雜交構樹發酵飼料在生豬養殖中的研究進展

周剛王禮偉謝月聰劉康楊宇辰王正鐘晨曦劉穎

(1.淮安市農業科學研究院，江蘇 淮安 223001；2.淮陰師范學院生命科學學院，江蘇 淮安 223300)

目前飼料原料需求量的增加與耕地面積減少之間的矛盾，讓“人畜爭糧”問題越發明顯，飼料短缺也是限制我國畜牧業快速發展的主要瓶頸之一[1]。特別是對能量和蛋白質飼料原料的需求迫在眉睫，我國蛋白飼料原料仍以豆粕、菜粕、苜蓿、玉米蛋白粉等草本飼料為主，對外依存度越來越高，常規飼料已經無法滿足我國目前家畜生產的需求。因此，尋找新型可替代性優質蛋白飼草、開發非常規飼料原料，是確保我國畜牧業可持續發展的重要途徑。尤其是將“非糧型”飼草資源開發成為草食動物的生產，是解決“人畜爭糧”矛盾，同時發展“節糧型”畜牧業的最佳思路之一。

構樹(Broussonetia Papyrifera)別名褚桃，俗稱構皮樹或褚樹，屬于桑科(Moraceae)落葉喬木構樹屬(Broussonetia)，作為中國原生樹種，具有極其旺盛的生命力，只要有土壤有陽光的地方都會有構樹的身影，遍布全國各地。構樹葉中粗蛋白含量超過20%，同時富含各類氨基酸、維生素及微量元素，可與苜蓿比美，是一種極具開發價值的蛋白質飼料資源[2]。宏基因組測序顯示，構樹共生菌主要為假單胞桿菌和根瘤菌，表明其可作為飼料氮的來源[3]。在我國農村地區一直有用構樹葉直接飼喂家畜的習慣[4]，構樹被用作畜禽粗飼料使用已有上千年的歷史[5,6]。但由于歷史上一直沒有對構樹進行品種培育或馴化，用構樹作飼料的產業一直存在消化吸收率不高、產量低、品質差、加工不規范等諸多問題，無法像苜蓿等其它蛋白質飼料原料形成規模化生產和經濟效益。如今越來越多的研究對構樹作為飼料的安全性和有效性給予肯定，從而為構樹進入飼料行業，進行規范的產業化開發開辟了道路。2015年構樹成為國務院扶貧辦十大精準扶貧工程中制定推廣的唯一植物種類，2017年被農業農村部作為單一樹種列入飼料原料目錄。

1 雜交構樹的由來

天然的構樹葉密生柔毛，直接飼喂適口性差，雜交構樹是中國科學院經歷20a時間利用傳統雜交育種方法結合現代生物技術培育出的新樹種，相較于天然構樹，具有更強抗逆性、生存適應性和速生豐產性，而且病蟲害非常少。總結起來，雜交構樹先后經歷3次質的改變，研究人員通過選擇種內形狀差異大的構樹樹種，進行組合定向雜交，雜交育種出了“中構”品系；又以構樹為父本，小構樹為母本(構樹和小構樹雖然同屬桑科構屬，但不是同一物種，構樹為喬木，小構樹為灌木)，通過不同物種之間的遠緣雜交得到了“科構”品系。近年來，通過太空搭載進行航天育種是另一種高新科技育種的現代化手段，2004年開始，構樹作為重要的戰略資源植物，開始了10多次的太空之旅，返回后再同時結合蛋白質組學，分子標記等現代分子生物學技術，培育出了國內外首個高蛋白木本新品種——雜交構樹“科構101”品系[7]，這也是目前在各地推廣最多的雜交構樹品種。施海娜等[8]在對雜交構樹飼用營養價值分析時發現，雜交構樹葉和細枝的鈣、鉀、鎂等礦物質和氯含量均高于豆粕和苜蓿草粉，且鈣高而磷低，綜合各項指標，均可認為雜交構樹是一種富含蛋白質和礦物質的優質飼料原料，可以應用于草食動物日糧中。屠焰等人[9]對比了豆粕和雜交構樹發現雜交構樹葉的粗蛋白含量達到了豆粕的60%，中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)的含量差別不大，粗脂肪和鈣的含量遠遠高于豆粕，表明雜交構樹可以為動物提供更高的能量和蛋白，可以提供日糧中的部分豆粕。相對于野生構樹，雜交構樹更適合作為高蛋白飼料原料[10]。

2 發酵雜交構樹飼料的研究進展

雜交構樹飼料屬于木本飼料，雖然木本飼料比草本飼料具有更長的青綠期和收益時間，即使在秋季木本飼料仍能有較高的蛋白質和礦物含量[11]，但木本飼料中有較多的抗營養因子等次生代謝產物，如單寧、木質素等，這也是限制木本植物作為基礎日糧的主要原因。單寧是一種水溶性酚類化合物，會沉淀蛋白質[12]、糖類[13]、金屬離子[14]等，導致飼料利用率下降，含量過高時還會影響飼料適口性，使畜禽采食量下降，影響動物生長；木質素是一種酚類聚合物，主要集中于枝條中，因其結構復雜也難以被大多數畜禽消化道吸收。雖然構樹的單寧和木質素相較于其它木本植物含量偏低[15,16]，但仍然高于很多畜禽的適應范圍，因此在實際應用中，通過青貯或發酵處理是提高雜交構樹飼用效果的有效途徑。研究顯示，通過發酵，構樹葉中的單寧含量會從1.60%下降到0.031%，同時微生物會將構樹葉中難以消化的大分子蛋白質、粗纖維、淀粉等分解為易于消化的短肽，氨基酸、單糖和雙糖等小分子物質，有效降低飼料中的抗營養因子百分比，同時提升蛋白質等級，從而改善畜禽對雜交構樹飼料的消化能力[17]；發酵過程中還會產生大量芳香族化合物，從而改善雜交構樹飼料的氣味，增加適口性[18]。

雜交構樹營養豐富，青貯雜交構樹飼料是收割新鮮構樹的樹葉和枝條，通過厭氧發酵而得到的優質飼料。構樹青貯料和發酵料作為構樹飼料發展的重要方向之一，具有作為基礎日糧中主要蛋白飼料原料的潛力。針對雜交構樹飼料的發酵方法多采用自然發酵和接種發酵菌發酵2種，但一般而言，自然發酵產生的飼料一般質量不穩定，容易受雜菌的感染。因此大多采用接種發酵菌的發酵方法。發酵方法大體概括為將嫩枝態的雜交構樹粉碎至20～60目，和發酵菌合劑混合均勻，在25～45℃的條件下，密閉包裹，發酵8～60d，具體發酵溫度及時間因發酵菌的不同而異。司丙文等人[19]研究了不同添加劑對雜交構樹青貯發酵品質的影響，發現在青貯過程中添加蜜糖、霉菌復合制劑及防腐劑，均能明顯改善雜交構樹飼料的品質和營養價值，其中，同時添加霉菌復合制劑(主要成分為乳酸菌、纖維素酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶)和蜜糖2種添加劑的組別不僅能更好地保存粗蛋白和干物質，而且成本更低。李榮榮等人[20]用不同比例的雜交構樹替代苜蓿，研究發現，雜交構樹替代苜蓿可以改善全價混合日糧的發酵品質，添加組的乳酸和乙酸含量顯著增加，氨態氮(NH3-N)占總氮比例顯著升高。李瀟[21]也認為雜交構樹青貯料部分替代日糧不僅能改善飼料營養結構，而且能大幅降低飼料成本，為養殖業帶來巨大的發展機遇。

3 雜交構樹飼料喂出“生態豬”

近年來不斷出現食品安全問題，目前的生豬養殖還會有“全價飼料+添加劑+抗生素+瘦肉精”的模式，大量抗生素、激素、瘦肉精等添加劑的濫用嚴重危害人民群眾的健康乃至生命，同時生豬養殖過程中出現的糞污隨處排放，侵入地下，污染土地和水源，造成的損害無法及時治理，導致生豬養殖業面臨巨大瓶頸。但雜交構樹業的蓬勃發展給生豬養殖業帶來了一條全產業鏈生態循環種養新路子，有望實現經濟效益、生態效益和社會效益三贏的新局面[22-24]。

高蛋白質的雜交構樹是近年來培育的新品種，用雜交構樹飼料發展養殖業，可減少飼料糧消耗，實現“化樹為糧”。據測算，和常規飼料相比，畜禽、水產采用雜交構樹飼料喂養可節約飼料糧約30%，節約成本180元·t-1；按每頭豬使用300kg配合飼料計算，每頭豬可降低飼料成本54元，提高經濟效益20%以上[21]。降低飼料成本的同時，構樹飼料也能明顯提高生豬的生產性能，李海新[25]研究發現在杜長大三元雜交生長豬日糧中添加10%的構樹原液或發酵構樹葉可顯著降低背膘厚，提高肌肉中游離氨基酸和谷氨酸鈉含量，有助于改善豬肉口感和肉色；陶興無等人[18]用新鮮和發酵構樹葉替代部分精料進行飼喂試驗，發現發酵構樹葉替代部分精料飼喂生長豬，有較好的增重效果。雜交構樹作為新型蛋白飼料有望給養豬業帶來更多經濟效益。

規模化豬場通過承包流轉周邊土地，栽種構樹，可以用于消納豬場糞污，實現生態循環種養結合[23]，同時結合微生物發酵飼料、微生物除臭消毒和微生物糞便處理等，可以有效處理畜禽糞便污染，改善豬場空氣[26-28]。由于構樹本身也是中藥藥材之一，經過發酵以后，含有天然抗生素的成分，因此，利用構樹發酵飼料大力發展生態畜禽養殖，遠離激素、抗生素，可以為市場提供無激素、無抗生素、無瘦肉精的三無生態有機高端農產品[29]。修武[30]研究用構樹葉飼喂的豬，其肉經過國家農副產品質量監督檢測中心檢測，不僅達到零激素含量的歐盟最嚴格標準，而且含有22.31%的17種氨基酸和高檔保健品種才有的3%的ω-3多不飽和脂肪酸。“林—飼—畜”一體化的種養模式也暗示著巨大的生態效益和社會效益。

4 總結

雜交構樹富含較高的粗蛋白、脂肪、多種氨基酸和礦物元素，是一種優質的可再生植物蛋白資源。經發酵處理后，其營養成分會更高，更有利于動物的消化吸收。我國的雜交構樹產業剛剛起步，尤其對于生豬養殖業，其帶來的社會、經濟與生態效益的潛力巨大，不僅可以解決我國蛋白質飼料資源緊缺的現狀，而且可以提高我國豬肉產品的出口質量。但雜交構樹發酵飼料在生豬養殖的不同階段添加比例是不一樣的，如何制定一個詳細的標準，更加細致全面地應用在生豬養殖業中，將是以后研究的重點。總之，雜交構樹作為新型蛋白飼料，為生豬養殖行業的可持續發展提供了新的生機。