体外消化是未来提高蛋白利用率和降低饲料成本的必然选择

ice · 发表于 2008-2-18 17:24:42

张日俊

中国农业大学饲料生物技术实验室动物营养学国家重点实验室

近些年，我国畜牧业、水产业迅速发展，作为饲料的主要原料--蛋白类饲料需求量剧增，其中豆粕和鱼粉是优质蛋白饲料的主要供体。据国家粮油信息中心报告，我国2006年度豆粕消费量上升至2770万吨，同比增长340万吨。另一方面，同年度中国大豆产量将下降至1640万吨，降低5.2％，已连续两年下降。据海关统计，2006年国内进口大豆总量为2827万吨，同比增长6.3％，再创新高。预计2007年饲用豆粕的消费量达2,790万,缺口35万吨。2006年国内鱼粉总消费量约为120万吨，据海关统计，2006年共进口鱼粉97.7万吨（2005年进口鱼粉158.08万吨），同比减少38%。价格创历史新高。近些年，由于海洋渔业资源的减少及捕捞量的下降，鱼粉的供应量锐减，加剧了蛋白原料供应总量的短缺，价格总趋于增长，使得养殖成本明显增加，给饲料生产企业和养殖业带来了巨大压力和挑战。

随着人们生活水平的提高以及乡镇消费的拉动，对肉蛋奶的需求量不断增加，这意味着对蛋白饲料的需求还会进一步增加，也将进一步加剧蛋白原料的短缺。根据我国饲料工业发展规划,2010年全国饲料总产量1.3～1.5亿吨,蛋白质原料需求6000万吨,缺口3800万吨。蛋白质原料是饲料工业发展的基础,我国蛋白质原料的紧缺和价格高涨已经成为发展畜牧业和水产业的瓶颈之一。目前蛋白质的表观消化率约为85%，从长远来看，提高蛋白饲料的消化率，降低蛋白饲料在配合饲料可的用量是解决饲料成本高的主要措施。要提高蛋白饲料的消化利用率，理论上讲，有两大类方法，一是培育对蛋白具有特异性消化吸收性能（即高产蛋白酶）的动物品种；二是在饲料中添加多种（如酸性、碱性和中性）蛋白酶；三是对饲料蛋白进行体外消化，提供易消化、高吸收、高利用的蛋白原料。从现实性、时间性考虑，前者在短期内不可能有突破，第二种方法是一种加强体内消化的方法，多年来已经使用，并没有取得突破性进展。只有第三种方法具有现实性和可行性。因此，体外消化是未来提高蛋白利用率和降低饲料成本的必然选择。
体外消化法是指利用功能微生物（可以是单一，也可复合多种）对蛋白质原料进行液体或固体发酵，或利用蛋白酶对蛋白原料进行酶解，起到降解（分解）、转化、脱除抗营养因子和过敏原作用的一种生物学方法。目前饲料界吵得火热的是蛋白肽类。制取肽的方法通常有酸碱水解法、酶解法、微生物发酵法和氨基酸合成法。其中酸碱水解法由于易产生苦味，并存在化学污染，环境不友好，产品品质难控制等缺限，一般不被采用；氨基酸合成法由于制造成本高，难于大规模化生产一般只用于人体医药保健或分解检测；在饲料工业中，通常采用酶解法和微生物发酵法，酶解法的工艺流程一般为：大豆蛋白（如豆粕）→前处理→加水→调温、调pH→酶解→干燥→粉碎→称重和包装;微生物发酵法，有固体发酵法和液体发酵法。固体发酵的工艺为：大豆蛋白（如豆粕）→前处理→接种菌种→发酵和酶解→ 低温干燥→粉碎→称重和包装；液体发酵的工艺为：大豆蛋白（如豆粕）→前处理→发酵罐调质→灭菌→接种菌种→发酵和酶解（质控）→降解液→分离→喷雾干燥→后加工→称重和包装。酶法和微生物发酵法所生产产品的主要区别在于：发酵法生产过程中，活性微生物菌体直接参与生化代谢，作用于大分子大豆蛋白；活性微生物菌体的生化代谢可以修饰某些功能基团，还可以合成、分泌附加的小肽物质；通过微生物的代谢、发酵可以合成许多复杂的初级代谢产物和次级代谢产物，而酶法只是简单的切割肽键，也不能产生其他附加产物（即微生物代谢产物），也容易产生苦味。固体发酵和液体发酵生产肽的区别比较大。液体发酵法生产肽，具有水解彻底、质量可控、活性肽含量（纯度）高、杂质少等特点，但生产成本也较高，是真正的肽产品。就液体发酵制肽技术方面，在“十五”期间，中国农业大学饲料生物技术实验室在国家“863”高技术研究发展计划的资助下，取得了成熟的成果和4项发明专利。固体发酵法本质上是微生物的增殖和简单的降解过程，一般降解不彻底、肽含量较低，但含有多种益生菌，酸度较高，本质上是一种发酵蛋白饲料，准确的定位应是含肽的易消化蛋白或发酵豆粕。但是目前市场上，比较混乱，有不少厂家把发酵豆粕（羽毛粉）称为肽产品，这并不科学和合理。
在使用上，液体发酵制肽工艺生产的肽产品添加量一般为0.1～0.3%,是一种促生长保健添加剂；而固体发酵工艺生产的发酵豆粕的添加量一般为3～20%，是纯肽产品的数十倍以上，主要是提高蛋白的利用率，其中含有的有益微生物对禽肠道健康也具有重要的作用。
在未来，含有大量活性分子的纯肽产品作为一种绿色饲料添加剂，随着其产业化的不断发展，在动物营养领域中的应用会越来越广泛，具有广阔的市场前景，并将在推动畜牧业的绿色化发展可发挥重要的作用。发酵豆粕（尽管也有不少厂家称为肽）主要在提供优质的易消化蛋白原料、提高蛋白质的利用率方面发挥重要作用，通过使用发酵豆粕可降低配方蛋白营养水平0.5～1%。在21世纪，无论是通过酶解法或发酵法对饲料原料（包括蛋白原料、能量原料等）进行体外消化，起到消化、分解、转化、脱毒（脱除有害成分）、消除抗营养因子、丰富营养等作用，消化率一般可提高10%左右，开发优质的、功能性、易消化、改性蛋白原料或能量饲料（如发酵玉米），是提高饲料原料消化利用率、降低养殖成本的必然选择。

中国农业大学饲料生物技术实验室