全球新蛋白及能量原料的開發（續）

Harinder P.S.Makkar

（聯合國糧食及農業組織 動物及健康部，意大利羅馬 00153）

中國·豬營養國際論壇

全球新蛋白及能量原料的開發（續）

Harinder P.S.Makkar

（聯合國糧食及農業組織 動物及健康部，意大利羅馬 00153）

中國豬營養國際論壇是由美國動物科學學會、上海亙泰實業集團和上海優久生物科技有限公司聯合主辦，以“凝聚全球科研力量，驅動豬業創新思維”為宗旨，力邀全球一流的機構、專家和學者，傾力打造一個動物營養領域具有國際性、前沿性和權威性的論壇。該論壇每兩年舉辦一屆，聚焦行業發展中的熱點、難點，通過專家學者和企業領導者之間進行開放建設性的學術探討、理論研究和實踐經驗交流，整合全球動物營養領域最新的技術和研究成果，推動行業發展，創造和提升產業價值。 www.asaschina.org

3 海藻

海藻是非常好的蛋白質和礦物質原料。相比其他藻類，褐藻因其體型大和易于收割，而在動物飼料中的應用研究和開發利用較多。褐藻的營養價值比紅藻和綠藻低，其蛋白質含量較低（最高約14%），但褐藻含有大量生物活性成分。紅藻富含蛋白質（高達50%），綠藻蛋白質含量也很高（高達30%）。褐藻含有許多復雜的碳水化合物和多糖，還含有藻酸鹽，以及包含聚合物和海帶多糖的硫酸巖藻糖；紅藻含有瓊脂、角叉菜膠、木聚糖、硫酸半乳糖和卟啉；綠藻含有木聚糖和硫酸半乳糖。

對于豬，當大量攝入這些多糖時可能對營養價值產生不利影響，但增加復合酶可緩解此影響。研究表明，日糧中褐藻含量較高對豬有害。例如，用含10%巖衣藻粉的日糧飼喂豬不會影響其血液指標，但幾周后體重明顯下降（Jones等，1979）。如今，低劑量添加海藻（1% ～2%），對豬健康和肉質存在益處。這些海藻可作為益生元提高豬生產和健康水平（Makkar等，2016）。海藻和海藻提取物已被證明具有益生作用，能夠提高豬體免疫功能，并被評定為豬潛在的抗生素替代品。例如，從海帶屬植物中提取的海帶多糖和巖藻多糖可提高仔豬生產性能，并認為海帶多糖是提高腸道健康和生產性能的主要物質 （McDonnell等，2010；Gahan等，2009）。用含0.8%海藻的日糧飼喂豬4 d，提高了唾液中IgA水平和免疫功能（Katayama等，2011）。用含有1%海藻粉的日糧飼喂小豬，可減少胃和小腸中大腸桿菌的積累，并增加小腸中乳酸桿菌/大腸桿菌比例，表明這種海藻可以抵抗腸道紊亂（Dierick等，2009，2010）。另有研究表明，海藻以0.25%、0.5%或1%比例粉添加在小豬日糧中，均未能提高斷奶仔豬的生產性能、腸道健康參數、血漿氧化狀態，也未改變前腸和盲腸的微生物生態學。可能原因是添加量較低或者是由于褐藻多酚的存在，中和了其他化合物的益生作用。至于未被改變的氧化狀態，可能是日糧中具抗氧化功能維生素的添加掩蓋了海藻的抗氧化作用（Michiels等，2012）。

對于豬，海藻似乎更有可能成為一種益生的成分而不是一種大宗的營養來源。鑒于海藻對提高養豬生產效率和豬肉產量具有很高的潛能，應該加強其作為益生元使用的研究工作。

4 分離蛋白、樹葉粉和單細胞蛋白

采用等電點沉淀原理，從富含蛋白的植物原料如白三葉草、菜籽粕/餅、葵子粕/餅、棕櫚油餅等制備分離的蛋白質，也能作為單胃動物日糧中豆粕的一種很好的替代物。如果分離蛋白質的制備過程可降低原材料中的纖維和抗營養因子的含量，則更適合添加到家禽和豬飼料中。有必要開發應用從傳統反芻動物飼料資源中制備的分離蛋白，并用于豬禽飼料中，類似于大豆分離蛋白在單胃動物日糧中的應用 （Jankowski等，2009；Grala等，1998；Sohn等，1994）。

辣木是一種快速生長的植物。辣木如果作為飼料作物種植，整體含16%～17%的粗蛋白質，而樹葉粉（不含細枝和莖）含有25%～27%的粗蛋白質。辣木蛋白的品質，就必需氨基酸組成和蛋白質消化率而言，與豆粕一樣好（表3）。在集約化耕作條件下，每公頃辣木蛋白的產量高于大豆近5倍。辣木葉粉是糖類、維生素和抗氧化劑的主要來源。辣木葉粉是單胃動物日糧中豆粕的很好替代品，而細枝和軟莖可飼喂反芻動物（Foidl等，2001）。一個育肥豬的試驗研究報道，含有7.5%辣木葉粉處理的飼料轉化率顯著高于含2.5%和5.0%葉粉的處理（Mukumbo等，2014），這說明7.5%辣木葉粉組的小豬將飼料轉化為增重的效率較低。另一方面，Acda等（2010）報道，使用高達10%的辣木葉粉日糧飼喂對斷奶豬和保育豬均無副作用。Ruckli和Bee（2016）在育肥豬日糧中添加15.6%辣木葉粉替代7.2%豆粕。盡管含豆粕和葉粉日糧的飼料轉化率相近，但葉粉日糧的生長速度較低。飼喂含葉粉日糧豬的瘦肉率較高。這些研究結果的差異可能與研究選用豬的不同日齡有關（斷奶前仔豬和育肥豬）。也可能是由于不同品種的辣木葉粉中的單寧酸和皂角苷的含量存在差異。辣木葉富含抗氧化劑和維生素（Foidl等，2001），可能會提高豬肉的品質。桑葉粉的蛋白質含量也很高，且必需氨基酸組成與辣木葉粉和豆粕一樣，具有添加到豬日糧中使用的潛力（Singh和Makkar，2002）。桑葉粉按20%水平添加到生長育肥豬日糧中，替代常規蛋白源，不影響其生長性能，卻可降低飼喂成本（Osorto等，2007）。收割的樹葉葉齡和施肥管理都會影響豬群反應。通常可添加20%～25%桑葉粉到豬日糧中（Ly和Pok，2014）。辣木粉和桑葉粉能量較低，但它們是礦物質和高質量蛋白質的良好來源，含有高水平的必需氨基酸。創新的飼喂策略需要開發這些非常規的高品質的樹葉粉使用到豬飼料中。

表3 辣木葉、豆粕和魚粉中的氨基酸組成g/16 g N

此外，從生長的細菌、真菌、藻類和酵母特別是廢液中獲得的單細胞蛋白 （SCP）也可作為飼料（Anupama和Ravindra，2000）。這也能抵消廢液作為底物生產單細胞蛋白的負值成本。農工副產品富含淀粉和糖類，如木薯、菠蘿廢棄物、番茄渣，經細菌、真菌或酵母將像尿素這樣的低價值非蛋白氮源富集，能夠使其轉化為富含蛋白的產品用于單胃動物日糧中 （Rahman等，2016；Shahzad和 Rajoka，2011；Tegbe和 Zimmerman，1977）。這也有助于緩解發展中國家蛋白資源不足，降低食品生產對土地的依賴，減輕對農業的壓力。蛋白素、蛋白肽、單細胞蛋白以及通過谷氨酸棒桿菌發酵玉米淀粉生產賴氨酸和核苷酸而產生的副產物可代替斷奶后仔豬日糧中50%的魚粉，而不影響其生長性能、營養物質消化率和腸道形態（Zhang等，2013）。

5 蛋白水解物

采用水浸提法從油籽中提油是一個引人注目的工藝，因為它不使用有機溶劑，而被認為是一種綠色化學法（Tang等，2008）。水中存在的復合酶（混合了纖維素酶、果膠酶、蛋白酶等）有助于油脂提取（Yusoff等，2014）。而且這些酶將蛋白轉化成了比原蛋白具有更高生物學價值的水解物。這些水解物是單胃動物日糧中氨基酸的很好來源（Latif等，2015）。未來綠色化學的強大趨勢將增強豬飼養中水解蛋白的可用性（Clark，2006），這是因為未來將越來越多的采用對環境友好的方法從各種油籽中提取油脂。其他例如來源于鮭魚的蛋白水解物可用于替代斷奶仔豬日糧中的大豆蛋白（Opheim等，2016）。關于給豬飼喂蛋白水解物對其生和性能的影響還有待進一步研究。

6 屠宰場廢物和食物殘渣

動物副產品，特別是屠宰場廢棄物，如果不能以適當的方式被利用，可能除了會成為一種污染源之外，還會造成重大的美化問題和災難性的健康問題。這些物質的利用和處理是具有挑戰性的，因為它們生物穩定性不足，潛在致病性，含水量高，可快速自動氧化以及高水平的酶活力（Jayathilakan等，2012）。屠宰場廢棄物轉換成動物飼料需要研究人員和行業的特別關注。 開發和提高能將它們安全轉化為動物飼料的有效熱、化學和/或酶技術，是未來研究的一個重點領域。然而，傳統文化和宗教對于動物副產品用作飼料會有重要影響。監管要求也很重要，因為很多國家出于對人類和動物健康的擔憂而限制使用它們作為動物飼料。單胃動物的可持續性發展很大程度上依賴于對其產生的廢棄物的管理（糞便、屠宰場產物）。

食物殘渣也應直接用于動物飼料，而不是作為其他用途。蔬菜廢棄物因其高水平的纖維含量可能會限制豬的生產性能（Bakshi等，2016）；然而水果廢棄物可作為豬日糧中有價值的原料（Wadhwa等，2015）。將這些產品添加到動物日糧中之前必須確保其安全性；未來促進“變廢為寶”戰略的工作需要獲得鼓勵 （Thieme和Makkar，2016；FAO，2015）。這不僅能夠提高社會收益也能消除處理這些產物的成本，還能防止因處理不當造成的污染。有效利用副產物和廢棄物直接影響這個國家的經濟和環境污染。

7 通過酶和處理的第二代生物燃料

大量關于開發各種酶和處理方法的研究正在進行，以提高第二代生物燃料產品的經濟可行性和效益 （Vancov和 McIntosh，2011；Bansal等，2011）。這可從草地、稻草、干草、生活垃圾廢渣等中獲得富含簡單碳水化合物的飼料，用來喂養單胃動物。這需要密切關注第二代生物燃料這個領域工作的開展。

8 可持續動物日糧和新型飼料資源

如果想要以可持續的方式滿足目前和將來對畜產品的需求，許多畜牧生產系統都需要變革和創新，因為畜牧生產系統需要高能量投入土地、化學品和水資源，而所有這一切正變得越來越稀缺（Preston，2009）。基于3-P維度（星球、人類和利益）的可持續性，聯合國糧農組織提出了可持續動物日糧的概念（Makkar，2013）。這個概念意味著生態良好、社會公平與經濟增長（IUCN，2005）。使用3-P可持續性定義時，如果一種方法或技術是有利可圖，社會文化可接受，對人有益，保護環境以及以自然資源為基礎的，則考慮它是可持續性的。可持續動物日糧的概念除了目前公認的以營養為基礎的標準通過生產安全的飼料來提供經濟可行的和安全的畜產品外，還結合了有效利用自然資源、保護環境、社會文化效益、收益性（3-P維度）以及道德誠信和敏感度的重要性 （Makkar和Ankers，2014）。第四維度即使用特定飼料的倫理是動物營養至關重要的方面，特別是到涉及動物福利問題的情況（FAO，2013；2012）。此外，處于一個超過十億人食不果腹，且適合種植莊稼的土地越來越稀缺的時代，食品及谷物用于動物日糧中必然要面對來自資源利用效率和道德層面的不斷質疑（FAO，2013；2012）。因此，無論從（稀有的）資源利用角度還是從動物福利角度來看，給家畜飼喂含大量谷物或其他人類可食用成分的日糧，都將被認為存在道德上的疑問。可持續日糧可以被定義為具有以下核心特征，例如所有營養均衡，不含有毒有害成分，滿足生產目的，產生可供人類安全食用的動物產品，并能結合3-P維度和道德維度。該概念的詳細內容可見于Makkar（2013）。需要通過選擇滿足可持續性標準和推動畜牧生產系統朝著積極方向改變的原料來配制日糧（Makkar和Ankers，2014）。讓它們有更高的適用性，基于可持續發展的維度，利用飼料資源的多準則評估開發配制日糧的工具。

新型飼料資源，不與人類食物形成競爭，并滿足可持續動物日糧概念的重要特征，目的在于降低人類食物用在動物日糧上的程度。大部分新型飼料，要么源于農工產業所產生的副產品，要么是通過采用這些原料的日糧生產的動物源性食品，具有低碳、低水和低土地需求。

9 結論和未來工作范疇

為了尋找不與人類食物形成競爭的新型動物飼料資源，本文提出了一些具有潛力的飼料資源。除了海藻，現有的研究已經證明它們作為傳統飼料資源如谷物、豆粕或魚粉的替代品已應用于豬飼料中。海藻作為益生元使用具有巨大潛力。這些新型的非常規飼料資源可能含有一種或特別的因子（表4），這可能會影響它們的優化利用。本文也討論了如何減少這些不利影響的方法。

表4 某些非常規飼料資源中的特別因子

對一些植物性飼料資源來說，添加酶制劑如植酸酶和非淀粉多糖降解酶或熱處理將會減輕不利影響。對麻風瘋樹粉來說，可以進行脫毒處理；而對生產安全的蟲粉而言，正確選擇培養這些昆蟲的基質很重要。未來的挑戰是獲得這些原料在豬日糧中的最佳添加水平，使其產生的動物性能與用常規飼料資源一樣好。尤其是在高水平添加非常規飼料資源的情況下，必須使用合成氨基酸克服必需氨基酸的不足。本文的各部分都有提出針對于每種新型飼料資源所需要的未來工作領域。這些努力將減少食物飼料競爭，通過降低飼料成本提高生產者利潤，減少環境污染。

相關參考文獻

[1]Acda S P，Musilunga H G D，Moog B A.Partial substitution of commercial swine feeds with Malungay （Moringa oleifera）leaf meal under backyard conditions[J].Philipp.J.Vet.Anim.Sci，2010，36（2）：137～146.

[2]Adhikari P A，Heo J M，Nyachoti C M.Standardized total tract digestibility of phosphorus in camelina（Camelina sativa）meal fed to growing pigs without or phytase supplementation[J].Anim.Feed Sci.Technol，2016，214：104～109.

[3] Anupama，Ravindra P.Value added food：single cell protein[M]. Biotechnology Advances，2000，18：459～479.

[4]Bakshi M P S，Wadhwa M，Makkar H P S.Waste to worth：vegetable wastes as animal feed[M].CAB Reviews 2016，11，No.012：1～26.

[5]Bansal N，Tewari R，Gupta J K，et al.A novel strain of aspergillus niger producing a cocktail of hydrolytic depolymerising enzymes for the production of second generation biofuels[J].BioResources，2011，6：552～569.

[6]Clark J H.Green chemistry：today（and tomorrow）.Green Chem，2006，8：17～21.

[7]Dierick N，Ovyn A，De Smet S.Effect of feeding intact brown seaweed Ascophyllum nodosum on some digestive parameters and on iodine content in edible tissues in pigs[J].J.Sci.Food Agric，2009，89，584～594.

[8]Dierick N，Ovyn A，Smet de S.In vitro assessment of the effect of intact marine brown macro-algae Ascophyllum nodosum on the gut flora of piglets [J].Livest.Sci.133，154～156.

[9]FAO.Impact of animal nutrition on animal welfare—Expert Consultation 26–30 September 2011—FAO，Rome，Italy[N].Animal Production and Health Report No.1，Rome.Available at：http：//www.fao.org/docrep/017/ i3148e/i3148e00.pdf.2012

[10]FAO.Enhancing Animal Welfare and Farmer Income through Strategic Animal Feeding.Some Case Studies[N].In：Makkar，H.P.S.（Ed.），FAO Animal Production and Health Paper No.175.Rome，Italy.2013.Available at：http：// www.fao.org/docrep/017/i3164e/i3164e00.pdf

[11]FAO.Summary Document of the FAO e-mail conference Utilization of Food Loss and Waste as well as Non-Food Parts as Livestock Feed’[N]. Available at：http：//www.fao.org/3/a-bc344e.pdf，2015.

[12]Foidl N，Makkar H P S，Becker K.The potential of Moringa oleifera for agricultural and industrial uses[N].In：What development potential for Moringa products pp 45-76，In：The Miracle Tree：The Multiple Attributes of Moringa（Ed）Lowell J.Fuglie，CTA，Wageningen，The Netherlands.2001.

[13]Gahan D A，Lynch M B，Callan J J，et al.Performance of weanling piglets offered low-，medium-or high-lactose dietssupplemented with a seaweed extract from Laminaria spp[J].Animal，2009，3：24～31.

[14]Grala W，Verstegen M W A，Jansman A J M，et al.Ileal apparent protein and amino digestibilities and endogenous nitrogen losses in pigs fed soybean and rapeseed products[J].J Anim Sci，1998，76：557～568.

[15]Jayathilakan K，Sultana K，Radhakrishna K，et al.Utilization of byproducts and waste materials from meat，poultry and fish processing industries：a review [J].J Food Sci Technol，2012，49（3）：278～293.

[16]Jankowski J，Juskiewicz J，Gulewicz K，et al.The effect of diets containing soybean meal，soybean protein concentrate，and soybean protein isolate of different oligosaccharide content on growth performance and gut function of young turkeys[J].Poultry Science，2009，88：2132～2140.

[17]Jones R T，Blunden G，Probert A J.Effects of dietary Ascophyllum nodosum on blood parameters of rats and pigs[J].Bot.Mar，1979，22，393～402.

[18]Latif S，Kumar V，Stadtlander T，et al.Nutritional and biochemical studies on feeding of hydrolysed and unhydrolysed detoxified Jatropha curcas protein isolate in common carp fingerlings[J].Aquaculture Research，2015：1～15.

[19]Ly J，Pok.Use of mulberry foliage for pigs in the integrated tropical systems[J].Cuban J Agric Sci，2014，48（1）：63～66.

[20]Maeda R N，Barcelos C A，Anna L M M S，et al.Cellulase production by Penicillium funiculosum and its application in the hydrolysis of sugar cane bagasse for second generation ethanol production by fed batch operation[J].J Biotechnology，2013，163：38～44.

[21]Makkar H P S，Becker K.Nutrients and antiquality factors in different morphological parts of the Moringa oleifera tree[J].J Agric Sci（Cambridge）1997，128，311～322.

[22]Makkar H P S.Towards sustainable animal diets.In：Makkar，H.P.S.，Beever，D.（Eds.），Optimization ofFeed Use Efficiency in Ruminant Production Systems[A].Proceedings of the FAO Symposium，27 November 2012，Bangkok，Thailand.FAO Animal Production and Health Proceedings，No.16[C].FAO.Rome，Italy，and Asian-Australasian Association of Animal Production Societies，pp.2013，67～74.

[23]Makkar H P S，Tran G，Heuzé V，et al.Seaweeds for livestock diets：A review[J].Animal Feed Science and Technology，2016，212：1～17.

[24]McDonnell P，Figat S，O’Doherty J V.The effect of dietary laminarin and fucoidan in the diet of th e weanling piglet on performance，selectedfaecal microbialpopulationsand volatile fatty acid concentrations[J].Animal，2010，4，579～585.

[25]MichielsJ，Skrivanova E，Missotten J，etal.Intactbrown seaweed（Ascophyllum nodosum）in diets ofweaned piglets：effects on performance，gut bacteria and morphology and plasma oxidative status[J].J.Anim.Physiol.Anim. Nut，2012，96，1101～1111.

[26]Mukumbo F E，Maphosa V，Hugo A，et al.Effect of Moringa oleifera leaf meal on finisher pig growth performance，meat quality，shelf life and fatty acid composition of pork[J].South African J.Anim.Sci，2014，44（4），388～400.

[27]Opheim M，Strube M L，Sterten H，et al.Atlantic salmon（Salmo salar）protein hydrolysate in diets for weaning piglets─ effecton growth performance，intestinal morphometry and microbiota composition[J].Archives Anim.Nutr，2016，70（1），44～56.

[28]Osorto W A，Lara P E，Magana M.A Mulberry（Morus alba），fresh or in the form of meal，in growing and fattening pigs[J].Cuban J.Agric.Sci，2007.41（1），59～63.

[29]Peterson H C.Sustainability：a wicked problem.In：Kebreab，E.（Ed.），Sustainable Animal Agriculture[N].CAB International，UK/US，2013：1～9.

[30]Rahman K H A，Yusof S J H M，Zakaria Z.Bioproteins Production from Palm Oil Agro-Industrial Wastes by Aspergillus terreus UniMAP AA-1[J]. Pertanika J Trop Agric Sci，2016，39，29～39.

[31]Ruckli A，Bee G.Moringa oleifera as an alternative protein source to soybean meal in pig production[J].J Anim Sci，2016.94（suppl.2），90（abstract）.

[32]Shahzad M A，RajokaM I.Singlecellprotein production from Aspergillus terreus and its evaluation in broiler chick[J].International Journal of Bioscience，Biochemistry and Bioinformatics，2011，1（2），137～141.

[33]Sohn K S，Maxwell C V，Buchnan D S，et al.Improved soybean protein sources for early-weaned pigs：I.Effects on performance and total tract acid digestibility[J].J Anim Sci，1994.72，622～630.

[34]Tegbe S B，Zimmerman D R.Evaluation of a Yeast Single Cell Protein in Pig Diets[J].Journal of Animal Science，1977，45，1309～1316.

[35]Thieme O，Makkar H P S.Utilization of loss and waste during the food production cycle as livestock feed[J].Anim Prod Sci（in press）.2016.

[36]Yusoff M M，Gordon M H，Niranjan K.Aqueous enzyme assisted oil extraction from oilseeds and emulsion de-emulsifying methods：A review[J]. Trends in Food Science&Technology，2014，41（1），69～82.

[37]Zhang H Y，Piao X S，Li P，et al.Effects of Single Cell Protein Replacing Fish Meal in Diet on Growth Performance，NutrientDigestibility and Intestinal Morphology in Weaned Pigs[J].Asian-Australasian J Anim Sci，2013，26（9），1320～1328.■

（全文完）

S816.4

A

1004-3314（2017）05-0041-05

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20170510