體外消化是未來提高蛋白利用率和降低飼料成本的必然選擇

ice · 發(fā)表于 2008-2-18 17:24:42

張日俊

中國農(nóng)業(yè)大學飼料生物技術(shù)實驗室動物營養(yǎng)學國家重點實驗室

近些年，我國畜牧業(yè)、水產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，作為飼料的主要原料--蛋白類飼料需求量劇增，其中豆粕和魚粉是優(yōu)質(zhì)蛋白飼料的主要供體。據(jù)國家糧油信息中心報告，我國2006年度豆粕消費量上升至2770萬噸，同比增長340萬噸。另一方面，同年度中國大豆產(chǎn)量將下降至1640萬噸，降低5.2％，已連續(xù)兩年下降。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計，2006年國內(nèi)進口大豆總量為2827萬噸，同比增長6.3％，再創(chuàng)新高。預(yù)計2007年飼用豆粕的消費量達2,790萬,缺口35萬噸。2006年國內(nèi)魚粉總消費量約為120萬噸，據(jù)海關(guān)統(tǒng)計，2006年共進口魚粉97.7萬噸（2005年進口魚粉158.08萬噸），同比減少38%。價格創(chuàng)歷史新高。近些年，由于海洋漁業(yè)資源的減少及捕撈量的下降，魚粉的供應(yīng)量銳減，加劇了蛋白原料供應(yīng)總量的短缺，價格總趨于增長，使得養(yǎng)殖成本明顯增加，給飼料生產(chǎn)企業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)帶來了巨大壓力和挑戰(zhàn)。

隨著人們生活水平的提高以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)消費的拉動，對肉蛋奶的需求量不斷增加，這意味著對蛋白飼料的需求還會進一步增加，也將進一步加劇蛋白原料的短缺。根據(jù)我國飼料工業(yè)發(fā)展規(guī)劃,2010年全國飼料總產(chǎn)量1.3～1.5億噸,蛋白質(zhì)原料需求6000萬噸,缺口3800萬噸。蛋白質(zhì)原料是飼料工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ),我國蛋白質(zhì)原料的緊缺和價格高漲已經(jīng)成為發(fā)展畜牧業(yè)和水產(chǎn)業(yè)的瓶頸之一。目前蛋白質(zhì)的表觀消化率約為85%，從長遠來看，提高蛋白飼料的消化率，降低蛋白飼料在配合飼料可的用量是解決飼料成本高的主要措施。要提高蛋白飼料的消化利用率，理論上講，有兩大類方法，一是培育對蛋白具有特異性消化吸收性能（即高產(chǎn)蛋白酶）的動物品種；二是在飼料中添加多種（如酸性、堿性和中性）蛋白酶；三是對飼料蛋白進行體外消化，提供易消化、高吸收、高利用的蛋白原料。從現(xiàn)實性、時間性考慮，前者在短期內(nèi)不可能有突破，第二種方法是一種加強體內(nèi)消化的方法，多年來已經(jīng)使用，并沒有取得突破性進展。只有第三種方法具有現(xiàn)實性和可行性。因此，體外消化是未來提高蛋白利用率和降低飼料成本的必然選擇。
體外消化法是指利用功能微生物（可以是單一，也可復合多種）對蛋白質(zhì)原料進行液體或固體發(fā)酵，或利用蛋白酶對蛋白原料進行酶解，起到降解（分解）、轉(zhuǎn)化、脫除抗營養(yǎng)因子和過敏原作用的一種生物學方法。目前飼料界吵得火熱的是蛋白肽類。制取肽的方法通常有酸堿水解法、酶解法、微生物發(fā)酵法和氨基酸合成法。其中酸堿水解法由于易產(chǎn)生苦味，并存在化學污染，環(huán)境不友好，產(chǎn)品品質(zhì)難控制等缺限，一般不被采用；氨基酸合成法由于制造成本高，難于大規(guī)模化生產(chǎn)一般只用于人體醫(yī)藥保健或分解檢測；在飼料工業(yè)中，通常采用酶解法和微生物發(fā)酵法，酶解法的工藝流程一般為：大豆蛋白（如豆粕）→前處理→加水→調(diào)溫、調(diào)pH→酶解→干燥→粉碎→稱重和包裝;微生物發(fā)酵法，有固體發(fā)酵法和液體發(fā)酵法。固體發(fā)酵的工藝為：大豆蛋白（如豆粕）→前處理→接種菌種→發(fā)酵和酶解→ 低溫干燥→粉碎→稱重和包裝；液體發(fā)酵的工藝為：大豆蛋白（如豆粕）→前處理→發(fā)酵罐調(diào)質(zhì)→滅菌→接種菌種→發(fā)酵和酶解（質(zhì)控）→降解液→分離→噴霧干燥→后加工→稱重和包裝。酶法和微生物發(fā)酵法所生產(chǎn)產(chǎn)品的主要區(qū)別在于：發(fā)酵法生產(chǎn)過程中，活性微生物菌體直接參與生化代謝，作用于大分子大豆蛋白；活性微生物菌體的生化代謝可以修飾某些功能基團，還可以合成、分泌附加的小肽物質(zhì)；通過微生物的代謝、發(fā)酵可以合成許多復雜的初級代謝產(chǎn)物和次級代謝產(chǎn)物，而酶法只是簡單的切割肽鍵，也不能產(chǎn)生其他附加產(chǎn)物（即微生物代謝產(chǎn)物），也容易產(chǎn)生苦味。固體發(fā)酵和液體發(fā)酵生產(chǎn)肽的區(qū)別比較大。液體發(fā)酵法生產(chǎn)肽，具有水解徹底、質(zhì)量可控、活性肽含量（純度）高、雜質(zhì)少等特點，但生產(chǎn)成本也較高，是真正的肽產(chǎn)品。就液體發(fā)酵制肽技術(shù)方面，在“十五”期間，中國農(nóng)業(yè)大學飼料生物技術(shù)實驗室在國家“863”高技術(shù)研究發(fā)展計劃的資助下，取得了成熟的成果和4項發(fā)明專利。固體發(fā)酵法本質(zhì)上是微生物的增殖和簡單的降解過程，一般降解不徹底、肽含量較低，但含有多種益生菌，酸度較高，本質(zhì)上是一種發(fā)酵蛋白飼料，準確的定位應(yīng)是含肽的易消化蛋白或發(fā)酵豆粕。但是目前市場上，比較混亂，有不少廠家把發(fā)酵豆粕（羽毛粉）稱為肽產(chǎn)品，這并不科學和合理。
在使用上，液體發(fā)酵制肽工藝生產(chǎn)的肽產(chǎn)品添加量一般為0.1～0.3%,是一種促生長保健添加劑；而固體發(fā)酵工藝生產(chǎn)的發(fā)酵豆粕的添加量一般為3～20%，是純肽產(chǎn)品的數(shù)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對禽腸道健康也具有重要的作用。
在未來，含有大量活性分子的純肽產(chǎn)品作為一種綠色飼料添加劑，隨著其產(chǎn)業(yè)化的不斷發(fā)展，在動物營養(yǎng)領(lǐng)域中的應(yīng)用會越來越廣泛，具有廣闊的市場前景，并將在推動畜牧業(yè)的綠色化發(fā)展可發(fā)揮重要的作用。發(fā)酵豆粕（盡管也有不少廠家稱為肽）主要在提供優(yōu)質(zhì)的易消化蛋白原料、提高蛋白質(zhì)的利用率方面發(fā)揮重要作用，通過使用發(fā)酵豆粕可降低配方蛋白營養(yǎng)水平0.5～1%。在21世紀，無論是通過酶解法或發(fā)酵法對飼料原料（包括蛋白原料、能量原料等）進行體外消化，起到消化、分解、轉(zhuǎn)化、脫毒（脫除有害成分）、消除抗營養(yǎng)因子、豐富營養(yǎng)等作用，消化率一般可提高10%左右，開發(fā)優(yōu)質(zhì)的、功能性、易消化、改性蛋白原料或能量飼料（如發(fā)酵玉米），是提高飼料原料消化利用率、降低養(yǎng)殖成本的必然選擇。

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