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生态营养饲料的研究与开发

  作者: 来源: 日期:2005-07-21  
   摘要:畜牧业污染主要指畜禽粪尿污染和臭气排出,以及畜产品中有毒有害物质的残留,其根源在于饲料。作者从营养角度,综述了配制生态营养饲料的研究,主要包括饲料原料的合理选购、动物对营养的需要量和营养物质利用率的估测、氨基酸平衡日粮、“绿色”添加剂的使用以及改进饲料加工工艺等方面。
    关键词:生态营养饲料;氨基酸平衡日粮;“绿色”添加剂

    20世纪80年代,在动物营养、生态学、系统科学等学科发展的基础上,兴起一门边缘科学一动物生态营养学,它是研究环境(饲料库)—畜禽(基因库)—畜产品(产品库)3因素间物质和能量的转换和平衡及动态调控模式的应用。生态营养饲料就是利用生态营养学的理论和方法,围绕解决畜产品公害和减轻畜禽粪便对环境污染等问题,从饲料原料的选购、配方设计、加工等过程进行严格质量控制,并实施动物营养系统调控,从而改变、控制可能发生的畜禽产品公害和环境污染,使饲料达到低成本、高效益、低污染的效益。当前,丹麦、荷兰、日本及我国台湾等国家和地区十分重视生态营养及生态营养饲料配方技术方面的基础研究,并取得了显著成效。

    1 饲料原料的合理选购

    生态营养饲料要选择消化率高、营养变异小的原料;要选择有毒有害成分低、安全性高、抗营养因子少以及易消除的原料。Van等(1996)研究结果表明:营养物质含量及消化率变异较大的蛋白质饲料会明显增加动物的氮排泄量,而变异小的饲料利用率每提高0.25%,粪中氮的排出量可以减少5%~10%。由此可见,选择优良的饲料原料是配制生态营养饲料的前提条件。

    2 准确估测动物对营养物质的需要量和利用率

    准确估测动物对营养的需要量和所用原料的消化率是配制生态营养饲料的关键所在。估测氨基酸和磷的需要量受动物基因型、饲养水平、环境条件、日粮的原料组成及动物的反应指标等因素的影响,因此在测定时所选动物要有代表性。基础日粮饲养水平及环境条件应尽量和实际相符,且应以可利用氨基酸或磷为基础。

    3 氨基酸平衡日粮的配制

    按照理想蛋白质模式的可消化氨基酸含量为基础配制符合畜禽营养需要的平衡日粮,可将传统日粮的粗蛋白质水平降低2%~4%,且不影响生产性能,氨的排泄量降低30%~50%(Yano等,1999);林映才等(1995)对0~3和4~6周龄雏鸡的玉米豆粕型日粮分别添加队0.1%的晶体氨基酸,使有效氨基酸满足需要的同时将粗蛋白水平降低2.5%和2%,结果使肉鸡增重和饲料转化率略有改善,干物质、氮和磷的排泄量分别降低了9.69%~784%,22.49%~23.73%和12.46%~14 84%。Yano报道,在低蛋白质日粮中添加氨基酸可增加氮的沉积,在低蛋白质日粮中氮消化率为77.8%,而在低蛋白质加氨基酸(Lys、Met、Thr)日粮中氮消化率为82.1%,以氨基酸加低蛋白质日粮饲喂猪与低蛋白质日粮饲喂猪相比,氮的沉积增加5%,且尿氮每天减少2.3g,在低蛋白质日粮中补充合成氨基酸,表现生物学价值提高17%。但有些研究结果表明,当生长猪日粮中粗蛋白水平低于11%,或生长鸡日粮蛋白水平低于18%时,无论如何平衡氨基酸都无法达到高蛋白日粮的生产水平。因此有必要深人认识理想蛋白的意义,即理想蛋白不仅仅是各个必需氨基酸之间及必需和非必需氨基酸之间的最佳平衡,而且还应保证最适宜的寡肽和游离氨基酸的比例。相信随着寡肽作为商品饲料添加剂的应用,日粮粗蛋白水平可望进一步降低,从而也将减少氮、蛋白质的排泄量。

    4 添加“绿色”添加剂

    随着畜牧业的发展,安全、高效、无公害的“绿色”饲料添加剂日益受到人们的重视,合理使用这些添加剂可改善机体机能,提高养分的利用率,从而达到控制排泄物污染的目的。

    4.1 饲用酶制剂

    4.1.1 植酸酶

    玉米、豆粕和我皮饲料中磷的可利用率仅为30%~40%,大部分磷以植酸磷的形式存在。植酸磷不能被单胃动物内源性酶水解,因此在畜禽饲料中的利用率很低,单胃动物日粮中需补充无机磷才能满足需要,这样就增加了饲料成本和磷的排泄。许多真菌、细菌和酵母能合成植酸酶,植酸酶可水解植酸释放无机磷,把植酸酶作为添加剂添加到饲料中能提高畜禽氮磷的利用率。Simons等(1990)研究结果表明,在鸡和猪每千克日粮添加500~1500 IU植酸酶,氮沉积由14%提高到48%,可减少日粮总磷量21%~40%,粪便中磷排泄量降低16%~35%。Harper等(1997)对含磷较低的生长育肥猪日粮添加植酸酶或无机磷,结果表明,随着植酸酶或无机磷添加量的增加,猪日增重和日粮磷消化率均呈直线增加,通过回归方程估测,添加500 IU/kg的植酸酶可使粪便中蛋白质的排泄量减少21.5%。

    4.1.2 蛋白酶、非淀粉多糖酶

    幼畜禽消化机能未健全,蛋白酶分泌不足,在其日粮中添加外源蛋白酶,不但能补充内源的不足,而且能激活内源酶,因而有利于幼畜禽对磷的消化分解和吸收利用。研究结果表明(汪做,1999):枯草杆菌蛋白酶可降解豆类中的抗营养因子,从而提高饲料蛋白质的消化率及存留率。非淀粉多糖酶的添加可提高脂肪、淀粉和蛋白质的利用率,从而减少污染。Choct等(1995)对表观代谢能较低的小麦田粮添加木聚糖酶,可使肉仔鸡对日粮干物质的消化率提高17%,减少排粪量 43%。 Graham等(1986)对 7~14周龄肉仔鸡日粮(含大麦)添加 0.2%的β-葡聚糖酶,使鸡日增重、饲料转化率、干物质和氢的利用率分别提高39.84%、30.37%、27.44%和7.27%。但不含非淀粉多糖的猪日粮中添加五葡聚精酶,对日粮蛋白质的消化率无显著影响。许样荣等(1999)在饲料中添加β-葡聚糖酶、木聚糖醇和纤维素酶组成的复合酶制剂,使肉鸡采食量和日增重分别提高了4.66%和9.79%、料重比降低了4.76%、干物质、粗纤维和粗脂肪表现消化率分别提高了10.5%、25.90%和21.75%。

    4.2 活菌制剂

    猪饲料中添加抗生素可提高生长速度和营养物质利用率,降低干物质和氨排泄量分别为10%~20%和15%~18%。但抗生素可能导致病原菌产生抗药性,从而对动物及人类健康构成潜在威胁,抗生素在许多国家尤其是发达国家已逐步禁用,目前研究热点转向活菌制剂一益生素等。据报道,益生素能提高生长猪的日增重、氮存留率和利用率,降低血液中氮的浓度,表明肠道内氨基酸的脱氨作用可能减弱或固定作用可能增强;薛艳秋等(1995)对断奶仔猪饲料中添加0.1%浓缩乳酸杆菌,结果平均日增重和饲料转化率分别比对照组提高15.65%和14.53%,干物质和氨排泄量分别降低12.6%和4.2%。马西艺等报道把乳酸杆菌和需氧芽抱杆菌以0.14%的水平添加到21日龄肉鸡饲料中,日粮能量代谢率和蛋白质沉积率分别提高4.7%和9.4%。研究结果表明,饲料中添加益生素通过调节胃肠道内的微生物群,促进有益菌的生长繁殖,对提高饲料利用率作用明显,可降低于物质和氮的排泄量,可提高日增重及饲料转化率。

    4.3 酸制剂

    日粮中添加有机酸可提高饲料的适口性,提高畜禽对日粮矿物质、能量、蛋白质的消化和吸收,提高氮在机体内的存留。Kirchgesnen等(1980)在仔猪料中加入适量延胡索酸后日粮干物质、能量及蛋白质的消化率分别提高l.1%~1.7%、1.8%~23%和2.1%~2.5%,蛋白质沉积增加2.9%~4.1%;张文举等(1994)在饲料中添加0.05%~0.15%的柠檬酸,可显著增加蛋鸡产蛋率和平均蛋重,添加0.4%的柠檬酸可促进4周龄以上艾维茵肉仔鸡的生长并提高饲料转化率和氨的利用率。

    4.4 单细胞蛋白质与酵母 对单细胞蛋白质营养价值的研究已非常多,最近的研究热点是:在饲料中添加单细胞蛋白质能否降低营养物质排泄量。

    Fabler等(1991)报道:在仔猪饲料中添加6%单细胞蛋白质,饲料转化率提高8.8%,干物质和磷排出量分别降低1.3%和15.62%;在育肥猪日粮中添加0.2%酵母,可提高饲料转化率4。3%,但对营养物质排出量没有影响,一般来讲,猪日粮中添加3%以上酵母或酵母培养物效果较好,低于3%时对营养物质排出量的影响不大,甚至没有效果。

    4.5 寡聚糖

    早在别世纪用年代就有报道,寡聚糖可作为动物微生态调节剂及免疫增强剂使用。20世纪90年代中后期,抗生素替代品的研究日益受到重视,寡聚糖由于具有无污染、无残留、功能奇异而成为人们所期望的焦点,由于寡聚糖在主要作用上与益生素异曲同工,所以微生态学界称为“益生元”或“化学益生素”。80年代中后期,日本首先把寡聚糖开发成饲料添加剂产品。从实际使用效果看来,寡聚糖能明显提高动物的抗病能力,并提高日增重,有显著的促生长作用。王亚军等(1999)报道,各种动物饲料最大添加量不能大于55mg/kg,而仔猪料不能大于1%,具体到不同的寡聚糖其适宜添加的比例是不同的。例如,果寡糖在仔鸡日粮中的适宜添加量为0.25%~0.5%,而乳糖的适宜添加量为4.0%左右。

    4.6 中草药提取物

    中草药属于纯天然物质,是一种理想的绿色饲料添加剂。将中草药加入日粮之中可改善日粮适口性,促进动物体内的代谢和免疫功能,从而发挥抗病促生长作用。张德刚等(1999)报道:将中草药添加剂按l%的比例加入蛋鸡饲料中,使产蛋率提高了18.05%,饲料报酬提高了34%,经济效益显著。但也有报告认为,即使是纯天然的中草药原药及其制剂,如果使用不当,同样可以引起毒副不良反应。目前,国内应用于畜禽生产方面的中草药产品多为粗制品的初级产品,适口性差,严重影响畜禽的来食量和消化率,没有实用价值。有关专家认为,我国中草药饲料添加剂的发展,今后一方面要提高科技含量,根据动物的不同特性和生理需要,开发专用型功能性的系列产品,另一方面要制定全面的产品质量标准,以规范生产全过程。

    4.7 糖萜素

    糖萜素是从山茶科饼粕中提取的三两皂苷类与糖类的混合物,呈黄色或棕色粉末,味微苦而辣,能刺激鼻粘膜引起喷嚏。糖两素作为饲料添加剂具有增强机体免疫功能,消除自由基,抗脂质氧化、抗应激,促进蛋白质合成,提高畜禽生产性能和改善畜产品品质的作用。据陈宝江等(2002)报道,在绿壳蛋鸡饲料中添加600 mg/kg的糖萜素,使蛋鸡采食量下降2.41%,产蛋率提高7.9%,蛋重提高2.l%,料蛋比降低14.0%。

    4.8 除臭剂

    在畜禽饲料中添加活性炭、沙皂素等,尤其是丝兰属植物提取物等除臭剂,可明显减少粪便中氨气、硫化氢等臭气的产生。丝兰属植物提取物的活性成分可直接与氨气、硫化氢、甲基则跌等有害气体相结合,因而有控制畜禽排泄物恶臭的作用,它对肠内微生物有协同作用,可帮助分解饲料,提高肠器官的消化机能,促进营养成分的吸收,并抑制尿素的分解,从而使氨含量降低。另有研究结果表明,沸石、SmilacisRhyzoma植物提取物也可用作除臭剂。

    5 改进加工工艺,提高饲料品质

    饲料加工工艺,诸如粉碎、混合、制粒以及膨化等,可影响畜禽对饲料养分的利用率,饲料加工工艺的改进,有助于提高饲料营养物质的消化率和利用率,从而减少畜禽场的环境污染。在饲料加工的各项指标中,饲料原料的粉碎度和日粮混合均匀度最为重要,就均匀度而言,一般要求配合饲料的均匀度变异系数小于10%,添加剂预混料的系数小于7%,适宜的饲料粉碎度可改善饲料转化率5%~10%。

    大多数植物性饲料作物及其加工副产品中均存在抗营养因子,抗营养因子可降低饲料中营养物质的利用率,增加畜禽氮磷排泄量。制粒和膨化除提高饲料利用率外,还能抑制和破坏一些抗营养因子。据仕彦等(1997)测定膨化全脂大豆对生长肥育猪氮平衡和日粮氨基酸回肠末端表现消化率的影响,结果表明,和豆粕加油日粮相比,130℃、140℃和150℃膨化处理全服大豆组日氮存留量分别提高10.0%、12.33%和11.73%,氮表现消化率分别提高3.71%、2.37%和3.06%,氟利用率分别提高3.31%、3.87%和5.08%。饲料颗粒化过程中的高温可使其中的淀粉和蛋白质熟化,因此会改善蛋白质消化率,从而减少氮的排泄量。

    6 结语

    生产绿色畜禽产品和减少畜牧业对环境的污染越来越引起世界各国的重视,研制开发生态营养饲料一从源头上控制畜牧业污染正方兴未艾,在未来的生态营养饲料研究中,营养学家们应将物质和能量相结合,系统考虑从饲料原料到粪便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各个环节,从而满足人们对畜禽产品质量和生活环境的本求。

 
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