反芻動物生產中豆粕減量替代的研究進展

張新雨 ，魏 勇 ，李勝利

1.中國農業大學動物科學技術學院，動物營養學國家重點實驗室，北京市生鮮乳質量安全工程技術研究中心，北京 100193；

2.新疆天潤乳業股份有限公司，新疆烏魯木齊 830000

豆粕是由大豆提取油后的剩余部分制成的副產品，其富含蛋白質（粗蛋白質含量43%～47%）且氨基酸組成相對均衡、抗營養因子水平低（宋鳳儀等，2023），長久以來被用作畜禽飼料原料，在反芻動物（如奶牛、綿羊和山羊）飼料中，豆粕作為高蛋白飼料原料來源而廣泛使用。

國家統計局數據顯示，2022 年全國大豆產量為2029 萬噸，比上年增加23.7%，但進口9108.1萬噸，進口量是國內產量的近5 倍，我國大豆產需缺口較大，主要依靠進口（王遼衛，2023）。受限于全球政治、經濟、氣候等因素，豆粕價格不斷上漲，現已突破4500 元/ 噸，這極大加重了養殖成本，開展豆粕等大豆副產品減量替代工作迫在眉睫。據統計，2022 年我國畜牧業豆粕減量替代行動卓有成效，大豆需求量減少410 萬噸，其中飼用豆粕同比減少320 萬噸，豆粕在畜禽飼料中的占比下降到14.5%（劉慧，2023）。針對豆粕使用現狀，目前主要從“開源”和“節流”兩個方面展開減量替代工作：一是采取飼糧中蛋白原料“開源”措施，尋找合適的豆粕替代原料，主要包括精飼料中常規蛋白原料的替代和非常規蛋白原料的替代，同時根據反芻動物蛋白質消化吸收特點，拓寬富含優質蛋白質粗飼料的來源種類和渠道；二是采取飼糧中蛋白原料“節流”措施，從精準營養、日糧低蛋白角度入手，降低日糧蛋白含量，從而達到豆粕減量的目的，確保我國飼料糧安全（王向陽等，2023）。本文將結合反芻動物消化利用蛋白原料的特點，從蛋白飼料原料“開源”和“節流”，即增加飼糧蛋白來源、減少日糧蛋白水平、提高日糧蛋白利用率等方面展開敘述。

1 反芻動物蛋白質消化吸收特點

當反芻動物攝入蛋白質后，在瘤胃微生物的作用下能夠將低質的植物蛋白質分解并生成菌體蛋白，隨后在后腸道進一步消化吸收，為自身提供必需氨基酸。同時這些微生物也可以對非蛋白氮源進行轉化，飼糧中非蛋白氮的利用是反芻動物所獨有，這也有助于瘤胃菌群發酵，為機體供應優質蛋白（呂增浩等，2023）。

2 飼糧中蛋白原料”開源”措施

2.1 常規蛋白原料的替代

2.1.1 雜粕（餅）替代替代蛋白的概念正在逐漸興起以應對食物、飼料在未來可能出現的短缺。棉籽粕中含有有毒物質棉酚，在反芻動物瘤胃菌群和各種酶的作用下，棉酚結構被破壞，因此相較于單胃動物，反芻動物瘤胃可部分降解棉籽餅粕中的抗營養因子棉酚，這意味著棉籽餅粕可作為豆粕的替代品應用于反芻動物日糧中。Alagarsamy 等（2013）以羔羊為研究對象發現，向其日糧中添加40% 棉籽粕不會對幼齡綿羊的生產性能和血液指標等產生不良影響；郝丹等（2013）也發現，當肉牛日糧中蛋白水平為12.8%時，與添加豆粕相比，使用棉籽粕作為主要的蛋白原料，對肉牛肉品質無顯著影響。有研究發現，菜籽粕不論單獨使用還是與其他飼料原料組合使用替代豆粕都可以提高奶牛營養物質全腸道表觀消化率、氮利用率、產奶量及乳蛋白含量（Paula等，2020；Mendowski 等，2019 ；Broderick 等，2015；Broderick 等，2013）。曹 平 等（2015）發現，當奶牛全混合日糧蛋白水平為14.5% 時，添加加拿大雙低油菜粕替代豆粕和棉籽粕，顯著提高了奶牛生產性能包括乳脂和乳蛋白含量，同時平均日產奶量提高 0.76 千克，每頭奶牛日收入增加2.56 元。在綿羊育肥日糧中添加亞麻籽粕替代豆粕12%時效果最佳，可以提高育肥羊營養物質全腸道表觀消化率，降低了料重比，并改善肉品質（Hao 等，2020）；肖杰等（2020）發現，葵花籽粕100%替代豆粕不會影響雜交山羊的胴體數量性狀。Li 等（2021）研究發現，南瓜籽餅替代日糧中50%、100% 的豆粕均可提高奶牛總抗氧化能力和抗氧化酶活性，而并不影響奶牛生長性能和產奶性能。胡麻餅中蛋白質較豆粕更易被瘤胃菌群降解合成菌體蛋白。武曉東等（2017）以0%、1/3、2/3、1 比例的胡麻餅替代豆粕，發現胡麻餅替代豆粕可以有效降低肉羊血液中脂肪含量，增加血清抗氧化能力，提高屠宰率、凈肉率，且胡麻餅替代豆粕比例超過2/3 時，效果最好。Silva等（2016）研究發現，在波爾山羊的日糧中飼喂花生粕完全替代豆粕不會改變山羊肉品質和脂肪酸組成。

以上研究表明，菜籽粕、棉籽粕、花生粕、南瓜籽粕、胡麻餅粕、亞麻籽粕等均作為豆粕的替代原料不僅可以提高反芻動物健康水平，還有提高生產性能的效果，后續可以在反芻動物生產中展開進一步的應用。

2.1.2 其他常規飼料原料的替代黃雅莉（2012）發現，啤酒糟替代25%～50% 的豆粕時，不會影響水牛瘤胃甲烷產量和體外發酵指標，在體內試驗中也同樣發現啤酒糟替代50% 豆粕對瘤胃發酵特性無影響，但由于啤酒糟的蛋白含量低于豆粕，需要與高蛋白飼料原料組合使用。此外，有研究顯示，玉米蛋白粉替代70% 的豆粕時，不會影響牛奶乳蛋白含量（Seymour 等，1990）；但當其替代比例超過75%以上時，對乳蛋白含量產生負面影響（Wohlt 等，1991）。因此，當玉米蛋白粉作為主要蛋白原料時，可以補充必需氨基酸或蛋白質來滿足機體需要（Clark 等，1987）。綜上，酒糟、玉米蛋白粉等常規飼料原料也可用于部分替代豆粕，同時應該根據原料特點注意替代量或與其他產品組合使用。

2.2 非常規蛋白原料的挖掘

研發非常規蛋白原料來源，深入挖掘動植物、微生物資源潛力，替代常規飼料原料，可拓寬我國蛋白飼料供給來源。非常規蛋白飼料原料多指不常被使用或新近開發的蛋白飼料原料，如酵母培養物、藻類等。這些非常規蛋白飼料原料通常來源于多種不同的生物資源，其目標是為了滿足動物營養需求，降低飼料成本，或為了環保和可持續發展而研發。Lamminen 等（2019）認為，微藻能夠提供與豆粕相當的蛋白含量，如果提高其適口性可以替代奶牛日糧中的豆粕使用。Aemiro 等（2018）研究發現，綿羊日糧中添加綠藻分別以0%、33%、50%、67% 的比例替代豆粕，發現添加綠藻可以減少甲烷排放，而不影響動物的生產性能。此外，用裸藻代替綿羊日糧豆粕不會影響氮平衡和平均日增重，且可以降低綿羊甲烷排放、減少能量損失，并提高可消化氮利用率（岳玉秀，2020）。在奶牛日糧中添加蠶豆和羽扇豆組合替代豆粕時，可改善瘤胃內環境，降低瘤胃pH（Mendowski 等，2019）；另外，其他原料如西蘭花莖葉粉具有中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量高，粗蛋白質含量低的特點，當其用于替代25%～50% 的豆粕時瘤胃揮發性脂肪酸產量及產氣量差異不顯著（易賢武，2009）。

2.3 優質飼草蛋白供應

加大優質飼草蛋白供應、提升優質飼草（全株青貯玉米、苜蓿、燕麥干草等）供給能力、因地制宜開發利用地方特色飼草資源是畜牧業中關鍵戰略舉措。豆科牧草能與根瘤菌共生，具有固氮作用，因此豆科牧草粗蛋白含量高，其中苜蓿更有“牧草之王” 之稱，與全株玉米青貯、羊草、玉米黃貯等常見粗飼料相比，苜蓿干物質和粗蛋白的奶牛瘤胃有效降解率最高（王立明等，2013）。劉玉蓮（2019）在其研究發現，青貯苜蓿具有一定替代豆粕的潛力，當奶牛全混合日糧中苜蓿青貯添加量小于30%時，對奶牛瘤胃未降解蛋白及消化率無顯著影響。此外，也有研究發現大葉枸草粉的粗蛋白質含量低于豆粕，在替代豆粕時，總揮發性脂肪酸產量降低，但對揮發性脂肪酸的產生比例無顯著影響，且瘤胃pH 變化不明顯（馬美蓉等，2013），同時還可以降低CH4生成，因此大葉枸草粉可在一定程度上替代豆粕。此外，研究發現甘草莖葉產量高，蛋白含量高，且飼喂奶牛效果與苜蓿相近，可用作部分替代蛋白原料（郭同軍等，2013）。另外雜交構樹蛋白含量高，也是具有替代潛力的蛋白原料（施海娜等，2019）。綜上，一些優質牧草如苜蓿等具有部分替代豆粕的潛力，但在高產奶牛的日糧中應注意替代比例，或者通過補充其他蛋白原料來彌補其較高的添加量。

3 飼糧中蛋白原料”節流”措施

3.1 低蛋白日糧

低蛋白日糧是指根據NRC 標準的推薦蛋白水平進行適度降低，利用“理想蛋白”的概念補充過瘤胃氨基酸以滿足機體對氨基酸的需求，達到降低蛋白原料使用量的效果。低蛋白日糧主要通過在反芻動物生產中減少氮攝入，減少氮排泄，提高氮利用率，進而滿足動物生長和生產性能（李慶敏，2022 ；Erangu 等，2018）。不同來源的蛋白質所含氨基酸組成有所不同。對反芻動物來說，均衡的氨基酸供應更有益于其生長和生產。反芻動物用于吸收日糧中未被降解蛋白質、微生物蛋白以及內源性蛋白的氨基酸的主要部位是小腸。當外源性補充氨基酸時，需要避免瘤胃微生物降解造成的浪費，這可以通過補充過瘤胃氨基酸來實現。因此，反芻動物使用低蛋白日糧時，可通過添加少量過瘤胃氨基酸來確保機體獲得足量氨基酸。低蛋白日糧運用氨基酸平衡技術可有效緩解我國蛋白飼料原料短缺的現狀，同時可以提高奶牛的產奶量以及日糧氮轉化效率，氮的排放量也相對減少，從而減少對環境的污染，是實現畜牧業可持續發展的實用技術（郭偉等，2020）。

反芻動物生產中，有關氨基酸利用的研究晚于單胃動物。譚繼忠等（2014）指出，奶牛第一限制性氨基酸是賴氨酸，其次是蛋氨酸，且第一限制性氨基酸和第二限制性氨基酸的理想比例為3:1。李雪玲等（2017）表明，不平衡的氨基酸供給會對羔羊的生長發育產生負面影響。呂凱等（2013）指出，當飼糧中賴氨酸和蛋氨酸比例為3:1 且蛋白質水平為15.01% 時，藏羔羊胃腸道的生長發育得到顯著提高。云強等（2011）和Lee 等（2012）則分別在奶牛和奶犢牛上開展試驗，發現通過在低蛋白日糧中補充氨基酸，如賴氨酸和蛋氨酸，可以提高反芻動物的生長性能，增強氮的利用率，并減少氮排放。向白菊等（2014）發現，相比于低蛋白日糧中未添加過瘤胃氨基酸的肉牛，補充過瘤胃賴氨酸和蛋氨酸的肉牛，其生長性能得到顯著提升。郭偉等（2021）降低了育肥肉羊日糧中1%～4% 的粗蛋白質，同時補充過瘤胃氨基酸和尿素，發現可以滿足肉羊育肥階段的營養需要量。以上研究均表明，適當降低日糧蛋白水平，并調整補充過瘤胃氨基酸水平如賴氨酸和蛋氨酸等關鍵氨基酸，可以確保反芻動物生長性能保持穩定。有助于減少蛋白原料供應，提高養殖效益，同時也有利于環境可持續發展。

3.2 非蛋白氮

反芻動物瘤胃菌群能夠有效地利用尿素等非蛋白氮源原料（Dewhurst 等，2022 ；陳東文等，2022；郭偉等，2020 ；韓楠等，2017），這意味著可以在日糧中添加尿素等非蛋白氮源來部分替代蛋白原料，從而實現豆粕減量的目的。研究表明，向低蛋白日糧中添加適量的尿素，可以快速在體內分解成氨，提高微生物蛋白的合成效率（張民，2002），不會對奶牛的生長性能產生負面影響（王金富，2001），相反，這可以增加采食量、提高飼料轉化率，并節約飼料成本（王天武等，2023；張帆等，2016)。常見非蛋白氮源包括尿素、硫酸銨、碳酸氫銨、碳酸銨等（梁駿等，1988）。尿素在瘤胃微生物作用下分解成氨和二氧化碳，隨后氨和酮酸結合，進而合成在反芻動物機體內消化率高達90% 以上的菌體蛋白。尿素是最常用的非蛋白氮源。但是，尿素在反芻動物瘤胃內釋放氨的速度過快，大量使用會導致動物氨中毒，王波等（2014）研究發現，育肥肉羊日糧中添加2.5% 的尿素，會顯著降低肉羊生長性能和肉品質，1% 的添加量是安全用量。只有瘤胃功能發育完善的反芻動物（牛6 月齡以上、羊3 月齡以上）才可在其日糧中添加尿素，且添加量需低于日糧總量的1%（張文麗，2012）。另外一種非蛋白氮源是磷酸脲，張帆等（2015）發現，日糧中添加4% 的磷酸脲，可以顯著提高羔羊生長性能。總的來說，使用非蛋白氮源如尿素和磷酸脲可以在一定范圍內部分替代蛋白原料豆粕，從而節約飼料成本，提高飼料效益，但必須注意非蛋白氮添加的注意事項，以避免潛在的負面影響。使用非蛋白氮類產品，日糧應含有較高水平的可消化碳水化合物和較低水平的可溶性氮時，并注意日糧中氮與磷、氮與硫的平衡；非蛋白氮應添加到日糧中使用，且用量應逐步增加；不宜與生豆餅混合飼喂，飼喂后動物不能立即飲水等。此外，農業農村部下發的《飼料添加劑安全使用規范》中規定反芻動物全混合日糧中所有非蛋白氮總量折算成粗蛋白當量不得超過日糧粗蛋白總量的30%。因此，對于具體的飼養情況和動物種類，需要根據相關研究和建議來確定最佳的飼養策略。

4 小結

總的來說，當前豆粕在反芻動物飼料中仍是一個重要的蛋白質來源，鑒于反芻動物獨特的消化吸收機制，還應繼續從“開源”和“節流”兩方面開展反芻動物生產中的豆粕減量工作。此外，也要因地制宜，結合地域特色應用相應的蛋白飼料原料，達到節本增效的效果。