生物饲料发展及其对断奶仔猪生长性能的影响

       国是养殖大国,人畜争粮问题一直存在。非瘟、新冠疫情严重影响了食品供应链,饲料价格节节攀升,原料进口屡破纪录。玉米、大豆等大宗原料价格已经上涨到7年来的最高水平,赖氨酸、苏氨酸市场价格创5年新高。央视财经报道称,今年2月份,国际高粱价格同比上涨82.1%,国际玉米价格同比上涨45.5%,小麦价格同比上涨19.8%。世界银行数据显示,受疫情影响,全球食品价格总体上涨了20%。2021年1月海关总署公布了2020年全年进口数据,2020年我国粮食累计进口14262.1万吨,大豆全年进口总量达到创纪录的10032.7万吨。农业农村部将2020/2021年度我国玉米进口数据上调至1000万吨,达到历史最高水平。

养殖成本骤增,粮食问题日益加剧。

       2020年7月1日起,抗生素正式退出饲料添加剂行列,人们对食品安全问题越来越关注。安全高效、绿色生态的生物饲料无疑是“替抗”的理想之选,生物饲料可以提高饲料的利用率、有利于节约粮食,减缓人畜争粮的问题,且可降低畜禽粪氮和磷的排放量,减轻养殖业造成的环境污染,通过发酵工程、酶工程、蛋白质工程和基因工程等生物工程技术能够使废弃物再生资源化。我国在生物饲料领域虽然已经取得了一些成绩,但是生产技术和应用水平还需提高并标准化。本文介绍了生物饲料的详细分类,汇总了生物饲料现行有效的发行标准,大致阐述了生物饲料的应用研究以及现存问题,为生物饲料的进一步研究提供支持。

一、生物饲料简介

根据全球生物饲料领域专利申请详情分析,生物饲料的发展历程主要分为三个阶段:

①1962-2004年摸索研究的起步时期(200-300项专利申请/年);

②2005-2009年的快速发展阶段(年均专利申请量增幅超过10%,欧盟、韩国和日本相继出台限抗、禁抗政策);

③2010年以后的爆发式增长阶段(专利申请数量呈现直线上升,我国逐步发展生物饲料研究开发)。

预计到2025年生物饲料产品市场额将达到200亿美元/年。

1、我国生物饲料的发展历程

2008年9月,国家发展改革委员会批准成立生物饲料开发国家工程研究中心(国家唯一一家以开发生物饲料为研究方向的国家工程研究中心)。

2009年,国务院办公厅发布《关于印发促进生物产业加快发展若干政策的通知》,明确指出要在生物农业领域大力发展生物饲料及其添加剂。

2010年,在国家多项政策的驱动下生物饲料得到了快速发展。

2011年,农业农村部发布了《饲料工业发展第十二个五年规划(2011-2015)》,指出了生物饲料的发展道路,助力我国生物饲料的爆发式增长。

2016年4月生物饲料开发国家工程研究中心的技术研发设施和平台,完成国家发展和改革委员会验收。

2018年1月,中国生物饲料产业创新战略联盟发起 “生物饲料产业链事业共同体”(简称355事业共同体)。

2018年3月,我国生物饲料领域第一个团体标准——《生物饲料产品分类》发布(截止目前,一共发布实施约26项生物饲料类技术团体标准,见表1)。

2018年7月农业农村部《农业绿色发展技术导则(2018-2030)》中,将“发酵饲料应用技术”等作为重点研发任务。

2019年7月,农业农村部第194号公告:2020年1月1日起将退出除中药外的所有促生长类药物饲料添加剂品种;作为饲料生产企业,自2020年7月1日起,停止生产含有促生长类药物饲料添加剂(中药类除外)的商品饲料。

2021年全国两会期间,全国政协委员刘木华提交了一份《大力发展生物发酵饲料倡导“替抗、防非”节粮型生猪健康养殖模式》的提案,提案显示:生物发酵饲料推广应用是减少生猪养殖环境污染、替抗、防范非洲猪瘟等重大疫病、提高饲料利用率、保障食品安全的有效手段,有利于促进畜牧业的健康可持续发展。

表1. 现行有效的生物饲料产业团体标准

2、生物饲料分类详情

  国家饲料工程中心对生物饲料做出了严格的定义和分类(见表2),根据原料组成、菌种或酶制剂组成、原料干物质的主要营养特性,生物饲料可分为4个主类、10个亚类、17个次亚类、50个小类和112个产品类别。

表2. 生物饲料分类详情

表2. 生物饲料分类详情

二、生物饲料应用

 仔猪断奶是生猪养殖的关键时期,断奶应激更是生猪生长周期中最大的应激之一,断奶阶段死亡率占养殖全程80%以上。断奶阶段仔猪日粮由富含蛋白质、脂肪和乳糖的高效率母乳转变为以淀粉为基础的固体饲粮,结合脱离母体的心理和环境双重应激,很容易导致“早期断奶综合”。断奶综合症会导致仔猪生长缓慢、腹泻率高、肠道屏障功能减弱等一系列健康问题产生。

 肠道是营养物质消化、吸收的主要场所,也是机体最大的免疫器官。肠道健康程度是决定断奶仔猪生长性能和腹泻的内因。过去数十年,养殖行业主要依靠添加抗生素、氧化锌和硫酸铜等饲料添加剂加以控制,然而耐药性等一系列生物安全的负面影响也接踵而至。在非瘟+禁抗、限锌限铜的大背景下,仔猪肠道健康问题已是生猪养殖的核心问题之一,因此提高仔猪断奶期的生长性能和改善其肠道健康是养猪行业发展的重中之重。近年来,以改善断奶仔猪肠道健康为目的,围绕发酵饲料、菌酶协同发酵饲料、益生菌、酶制剂、植物提取物、寡糖、酵母及其培养物等类型的生物饲料开展了较多研究。针对不同的生物饲料类型,如何选择合适的、有效的,能够保障断奶仔猪生长性能、维护肠道健康,并尽量降低饲料成本,成为了目前我国饲料行业最为关注的问题。

1、生物饲料对断奶仔猪生长性能的影响

  随着经济的不断发展,越来越多的消费者倾向于绿色、生态的农产品。绿色、安全、低成本的微生物发酵饲料正在慢慢被养殖户接受。在饲料发酵的过程中,大分子营养物质被微生物降解生成小分子营养物质,同时有些菌种本身富含大量的菌体蛋白,这些营养物质均易于被动物吸收利用。饲料经发酵处理后,能够改善饲料的风味、提高动物对饲料的消化率,且对环境没有污染。目前,欧盟的发酵饲料中益生菌的浓度要求是:全价配合饲料中活菌数量应≥106CFU/mL,预混料和饲料中益生菌数量应≥108CFU/mL。随着研究不断深入,我国现阶段发酵饲料产业逐步迈向有序化标准方向,已形成26项生物饲料的团体标准,但是对发酵饲料的菌种接种量的多少尚没有统一的官方标准。

  根据不同基质原料的特性,有针对性的进行发酵利用。发酵利用方向主要有两种:一类是赋予其新的功能的发酵,比如发酵豆粕、全价饲料等;一类是本身具有一定的缺陷,通过发酵来改善其功能营养,如低质纤维类、有毒饼粕类等,通过发酵,降低或钝化了抗营养因子,减少了毒性,提高了消化率和产品品质。根据发酵微生物和基质原料的形态不同,发酵饲料主要分为固态发酵和液体发酵两种类型,固态发酵饲料的料水比通常约在1:0.30-1:0.40之间,液体饲料料水比大多在1:1.5-1:40之间。目前我国生猪养殖方面,饲喂形式多采用全干料,湿拌料和液态料使用较少。常见发酵饲料类型对断奶仔猪生长性能的影响见表3。


表3. 常见发酵饲料类型对断奶仔猪生长性能的影响


注:表格中的具体数据是各相关参考文献中数据的平均值。


越来越多的研究表明,在饲料发酵过程中同时使用酶制剂可以缩短发酵时间,有效改善饲料的酶解程度和可消化性,更好地提高发酵效率,益生菌和酶制剂能够起到很好的协同作用。菌株和酶制剂混合发酵理论上可以发挥菌株和酶的双重特性,但是不同菌株和酶制剂之间也可能存在拮抗作用。合适的益生菌和酶制剂匹配“搭档”的选择尤为重要。

在菌酶协同发酵蛋白饲料中,益生菌的选择要倾向于具有清除植物饲料中抗营养因子的重要作用,比如植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母等。酶制剂以蛋白水解酶为主,用以分解蛋白基质中的大分子蛋白质,提高其消化率或提高特定功能肽含量。菌酶协同发酵能量饲料中,更多地采用假丝酵母、酿酒酵母、乳杆菌等能够提高饲料中蛋白质含量、降低粗纤维含量,增加饲料适口性的菌种。选择可以降解饲料原料,将饲料中难降解组分转化为容易被吸收的小分子物质,从而提高饲料的吸收利用率的淀粉酶、纤维素酶等。菌酶协同发酵粗饲料可以尝试地衣芽孢杆菌、植物乳杆菌和酵母菌等来去除木质素,使纤维组织松散的菌种。以纤维素酶和木聚糖酶为主,用来酶解木质纤维,提高酶解率和木聚糖产量。菌酶协同发酵混合饲料是指以多种饲料原料作为底物进行发酵得到的发酵饲料,基料的选择需要考虑动物所需营养物质种类及其含量,同时应创建发酵体系中微生物生长所适宜的环境。与单一饲料相比,发酵混合饲料营养更均衡、适口性更好,与全价配合饲料的营养组成更接近。

2、生物饲料添加剂对断奶仔猪生长性能的影响


  Zimmermann等通过收集1980-2015年间益生菌对断奶仔猪生长性能影响的349篇文章,研究分析了其中的试验数据,数据显示益生菌可以促进断奶仔猪的生长性能,最佳的ADG提高了35.64g/d,料重比((F/G)改善了0.116。益生菌具有较好的促消化、改善肠道菌群以及提高生长性能的作用;饲料酶制剂具有降解抗营养因子、促进营养消化、脱毒解毒、杀菌抑菌以及抗氧化等功能。酶制剂的应用效果跟种类、搭配方式以及饲粮配方组成相关,饲粮总体消化率低,酶制剂发挥作用大,实际生产中多倾向使用复合酶。常见生物饲料添加剂对断奶仔猪生长性能的影响见表4。 

植物提取物作为重要的替抗产品之一,在生猪养殖中的使用越来越普遍。植物提取物资源丰富,含有多种多样的天然抗氧化物质,在动物饲料和养殖生产中具有抗氧化、杀菌消炎、改善饲料适口性、促进动物分泌消化液,提高消化率等有助于动物生产性能的作用。植物提取物主要是利用对应的溶剂和提取工艺,以植物整体或有效部位为原料提取加工而获得的植物次生化合物和代谢物,其中的组分主要是萜烯化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物、含硫含氮化合物等。目前在断奶仔猪上研究较多的有:植物精油、苜蓿皂苷和黄芪多糖、酵母多糖、甘露聚糖、大蒜素及姜黄素等。


表4. 常见生物饲料添加剂对断奶仔猪生长性能的影响


注:表格中的具体数据是各相关参考文献中数据的平均值。


三、展望

虽然生物饲料在畜禽养殖生产应用上取得了一定的成效;但在生产实践中,仍存在诸多未解问题:

①微生物、酶制剂及其他生物饲料添加剂的选择、组合方式、搭配比例、添加数量、作用时间、处理方法等稍有改变,最终的作用效果可能就千差万别。

②基质原料配方的调制、畜禽使用的阶段、养殖饲喂的数量不同,畜禽利用营养成分的消化吸收率可能就不尽相同,最终对生产性能的影响结果就会有所差异。

③生物饲料的安全性监测和评估标准还不完善,生物饲料的定性分析、生物工程过程的可控性操作,生物饲料产品的应用方式、方法及配套设施的完善、生物饲料应用评估方法的确定等问题还需进一步研究解决。

因此,在生物饲料的研究方面,应当针对不同类型生物饲料的特点,进行归类比较研究,提高对这种新技术、新业态的认识水平。除了关注饲料营养物质含量和动物利用效率改变外,还应顺应无抗、生态、绿色的健康养殖形势,建立生物饲料相关质量评价标准,加强各类型生物饲料在断奶仔猪方面的应用研究和政策鼓励,进一步推广生物饲料的应用实施。

原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/6cM2rbuutscHrDD98NgG8A