畜禽生产中豆粕减量替代技术的研究进展分析

车利，邹世瑞，王皓平，高建绪，李洋*，王亮

（1.东北农业大学动物科学技术学院，黑龙江 哈尔滨 150030；2.红河学院应用技术研究院，云南 蒙自 661199）

随着我国人民生活水平的提高，大豆的需求量持续增长，年消费量超过1亿t，但大豆产量稳定在2000万t左右，难以满足饲料和食用需求（王玉飞等，2021）。畜禽生产中蛋白类饲粮的原料以豆粕为主，为满足我国畜牧业的发展要求，需依赖进口大量大豆，年度进口量约占全球总量的60%（范俊英，2019）。受到新冠疫情、中美关系及天气因素等影响，近期豆粕价格出现了大起大落的现象，差价超过20%（刘奇，2021）。如此不稳定的价格走势，使得我国畜牧业成本及风险大幅增加，生产效益和国际竞争力低下。因此，广辟原料来源，积极开展豆粕减量替代的研究，保障原料的有效供给，是降低畜牧业成本，实现节本增效的有效措施。

1 豆粕减量替代技术的研究进展

1.1 豆粕减量替代的应用概述豆粕具有蛋白质含量高、氨基酸含量平衡、抗营养因子较低等优点（杨露等，2021），是畜禽生产中主要的蛋白质饲料之一。豆粕减量替代技术是要摆脱玉米豆粕配方的固有思维限制，结合我国国情现状和地域特点来构建具有特色的饲料配方。在进行研究时，要注意区分反刍动物、单胃动物、水产养殖动物及其他动物的生理特性，合理运用常规饲料、非常规饲料，测定其成分及营养价值，对比分析其优势之处，进行豆粕的替代研究。

1.2 常规饲料应用于豆粕减量替代研究应中国农业农村部畜牧兽医局的要求，从饲料营养价值、经济成本、抗营养因子等多种方面进行考量后，优先考虑使用菜籽粕、啤酒糟、棉籽粕（表1）等常规饲料作为原料来制定豆粕减量替代技术的方案。

表1 替代豆粕的常规饲料及其营养价值（干物质基础）

菜籽粕的营养价值很高，富含蛋白质（约35.7%）（熊本海等，2021），易被畜禽消化利用，氨基酸种类齐全，配比恰当，几乎不存在限制性氨基酸（Delbert等，2007）；且含有丰富的铁、猛、铜、锌等矿物质元素和维生素（浦海琼，2020）；但菜籽粕中含有硫葡萄糖甙，经芥子酶分解后会形成有毒盐及化合物，替代时需进行加工处理。双低菜籽粕具有低硫葡萄糖甙、低芥酸的特点，毒性较弱；且赖氨酸、蛋氨酸显著高于普通菜籽粕，虽仍低于豆粕中的含量，但在替代中如果加入氨基酸补充剂，可以对豆粕进行大量替代。值得注意的是，今年的菜籽粕价格较去年平均值上涨30%，在制定方案时也应考虑经济因素。

啤酒糟的维生素和矿物质含量均很丰富，有特有的香味，适口性好，货源较充足，价格十分低廉，但蛋白含量与豆粕相比偏低（约24%）（黄雅莉，2012），需要与其他高蛋白饲料混合替代。

棉籽粕的蛋白质、矿物质、维生素含量均与豆粕相似，但赖氨酸和蛋氨酸的含量只有豆粕的52%~54%，且有效性低，并含有游离的有害物质棉酚，要进行处理或限量使用。

1.3 非常规饲料单独应用于豆粕减量替代研究除常规饲料外，部分非常规饲料也具有产量大，营养价值稳定等优点，是极具替代潜力的饲料资源。南瓜籽饼（Li等，2021）、新型脱脂硅藻微藻（Austic等，2013）、黑水虻蛋白（邝哲师等，2021）、苦豆渣（汤化军等，2016）等都具有较高的营养价值（表2），均有单独替代豆粕的潜能。

表2 可单独替代豆粕的非常规饲料及其营养价值（干物质基础） %

南瓜籽饼是南瓜籽油加工的副产品，粗蛋白质（553 g/kg）浓度高于豆粕等多种常用油籽饲料原料（Zdunczyk等，1999），满足反刍动物的蛋白质需求（Antunoviúc等，2018）；赖氨酸（32 g/kg）和蛋氨酸（18 g/kg）含量高，对反刍动物的适口性（Greiling等，2018）及替代效果（Klir等，2017）均良好。黑水虻富含粗蛋白质和粗脂肪，氨基酸种类全面、微量元素含量充足（车彦卓等，2020），可应用于蛋鸡（Marono等，2017）和罗非鱼幼鱼（黄文庆等，2019）饲料中。花生粕的营养价值与豆粕较为相似，但价格低于豆粕（3355元/t），在生产中适量替代可降低成本，提高经济效益。

值得注意的是，饲料营养价值与豆粕差距较大时，应在不影响畜禽生产性能的条件下部分或少量替代。新型脱脂硅藻的蛋白含量较低，在肉鸡饲粮中使用时，应添加适量氨基酸后替代，7.5%的替代水平对雏鸡的血浆、肝脏、消化道及生长性能等没有影响（Austic等，2013）；苦豆渣是制药企业利用苦豆籽提取苦生素和苦生碱后的副产品（曹秀月等，2010），营养价值高、适口性好，在育肥羊日粮中少量替代豆粕，可促进育肥羊的增重（汤化军等，2016）（5%替代水平最佳），对降低畜牧业养殖成本具有积极作用。

2 豆粕减量替代的影响

2.1 提高经济效益我国是全球大豆最大进口国，自2018年中美贸易战互施关税后，进出口的成本增高，加之新冠病毒的全球性影响，2021年豆粕最高价格超过4200元/t（王玉飞等，2021），饲料成本过高对我国畜牧业的发展造成了较大的冲击。而其他饲料如苦豆渣、DDGS等价格远低于豆粕，用于豆粕减量替代中可有效降低豆粕的饲粮需求，提高经济效益。本土杂粕添加氨基酸的技术较成熟，菜籽粕、花生粕、葵花籽粕和棉籽粕在营养成分上均可替代豆粕，而且还解决了豆粕在长距离运输中造成成本增加问题（范俊英，2019）。肖芹（2012）对比蛋鸡饲料中葵花籽粕、芝麻粕、花生粕和豆粕的饲料成本、毛收入和总利润，发现使用葵花籽粕和花生粕的替代不但没有影响到产品质量，利润分别提高了44%和7%；同时，周国安（2011）发现，葵花籽粕替代豆粕 （替代比例24.84%）可增加经济效益（+1.737元/只）；此外，增加花生粕的使用有利于解决花生粕滞销积压等问题，对稳定花生生产具有积极意义。

2.2 提高生产性能 豆粕的减量替代技术在降低生产成本的同时，也能发挥不同饲料原料的生物学功能，运用于不同家畜家禽的生产中可提高生产性能。

在反刍动物的生产中，运用菜籽粕或挤压处理的菜籽粕单独替代饲粮（Paula等，2020；Broderick等，2015）中的豆粕，或与其他饲料原料组合替代（Mendowski等，2019；Broderick等，2013）可提高奶牛的饲粮消化率、氮利用率、产奶量以及牛奶中蛋白质含量。另外，加拿大双低菜籽粕（曹平等，2015）、不同种类的棉籽粕单独（郭翠华等，2008）或组合（王立明等，2013）替代豆粕也能提高泌乳牛的产奶量，改变牛的瘤胃发酵参数，增加饲料的利用率（Mendowski等，2019）；而用啤酒糟替代不影响体外瘤胃发酵特性，但可显著增加奶牛产奶量和乳脂率（黄雅莉，2012）。在育肥羊生产中，将富含多种营养物质的亚麻籽粕运用于育肥羊饲粮配方中替代部分豆粕时，可提高育肥羊营养物质消化率，增加肉羊的净肉率、屠宰率，降低料重比（Hao等，2020）；将绿藻运用于绵羊饲粮中替代部分豆粕时，提高了可消化氮的利用效率及平均日增重（Aemiro等，2018）；使用葵花籽粕（肖杰等，2020；Irshaid等，2003）、胡麻饼粕（武晓东等，2017）替代可增加肉羊的眼肌面积和胴体重，降低料重比。

在家禽方面，菜籽粕、发酵杂粕、花生粕、葵花籽粕等均可在蛋鸡或肉鸡的饲料配方中替代豆粕。8%替代水平的菜籽粕可获得更高的蛋鸡产蛋率（曾植虎，2011）；适量发酵芝麻粕添加量可降低料蛋比和破软壳率（孙建武等，2015）。9%替代水平的发酵菜籽粕对鸡肉品质、血清生化指标均有提高（吴东等，2015）；8%替代水平的菜籽粕对增加仔鹅的平均日增重及屠宰率效果最好（浦海琼，2020）。

在生长育肥猪的生产中，以发酵菜籽粕单独替代时，猪群营养物质消化率增加，日增重、屠宰率及肉品质也得以提高（孙佩佩等，2019）；以菜籽粕与蚕豆、羽扇豆等组合替代时，仔猪腹泻率和死淘率（50%）降低（Vladana等，2020），实现了提高生产性能的效果。因此，采用不同饲料原料进行合理的豆粕减量替代，能发挥原料不同的营养特性和生物学功能，从而实现提高生产性能的目的。

2.3 提高健康水平 在畜禽生产中，运用不同的饲料原料进行豆粕的减量替代，对家畜家禽的血液生化指标及健康状况也有一定的影响。

在反刍动物生产中，以南瓜籽饼替代豆粕对奶牛的瘤胃降解、产奶性能、瘤胃发酵、干物质采食量或表观全肠道消化率无影响，饲粮中南瓜籽饼替代率50%、100%均可提高奶牛总抗氧化能力和抗氧化酶（总超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶）活性，显著降低血浆中天门冬氨酸转氨酶、碱性磷酸酶和丙二醛浓度（Li等，2021）；以胡麻饼粕部分替代豆粕可以降低血液中胆固醇和低密度脂蛋白（LDL）含量，提高高密度脂蛋白（HDL）含量，有效地解决了羊血液中脂肪含量过高的问题，并增强了肉羊血清的抗氧化能力（武晓东等，2017），保证羊机体健康。在家禽生产中，发酵芝麻粕替代产蛋鸡日粮中部分豆粕，在一定程度上提高了产蛋鸡血清总蛋白及血液中血磷、血钙的含量（孙建武等，2015）；发酵芝麻粕替代肉鸭日粮中部分的豆粕提高了肉鸭血清总蛋白含量与谷丙转氨酶活性，降低了血清尿素氮含量，促进体内各种非必需氨基酸的转化和生成，有利于氨基酸平衡（吴东等，2013）。在水产养殖方面，适量干啤酒糟或发酵啤酒糟替代奥尼罗非鱼饲粮中豆粕，可提高鱼体血清谷草转氨酶（AST）和谷丙转氨酶（ALT）的活性，保证其健康水平（李小霞等，2016）。

2.4 改善环境 温室效应是全球范围内一个值得关注的问题，反刍动物瘤胃排放的CH4是造成温室效应的气体之一。反刍动物瘤胃发酵中产生的乙酸、丙酸和丁酸等挥发性脂肪酸（VFA），受到饲粮中结构性碳水化合物（SC）和非结构性碳水化合物（NSC）比例的影响（凌虹等，2012）。日粮中的SC/NSC比例降低，干物质的采食量、消化率和胃液中氨态氮浓度均增加（刘文涛等，2019），胃液pH降低，抑制了瘤胃中甲烷菌和原虫的生理活性，提高了淀粉分解酶的活性，使得瘤胃中丙酸浓度增加，丙酸的合成竞争甲烷合成所需的氢（Johnson等，1995），从而降低了CH4的产生量，故在豆粕减量替代技术的应用中应注意SC/NSC比例。

泌乳牛CH4产生量=63+80×CF+11×NFE+19×CP-195×EE，可见粗脂肪（EE）和粗纤维（CF）对CH4的影响最大，粗蛋白质（CP）和无氮浸出物量（NFE）也具有一定影响（凌虹等，2012）。

裸藻中含有高浓度的脂肪，瘤胃中的微生物活动受到影响（岳玉秀，2020），细菌氮循环减少，蛋白流动降低（Tandon等，2008），消化道后段氨基酸的吸收增加了，CH4的排放量随着裸藻添加水平增加呈显著的线性下降；蚕豆和羽扇豆中纤维含量低于豆粕，但NDF略高（NDF和ADF含量与CH4的生成量正相关），在奶牛饲料中混合替代豆粕，仍降低胃液中丙酸浓度和瘤胃环境的pH（Mendowski，2019），减少饲粮中的能量损失，具备一定替代潜力；大叶枸草粉的粗蛋白质含量低于豆粕，在替代豆粕时可显著降低氨态氮浓度，TVFA浓度有差异，但因豆粕在饲料中比例较小，替代后对乙酸、丙酸、丁酸的比例影响不显著，pH变化不大（马美蓉等，2013），使得CH4有下降的趋势。

值得一提的是，部分饲料如西兰花茎叶粉CP含量低，NDF和ADF含量均较高，替代水平在25%~50%时差异不显著，超过50%后VFA及产气量显著下降（易贤武，2009）；胡麻饼中蛋白质较豆粕相比更易被瘤胃微生物吸收利用，使得肉羊瘤胃中乙酸浓度增加（武晓东等，2017），乙酸的生成过程会产生大量氢气，在甲烷生成菌的作用下生成甲烷，故在反刍动物的生产中应该注意此类饲料的使用量。

另外，在非反刍动物的生产中，运用油菜籽粕部分替代生长育肥猪饲粮中的豆粕，综合评估饲粮生产、粪便管理、仔猪生产、猪群肠道发酵及畜舍环境卫生等，发现资源浪费率降低、土地资源利用率提高、全球变暖潜势也略有降低（Zanten等，2015）。因此，进行豆粕减量替代的研究对于保护环境，解决污染问题有一定的积极效应。

3 豆粕减量替代存在的问题及应对措施

3.1 存在问题 随着研究的推进，豆粕减量替代技术暴露出许多问题。首先，营养成分不均衡，部分蛋白质、氨基酸、矿物质含量等不能满足畜禽生产的需要；其次，部分替代饲料存在易霉变，难保存，运输难度大等问题，牧场使用和保存局限性较大；另外，部分饲料存在适口性差及抗营养因子的问题，缺乏可靠的营养价值评定数据库对含有的多种抗营养因子及毒性的饲料原料进行筛查。这些问题给豆粕的减量替代研究带来诸多不便，也增加了设计饲粮配方的难度。

3.2 应对方法 针对以上问题，可采取以下方法措施来提高研究效率。首先，考虑不同畜禽的生理特性及国家饲喂标准，积极开展饲料原料营养价值测定，并与豆粕进行对比，合理设置日粮的有效能水平，平衡营养素配比，以配制高效能、低成本的新型日粮；其次，应根据饲粮配方需求及抗营养因子的含量，合理使用添加剂、酶制剂等，对饲粮原料进行改善加工，采用粉碎、膨化、发酵、制粒等方式，提高营养价值、适口性及消化率，并尽可能减弱有毒物质对畜禽的影响。同时，也应参考原料的供应情况和市场价格，综合比较后选择。

3.2.1 组合替代 在分析饲料原料的营养成分时发现，多种饲料原料在必需氨基酸、维生素以及适口性等方面，难以达到饲养动物的生长需求，需要多种饲料进行混合替代（表3）或添加饲粮原料中缺乏的氨基酸来提高饲粮的品质。DDGS蛋白含量低，氨基酸缺乏，替代时可与南瓜籽粕（Li等，2021）、加拿大双低菜籽粕（王若军等，2007）等高蛋白饲料组合使用；但其适口性较好，可与木薯糟、发酵木薯糟（黄雅莉，2012）这类适口性较差的饲料混合使用；单位价值较低，与其他高蛋白饲料组合使用可大幅度降低饲料成本；玉米蛋白粉、菜籽粕、棉籽粕（李玉洪等，2014）中的氨基酸组成难以满足饲养动物的营养需求，故需要添加赖氨酸、蛋氨酸等氨基酸提升营养价值来满足饲料氨基酸平衡，此外，发酵饲料可改善肠道菌群（吴东等，2013），增强动物体质，添加小肽产品效果更佳（曾钰，2020）；部分饲料如棕榈核仁粕、椰子粕（夏冬华，2021）等含有一定毒素，需与脱毒剂一同使用。

表3 替代豆粕的不同组合及替代目的

3.2.2 发酵处理 在豆粕减量替代的研究中发现，多种饲料原料中含有有毒有害物质、抗营养因子等，影响饲喂效率及生产性能，甚至引起畜禽疾病，降低健康水平。采用发酵技术对饲料原料进行再加工，不但可以清除有毒有害物质，还能提高原料的营养价值，提高消化酶活性，达到改善适口性，调节动物机体胃肠道微生态平衡，提高饲料转化率的目的。

目前，发酵饲料多为发酵棉籽粕和菜籽粕为主。猪对棉籽粕中的棉酚尤为敏感，饲料中棉籽粕替代水平不能超过5%，但经发酵后，替代水平可达到25%，可明显降低增重成本（Xu等，2012），抑制肠道微生物繁殖，降低猪群腹泻率；发酵菜籽粕对肠道菌群也有一定的改善作用（丁超等，2010），4%~5%的替代水平能提高生长猪猪群血清总蛋白，添加量达到16%时，抗氧化能力得到提高（孙佩佩等，2019）。禽类饲粮中，10%的替代水平可降低肉鸡血清尿素氮含量，提高鸡群血清IgG、IgM含量和磷、钙水平（丁超等，2010）；肉鸭采用等氮替代方式对其生长无影响（许发芝等，2010）。棉籽粕和菜籽粕1：1混合后发酵也能替代豆粕，显著提高肉牛的生产性能，75%替代水平时经济效益最高，同时添加0.5%~1.0%小肽产品可增加瘤胃细菌的丰富度和多样性（曾钰，2020）。此外，豆粕发酵水解后能消除大部分抗营养因子，生成易于动物吸收利用的活性肽和氨基酸，改善体内微生态菌群的结构，起到预防疾病、促进动物生长的作用（刘静洁，2021），在生产中具有一定替代潜力。由此可见，采用发酵技术处理不同种类饲料原料是提高原料利用效率，进行豆粕减量替代的合理方法。

4 小结

我国畜禽养殖现状复杂。就饲料供给而言，大豆的供应无法满足畜牧业发展需求。加强非常规饲料、新型饲料的开发利用，研究饲料原料发酵处理方法进行豆粕减量替代是改变饲料原料供给紧张现状的重要举措。在畜禽生产中，应综合考虑不同地区的饲料资源特点，结合饲料原料的营养价值和实际生产所需，探索不同饲料原料的利用价值，进行合理搭配、优化日粮结构，从而针对性替代豆粕，实现降低生产成本，提高资源利用效率，促进畜牧业快速发展的目的。