解决我国蛋白质资源缺乏的途径

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问题探讨
《 饲料工业》·2006 年第 27 卷第 9 期
解决我国蛋白质资源缺乏的途径
车丽涛 周安国
蛋白质资源紧缺是一个世界性的问题, 我国由于 人口众多, 资源有限, 缺乏尤为严重, 几乎每年都要进 口 大 量 的 鱼 粉 、豆 粕 等 蛋 白 质 饲 料 原 料 。 随 着 人 口 的 增长和人民生活水平的不断提高,蛋白的需要量越来 越大。如何提高现有蛋白质资源的利用率, 积极寻找 新的蛋白源, 开辟新的蛋白饲料资源, 是缓解我国蛋 白质资源短缺的有效途径。 1 我国蛋白质资源的现状
2.1.1.3 日粮氨基酸不平衡 日粮中如果氨基酸不平衡, 多余的氮以尿素的形
式排出体外, 不仅降低了蛋白的利用率, 而且还造成 环境污染。
虽然理想蛋白的概念已经提出多年, 并且理想蛋 白模式不断的改进, 而在实际生产中, 我国企业还没 有 很 好 地 用 理 想 蛋 白 模 式 来 指 导 日 粮 的 配 制 。大 部 分 饲料企业在配方设计方面存在一个普遍的误区, 这就 是过度重视粗蛋白质水平而忽视氨基酸的平衡, 这不 仅是极大浪费, 更重要的是大量的氮排放到环境中, 造 成 严 重 的 环 境 污 染 。“ 味 之 素 动 物 营 养 集 团 ”于 1999~2001 年对全球 21 个国家 379 个具有 代 表性 的 猪饲料进行化验分析, 结果显示, 在氨基酸平衡方面, 全 球 主 要 养 猪 国 家 和 地 区 之 间 存 在 明 显 差 异 。中 国 猪 饲料的赖氨酸水平低于法国(- 17.4%)、德国(- 8.3%)和 泰国(- 17.4%), 但是粗蛋白质水平却高于法国(+3.2%) 和德国(+5.2%)( 乔岩瑞等, 2004) [6]。饲料中第一限制性 氨基酸— ——赖氨酸的水平偏低, 是中国猪饲料明显区 别于其它国家猪饲料的一个重要方面, 这说明我国的 饲料氨基酸不平衡程度之严重。因此, 使用氨基酸平 衡日粮, 是饲料行业亟待解决的问题。
抗营养因子 蛋白酶抑制因子 硫葡萄糖苷 外源凝集素 单宁 棉酚 植酸 皂角苷 木质素 生物碱 非淀粉多糖
表 2 常见植物中的抗营养因子
分布 豆科籽实 、甜菜和 高粱等 油 菜 籽 、白 菜 和 甘 蓝 等 豆科籽实 豆科籽实及其饼粕等 棉籽及其饼粕 豆科籽实 大豆 牧草 牧草 谷物饲料
主要抑制作用 抑制胰蛋白酶、胃蛋白酶的活性, 促进胰腺分泌, 胰腺肥大 抑制生长,心脂增加,血小板减少,影响适口性 损害肠壁,内源蛋白分泌损失增加,影响生长 影 响 蛋 白 质 、碳 水 化 合 物 的 消 化 吸 收 等 刺激胃粘膜, 破坏铁和蛋白质的代谢 降低矿物元素生物利用率,形成蛋白复合物 影响养分的正常吸收 影响养分的消化吸收,降低适口性 降低适口性,影响生长 促使消化道内容物粘稠,影响消化吸收
因此, 一方面我国蛋白资源缺乏; 另一方面, 蛋白 饲料资源未得到充分利用, 已利用的还不尽合理。 2 解决的途径
要解决蛋白资源缺乏的问题, 一是节约资源, 运 用各种先进的加工方法, 挖掘蛋白质的营养价值, 提 高现有蛋白资源的利用率; 二是开发新的蛋白质资 源, 如昆虫蛋白、单细胞生物蛋白等。 2.1 提高现有蛋白资源的利用率
彭家江( 1999) [3]指出 , 我国 年 产棉 籽饼(粕)约 400 万吨, 喂猪用仅占 16%, 绝大部分直接作肥料;年产菜 籽饼(粕)约 700 万 吨, 只 有 5%~6%用 作 饲料 , 大 部分 用作肥料; 花生饼(粕)也浪费很大, 且利用不科学。我 国其它油饼类蛋白质饲料也利用不多, 如芝麻饼、亚 麻 籽 饼 、葵 籽 饼 、椰 子 饼 等 。
酶。动物由于生理( 如幼年、老年、高产) 或病理( 如应 激、疾 病) 因 素 的影 响 使体 内缺 乏 某 些 酶 或 消 化 分 泌 不足, 因此不能很好地消化蛋白质, 导致蛋白的利用 率低。 2.1.1.2 植物蛋白含有大量的抗营养因子
植物蛋白含有各种抗营养因子, 抗营养因子从多 方 面 影 响 饲 料 营 养 物 质 的 利 用 率 ( 见 表 2) ( 丁 贤 , 2001) [5]。它们通过干扰体内消化酶的活性和与被消化 底物紧密地化学结合, 与营养成分吸收的竞争抑制, 以及形成特殊的物理结构影响消化酶对底物的水解 等方式, 降低饲料的利用率。
问题探讨
2.1.1.1 植物性蛋白质饲料的组成和结构较复杂 植物的细胞有细胞壁,细胞壁的组成物质主要是
纤 维 素 、葡 聚 糖 、多 种 己 糖 和 戊 糖 组 成 的 半 纤 维 素 、果 胶等高聚合度的碳水化合物( 赵林果, 2001) [4]。而蛋白 质 、淀 粉 等 大 分 子 营 养 源 主 要 存 在 于 细 胞 内,需 要 从 细 胞 壁 中 释 放 出 来 才 能 够 被 动 物 所 消 化 。然 而 单 胃 动 物体缺乏消化细胞壁物质的酶, 蛋白被释放出来后, 只有蛋白质分子的高级结构被破坏, 并降解成小肽和 氨基酸后, 才能够被吸收和利用。然而, 植物蛋白的分 子结构复杂, 要破坏蛋白质的高级结构, 并将其水解 成动物容易消化吸收的肽, 需要适宜的条件和各种
表 1 我国蛋白质饲料资源供需情况预测( 亿吨)
项目 需要量 供给量
缺口
2000 年 0.45 0.21 0.24
2010 年 0.6 0.22 0.38
2020 年 0.72 0.24 0.48
我国蛋白质资源不仅在数量上严重缺乏,在品种 与 结 构 上 也 存 在 着 不 少 问 题 。豆 粕 、鱼 粉 、肉 骨 粉 等 优 质蛋白缺乏,必须依赖大量的进口; 棉、菜籽饼( 粕) 等 杂饼( 粕) 相对较多, 这类原料蛋白含量高, 且不存在 与人畜争粮的问题, 未被很好的利用起来。豆粕、鱼粉 较为理想的蛋白饲料进口量逐年增长, 尤其鱼粉的幅 度更大( 见图 1) 。
2.1.2 提高蛋白质的利用率 2.1.2.1 降低抗营养因子的含量
降低 抗营 养 因子 含 量 可 通 过 物 理 、化 学 、生 物 技 术等方法来达到。
①物 理方 法 : 加 热 、膨 化 可 破 坏 饲 料 中 对 热 不 稳 定的抗营养因子, 如蛋白酶抑制因子、外源凝集素、抗 维生 素 因子 、脲 酶等; 水浸 泡 除去 溶 于 水 的 抗 营 养 因 子; 机械加工剔除籽粒种皮中的抗营养因子。②化学 方法: 在饲料中加入化学物质,并在一定的条件下反 应, 能使抗营养因子失活或活性降低, 达到钝化的目 的。例如, 用 2%石灰水或 1%烧碱水溶液浸泡棉 籽 24h, 再用清水洗脱, 即可除去大部分棉籽醇 ( 韩建林, 1999) [7]。③生物技术方法: 添加酶制剂一方面可以使 饲料中的抗营养因子失活, 另一方面可将饲料中营养 物质降解为小分子物质,有利于其吸收,同时还可减少 其因与抗营养因子结合而不能吸收的量; 发酵能使抗 营养因子钝化和毒素脱毒; 培育低抗营养因子或无抗 营养因子的植物品种,也是降低抗营养因子的方法。
大豆分离蛋白 217 189 - - -
格昂贵, 用在动物生产上的还较少。 2.1.2.3 水解蛋白
传统的营养学观点认为, 氨基酸是食物蛋白质在 消化道内的水解终产物, 饲料蛋白质也只有水解为氨 基 酸 后 才 能 被 动 物 所 吸 收 和 利 用 。而 近 年 来 大 量 的 研 究结果证实, 二肽和三肽也能被动物肠道所吸收, 且 这 些 小 肽 的 吸 收 具 有 与 氨 基 酸 不 同 的 吸 收 机 制 、吸 收 途径和吸收效率。多数试验结果证实, 小肽的吸收效 率高于肠道对氨基酸的吸收效率, 肠道对小肽的吸收 不容易饱和, 具有与氨基酸吸收所不同的转运通道和 机制。二肽和三肽可通过小肠而进入血液, 30%~70% 氮吸收以及在门静脉中循环都是以肽的形式进行的 ( 钮琰星, 2003) [9]。
根据国家饲料工业办公室的估算, 按照我国人民 膳 食 结 构 与 养 殖 业 的 发 展 规 划 要 求 , 2000 年 、2010 年、2020 年, 我国的蛋白质饲 料 供需 情况 及 预测 见 表 1( 袁涛, 2004) [1]。从各方面的资料预测,我国到 21 世纪 30 年代, 人口将由 13 亿增长到 16 亿, 按 16 亿 人人 均日消费动物性蛋白质量仍是 25g 的保守数字计算, 则需要 1 460 万吨动物性蛋白质, 那么最少需要从种 植业或饲料工业提供 7 300 万吨饲用粗蛋白质 (约相 当于 1.182 亿吨豆粕的粗蛋白质含量) 。按 21 世纪初 期我国种植业可提供的饲料蛋白质资源量预测, 缺口 在一半以上( 张子仪, 2000) [2]。
车丽涛, 四川农业大学动物营养研究所, 625014, 四川雅安。 周安国, 单位及通讯地址同第一作者。 收稿日期: 2006- 01- 04
2.1.1 蛋白饲料利用率低的主要原因 目前, 我国的蛋白资源利用率都较低, 没有充分
把饲料自身的营养价值挖掘出来是造成利用率低主 要原因。
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合 理 的 加 工 可 以 提 高 蛋 白 质 的 营 养 价 值 。通 过 加 工能 使植 物 细胞 壁 、抗营 养因 子 造 到 破 坏, 蛋 白 质 的 利用率就能够得到极大的提高。
目前, 蛋白质加工的主要产品还比较少, 所用的 原料也比较单一, 主要是大豆。开发的高品质大豆产 品主要有: 大豆组织蛋白、大豆分离蛋白、大豆浓缩蛋 白 、大 豆 多 肽 等 。 大 豆 蛋 白 经 过 加 工 后 大 大 地 提 高 了
此外, 在饲料配方中应尽可能使用多种原料, 相 对 降 低 抗 营 养 因 子 的 含 量 。因 为 动 物 对 抗 营 养 因 子 存 在一定的耐受力和适应能力, 只要饲料中抗营养因子
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车丽涛等: 解决我国蛋白质资源缺乏的途径
的含量不超过该种动物的耐受阈值,一般不会对畜禽 产生毒害作用。例如, 猪饲料中高单宁的高粱不超过 20%时即无抗营养作用。 2.1.2.2 对蛋白进行合理的加工
进口量( t)
200 000 180 000 160 000 140 000 120 000 100 000 80 000 60 000 40 000 20 000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 时间( 月) 2001 2002 2003 2004
图 1 2001~2004 年中国进口鱼粉量对比
蛋白质的含量, 去除了大豆中豆腥味和对人体营养吸 收有害的抗营养因子, 分离了大豆低聚糖; 同时使这 些 大 豆 蛋 白 产 品 具 有 持 水 性 、持 油 性 、起 泡 性 、乳 化 性 等功能特性, 使其应用范围大幅度地扩展。现在大豆 蛋白及其制品的应用遍及食品工业的各个领域, 包括 肉 食品 、素 肉食 品 ( 仿肉 食品) 、豆 乳 品 、冰 淇 淋 、焙 烤 食 品 、巧 克 力 、糕 点 、调 料 等 等 。 用 大 豆 浓 缩 蛋 白 和 大 豆分离蛋白饲喂断奶仔猪, 发现高品质大豆蛋白组仔 猪的生产性能与脱脂奶粉组无显著差异, 但仔猪的生 长速度明显优于大豆粕组 ( 见表 3) ( 陈文静, 2003) [8]。 虽然高品质的大豆产品有很好的应用效果, 但由于价
我国有大量含有丰富蛋白的农副产品, 但没有很 好的利用起来, 如能合理利用这部分资源, 就能够缓 解 我 国 蛋 白 资 源 的 缺 乏 。可 以 从 两 个 方 面 来 提 高 农 副
产品蛋白的利用率。首先, 针对农副产品的特点, 对其 进行合理的加工处理, 提高这类产品的蛋白品质; 其 次, 运用理想蛋白模式来配置日粮, 降低蛋白质的供 给量。
微绒毛高度( μm) 隐窝深度( μm) 日增重( g) 日采食量( g) 料肉比
表 3 大豆产品对开食仔猪生产性能的影响
脱脂奶粉 266 198 173 213 1.23
豆粕 175 222 127 0 232 1.55
挤压大豆浓缩蛋白 230 196 163 218 1.46
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