雜交構(gòu)樹發(fā)酵飼料在生豬養(yǎng)殖中的研究進展

周剛王禮偉謝月聰劉康楊宇辰王正鐘晨曦劉穎

(1.淮安市農(nóng)業(yè)科學研究院，江蘇 淮安 223001；2.淮陰師范學院生命科學學院，江蘇 淮安 223300)

目前飼料原料需求量的增加與耕地面積減少之間的矛盾，讓“人畜爭糧”問題越發(fā)明顯，飼料短缺也是限制我國畜牧業(yè)快速發(fā)展的主要瓶頸之一[1]。特別是對能量和蛋白質(zhì)飼料原料的需求迫在眉睫，我國蛋白飼料原料仍以豆粕、菜粕、苜蓿、玉米蛋白粉等草本飼料為主，對外依存度越來越高，常規(guī)飼料已經(jīng)無法滿足我國目前家畜生產(chǎn)的需求。因此，尋找新型可替代性優(yōu)質(zhì)蛋白飼草、開發(fā)非常規(guī)飼料原料，是確保我國畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。尤其是將“非糧型”飼草資源開發(fā)成為草食動物的生產(chǎn)，是解決“人畜爭糧”矛盾，同時發(fā)展“節(jié)糧型”畜牧業(yè)的最佳思路之一。

構(gòu)樹(Broussonetia Papyrifera)別名褚桃，俗稱構(gòu)皮樹或褚樹，屬于?？?Moraceae)落葉喬木構(gòu)樹屬(Broussonetia)，作為中國原生樹種，具有極其旺盛的生命力，只要有土壤有陽光的地方都會有構(gòu)樹的身影，遍布全國各地。構(gòu)樹葉中粗蛋白含量超過20%，同時富含各類氨基酸、維生素及微量元素，可與苜蓿比美，是一種極具開發(fā)價值的蛋白質(zhì)飼料資源[2]。宏基因組測序顯示，構(gòu)樹共生菌主要為假單胞桿菌和根瘤菌，表明其可作為飼料氮的來源[3]。在我國農(nóng)村地區(qū)一直有用構(gòu)樹葉直接飼喂家畜的習慣[4]，構(gòu)樹被用作畜禽粗飼料使用已有上千年的歷史[5,6]。但由于歷史上一直沒有對構(gòu)樹進行品種培育或馴化，用構(gòu)樹作飼料的產(chǎn)業(yè)一直存在消化吸收率不高、產(chǎn)量低、品質(zhì)差、加工不規(guī)范等諸多問題，無法像苜蓿等其它蛋白質(zhì)飼料原料形成規(guī)?；a(chǎn)和經(jīng)濟效益。如今越來越多的研究對構(gòu)樹作為飼料的安全性和有效性給予肯定，從而為構(gòu)樹進入飼料行業(yè)，進行規(guī)范的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)開辟了道路。2015年構(gòu)樹成為國務(wù)院扶貧辦十大精準扶貧工程中制定推廣的唯一植物種類，2017年被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部作為單一樹種列入飼料原料目錄。

1 雜交構(gòu)樹的由來

天然的構(gòu)樹葉密生柔毛，直接飼喂適口性差，雜交構(gòu)樹是中國科學院經(jīng)歷20a時間利用傳統(tǒng)雜交育種方法結(jié)合現(xiàn)代生物技術(shù)培育出的新樹種，相較于天然構(gòu)樹，具有更強抗逆性、生存適應(yīng)性和速生豐產(chǎn)性，而且病蟲害非常少?？偨Y(jié)起來，雜交構(gòu)樹先后經(jīng)歷3次質(zhì)的改變，研究人員通過選擇種內(nèi)形狀差異大的構(gòu)樹樹種，進行組合定向雜交，雜交育種出了“中構(gòu)”品系；又以構(gòu)樹為父本，小構(gòu)樹為母本(構(gòu)樹和小構(gòu)樹雖然同屬?？茦?gòu)屬，但不是同一物種，構(gòu)樹為喬木，小構(gòu)樹為灌木)，通過不同物種之間的遠緣雜交得到了“科構(gòu)”品系。近年來，通過太空搭載進行航天育種是另一種高新科技育種的現(xiàn)代化手段，2004年開始，構(gòu)樹作為重要的戰(zhàn)略資源植物，開始了10多次的太空之旅，返回后再同時結(jié)合蛋白質(zhì)組學，分子標記等現(xiàn)代分子生物學技術(shù)，培育出了國內(nèi)外首個高蛋白木本新品種——雜交構(gòu)樹“科構(gòu)101”品系[7]，這也是目前在各地推廣最多的雜交構(gòu)樹品種。施海娜等[8]在對雜交構(gòu)樹飼用營養(yǎng)價值分析時發(fā)現(xiàn)，雜交構(gòu)樹葉和細枝的鈣、鉀、鎂等礦物質(zhì)和氯含量均高于豆粕和苜蓿草粉，且鈣高而磷低，綜合各項指標，均可認為雜交構(gòu)樹是一種富含蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)的優(yōu)質(zhì)飼料原料，可以應(yīng)用于草食動物日糧中。屠焰等人[9]對比了豆粕和雜交構(gòu)樹發(fā)現(xiàn)雜交構(gòu)樹葉的粗蛋白含量達到了豆粕的60%，中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)的含量差別不大，粗脂肪和鈣的含量遠遠高于豆粕，表明雜交構(gòu)樹可以為動物提供更高的能量和蛋白，可以提供日糧中的部分豆粕。相對于野生構(gòu)樹，雜交構(gòu)樹更適合作為高蛋白飼料原料[10]。

2 發(fā)酵雜交構(gòu)樹飼料的研究進展

雜交構(gòu)樹飼料屬于木本飼料，雖然木本飼料比草本飼料具有更長的青綠期和收益時間，即使在秋季木本飼料仍能有較高的蛋白質(zhì)和礦物含量[11]，但木本飼料中有較多的抗營養(yǎng)因子等次生代謝產(chǎn)物，如單寧、木質(zhì)素等，這也是限制木本植物作為基礎(chǔ)日糧的主要原因。單寧是一種水溶性酚類化合物，會沉淀蛋白質(zhì)[12]、糖類[13]、金屬離子[14]等，導致飼料利用率下降，含量過高時還會影響飼料適口性，使畜禽采食量下降，影響動物生長；木質(zhì)素是一種酚類聚合物，主要集中于枝條中，因其結(jié)構(gòu)復雜也難以被大多數(shù)畜禽消化道吸收。雖然構(gòu)樹的單寧和木質(zhì)素相較于其它木本植物含量偏低[15,16]，但仍然高于很多畜禽的適應(yīng)范圍，因此在實際應(yīng)用中，通過青貯或發(fā)酵處理是提高雜交構(gòu)樹飼用效果的有效途徑。研究顯示，通過發(fā)酵，構(gòu)樹葉中的單寧含量會從1.60%下降到0.031%，同時微生物會將構(gòu)樹葉中難以消化的大分子蛋白質(zhì)、粗纖維、淀粉等分解為易于消化的短肽，氨基酸、單糖和雙糖等小分子物質(zhì)，有效降低飼料中的抗營養(yǎng)因子百分比，同時提升蛋白質(zhì)等級，從而改善畜禽對雜交構(gòu)樹飼料的消化能力[17]；發(fā)酵過程中還會產(chǎn)生大量芳香族化合物，從而改善雜交構(gòu)樹飼料的氣味，增加適口性[18]。

雜交構(gòu)樹營養(yǎng)豐富，青貯雜交構(gòu)樹飼料是收割新鮮構(gòu)樹的樹葉和枝條，通過厭氧發(fā)酵而得到的優(yōu)質(zhì)飼料。構(gòu)樹青貯料和發(fā)酵料作為構(gòu)樹飼料發(fā)展的重要方向之一，具有作為基礎(chǔ)日糧中主要蛋白飼料原料的潛力。針對雜交構(gòu)樹飼料的發(fā)酵方法多采用自然發(fā)酵和接種發(fā)酵菌發(fā)酵2種，但一般而言，自然發(fā)酵產(chǎn)生的飼料一般質(zhì)量不穩(wěn)定，容易受雜菌的感染。因此大多采用接種發(fā)酵菌的發(fā)酵方法。發(fā)酵方法大體概括為將嫩枝態(tài)的雜交構(gòu)樹粉碎至20～60目，和發(fā)酵菌合劑混合均勻，在25～45℃的條件下，密閉包裹，發(fā)酵8～60d，具體發(fā)酵溫度及時間因發(fā)酵菌的不同而異。司丙文等人[19]研究了不同添加劑對雜交構(gòu)樹青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)在青貯過程中添加蜜糖、霉菌復合制劑及防腐劑，均能明顯改善雜交構(gòu)樹飼料的品質(zhì)和營養(yǎng)價值，其中，同時添加霉菌復合制劑(主要成分為乳酸菌、纖維素酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶)和蜜糖2種添加劑的組別不僅能更好地保存粗蛋白和干物質(zhì)，而且成本更低。李榮榮等人[20]用不同比例的雜交構(gòu)樹替代苜蓿，研究發(fā)現(xiàn)，雜交構(gòu)樹替代苜?？梢愿纳迫珒r混合日糧的發(fā)酵品質(zhì)，添加組的乳酸和乙酸含量顯著增加，氨態(tài)氮(NH3-N)占總氮比例顯著升高。李瀟[21]也認為雜交構(gòu)樹青貯料部分替代日糧不僅能改善飼料營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，而且能大幅降低飼料成本，為養(yǎng)殖業(yè)帶來巨大的發(fā)展機遇。

3 雜交構(gòu)樹飼料喂出“生態(tài)豬”

近年來不斷出現(xiàn)食品安全問題，目前的生豬養(yǎng)殖還會有“全價飼料+添加劑+抗生素+瘦肉精”的模式，大量抗生素、激素、瘦肉精等添加劑的濫用嚴重危害人民群眾的健康乃至生命，同時生豬養(yǎng)殖過程中出現(xiàn)的糞污隨處排放，侵入地下，污染土地和水源，造成的損害無法及時治理，導致生豬養(yǎng)殖業(yè)面臨巨大瓶頸。但雜交構(gòu)樹業(yè)的蓬勃發(fā)展給生豬養(yǎng)殖業(yè)帶來了一條全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)循環(huán)種養(yǎng)新路子，有望實現(xiàn)經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益三贏的新局面[22-24]。

高蛋白質(zhì)的雜交構(gòu)樹是近年來培育的新品種，用雜交構(gòu)樹飼料發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，可減少飼料糧消耗，實現(xiàn)“化樹為糧”。據(jù)測算，和常規(guī)飼料相比，畜禽、水產(chǎn)采用雜交構(gòu)樹飼料喂養(yǎng)可節(jié)約飼料糧約30%，節(jié)約成本180元·t-1；按每頭豬使用300kg配合飼料計算，每頭豬可降低飼料成本54元，提高經(jīng)濟效益20%以上[21]。降低飼料成本的同時，構(gòu)樹飼料也能明顯提高生豬的生產(chǎn)性能，李海新[25]研究發(fā)現(xiàn)在杜長大三元雜交生長豬日糧中添加10%的構(gòu)樹原液或發(fā)酵構(gòu)樹葉可顯著降低背膘厚，提高肌肉中游離氨基酸和谷氨酸鈉含量，有助于改善豬肉口感和肉色；陶興無等人[18]用新鮮和發(fā)酵構(gòu)樹葉替代部分精料進行飼喂試驗，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵構(gòu)樹葉替代部分精料飼喂生長豬，有較好的增重效果。雜交構(gòu)樹作為新型蛋白飼料有望給養(yǎng)豬業(yè)帶來更多經(jīng)濟效益。

規(guī)?；i場通過承包流轉(zhuǎn)周邊土地，栽種構(gòu)樹，可以用于消納豬場糞污，實現(xiàn)生態(tài)循環(huán)種養(yǎng)結(jié)合[23]，同時結(jié)合微生物發(fā)酵飼料、微生物除臭消毒和微生物糞便處理等，可以有效處理畜禽糞便污染，改善豬場空氣[26-28]。由于構(gòu)樹本身也是中藥藥材之一，經(jīng)過發(fā)酵以后，含有天然抗生素的成分，因此，利用構(gòu)樹發(fā)酵飼料大力發(fā)展生態(tài)畜禽養(yǎng)殖，遠離激素、抗生素，可以為市場提供無激素、無抗生素、無瘦肉精的三無生態(tài)有機高端農(nóng)產(chǎn)品[29]。修武[30]研究用構(gòu)樹葉飼喂的豬，其肉經(jīng)過國家農(nóng)副產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測中心檢測，不僅達到零激素含量的歐盟最嚴格標準，而且含有22.31%的17種氨基酸和高檔保健品種才有的3%的ω-3多不飽和脂肪酸?！傲帧暋蟆币惑w化的種養(yǎng)模式也暗示著巨大的生態(tài)效益和社會效益。

4 總結(jié)

雜交構(gòu)樹富含較高的粗蛋白、脂肪、多種氨基酸和礦物元素，是一種優(yōu)質(zhì)的可再生植物蛋白資源。經(jīng)發(fā)酵處理后，其營養(yǎng)成分會更高，更有利于動物的消化吸收。我國的雜交構(gòu)樹產(chǎn)業(yè)剛剛起步，尤其對于生豬養(yǎng)殖業(yè)，其帶來的社會、經(jīng)濟與生態(tài)效益的潛力巨大，不僅可以解決我國蛋白質(zhì)飼料資源緊缺的現(xiàn)狀，而且可以提高我國豬肉產(chǎn)品的出口質(zhì)量。但雜交構(gòu)樹發(fā)酵飼料在生豬養(yǎng)殖的不同階段添加比例是不一樣的，如何制定一個詳細的標準，更加細致全面地應(yīng)用在生豬養(yǎng)殖業(yè)中，將是以后研究的重點?？傊?，雜交構(gòu)樹作為新型蛋白飼料，為生豬養(yǎng)殖行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了新的生機。