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中國飼料工業(yè)協(xié)會(huì)的兩項(xiàng)「新·飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)」已經(jīng)發(fā)布一個(gè)多月了。
這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)—— 《仔豬、生長育肥豬配合飼料》與《蛋雞、肉雞配合飼料》——于2018年11月1日正式開始推廣實(shí)施。
與2008年版的國家標(biāo)準(zhǔn)相比，這兩項(xiàng)新標(biāo)準(zhǔn)增設(shè)了「粗蛋白」和「總磷」的上限，下調(diào)了部分指標(biāo)的下限值，并且增加了限制性氨基酸的品種 （在賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸的基礎(chǔ)上增加了纈氨酸和色氨酸）。
而其中，最受關(guān)注的莫過于粗蛋白的新標(biāo)準(zhǔn)。
在以往動(dòng)物營養(yǎng)師常用的飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)中（比如NRC,國標(biāo)等），通常只會(huì)標(biāo)出粗蛋白的最低值——這很好理解，動(dòng)物生長需要一定量的蛋白質(zhì)，少了是萬萬不行的。但這一次，新標(biāo)準(zhǔn)不僅增設(shè)了「上限」，并且豬配合飼料中的平均粗蛋白水平由16%降至14%。蛋雞、肉雞配合飼料的平均粗蛋白水平也下調(diào)了約1.5個(gè)百分點(diǎn)。
新飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的粗蛋白水平
新標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)行，將「低蛋白日糧」這個(gè)話題推到了行業(yè)的風(fēng)口浪尖。
那么，到底什么是「低蛋白日糧」呢？
低蛋白日糧是什么？
低蛋白日糧的定義，是指將日糧中的粗蛋白（crude protein）水平降低，同時(shí)通過添加適宜種類和數(shù)量「合成氨基酸」(synthetic amino acids) 來滿足動(dòng)物對(duì)氨基酸的需求，從而不影響動(dòng)物的生長性能和產(chǎn)品品質(zhì)。
注意：低蛋白日糧并不是“低于需要量”， 而是需要量評(píng)定已經(jīng)由“粗”入“精” 。從前在動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)還比較“粗”的時(shí)期，動(dòng)物的需要量得按粗蛋白來設(shè)定（粗蛋白之所以姓「粗」，就是因?yàn)樗粔蚓?xì)嘛） 。如今，隨著大家對(duì)蛋白質(zhì)營養(yǎng)的實(shí)質(zhì)的理解，我們已經(jīng)知道，動(dòng)物對(duì)粗蛋白的需求實(shí)質(zhì)上是對(duì)「氨基酸」的需求，并且已建立了動(dòng)物營養(yǎng)中能量、蛋白質(zhì)、氨基酸的平衡理論，擁有了大量支撐數(shù)據(jù)。
這么一來， 我們可以更加精細(xì)地按「可消化氨基酸」的基礎(chǔ)來評(píng)定動(dòng)物需要量，根據(jù)氨基酸平衡理論，剔除從”intact protein”（如豆粕）里來的多余的氨基酸，從而降低整個(gè)日糧的蛋白質(zhì)水平。
在上圖這個(gè)肉雞日糧的例子中，我們可以看到豆粕的用量降低了52%， 合成氨基酸的用量從5.79 g/kg 增加至 23.43 g/kg。同時(shí)為了保證能量，玉米用量增加了26.8%。 最終，兩個(gè)配方的能值相等，蛋白水平從20%下降至15.6%，理論上動(dòng)物對(duì)必需氨基酸的需求是滿足的。
低蛋白日糧的理論基礎(chǔ)
講到這里，我們可以看出，低蛋白日糧的理論基礎(chǔ)實(shí)質(zhì)上就是「氨基酸平衡」。
這里的平衡，到底是什么意思呢？
這便要說到著名的「木桶理論」了。我們想象每一個(gè)氨基酸為一塊木板，它們共同組成了一個(gè)木桶，那么木桶里能裝多少水，取決的就是最短的那塊木板。 在營養(yǎng)學(xué)上，蛋白質(zhì)的合成必須要求其所需的所有氨基酸同時(shí)在場，如果哪個(gè)氨基酸缺席了，或者量不太夠，那么所能合成的蛋白質(zhì)也就只能限于此了。這個(gè)時(shí)候，這個(gè)氨基酸即為木桶中最短的木板。在營養(yǎng)學(xué)上，我們稱最短的木板為「第一限制性氨基酸」，第二短的為「第二限制性氨基酸」，以此類推。當(dāng)最短的木板被補(bǔ)齊后，原先的第二限制性氨基酸就順位晉升為第一限制性氨基酸了。
如果合成一個(gè)蛋白質(zhì)所需要100個(gè)賴氨酸，80個(gè)蛋氨酸，70個(gè)蘇氨酸，等等等等。那么，當(dāng)這些所有的氨基酸都100%在場時(shí)，這時(shí)的氨基酸的組成和比例就是平衡的，沒有短缺，也沒有浪費(fèi)。
如果一個(gè)木桶代表一種原料，那么可以想像，每一種原料的木板都有高有短，參差不齊。如何將所有原料在合成氨基酸的配合下拼湊起來，達(dá)到100%的完整的「配合大木桶」（i.e. 配合飼料），就是「低蛋白日糧」所追求的目標(biāo)。
氨基酸的木桶原理 & 不同原料的氨基酸組成都不盡相同
但問題是，我們?cè)趺粗肋@個(gè)「配合大木桶」該長啥樣呢？不知道目標(biāo)，豈不是無從下手？
這時(shí)，就需要「理想蛋白」(ideal protein) 理論來指導(dǎo)了。所謂理想蛋白，是指它的「氨基酸組成和比例」與動(dòng)物所需蛋白質(zhì)的氨基酸的組成和比例一致，從而使動(dòng)物對(duì)理想蛋白的利用率可達(dá)100%。
理想蛋白其實(shí)并不是一個(gè)新鮮的概念，從它的提出至今已將近80年了。但第一次將理想蛋白的概念與動(dòng)物營養(yǎng)需要量聯(lián)系起來的，則是1981年英國農(nóng)業(yè)研究委員會(huì)（ARC）所出版的《豬的營養(yǎng)需要》。
簡單來講，在動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)上，理想蛋白的應(yīng)用分三個(gè)步驟：
1. 確定動(dòng)物所需要的氨基酸的組成和比例。
這一步的目的是知己——搞清楚自己要的是啥，這就是所謂的「理想蛋白質(zhì)模式」。早期理想蛋白模式的建立大多是參照機(jī)體的蛋白氨基酸組成， 比如肉雞和豬，就測測胴體的氨基酸組成；蛋雞呢，就測測雞蛋的氨基酸組成。這是最直截了當(dāng)?shù)姆椒ǎ?/p>
但這個(gè)方法卻只考慮了「生產(chǎn)需求」，沒能考慮到「維持需要」以及氨基酸的再利用。而現(xiàn)在普遍認(rèn)為更為準(zhǔn)確的方法稱為「耗竭法」，它的本質(zhì)是氮平衡實(shí)驗(yàn) —— 其基本原理是能夠得到最大氮沉積率的模式便是理想氨基酸模式，并且在理想蛋白中，每一種氨基酸都是「同等限制性」的（因?yàn)槟就巴暾寺铮＿@樣一來，如果去除日糧中的某種氨基酸的一部分（比如20%），而氮沉積沒有受到影響的話，那么這一部分相對(duì)而言就是多余的。這樣一點(diǎn)一點(diǎn)剔除掉多余的成分或量，就可以確定不同狀況下（維持、沉積、泌乳）理想的氨基酸模型。
在豬禽中，理想蛋白模式一般選擇「賴氨酸」作為參照物 （100%），其它氨基酸分別按照它們與賴氨酸的比例來表示。 為什么選賴氨酸？首先因?yàn)樗匾谪i上它往往是第一限制性氨基酸，在家禽中則是第二限制性氨基酸。其次因?yàn)樗幕瘜W(xué)分析簡單準(zhǔn)確，并且唯一的功能便是合成蛋白質(zhì)，不像其它氨基酸（如蛋氨酸）還有許多五花八門的功能。因此幾十年來，動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)對(duì)賴氨酸需要量的研究最為廣泛，也因而最便于利用。
不同標(biāo)準(zhǔn)推薦的生長育肥豬的理想蛋白模式
(引自Ajinomoto)
2. 確定不同飼料和飼料原料的「可消化氨基酸」。
這一步的目的則是知彼——搞清楚原料能提供啥。需要注意的是，光通過化學(xué)分析知道原料所含的「總」氨基酸是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)的消化吸收不是100%的，因此也不能直接與理想蛋白掛鉤。所以這一步的關(guān)鍵，是搞清楚不同原料中「可消化」的氨基酸有多少。
這里的「可消化氨基酸」 指食入的飼料蛋白質(zhì)經(jīng)消化后被吸收的氨基酸，一般通過消化實(shí)驗(yàn)測得 —— 我們常采用的是回腸末端收取食糜的方法，這個(gè)方法測出的叫做「回腸表觀可消化氨基酸」(apparent ileal digestibility, AID)。與此同時(shí)，在食糜中除了那些“外來的”沒被消化的營養(yǎng)物質(zhì)之外，還往往含有“內(nèi)源”的排泄物（endogenous loss)， 比如消化道分泌物（如消化酶）、黏膜脫落細(xì)胞，微生物等。因此，在回腸表觀可消化氨基酸的基礎(chǔ)上，扣除掉內(nèi)源損失（即蛋白攝入為0時(shí)的氨基酸排出），得到的「回腸標(biāo)準(zhǔn)可消化氨基酸」(standardized ileal digestibility, SID --- 回去看看上圖) 能夠更準(zhǔn)確地反應(yīng)動(dòng)物對(duì)氨基酸的消化吸收程度，并且不受蛋白質(zhì)攝入量的多少而變化。還有更準(zhǔn)確的一個(gè)指標(biāo)，叫做「回腸真可消化氨基酸」(true ileal digestbility, TID), 但是它的測定需要考慮日糧特異性的內(nèi)源損失，更為復(fù)雜麻煩，因此實(shí)際生產(chǎn)中很少使用。目前，SID是推薦使用的指標(biāo)。
可消化氨基酸的不同表示方式
（引自Stein, 2007)
3. 知己知彼之后，我們知道了要建造一個(gè)什么樣的大木桶，也知道了每一個(gè)小木桶的木板長短，那么通過計(jì)算，便可精確地配制出符合動(dòng)物氨基酸需要的日糧了。
不同研究機(jī)構(gòu)推薦的肉雞理想蛋白模式
（引自張顯東博士）
為什么要推廣低蛋白日糧？
文章開頭提到的兩項(xiàng)新飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，其實(shí)屬于「團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)」， 即“國家鼓勵(lì)學(xué)會(huì)、產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟等社會(huì)團(tuán)體協(xié)調(diào)相關(guān)市場主體共同制定的、滿足市場和創(chuàng)新需要的標(biāo)準(zhǔn)」。它們并非強(qiáng)制執(zhí)行的，但卻代表的是行業(yè)專家的引導(dǎo)和未來的發(fā)展方向。
為什么要朝這個(gè)方向引導(dǎo)？
從其理論基礎(chǔ)上來看，低蛋白日糧的益處其實(shí)已清晰可見—— 既然剔除了多余的氨基酸，保證了最合理、最大化地利用原料，那么自然，氮的排放減少，飼料成本降低（嗯, 在合成氨基酸價(jià)格合理的基礎(chǔ)上）。中國農(nóng)大譙仕彥老師的團(tuán)隊(duì)在這方面做了大量研究，他們的研究結(jié)果顯示，日糧粗蛋白每降低1個(gè)百分點(diǎn)，減少蛋白質(zhì)原料用量3個(gè)百分點(diǎn)，飼料成本可降低1.5%，氮的排放可降低8-10%。
畜牧生產(chǎn)中氮的排放是嚴(yán)重的環(huán)境問題
豬日糧中蛋白水平每降低1%，氮的排放可降低8-10%
（引自Wang et al., 2018)
而從動(dòng)物自身的角度看，當(dāng)然是吃得合適最好。如果攝入蛋白質(zhì)過多或氨基酸模式不夠理想，那么要處理掉消化吸收后無法利用的多余的氨基酸，也是一件麻煩事 —— 得通過脫氨基、尿素循環(huán)等過程從身體排出，否則對(duì)身體有害。 這本身是就是一個(gè)耗能的過程，對(duì)提高生產(chǎn)效率并無益處。并且，小腸內(nèi)未被消化吸收的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)移到后腸，又可能對(duì)微生物菌群的結(jié)構(gòu)和數(shù)量帶來負(fù)面影響，這在以前文章中已提到多次，就不展開說了。
與此同時(shí)，減少“intact protein”的使用，也可減少國家對(duì)豆粕等蛋白原料的進(jìn)口依賴性。據(jù)估算，新標(biāo)準(zhǔn)在全行業(yè)全面推行后，養(yǎng)殖業(yè)的豆粕年消耗量將有望降低約1100萬噸，帶動(dòng)減少大豆需求約1400萬噸。在紛紛擾擾的國際貿(mào)易環(huán)境下，這是好事。
引用新標(biāo)準(zhǔn)中的引言：
“我國是飼料資源短缺的國家，蛋白質(zhì)飼料長期以來進(jìn)口（進(jìn)口依存度接近80%），成為制約我國飼料工業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的瓶頸。與此同時(shí)，我國也是養(yǎng)殖大國，肉、蛋產(chǎn)量連續(xù)多年位居全球第一，但動(dòng)物糞便排放產(chǎn)生的環(huán)境污染已經(jīng)成為農(nóng)村環(huán)境治理的一大難題……為推動(dòng)飼料行業(yè)科技進(jìn)步，減少飼料原料消耗，降低養(yǎng)殖業(yè)對(duì)環(huán)境總成的污染，本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)粗蛋白、總磷在常規(guī)只設(shè)定下限值的基礎(chǔ)上增設(shè)了上限值。“
說到底，低蛋白日糧是通往「精準(zhǔn)營養(yǎng)」的必經(jīng)之路。
低蛋白日糧的難點(diǎn)與解題思路
的確，站在行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的高度，推廣「低蛋白日糧」有諸多好處。但是新標(biāo)準(zhǔn)的推行也讓動(dòng)物營養(yǎng)師們迎來了新挑戰(zhàn) —— 低蛋白日糧應(yīng)該如何配制？豆粕用量能降低多少？合成氨基酸該添加多少？減少豆粕的條件下，可否利用、如何利用非常規(guī)蛋白原料？… 這些，都是我們需要緊急思考與應(yīng)對(duì)的問題。
目前而言，使用低蛋白日糧最大的難點(diǎn)，或許便是「保證動(dòng)物生長性能」和「保證豬的瘦肉率」了。
毫無疑問，過多地降低日糧粗蛋白會(huì)損害動(dòng)物的生長性能，粗蛋白降了之后氨基酸添加水平不恰當(dāng)也不能最優(yōu)化生長性能。但是，回到文章開頭，我們已經(jīng)提到，低蛋白日糧的定義其實(shí)已經(jīng)要求以「不影響動(dòng)物生長性能」為前提。
要達(dá)到這個(gè)前提，根據(jù)前面講的理論基礎(chǔ)，首要配制核心便是「等氨基酸」，并且必須是以「可消化氨基酸」為基礎(chǔ)。不同于歐美地區(qū)萬年不變的玉米豆粕型日糧或小麥玉米豆粕型日糧，我們國內(nèi)的原料種類更多樣化，這就要求對(duì)不同原料——尤其是大家還不太熟悉的「非常規(guī)原料」——的營養(yǎng)價(jià)值評(píng)定和數(shù)據(jù)采集做大量工作，從而更準(zhǔn)確地估計(jì)原料可消化氨基酸，減少誤差。
另外，當(dāng)玉米豆粕型日糧中的蛋白質(zhì)逐漸降低，限制性氨基酸的順序也將有所變化， 從剛開始的賴氨酸、蛋氨酸, 慢慢到纈氨酸、異亮氨酸、精氨酸, 等等等等。然而今天的市場上能夠大量被利用的，也只有賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、和色氨酸。因此，不可避免地，今天的日糧中還會(huì)繼續(xù)存在“多余”的intact protein， 來保證不能被合成氨基酸cover的必需氨基酸需求。
當(dāng)豬的日糧粗蛋白逐漸降低，第一限制性氨基酸的順序
（引自Ajinomoto)
當(dāng)肉雞的日糧粗蛋白逐漸降低，第一限制性氨基酸的順序
（引自Si et al., 2004)
低蛋白日糧影響豬的瘦肉率也是行業(yè)普遍反應(yīng)的一個(gè)難點(diǎn)。這其中的原因就在于配制低蛋白飼料時(shí)，降低了蛋白原料用量，相應(yīng)增加了能量原料用量；同時(shí)，動(dòng)物少了處理多余的氮的這一耗能步驟，所能利用的能量也相應(yīng)更多，這時(shí)能量和蛋白的平衡不好掌握，豬便容易過肥、背膘過厚、瘦肉率降低。
解決這個(gè)問題的思路則是派「凈能系統(tǒng)」上場。目前家禽業(yè)普遍使用代謝能體系，而豬大多使用消化能體系。然后，凈能體系是唯一與產(chǎn)品緊密聯(lián)系的、最準(zhǔn)確的能量評(píng)估體系。舉個(gè)例子，對(duì)肉雞而言，盡管玉米和豆粕的代謝能相似(約為15MJ/kg)，但玉米的凈能卻大大高于豆粕(12 vs. 8 MJ/kg)，因此如果僅僅通過增加玉米用量來降低豆粕用量，那么雖然ME差別不大，低蛋白日糧的NE其實(shí)是升高的，這就造成了能量過剩。（有關(guān)能量體系，我在以前的文章寫過，請(qǐng)戳文末鏈接）
理論上講，利用凈能系統(tǒng)，我們可以根據(jù)生產(chǎn)需求（長x斤肉、下y斤蛋）直接估算配方需求，避免能量過剩，防止脂肪的過度沉積。與此同時(shí)，我們還要警惕能量的過低配制 --- 如果能量降低，動(dòng)物采食量就會(huì)相應(yīng)增加，到最后蛋白攝入量還是很高，這就與低蛋白日糧的目的---降低粗蛋白攝入、降低氮排放---相違背了。
李德發(fā)院士關(guān)于轉(zhuǎn)型凈能體系的報(bào)告
（圖片來自改變飼界）
最后來劃個(gè)重點(diǎn)吧！
低蛋白日糧的理論基礎(chǔ)是氨基酸平衡、理想蛋白模型。并不是“低于需要量”，而是需要量的評(píng)定已由“粗”入“精”。
推廣低蛋白日糧可降低飼料成本、降低氮排放，減少對(duì)豆粕等蛋白原料的進(jìn)口依賴。是通往「精準(zhǔn)營養(yǎng)」的必經(jīng)之路。
目前使用低蛋白日糧的難點(diǎn)在于保證動(dòng)物生長性能 & 保證瘦肉率。解題思路是建立原料「可消化氨基酸」的數(shù)據(jù)庫 & 使用凈能體系。
今天就此落筆吧。預(yù)告一下， 下一篇會(huì)請(qǐng)一位大咖來講講低蛋白策略之「如何利用非常規(guī)原料」哦！Stay tuned~
對(duì)了，今天在沈陽參加「2018中國農(nóng)牧首席科學(xué)家論壇」的小伙伴們，下午可以聽到譙仕彥老師的「低蛋白日糧與新型飼料資源開發(fā)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用」的報(bào)告。我權(quán)當(dāng)在這里拋磚引玉啦。
來源：曦曦博士
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