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 · 發表于 2008-2-18 17:24:42

張日俊

中國農業大學飼料生物技術實驗室動物營養學國家重點實驗室

近些年，我國畜牧業、水產業迅速發展，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質蛋白飼料的主要供體。據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，同年度中國大豆產量將下降至1640萬噸，降低5.2％，已連續兩年下降。據海關統計，2006年國內進口大豆總量為2827萬噸，同比增長6.3％，再創新高。預計2007年飼用豆粕的消費量達2,790萬,缺口35萬噸。2006年國內魚粉總消費量約為120萬噸，據海關統計，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%。價格創歷史新高。近些年，由于海洋漁業資源的減少及捕撈量的下降，魚粉的供應量銳減，加劇了蛋白原料供應總量的短缺，價格總趨于增長，使得養殖成本明顯增加，給飼料生產企業和養殖業帶來了巨大壓力和挑戰。

隨著人們生活水平的提高以及鄉鎮消費的拉動，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。根據我國飼料工業發展規劃,2010年全國飼料總產量1.3～1.5億噸,蛋白質原料需求6000萬噸,缺口3800萬噸。蛋白質原料是飼料工業發展的基礎,我國蛋白質原料的緊缺和價格高漲已經成為發展畜牧業和水產業的瓶頸之一。目前蛋白質的表觀消化率約為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。從現實性、時間性考慮，前者在短期內不可能有突破，第二種方法是一種加強體內消化的方法，多年來已經使用，并沒有取得突破性進展。只有第三種方法具有現實性和可行性。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）對蛋白質原料進行液體或固體發酵，或利用蛋白酶對蛋白原料進行酶解，起到降解（分解）、轉化、脫除抗營養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、微生物發酵法和氨基酸合成法。其中酸堿水解法由于易產生苦味，并存在化學污染，環境不友好，產品品質難控制等缺限，一般不被采用；氨基酸合成法由于制造成本高，難于大規模化生產一般只用于人體醫藥保健或分解檢測；在飼料工業中，通常采用酶解法和微生物發酵法，酶解法的工藝流程一般為：大豆蛋白（如豆粕）→前處理→加水→調溫、調pH→酶解→干燥→粉碎→稱重和包裝;微生物發酵法，有固體發酵法和液體發酵法。固體發酵的工藝為：大豆蛋白（如豆粕）→前處理→接種菌種→發酵和酶解→ 低溫干燥→粉碎→稱重和包裝；液體發酵的工藝為：大豆蛋白（如豆粕）→前處理→發酵罐調質→滅菌→接種菌種→發酵和酶解（質控）→降解液→分離→噴霧干燥→后加工→稱重和包裝。酶法和微生物發酵法所生產產品的主要區別在于：發酵法生產過程中，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；通過微生物的代謝、發酵可以合成許多復雜的初級代謝產物和次級代謝產物，而酶法只是簡單的切割肽鍵，也不能產生其他附加產物（即微生物代謝產物），也容易產生苦味。固體發酵和液體發酵生產肽的區別比較大。液體發酵法生產肽，具有水解徹底、質量可控、活性肽含量（純度）高、雜質少等特點，但生產成本也較高，是真正的肽產品。就液體發酵制肽技術方面，在“十五”期間，中國農業大學飼料生物技術實驗室在國家“863”高技術研究發展計劃的資助下，取得了成熟的成果和4項發明專利。固體發酵法本質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，本質上是一種發酵蛋白飼料，準確的定位應是含肽的易消化蛋白或發酵豆粕。但是目前市場上，比較混亂，有不少廠家把發酵豆粕（羽毛粉）稱為肽產品，這并不科學和合理。
在使用上，液體發酵制肽工藝生產的肽產品添加量一般為0.1～0.3%,是一種促生長保健添加劑；而固體發酵工藝生產的發酵豆粕的添加量一般為3～20%，是純肽產品的數十倍以上，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品作為一種綠色飼料添加劑，隨著其產業化的不斷發展，在動物營養領域中的應用會越來越廣泛，具有廣闊的市場前景，并將在推動畜牧業的綠色化發展可發揮重要的作用。發酵豆粕（盡管也有不少廠家稱為肽）主要在提供優質的易消化蛋白原料、提高蛋白質的利用率方面發揮重要作用，通過使用發酵豆粕可降低配方蛋白營養水平0.5～1%。在21世紀，無論是通過酶解法或發酵法對飼料原料（包括蛋白原料、能量原料等）進行體外消化，起到消化、分解、轉化、脫毒（脫除有害成分）、消除抗營養因子、豐富營養等作用，消化率一般可提高10%左右，開發優質的、功能性、易消化、改性蛋白原料或能量飼料（如發酵玉米），是提高飼料原料消化利用率、降低養殖成本的必然選擇。

中國農業大學飼料生物技術實驗室