【中国无公害养殖网】：环保型饲料配方的设计与应用研究

环保型饲料配方的设计与应用研究

  在饲料资源日趋紧缺、畜牧环境日趋严重的今天，如何充分提高动物对饲料的利用效率，减少饲料原料的浪费，并降低畜牧生产对环境的污染，是我国营养学界目前极为关注的一个问题。按照理想蛋白模式，采用可消化氨基酸及有效磷等指标，来设计不同品种、性别、年龄动物的日粮模型，使养分供需达到精确平衡，可以在保证最大生产效率的同时减少氮磷的排泄；同时使用有机微量元素、酶制剂、益生素、益生菌与酸化剂，及除臭剂等饲料添加剂，以有效地提高饲料转化率，降低畜牧生产的污染，并增强动物的抗病能力，改善动物产品的品质。 
1 合成氨基酸的使用
采用"理想蛋白质模式"，从氨基酸平衡着手在畜禽日粮中使用合成氨基酸，能够降低饲料粗蛋白水平，提高日粮中氮的利用率，减少粪尿中氮的排泄量。这样既可以节省天然蛋白质饲料资源，又可以减轻集约化畜牧业生产对环境的氮污染问题。jongblied等（1998）报道，畜禽日粮中氮的吸收率通常只有30％～50%，要提高氮的利用率，就必须提高日粮的平衡性。而日粮必需氨基酸占总氮的45％～55％时，氮的利用率最高（lenis，1996）。许多试验表明，在日粮氨基酸平衡性较好的条件下，日粮蛋白质降低2个百分点对动物的生产性能无明显影响（jongblied等，1998），而这可使氮的排泄量下降20％。shriver等(2000）用粗蛋白水平降低4％（添加合成氨基酸达到与对照组相同的氨基酸水平）的日粮，使总氮的排泄量降低49%（p＜0．01），但并不影响生产性能。而canh等（1998）用添加合成氨基酸的方法，使各组日粮达到相同的氨基酸水平，而粗蛋白水平分别为16．5％、14.5%和12．5％饲喂生长猪时发现，尿氮含量和粪尿ph值因粗蛋白水平的下降而下降，而粪氮含量不受粗蛋白水平的影响。据统计，通过理想模型计算出日粮的粗蛋白水平每下降一个百分点，粪尿氨气的释放量就下降10％～12．5%。除氨气外，动物排泄物中的臭气物质还有残余含硫氨基酸降解产生的硫化氢、过量色氨酸降解产生的吲哚类物质，以及芳香族氨基酸、酪氨酸降解的苯酚类产物等，都严重危害人与动物的健康。hobbs等（1996）通过向日粮中添加合成氨基酸，而使生长猪和肥育猪日粮的蛋白质水平分别从21%降到14%、从19%到13％，结果使尿氮的排出量减少40％（p＜0．01），还使两者粪尿中的臭味物质显著减少。
2 植酸磷与植酸酶的应用
畜禽植物性饲料中约75％的磷是植酸磷，它不能被畜禽利用，大部分从粪尿中排出，会使土壤和湖水中的磷浓度超过卫生标准，造成土壤的营养累积和水体的富营养化，引起严重的环境污染。同时，植酸又是一种重要的抗营养因子，会严重影响动物对于多种微量元素的吸收。植酸酶（phvtase）是能够将植酸（肌醇六磷酸）水解成肌醇与磷酸（或磷酸盐）的一类酶的总称，属磷酸单酯水解酶，包括植酸酶与酸性植酸酶两种。现在已知有3种类型，即肌醇六磷酸3一磷酸水解酶（e．c．3．1．3．8）、肌醇六磷酸6一磷酸水解酶（e，c．3，1，3．26）和非特征性的正磷酸盐单酯磷酸水解酶。
植酸酶制剂目前仅用于单胃动物，主要使用对象是猪、鸡和鱼类。许多研究表明，日粮中添加植酸酶，可以提高植酸磷的利用率，降低粪中磷含量（simons等l900，broz等1996，kornegay等1996）。simmons等（1990）和pernev（1993）在肉鸡饲料中添加植酸酶具有明显增重效应，并可改善饲料利用率，降低料肉比。张海堂等（2000）和孟志敏等（2000）在蛋鸡饲料中添加植酸酶可以提高磷利用率，增加产蛋率，降低料蛋比。 adela等（1995）和michael等（1998）在猪饲料中添加植酸酶，猪增重明显提高，料肉比降低。在水产养殖上。植酸酶能明显提高小条纹石鳢（soares等，1994）、小鲇鱼（parr，1997）的体增重和体长，提高鳟鱼和草鱼(parr,1997）的磷利用率，降低其磷排泄量；另外一些学者对虹鳟（rodchutscord等，1995）、胡子鲶（jackson等，1996）、鲑鱼（cain，1996）等进行了试验，都发现经过植酸酶处理的饲料饲喂养殖对象后，生长率提高、磷排泄减少、摄食增加等；storebakkcn等（1996）对大西洋鲑进行试验，发现在饲料中含有大量豆粉的情况下，添加植酸酶可以提高对磷和锌的消化吸收，从而可以在植物性饲料中减少甚至完全不添加无机磷，大大降低对养殖水体的污染。
当前，采用商品微生物植酸酶处理饲料的成本太高，限制了植酸酶的应用范围。而某些饲料原料，如小麦、小麦麸、黑小麦、大麦和燕麦等，含有较高活性的植酸酶，因此以适当比例添加于畜禽饲料中对于植酸磷的利用和生产成本的降低都有很好的效果。一般认为，饲料中植酸磷含量在0．2％以上时，才考虑使用植酸酶制剂。猪日粮中的添加剂量一般为500u／kg～700u／kg之间，欧洲各国整体推荐量为400u／kg～600u／kg，可取代0．1％～o．12％的饲料无机磷。
3 非淀粉多糖与其降解酶的使用
目前，玉米资源短缺，麦类的营养价值高于玉米，且资源丰富，是玉米的最佳替代品。但麦类籽实中含有较多的非淀粉多糖（nsp），它具有抗营养作用，严重影响了麦类所含营养物质的消化利用。nsp是植物组织中除淀粉外所有碳水化合物的总称，包括纤维素、半纤维素和果胶类物质等。它是由多种单糖和糖醛酸经糖甘键连接而成的，大多数为有分支的链状结构，常与蛋白质和无机离子等结合在一起。作为苷细胞壁的主要成分，nsp不能被单胃动物自身分泌的消化酶水解。可溶性半纤维素类的β一葡聚糖和阿拉伯木聚糖（戊聚糖）是当前研究的热点．β一葡聚糖在大麦、燕麦中含量较高，而木聚糖和戊聚糖则在小麦、黑麦和黑小麦中含量较高。这些多糖主要分布在谷物籽实胚乳细胞壁中，可在动物消化道中部分溶解，与蛋白质和淀粉共同形成粘性胶体，有很强的持水力，而不易与消化液接触。同时，这些多糖又具有极高的粘性，会结合消化酶，抑制消化酶对底物的渗透，从而降低了营养物质的消化率和利用率，饲料能值也随之降低。另外，未消化物质的增加，也会使代谢废物排出量增多，对环境的污染程度大大增加。为提高畜禽对这些麦类谷物的利用效率，研究者们提出了许多方法，添加外源性多糖降解酶是其中最有效的一种办法。
近来研制的新型多糖降解酶是以nsp降解酶为主体，兼有纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶和植酸酶的复合型酶制剂。其使用目的也不再是补充畜禽内源酶的不足，而是以最大限度地消除nsp的抗营养作用，充分释放饲料中可利用养分，减少饲料资源的浪费，降低动物饲养对环境的污染为目的。这也是十多年来发达国家为充分挖堀饲料资源，降低养殖业对环境污染所采取的措施之一。国外大量试验证明，添加非淀粉多糖酶能够提高动物增重和饲料利用率。它能显著提高肉牛的饲料转化率和日增重（lcwis等1996，bcauchemin等1997，allister等1999），提高奶牛的饲料消化率和奶产量（yang等，1999）；提高肉羊日增重、饲料转化率和屠宰指数（antunovic等1998，1999）；提高仔猪日增重和饲料利用率，降低仔猪死亡率（prokop等，1999），显著提高大麦日粮型生长猪的消化能力和生长性能（drcschcl等，1999）；提高肉鸡、雏鸡和母鸡的日增重、饲料消化率和蛋白质沉积率（choct等1992，galantc等1998）。国内大量试验也证明，添加非淀粉多糖酶可以显著提高大麦型猪日粮中各种营养物质的消化率（许梓荣等，2001）；显著提高肉鸡增重，提高饲料转化率（郑海刚，1999）；显著降低高麦麸饲粮对仔猪和生长肥育猪的料重比（许梓荣等1998，程伟等1998）；显著提高肉鸭的日增重，并显著降低料肉比和稀粪率（朱元招等，1999）。
4 有机微量元素的使用
过去广泛使用的无机微量元素，由于其利用率低，且易受ph值、脂类、蛋白质、纤维、草酸、氧化物、维生素、磷酸盐、植酸盐及霉菌毒素等诸多因素影响，使其被动物吸收的数量远小于理论值。近来发现，有机微量元素的效价一般高于无机微量元素，所以用有机微量元素替代无机微量元素，可减少微量元素在饲料中的添加量，减轻动物微量元素排泄对环境造成的污染。
有机微量元素是微量元素的无机盐与有配位体形成产物的总称。由于它在理论上的电荷中性和高稳定性，使其一出现就受到广泛重视，至今已对头进行了大量研究。已证实，有机微量元素对畜禽生（产）长性能、畜产品品质、抗应激、机体免疫功能和其它养分利用率等多个方面均表现出一定的生物学效应。李素芬等（2001）在综述中总结了有机微量元素对动物作用效果的59次试验，绝大多数表明有机微量元素对畜禽的作用效果高于（半数以上）或等同于等量的无机微量元素。目前应用于生产的氨基酸螯合物有蛋氨酸锌、赖氨酸铜、蛋氨酸锰、蛋氨酸铁、甘氨酸铁、蛋氨酸铜、蛋氨酸铬及赖氨酸锌等产品。其中，以蛋氨酸锌（nunnery等1996，陈洪亮等2001）、赖氨酸铜（coffey等，1993）、蛋氨酸锰（朱玉琴等，1998）等对动物的效果最为显著。另据报道，这些氨基酸螯和物还可能作为"单独单元"在动物机体内起特殊作用，如改进动物毛皮状况，减少早期胚胎死亡等，而这些不能用添加高水平的无机状态下的微量元素来代替。
5 益生素、益生元与酸化剂的应用
长期以来，抗生素作为生长促进剂应用于畜牧业取得了良好的效果，但由于其耐药性、畜产品药残、过敏中毒反应及"三致"作用等危害日益严重，人们开始寻求抗生素的替代品，这已成为动物营养研究中的一大热点。
5.1 益生素
又称益生菌、促生素、利生剂、活菌制剂或微生态制剂等，是指摄入动物体内参与肠内微生物平衡的具有直接通过增强动物对肠内有害微生物群落的抑制作用，或者通过增强非特异性免疫功能来预防疾病，而间接起到促进动物生长作用和提高饲料转化率的活性微生物培养物。已有许多试验证实了益生素具有提高增重、改善饲料转化效率、促进畜禽机体免疫功能、降低死亡率及改善环境等效果。具体地讲，它可以提高肉鸡成活率、增重及饲料效率（王士长等1999，石传林等1999，苏军等1999）；改善蛋鸡生存环境，提高产蛋性能和蛋的品质（孙建义等，1999）；提高仔猪成活率和生长速度，有效防止仔猪腹泻（王士长等1999，刘伟等1999）；提高生长育肥猪日增重，在母猪日粮中添加可使断奶仔猪数和断奶体重显著提高（权吉锡等，1996）。而且，在水产养殖上，益生素能提高万氏对虾幼苗的成活率（carriques等，1995），增强成虾、大西洋鲑对病原菌的抵抗力（moriarty1998，austin等1995）；并能降解进入养殖池塘中的各种有机废物，消除有毒因子，稳定ph值，平衡菌相与藻相，营造良好的水生环境，达到预防疾病、健康养殖的效果。游锦华等（1995）和崔竞进等（1997）把光合细菌用作饵料添加剂和水质净化剂，均取得显著效果。目前使用的益生素主要是芽孢杆菌、乳酸杆菌、粪链球菌等单一菌种或复合菌种的制剂。
5.2 益生元
又称前生素、化学益生素等，是一种非消化性食物成分，到达后肠后可选择性地为大肠内的有益菌所利用，却不为有害菌所利用。它包括多种物质，如含氮多糖或寡糖、辅酶、某些氨基酸和维生素，甚至包括半纤维素和果胶等。但现在研究和应用较多的为寡糖类物质，如低聚果糖（fos）、甘露低聚糖（mos）及异麦芽低聚糖（gos）等。大量研究表明，低聚糖能够明显增强动物的抗病能力，显著提高动物日增重。0mar（1996）、吴天星等（1999）发现fos能够明显提高肉鸡抗病力和日增重；提高断奶仔猪增重速度和饲料转化率（卢福庄等，1999）。mos可显著提高犊牛的日增重，降低疾病发生率；提高断奶仔猪的日增重和饲料转化率；提高鸡白细胞吞噬能力和pha淋巴细胞转化率，有效改善鸡肠道微生态环境，显著减低大肠杆菌数和盲肠、回肠内容物ph值，并显著提高鸡血清sod和csh-px活性（邵良平等，2000）。另外还发现，低聚糖能够显著降低仔猪产生的氨、吲哚、粪臭素及对甲酚等有害物质（刘勇等1999，刘亚力1999）。因低聚糖耐高温、耐胃酸等，使其应用性更为广泛，在粉料、颗粒料和膨化料中均可使用。不同的低聚糖其适宜添加比例是不同的，果寡糖在仔鸡日粮中的适宜添加量是0.25％～0.5％，而乳糖的适宜添加量是4.0%。左右。
5.3 酸化剂
动物胃为酸性环境，其中的细菌多为产酸菌和耐酸菌，幼年动物由于分泌胃酸能力较弱，外来菌容易存活和繁殖。使用酸化剂可以提高胃液的酸性，促进乳酸菌等耐酸菌的大量繁殖，使之在胃中保持优势菌的地位，而大肠杆菌等外来菌则不能适应酸性环境，并受到乳酸菌等的"排挤"而不能定植存活，因此可以降低动物病理性腹泻的发生率。酸化剂还能帮助机体调整免疫系统反应，增强家禽的抗病力（adama，1999）。目前国内外应用的酸化剂总的来说可分为单一酸化剂（包括有机酸化剂和无机酸化剂）与复合酸化剂两大类。其中，有机酸化剂主要有柠檬酸、延胡索酸、乳酸、丙酸、苹果酸、戊酮酸、山梨酸、甲酸、乙酸等及其盐类，使用最广泛且效果较好的是柠檬酸、延胡索酸和甲酸钙。无机酸化剂包括强酸（如盐酸、硫酸）和弱酸（如磷酸），其酸性较有机酸化剂强，虽然它们的成本较低，但其使用效果较差。复合酸化剂是利用几种特定的有机酸和无机酸复合而成。许多试验表明，复合酸化剂的应用效果大于柠檬酸大于延胡索酸。曹日高等（2000）和游尚武等（1999）报道了复合酸化剂可以显著提高断奶仔猪的日增重和饲料转化率，并显著促进仔猪消化器官的发育。多数研究者认为，在仔猪早期断奶（3周龄～5周龄断奶）后的头1周～2周内饲粮酸化处理效果明显，其通常添加量为o．5％～3％,美国认为2％～3％最好，欧洲则认为1.5％～2％最佳。
6 除臭剂的使用
现用商品除臭剂，一种是从smilacis rhvzoma植物中萃取，能阻断尿素酶活性，减少氨的产生，促进乳酸菌增殖；另一种是从yucca schidigcra中提取的，可与氨气、硫化氢、吲哚等有毒有害气体结合，控制恶臭；同时能与肠内微生物协同，共同促进营养物质的吸收，抑制尿素分解，使尿中氨含量降低40％～60%（廖新悌，1999）。美国奥特奇公司用yucca schidigera提取物制造的除臭灵可降低密闭猪舍和化粪池中的氨气散发量，有利于人畜健康，也提高了动物的生产性能．duffy等（1998）向25kg～30kg体重饲粮中添加120mg／kg的除臭灵，明显较未添加组的日增重提高52％，背膘厚减少14％，尿素浓度减少12％～36%．cole等（1998）在荷兰和法国分别对不同牧场的900与5 780头猪进行的研究表明，饲粮中添加120mg／kg除臭灵可明显减少牧场氨浓度（42．5％和28.5％），还可提高饲料转化率，减少发病率，降低治疗成本。
有研究报道，膨润土和沸石粉也有与粪尿中氨结合的功能。向生长猪饲粮中添加海泡石或膨润土时，粪尿中氨散发量会减少。另外还有将腐植酸钠和硫酸亚铁用作除臭剂的。
7 结语
在未来的饲料配方开发和设计中，营养学家们应将物质与能量相结合，系统考虑从饲料原料到粪尿排泄物全过程中的各种不合理因素，找出相应对策，分别改变或控制其中的每个环节，从而最终实