程度上缓解饲料原料紧张的问题。
豌豆已经在加拿大、澳大利亚和欧洲的一些国家中当作畜禽饲料原料投入使用。近年来,豌豆在我国饲料行业中也得到了广泛的推广和使用,我国豌豆主要产区是甘肃、青海、宁夏等多个省区,主要是因为豌豆粗蛋白含量达到15.5%~39.7%,可以成为部分替代玉米、豆粕的能量蛋白原料。本文主要对豌豆的营养价值及近年来国内外关于豌豆的应用研究报道进行综述,为我国豌豆在畜牧中的应用提供参考。
1 豌豆的营养特性
豌豆(Pisum sativum L.),又名青豆、寒豆、雪豆、荷兰豆等。是一种优质的能量和蛋白饲料原料,豌豆有光滑型与皱纹型两种表型,各自会产生不同颗粒形态的淀粉,见表1。光滑豌豆的纯淀粉含量约为35%~40%,蛋白质含量为0.52%~0.70%,灰分含量为0.01%~0.07%;皱皮豌豆的纯淀粉含量约为18%~22%,蛋白质含量为0.34%~0.46%,灰分含量为0.01%~0.08%(Ratnayake等,2001)。豆类淀粉中直链淀粉的含量相对较高(24%~65%),光滑豌豆直链淀粉含量为33.1%~49.6%,而皱纹豌豆的支链淀粉含量为60.5%~88%(Shen 等,2016),并且皱纹豌豆中膳食纤维含量较高,影响差异的原因除了豌豆本身的品种、生理状态,可能测定方法有一定偏差(Ren等,2021;Banks 等,1974)。
表1 豌豆淀粉颗粒特性
豆类中的主要蛋白质是球蛋白和白蛋白,其中含量分别为50%~60%和15%~25%。球蛋白中主要包括豆球蛋白(legumins,11S)和豌豆球蛋白(vicilins,7S),具有盐溶性;而白蛋白中包括了蛋白酶、蛋白酶抑制剂、淀粉酶抑制剂和凝集素等,具有水溶性(Schwenke 等,2001)。除此之外,光滑豌豆和皱皮豌豆的蛋白质含量和豌豆球蛋白/ 豆球蛋白(vicilins/legumins)的比值不同,前者比值在0.6~3.7,而后者在2.0~6.2。与大豆蛋白相比,豌豆中的蛋白赖氨酸浓度相对较高,但蛋氨酸和色氨酸浓度较低。
豌豆与玉米、豆粕的营养价值比较见表2,豌豆的淀粉含量超过40%,粗蛋白质含量超过20%,并含有18 种氨基酸,其中限制性氨基酸赖氨酸含量较高,约为1.63%,蛋氨酸含量约为0.21%,色氨酸的含量约为0.21%,苏氨酸的含量约为0.83%。故豌豆的营养价值大致上等于1/3 豆粕加2/3 玉米。
表2 豌豆与玉米、豆粕的营养价值比较(NRC,2012)
2 抗营养因子
此外,豌豆中含有一定的抗营养因子成分,主要有胰蛋白酶抑制因子、单宁、外源凝集素等(亓美玉等,2014)。不同的豌豆品种之间抗营养因子含量存在差异,并且播种的时间也会影响其含量。表皮光滑的豌豆胰蛋白酶抑制因子含量高于发皱表皮豌豆。胰蛋白酶抑制因子能够降低胰蛋白酶的活性,从而降低机体的蛋白质消化率,使得蛋白质的内源性消耗增加,胰腺代偿性增生,动物机体氮沉积降低,生长性能降低,饲料转化率下降,影响到生产性能(王宵等,2015)。此外,豌豆籽实的颜色越深其单宁含量越高。外源凝集素是一种蛋白质,以高度特异的构象与糖和配糖体(如糖肽、低聚糖或氨基葡聚糖)结合,它与机体小肠绒毛表面的糖蛋白结合,使绒毛发育异常,影响营养物质的吸收(Ferket 等,2000)。
3 抗营养因子的消除方法
豌豆中含有的抗营养因子在一定程度上限制了适用范围和使用比例,但经过一定的加工预处理方式,能够钝化部分的抗营养因子,提高豌豆的营养物质消化率。针对豌豆不同的部位可以采用不同的加工处理方法。豌豆壳中主要含有单宁和植酸等,脱壳处理降低其含量;粗粉碎和超微粉碎可以增加豌豆的物料比表面积,孔隙率高,包容性强,大大提高了豌豆的溶解吸附性和利用率,并且也不会破坏豌豆的物质组织结构(田珍珍等,2015)。
Igbasan 等对豌豆分别进行微粉碎、脱壳以及辅以添加酶制剂来研究对蛋鸡生长性能的影响,对豌豆进行粉碎能够提高其饲用价值(Igbasan 等,1997),鸡由于其肠道特殊性,脱壳或添加酶制剂作用可能较小。此外,Stein 在豌豆日粮中添加植酸酶能够提高豌豆中磷的消化率,并能够减少粪便中磷的排放(Stein等,2006)。但也有学者认为,豌豆中这些抗营养因子的水平较低,低于未加工的大豆,不会引起适口性的问题(Gatel 等,1990;Arntfield 等,2004)。在豌豆中抗营养因子的成分基础等影响方面仍然需要进一步的研究。
4 豌豆在猪生产中的应用
豌豆中能量、蛋白和氨基酸含量丰富,尤其是限制性赖氨酸的含量高,是理想的猪用饲料原料,近年来在猪的日粮中得到了广泛的添加和使用。
4.1 断奶-保育仔猪
有关断奶和保育仔猪日粮中豌豆的添加比例仍然存在分歧。Owusu-Asiedu(2002)等人用15%~30%的豌豆来代替日粮中部分玉米和豆粕,会降低仔猪(10kg)21-56d 的生长性能和饲料转化率;但F.Grosjean(1997)的研究表明在氨基酸平衡的断奶仔猪日粮中可以添加40%比例的豌豆,而不会对仔猪(8-25kg) 生长性能产生影响;Stein(2004)等人证明,在仔猪断奶后2 周(35 日龄),日粮中添加豌豆(6%~18%)对仔猪的生长性能不会产生影响;同样,Aldo Prandini(2005)等人分别使用20%的豌豆和膨化豌豆分别替代断奶仔猪(10kg)日粮中的部分豆粕,发现无论是豌豆还是膨化豌豆对仔猪22-42d 的平均日增重、采食量以及饲料转化率均无显著影响。
为了探究豌豆添加比例与仔猪生长之间的相关性,M. J.Friesen(2006)等人在前人研究基础上延长了断奶仔猪(21d 断奶)的试验周期至56d,探讨0%、15%、20%、25%和30%的豌豆比例来替代日粮中部分玉米和豆粕对断奶仔猪的生长性能的影响,从试验全期来看,在氨基酸平衡的断奶仔猪日粮中用0-30%的豌豆来代替部分玉米和豆粕,都会降低仔猪的生长性能。但J.L.Landero(2014)在断奶仔猪(19d 断奶,8.5kg)日粮中添加0~40%的黄豌豆来代替30%的豆粕和10%的玉米,试验结果与Friesen 有较大差异,在试验第一周,40%的黄豌豆比例显著降低了仔猪的平均日增重和饲料效率,但从5 周的试验期来看,40%的黄豌豆添加比例不会影响断奶仔猪的采食量、生长性能以及饲料效率。
不同品种的豌豆所含抗营养因子含量存在差异,并且由于豌豆中胰蛋白酶抑制剂的存在可能会影响仔猪对豌豆蛋白质的消化,Petersen(2014)分别测定了断奶仔猪对豌豆、玉米、豆粕和玉米蛋白粉的氨基酸和蛋白质的标准回肠消化率系数(CSID),结果表明在断奶仔猪中测得的玉米、豆粕、玉米蛋白粉和豌豆的氨基酸和粗蛋白的CSID 与在生长猪中测定的公布值(NRC, 2012)非常接近,并且豌豆的粗蛋白质和氨基酸的CSID 与豆粕和玉米无显著差异,这表明断奶仔猪与生长猪对豌豆的粗蛋白质和氨基酸的消化差异较小,豌豆影响断奶仔猪的生长性能的原因可能是抗营养因子的存在。而对豌豆的加热和摩擦处理会降低豌豆的胰蛋白酶抑制剂的活性,J.Hugman(2021)分别比较了豌豆的3 种不同的预加工方式,(1)在70~75℃条件下对豌豆进行冷制粒;(2)在80~85℃条件下对豌豆进行蒸汽制粒;(3)使用单螺杆挤压(115℃),三种不同的方式来对豌豆进行预加工,并分别加入日粮中饲喂断奶仔猪(12 kg),冷制粒的方式可以降低胰蛋白酶抑制剂的活性,提高豌豆的能值,而对豌豆加热预处理,并不能提高断奶仔猪对蛋白质的消化率,但对豌豆进行挤压膨化会提高部分氨基酸的回肠消化率。
可以看到,由于豌豆本身含硫氨基酸的水平和抗营养因子的存在限制了其在断奶仔猪日粮中添加的比例,在仔猪5~10kg阶段时(断奶后两周),日粮中添加比例超过20%的豌豆可能表现出抑制其生长性能的现象,即使热处理之后的豌豆,饲喂给仔猪也不能够表现出明显的改善效果,其原因可能由于仔猪本身消化道的不成熟,除了缺乏必需的胰蛋白酶、淀粉酶之外,肠道菌群结构也不完善,故不推荐在仔猪断奶后两周内将豌豆作为一种原料配入日粮当中(Stein,2006)。
4.2 生长-育肥猪
生长育肥猪对饲料中豌豆已经有了很好的耐受性,在日粮中添加豌豆不仅不会对猪的生长性能、胴体形状产生负面影响,还能节约一定的饲料成本。White(2015)和Degola(2018)先后分别研究了在生长育肥猪日粮中添加不同品种、不同比例(15%~30%)的豌豆和蚕豆来替代豆粕,结果并没有对猪的生长性能和肉品质产生影响。在保证生长育肥猪日粮中氨基酸尤其是蛋氨酸的营养平衡前提下,利用豌豆可以替代玉米豆粕型日粮中25%~50%的粗蛋白(王凤来等,2004)。此外,Everts(2006)等人在不同肥育阶段的猪日粮中无论是添加同等比例(36%)的豌豆还是不同比例(36%,48%,66%)的豌豆来代替部分玉米和豆粕,结果发现在三个饲喂阶段(34d、36d、46d) 对猪的生长性能、胴体组成没有影响,对肉质和适口性的影响很小。
生长育肥猪较断奶保育仔猪的消化道相对成熟,即使不对豌豆进行任何预处理,也能够有一个较高的利用率。在115℃的条件下,虽然对豌豆进行挤压膨化能够提高生长猪(70kg)对豌豆的氨基酸、粗蛋白、淀粉和能量的回肠表观消化率(AID)和能量的表观总消化道消化率(ATTD)(Stein 等,2007),但M.Chrenková(2011)随后的一项研究表明,在生长育肥猪(35kg)日粮中分别添加豌豆和膨化豌豆对猪的生长性能、肌肉脂肪酸、肉品质和肉化学性质均无显著差异,因此相比添加膨化豌豆,直接在氨基酸平衡的生长育肥猪日粮中添加豌豆能带来更好的经济效益。
4.3 妊娠哺乳母猪
豌豆在妊娠哺乳母猪日粮中的使用研究较少。Gatal(1987)等人在哺乳母猪日粮中添加16%和24%的豌豆,连续记录了7 胎都未发现对母猪的产仔性能产生影响。此外一项在北达科塔州立大学进行的研究表明,在哺乳母猪的日粮中添加10%的豌豆可以增加窝重,并有降低哺乳母猪死亡率的趋势(Anderson等,2002),但是Leitgeb(1994)的研究发现在妊娠和哺乳母猪日粮中添加10%、20%水平的豌豆对母猪的繁殖性能不会产生影响,但是提高到30%则会降低母猪的生产性能。
5 总结
我国豌豆种植面积广泛,在当前饲料原料价格紧张的背景下,豌豆可以作为一种储备的能量蛋白饲料原料。大猪对豌豆的耐受性比较好,在保证日粮氨基酸平衡的前提下,日粮中豌豆添加量可达40%~60%,但在小猪阶段需要控制添加量,建议不超过20%。在未来的研究中需要对豌豆的各种抗营养因子成分的影响做详细研究,以更加准确指导豌豆在猪生产中的应用实践。