豆粕替代在肉牛养殖中的应用

2023-12-28吴兆海邢承前卜登攀

中国饲料 2023年22期

吴兆海，邢承前，2，卜登攀

1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，畜禽营养与饲养全国重点实验室 ,北京 100193；

2.青岛农业大学动物科技学院 ,山东青岛 266109

蛋白质沉积是肉牛骨骼、肌肉组织生长的重要基础，充足的蛋白质供应是有效提升肉牛生长速度和体重的重要保障。作为肉牛生长发育重要的营养组成，日粮蛋白质营养的优化配制，对于改善饲料转化率、降低养殖成本、提高经济效益具有重要意义。豆粕是肉牛日粮中最为常见的蛋白饲料原料之一，然而，随着国际局势和饲料市场的波动，豆粕供应不断趋紧，交易价格不断上涨，在肉牛养殖中开展豆粕减量替代，是应对外部供应不确定性的重要决策，也是节约饲粮成本、提高我国肉牛养殖效益和综合竞争力的重要举措。

1 豆粕营养价值

豆粕是大豆榨油后的副产物，其粗蛋白质含量一般高达40% 以上，根据来源、加工方式等的不同，其中粗蛋白质、氨基酸等含量有所差异。Thakur 和Hurburgh（2007）对产自美国、阿根廷、巴西、印度、中国等地的豆粕进行了评价，结果发现，阿根廷豆粕蛋白质含量最高，而中国和美国豆粕总可消化氨基酸的比例最高。康玉凡等（2005）对68 个去皮和带皮豆粕的氨基酸组成进行了分析，结果发现，去皮豆粕赖氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸、必需氨基酸以及总氨基酸含量均显著高于带皮豆粕。Castro等（2007）对比分析了溶剂浸提型豆粕、压榨型豆粕、木质素磺酸处理豆粕以及热处理带皮豆粕蛋白和氨基酸的瘤胃降解率和肠道消化率，结果表明，溶剂浸提型豆粕粗蛋白质和各种必需氨基酸的瘤胃有效降解率显著高于其他豆粕，压榨、木质素磺酸处理以及热处理使得过瘤胃蛋白占粗蛋白比例从42% 提高至68%，且溶剂浸提型豆粕组氨酸、亮氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸等必需氨基酸肠道消化率显著低于其他豆粕。

总体来看，豆粕不仅蛋白含量高，且氨基酸含量较为丰富，除含硫氨基酸（蛋氨酸、半胱氨酸、胱氨酸）含量略偏低外，豆粕含有丰富的赖氨酸、色氨酸、异亮氨酸、缬氨酸和苏氨酸。另外，豆粕兼具适口性好、消化率高、品质相对稳定等特性，是肉牛养殖中广泛应用的蛋白饲料原料。但是，我国豆粕大量依赖进口，国际豆粕市场的波动为我国畜牧养殖带来了诸多挑战和不确定性。减少肉牛养殖豆粕用量是控制生产成本、稳定肉牛养殖市场的重要路径，而豆粕替代则是相对容易被肉牛养殖者接受和推行的技术措施。

2 豆粕替代在肉牛养殖中的应用

我国幅员辽阔，各地肉牛品种、饲料资源禀赋等均有较大差异，总体而言，较为常见的蛋白质含量较高的饲料原料主要有菜籽粕、棉籽粕等饼粕类，酒糟、谷氨酸渣等糟渣类，饲料桑、燕麦豌豆混合青贮等饲草类以及缓释尿素等，各种饲料原料的高效利用在豆粕替代中发挥了重要作用。

2.1 饼粕类

饼粕类饲料原料是豆粕替代常见的选择，这些原料通常由经过脱脂的油料作物制成，营养特性与豆粕具有相似性，一定程度上能够满足动物的营养需求，且在国内相对更容易获取，价格一般也低于豆粕。

2.1.1 菜籽粕菜籽油是继大豆油和棕榈油之后的第三大植物油，菜籽粕也是继豆粕之后的世界第二大蛋白饲料来源（Negawoldes，2018），加之菜籽粕具有较高的蛋白质含量和丰富的氨基酸组成，已成为替代豆粕的重要蛋白饲料原料。然而，菜籽粕中的黑芥子酶能够将油菜中的含硫次生植物代谢物芥子油苷水解为硫氰酸盐、异硫氰酸盐等有害产物，会导致肝脏损伤、甲状腺肿等，另外，菜籽粕中还含有硫代葡萄糖苷、植酸等多种抗营养因子，极大的限制了菜籽粕在动物日粮中的应用。夏志军等（2020）以菜籽粕和紫苏饼替代肉牛日粮中的豆粕，结果发现随着精料中菜籽粕添加比例的增加，肉牛养分表观消化率和氮沉积呈下降趋势。易军等（2014）为了评价高菜籽粕日粮对肉牛生产性能的影响，以短期育肥阶段肉牛为模型，使用不同水平的菜籽粕替代豆粕饲喂肉牛，结果表明，30% 菜粕组（占精料比例）育肥牛日增重最高、料重比最低，即菜粕替代豆粕饲喂育肥牛的合理比例为30%。但也有研究表明，菜籽粕可以完全替代肉牛日粮中的豆粕，且以菜籽粕为蛋白质源的精料氮生物学效价和增重净能均高于豆粕日粮（张晓明等，2014）。而试验结果的差异可能与菜籽粕在肉牛日粮中的实际用量有关。在张晓明（2014）的研究中，菜籽粕的实际最高用量仅占日粮的5.95%，而在夏志军等（2020）的研究中，菜籽粕最高用量则约占日粮的12%。即菜籽粕可以作为日粮中豆粕的替代品，但最高用量应根据实际情况设限。

2.1.2 棉籽粕棉籽粕也是一种产量较大的蛋白饲料原料，且其往往具有较高的蛋白质含量，但因棉酚等抗营养因子含量高，如使用不当易影响动物生产。李金辉等（2022）在体外条件下使用棉籽粕替代豆粕进行发酵试验，发现棉籽粕有降低日粮蛋白消化率、抑制瘤胃微生物对碳水化合物消化、提高瘤胃pH 的风险，且育肥牛棉酚中毒的诊断与治疗也常见报道（褚洪忠等，2019）。但也有研究表明，同等蛋白质水平下，用棉籽粕全部或部分替代豆粕对肉牛增重及各项屠宰性能指标均无显著影响（荆元强等，2012）；使用棉粕替代豆粕不会对放牧条件下肉母牛生产性能造成负面影响（Barros,2011）；棉籽粕能够提高内洛尔母牛干物质消化率，可以完全替代豆粕用于雨季放牧内洛尔母牛的饲养（Martins,2016）。即棉籽粕可以有效替代豆粕作为蛋白饲料原料用于肉牛养殖，但确定棉籽粕用量时也应充分考虑抗营养因子的影响，以不影响肉牛生产性能发挥为前提，发挥棉籽粕的最大效价。

2.1.3 其他饼粕除菜籽粕、棉籽粕外，关于其他饼粕类饲料的研究也多有报道。樊庆山等（2018）体外条件下探究了棕榈仁粕、油茶籽粕、茶籽粕替代豆粕用到肉牛日粮中的可能性和有效性，结果发现棕榈仁粕各营养成分过瘤胃率高、瘤胃能氮平衡值接近0，油茶籽粕的粗蛋白质瘤胃降解率最高，而茶籽粕能够有效提高瘤胃丙酸浓度和产气量，即3 种饼粕替代豆粕均具有良好的开发应用前景。夏志军等（2020）研究发现，精料中用42% 紫苏饼替代31% 豆粕，肉牛干物质、中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）表观消化率均显著提高，氮沉积提高3.65 g/d。Correia（2016）使用花生饼梯度替代豆粕饲喂内洛尔公牛，结果发现随花生饼用量增加，肉牛屠宰重呈线性降低，但花生饼100% 替代豆粕组肉牛背最长肌中多不饱和脂肪酸含量明显增加。另外，葵花籽粕、芝麻粕、水飞蓟粕等也是潜在的豆粕替代品，但同其他饼粕类饲料一样，上述饼粕在替代豆粕饲用时，应对其氨基酸含量、抗营养因子水平等进行检测，饲用时充分考虑日粮氨基酸平衡和抗营养因子的不利影响，以在充分发挥饼粕营养作用的同时保证动物健康。

此外，为了将饼粕类饲料中抗营养因子的不利影响降到最低，相关技术措施也在不断推行。其中最常见的是微生物发酵法。发酵处理可以有效降解饲料中的抗营养因子，且具有成本低、易推广、脱毒效果明显等特点，曾钰等（2022）使用不同比例发酵杂粕（棉籽粕和菜籽粕）替代豆粕，结果发现，发酵杂粕完全替代饲粮中的豆粕不会对肉牛的生产性能、养分表观消化率等造成不利影响，且发酵杂粕替代饲料中75%豆粕时肉牛生产性能和养殖效益最佳。除发酵法外，还有物理处理法（如热处理）、化学脱毒法（如酸碱处理、溶剂浸出）以及酶解法等，但相关技术操作不当易导致脱毒效果不佳、饲料营养价值受损、有毒有害物质残留等问题，加之技术难度大、操作复杂、应用成本高，推广范围有限。

2.2 糟渣类

除了饼粕类饲料，糟渣类饲料也经常被用来替代肉牛日粮中的豆粕。酒糟是最为常见的可用于部分替代豆粕的糟渣类饲料，作为粮食生产乙醇过程中产生的饲料产品，其粗纤维和过瘤胃蛋白含量较高，非常适合用于反刍动物饲养（俞建良等，2023）。据报道，虽玉米干酒糟及可溶物（DDGS）蛋白质含量低于豆粕（28.28%VS.44.00%），但玉米DDGS 瘤胃降解率只有34.23%，远低于豆粕的64.42%，即单位质量玉米DDGS 可为反刍动物小肠提供的可消化过瘤胃蛋白高于豆粕（张永根，2010）。Pancini 等（2021）使用高粱DDGS 替代肉牛日粮中的高粱籽实和豆粕，结果发现随高粱DDGS 使用量的增加，日粮过瘤胃蛋白量线性增加，高粱DDGS 添加量达20% 时，有效提高了海福特犊牛生产性能，但随着高粱DDGS 用量的增加，由于淀粉贡献的减少和消化部位的改变，肉牛饲料转化率有所下降。谷氨酸渣是生产味精过程中的副产品，含有丰富的菌体蛋白，粗蛋白质含量高达65.04%，可作为蛋白饲料添加用于动物日粮中（昝林森等，2017）。段鹏杰等（2017）在秦川牛日粮中添加3% 谷氨酸渣（配合1.37% 麦草）替代日粮中4.37% 的豆粕，试验牛干物质采食量提高0.91 kg/d，平均日增重提高0.19 kg/d，料重比由9.40降至8.38。番茄渣是番茄加工的副产品，其生产具有一定的季节性，但其资源丰富，且含有相对丰富的粗蛋白质、粗脂肪等营养成分（桑断疾等，2012）。Yuangklang 等（2010a）以干番茄渣替代豆粕应用于肉牛养殖，结果发现，饲喂干番茄渣会影响瘤胃发酵，导致瘤胃pH、氨态氮浓度以及血液尿素氮浓度不断升高，但其进一步研究表明，日粮中添加11.2% 干番茄渣，肉牛采食量降低了6.5%，终末体重降低了4.0%，但肉牛饲料转化率平均提升4.1%（Yuangklang 等，2010b）。除直接将糟渣类饲料替代豆粕应用于肉牛生产，经过混合发酵加工后使用也取得了不错的效果。Suriyapha 等（2022）使用生产酒精的副产品酵母菌渣与生产柠檬酸的副产品柠檬酸渣混合发酵的产物部分或全部替代豆粕饲喂肉牛，发现肉牛营养摄入量和消化率、瘤胃发酵、能量分配等均未受日粮中混合发酵物与豆粕比例的影响，因此，认为该混合发酵物可替代豆粕在肉牛日粮中使用，但同时指出，试验条件下混合发酵物的最高添加量为日粮的15%，大量使用前需进一步研究。Dagaew 等（2022）使用酵母菌渣与木薯浆混合发酵物部分或全部替代豆粕饲喂肉牛，发现其并未对肉牛生产性能产生负面影响，认为该混合发酵物可以完全替代豆粕使用。

糟渣类饲料的蛋白供给水平、供给部位或与豆粕有所差异，因此，当使用糟渣类饲料替代豆粕时，饲料配方要根据肉牛的生理需求和生长阶段进行合理的调配，确保营养的均衡和满足肉牛的生产性能要求。同时，应对糟渣类饲料的矿物元素含量、霉变情况以及品质波动保持密切关注，以使糟渣类饲料的利用达到最佳效果。

2.3 非蛋白氮

反刍动物具有独特的消化生理特点，能够利用非蛋白氮合成微生物蛋白，因此，使用非蛋白氮替代肉牛日粮中的豆粕具有巨大潜力。常见的非蛋白氮饲料添加剂主要有尿素、硫酸铵、氯化铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵以及磷酸尿等，其中，尿素是替代豆粕潜力最大的非蛋白氮，据申军士等（2023）估算，以折算成小肠可消化粗蛋白质计，单位质量尿素可提供的小肠可消化粗蛋白质是豆粕的4.46 倍，而在不考虑基础母牛的情况下，我国肉牛养殖对尿素的潜在需求量为87.49 万吨/ 年。为了有效控制尿素在瘤胃快速降解导致的动物氨中毒风险，避免瞬时过量氨经瘤胃上皮吸收进入肝脏，在肝脏转化为尿素后被大量排入环境而导致氮的浪费和环境污染，肉牛生产中主要使用缓释尿素替代豆粕。赵二龙等（2019）使用占日粮1.41% 的缓释尿素（含氮量39%）替代肉牛日粮中75% 的豆粕饲喂生长期西门塔尔杂交公牛，试验期内缓释尿素替代豆粕未对肉牛平均日增重、料重比、血氨和血液尿素氮浓度等产生任何负面影响。Salami 等（2021）以体外法、原位尼龙袋法、动物试验综合评价了缓释尿素替代部分豆粕用于反刍动物的可行性，结果发现，1.3%缓释尿素添加量不会对体外发酵参数产生负面影响，缓释尿素替代日粮中1/3 的豆粕也不会对干物质和氮的瘤胃有效降解率产生影响，在日粮中添加3% 的缓释尿素既不会影响肉牛采食，也不会导致氨中毒，且会减少碳的排放，因此认为缓释尿素可用于替代反刍动物日粮中的豆粕，而不会对瘤胃发酵和动物健康造成不利影响。尿素替代豆粕用于肉牛饲养具有较好的经济优势，但实际生产中应注意缓释尿素产品的选择，认可豆粕在氨基酸组成方面的优势，明确替代豆粕比例和饲用方法，并注重饲养管理技术的操练，以提升尿素的饲用效果。

2.4 饲草

扩大使用富含蛋白质的优质饲草对于控制日粮中豆粕的用量具有潜在价值。优质饲草不仅可以为动物直接提供蛋白质，替代一部分豆粕，而且日粮中饲草用量的增加有助于改善肉牛胃肠道健康，提高营养物质消化吸收能力，从而降低其对豆粕等高蛋白补充剂的依赖。杨玉能等（2007）使用紫花苕替代肉牛育肥精料中78%的豆粕，肉牛平均日增重提高了243.8 g/d，公斤增重的饲料成本降低0.15 元。吕冠霖等（2015）在肉牛日粮中分别添加15%和30%的桑树替代部分或全部豆粕，肉牛增重均未受负面影响，公斤增重饲料成本分别降低0.34 元和1.06 元。Keller 等（2021）在使用蚕豆、南瓜子饼、螺旋藻粉等替代日粮中的豆粕饲喂利木赞牛时发现，各种替代方式均不会对肉牛生产性能产生负面影响，而更值得注意的是，其阴性对照组使用的饲草日粮中未添加豆粕及其他蛋白补充剂，肉牛生长性能亦未受到任何负面影响，因此，认为使用优质饲草配制的日粮可以不额外补充豆粕。然而，实际生产中需要注意的是，增加饲草的用量也可能导致动物对其他营养元素的摄取不足，如能量、矿物质和维生素。因此，在使用富含蛋白质的饲草控制豆粕用量时，需要综合考虑日粮的营养平衡，并依据动物的需求制定合理的配方。总的来说，通过增加肉牛日粮中优质饲草的比例控制豆粕的用量，不仅可以有效降低肉牛生产成本，而且可以提升动物健康水平，改善畜产品品质，是当下各项豆粕减量技术措施中极具潜力的方法，但在高精料育肥仍是当前主流饲养模式的大背景下，加之优质饲草资源开发和利用不足，产业对饲草日粮的认知还有待进一步改善，多元化饲草日粮的应用和推广仍任重道远。