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未来饲用植物蛋白取代动物蛋白有很大的发展空间


现代畜牧网 http://www.nongzhong5083.com 2019/7/29 16:09:22 关注:114 评论: 我要投稿

吉林农业大学秦贵信教授

不同蛋白源的特点及利用

1、大宗蛋白源饲料利用情况

从2016年主要蛋白源饲料消费量来看,部分大宗蛋白原料的消费总量为5 260万t。其中,鱼粉185万t、豆粕3780万t、棉籽粕355万t、菜籽粕 448万t、其他饼粕492万t。由此可见,植物性蛋白源是畜禽养殖领域最主要的构成部分,动物性蛋白源用量相对较少,鱼粉用量仅占3%,其他动物性蛋白用量则更少 ( 如血粉、肉骨粉等 ),然而这部分原料虽然用量不大,作用却很大。

2016年主要蛋白源饲料消费量(万t,%)

2、不同蛋白源的特点及利用

动物性蛋白源的蛋白质含量高、氨基酸组成平衡、消化利用率高,植物性纤维含量低,矿物质成分利用率高、不含植酸磷,能值高、几乎不含抗营养因子 ;植物性蛋白源的蛋白质含量较低、氨基酸组成不平衡、消化利用率较低,矿物质利用率低,粗纤维含量高,能源组成中淀粉较多,抗营养物质含量高,影响了蛋白源的利用效率。


动物蛋白、植物蛋白饲料的特点

3、蛋白质的可消化性

一些常用蛋白质的可消化性见下图。仅从可消化性这一个指标来看,动物性蛋白源遥遥领先,相对来说,植物性蛋白要低得多,尤其是玉米类的蛋白。


不同蛋白质的可消化性

4、必需氨基酸的平衡

从氨基酸组成来看,能够满足或高于猪的需求量的饲料原料非常少,基本上都是动物性蛋白源。植物性蛋白源的赖氨酸含量均低于猪的营养需要。由此可见,如果没有动物性蛋白源,单纯依靠植物性蛋白源很难满足猪的氨基酸营养需要,从而影响整个蛋白质的利用效率。

 不同蛋白质饲料中赖氨酸的含量

不同原料配制的饲粮总氨基酸释放的时间差异见下图,为多种蛋白源的使用提供了重要的参考和指导。图中红线表示用酪蛋白即奶粉蛋白配制的猪饲料,绿线表示以DDGS为主要蛋白源配制的猪饲料,蓝色的表示玉米-豆粕型饲料。同样为蛋白源,理论上如果把氨基酸都释放出来了,都可以看做是被消化了,但是消化的时间却存很大差别。酪蛋白饲料在十二指肠中已经出现了氨基酸的释放高峰,而其余两种饲料都要在空肠后段,实际上DDGS的释放高峰还要比玉米豆粕型饲料更靠后一些。而我们需要的理想状态是,氨基酸的释放时间与猪的吸收时间几乎是同步的。DDGS配制的饲料在十二指肠和空肠中氨基酸的释放量都很少,尽管猪已经采食了饲料,但是在血液中、氨基酸代谢池中的氨基酸没用实现峰值,如果此时猪正处在生长发育的高峰,然而蛋白质代谢原料并不充足,从而影响其生长发育。尽管从表面的计算情况开看蛋白质氨基酸都被消化了,但是不同的蛋白质消化的情况不同,供给氨基酸的时间与动物的蛋白质合成时间并不一致。我们在配制饲料时,希望氨基酸释放的比较均衡,使小肠进入肝脏的血液中氨基酸含量处于比较稳定的状态,而不是忽高忽低,使整个机体的氨基酸代谢池中的氨基酸原料始终处于稳定的充足状态,这样才能将猪的生长发育潜能得到最大化的发挥。这一理论解释了,为什么尽管优质的动物蛋白源的添加量很少,却能发挥很好的功效。

 不同原料配制的饲粮总氨基酸释放的时间差异

动物原料存在的安全问题

在畜禽养殖中,尤其是幼龄动物饲料中,动物性蛋白的添加显得尤为重要。但是近些年来,动物性蛋白的使用不断地受到一些限制,这些限制也体现出经济社会发展的进步,我们应该理解并积极寻找对策。在“疯牛病”期间,我国曾发布禁止用反刍动物源饲料包括骨粉、肉骨粉等饲喂反刍动物的禁令,因此在一段时间内,配制犊牛饲料时禁止使用动物性蛋白源,而植物性蛋白源又会导致犊牛腹泻,一度成为较为严峻的问题,这些问题的解决方式直到现在仍然在推进过程中。2018年9月13日,农业农村部曾发布过“饲料生产企业暂停使用以猪血为原料的血液制品生产猪用饲料。不得使用未经高温处理的泔水饲喂生猪”的禁令,使得动物源性原料的使用经常会由于某些原因而受到限制,因此对植物性蛋白源品质的改善也提出了更高的要求。

植物性蛋白源的利用弊端

由于植物性蛋白源自身的特点及一些不利消化的弊端,取代动物性蛋白源非常困难。

首先是蛋白质的可消化性,纤维水平高影响消化,而且植物性蛋白质的分子结构和物理消化特性也决定其消化率不如动物性蛋白。一般植物性蛋白,比如大豆蛋白,分子量较大,高能化学键多,在动物消化道中消化酶要切开这些化学键需要的时间长、能量高、过程复杂,因此消化的速度慢、效率低。

第二,抗营养因子。抗营养因子 (ANF) 是植物代谢产生的一些物质,能破坏或阻碍营养物质的消化利用,并对动物健康和生长性能产生不良影响。所有的植物性蛋白原料中几乎都含有抗营养因子。因此,抗营养因子的去除是植物性蛋白源营养效率提升的一个重要问题。

第三,必需氨基酸不平衡。植物性蛋白质缺乏赖氨酸、蛋氨酸以及胱氨酸等必需氨基酸,从而影响蛋白质的生物学价值。

植物性蛋白加工处理技术

1、物理法

物理法有加热、溶解、膨化、去皮。以大豆为例,不同的物理加工方法会对消化率产生不同的影响。未经处理的大豆的消化率为 74%,经过加热膨化后的膨化全脂大豆的消化率提高了 5%,经过去皮 - 脱脂 - 热处理 - 加入豆皮之后,即豆粕的消化率升高到 85%,去皮 - 脱脂 - 热处理后制成去皮豆粕消化率为 87%,加工成大豆分离蛋白和大豆浓缩蛋白之后,消化率可达到 89%。经过一系列的处理之后,不仅提高了大豆的消化率,还消除了其中的多种抗营养因子,整体的蛋白质沉积率和生物学效价都得到了显著的提升,尤其抗营养因子的灭活会使猪的健康状况得到较大的改善。

 不同物理方法对于大豆蛋白质标准回肠消化率的影响

加热、化学剂、发酵等处理往往都是双刃剑,一方面改善植物性蛋白的营养价值,另一方面把握不好会产生一定的负面影响。热处理对于改变大豆的消化率、灭活抗营养因子的效果都比较好,但是加热过度会降低溶解性,也会影响消化率。在植物中,大豆蛋白的赖氨酸含量较高,赖氨酸是碱性氨基酸,在形成碳链时存在一个游离氨基,在有还原糖的情况下,加热过度就会形成红色的美拉德产物,蛋白质的生物学效价就消失了。因此,加热处理还存在工艺进一步优化细化的环节。

2、生物学法

我研究了十几年生物学法处理植物性蛋白,选了100多个相关的菌种有针对性地进行筛选,主要是针对抗营养因子的灭活。体外消化试验表明,发酵后的豆粕的消化率会得到较大幅度的提升。发酵法处理后,会在很大程度上降低豆粕的抗营养因子含量,提高生物学效价。然而发酵处理也是一把双刃剑,如果发酵处理不好,蛋白质进一步分解则会变成氨气。并且在发酵过程中,不仅降解蛋白质,其他营养物质也会被降解。另外,发酵所使用的细菌或真菌也需要消耗营养物质,有些发酵过程中丢失的营养物质非常多,会大大降低产品的经济效益,因此发酵工艺也非常值得深入研究。

此外,市场上的发酵豆粕产品质量参差不齐。有的为了调整气味,用乳酸菌发酵;有的为了产生有益物质,用酵母发酵。我们实验室是以有害物质的灭活以及大分子蛋白的降解为目的进行的菌种选择。动物试验表明,用我们的发酵豆粕完全取代鱼粉,在采食量、生长速度和料肉比方面都取得了不错的效果。而在生产中只需要发酵豆粕的部分替代就可以。

猪饲料在配制时,绝不单纯是氨基酸以及可消化氨基酸数量的平衡,还要考虑氨基酸释放的平衡以及不同氨基酸之间释放的同步平衡。曾经有人做过试验,饲料所需的氨基酸全部使用单体氨基酸,能量全部使用淀粉和脂肪,粗纤维使用人工纤维,完全就是人工合成饲粮。但是结果发现,效果不如使用大豆、玉米配制的饲料好。为什么?实际上就是氨基酸释放的时间不平衡,单体氨基酸在胃中是游离氨基酸,血液中的浓度会快速升高,而过段时间又降到极低,与动物生命过程蛋白质的合成速度不协调、不同步,从而导致效率极低,这就是问题的关键所在。因此,我们在改善植物性蛋白源的营养特性时,在一定程度上取代动物性蛋白源,一定要考虑到植物性蛋白源在加工处理后是否能够真正替代动物性蛋白源。

 植物蛋白饲料加工处理技术及目标

植物蛋白改善与展望

植物性蛋白加工有利有弊。我主要谈谈未来在提高植物性蛋白源营养品质,用其取代优质的动物性蛋白方面的一些思考。目前的各种处理工艺主要都是针对消除抗营养因子,改善蛋白质的可消化性,而对于改善植物性蛋白源的氨基酸不平衡、必需氨基酸含量少等弊端,还没有涉及。要解决这些问题,还需要很多方面的研究思考。目前都是使用其他原料来生产必需氨基酸,经过复杂的生产过程,生产出高纯度的氨基酸,成本也非常高。那么,是否可以用能产生氨基酸的发酵菌种,通过发酵来生产这些氨基酸,弥补植物性蛋白源的氨基酸不平衡的问题。而且这类氨基酸的释放速度很可能会比单体氨基酸更协调、更平衡、更有效,最为重要的是成本要降低很多。因此,未来使用植物性蛋白源来取代动物性蛋白会有很大的发展空间。

文章来源:新饲料     文章编辑:一米优讯     
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