我国的饲料工业起步于上世纪70年代末,饲料添加剂产业的发展一直伴随着饲料工业的发展而发展,或者说是相辅相成、互相支撑的。饲料添加剂是配合饲料的核心,它的种类繁多、成份复杂、功能广泛,因此是饲料产业当中最活跃、技术含量最高、最引人关注的领域,同时也是争议最大的领域为什么说争议最大呢?第一,社会上有些人说,现在的肉不安全、奶不安全、蛋不安全,就是你们养猪的、做饲料的在饲料中加了添加剂。他们不了解饲料添加剂,认为添加剂就是坏东西。第二,我们行业内对某些饲料添加剂的功能怎么去评价?怎么去合理使用?效果如何?这些问题在学术界和产业界也有一些争议。
当前,添加剂产业的发展面临着许多新的挑战:畜禽水产品种的多样化、养殖模式与环境的多样化、消费者对畜产品需求的多样化,对添加剂产业的发展提出了许多新的要求,同时,近年来国家对饲料添加剂的管理更加严格、规范,门槛提高,这些新要求也是推动我们饲料添加剂产业进一步发展的动力。
1饲料添加剂的分类
首先,我先讲一下饲料添加剂的分类方法。根据《饲料和饲料添加剂管理条例》(2012)《附则》中的说明,饲料添加剂的官方分类包括:营养性饲料添加剂、一般饲料添加剂、药物饲料添加剂。其中值得斟酌的是:把酶制剂归在营养性饲料添加剂是否合适?我们知道,酶制剂应该不属于营养物,而是能促进底物分解、促进饲料消化的物质。
我个人认为,饲料添加剂应该按功能分为:
(1)营养性添加剂(补充营养):如氨基酸、维生素、微量元素、非蛋白氮等;
(2)非营养性添加剂(通常称为功能性添加剂),主要包括以下几大类:①促进营养物质的消化吸收和动物生长:如调味剂、酸化剂、酶制剂、乳化剂、生长促进剂等;②抑制病原、促进动物健康:如酸化剂、抗生素、微生态制剂、驱虫剂、中草药添加剂、抗应激添加剂、其他药物添加剂等;③饲料保藏与加工辅助剂:如抗氧化剂、防霉剂、霉菌毒素吸附剂、饲料加工辅助剂等;④其他添加剂:如畜产品品质改良剂等。
2 饲料添加剂产业发展面临的问题
目前,饲料添加剂产业的发展面临着诸多问题,包括政策问题和技术问题。在政策层面上,首先是违禁添加物在饲料中的使用问题,这已经引起社会的广泛关注,管理部门也一再加大执法检查和处罚力度。第二是饲料添加剂的超量、超范围、超时限使用问题。尽管农业部的 1224公告《饲料添加剂安全使用规范》中对各种添加剂的使用要求都有非常明确的规定,但在实际养殖过程中还是一些存在违规现象。
我今天主要从技术层面上做一些思考:
(1)现有添加剂产品的优化问题?即如何使饲料添加剂产品及其使用更加科学、高效、合理。
(2)新型饲料添加剂产品的研发问题,主要提供一些信息,供同行参考。
在讲以下的内容之前,我先引用《周易·系辞上》的一句话,“仁者见之谓之仁,知者见之谓之知。”以下内容纯属个人观点,对其中的不当或错误之处,敬请同行们批评指正。
2. 1酸化剂
酸化剂在上世纪60年代开始已广泛地应用于畜禽生产中,目前已成为通用的饲料添加剂。研究认为,酸化剂的主要作用是降低胃肠道pH值,促进饲料的消化吸收,促进肠道有益菌的生长,抑制肠道有害微生物的繁殖。在禽类中,酸化剂还用作抗应激添加剂。酸化剂的产品类型有液态酸、粉剂和包被型酸化剂。用于酸化剂的酸包括无机酸(磷酸、盐酸) 和有机酸(甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、山梨酸、苹果酸、乳酸、柠檬酸、延胡素酸 <富马酸>)。
无机酸价格较低,但添加剂量较高时会影响饲料适口性、损害口腔黏膜和腐蚀饲料加工机械。现有的酸化剂主要是复合型有机酸,以乳酸、柠檬酸、延胡素酸的使用比较广泛。目前,对酸化剂产品的认识,特别是一些企业在产品的宣传和应用上还存在定的问题。
有关酸化剂的学术问题与应用问题:
问题 1:添加多少酸化剂才能使饲料酸化?
目前养猪生产中酸化剂的添加量大多为0.2%~0.3%,并且依据产品的价格和猪价的变化而有小幅波动。这个添加量能够满足饲料酸化的要求吗?在生理条件下,饲料在胃中存在分层现象,同时,胃的不同区域(贲门部、胃底部、幽门部) 的泌酸能力也有差异,因此,胃内容物的pH值存在一定的梯度,由此导致准确测定消化状态下胃内容物的生理性pH值有较大难度,即使将胃内容物全部取出并测定其平均pH值,也未必能准确反映胃内的消化状况。其次,动物的胃肠道存在动态变化,能够对不同的刺激做出相应的反应。例如,胃内容物降低会导致胃泌素分泌较少,从而减少胃酸的分泌。如果饲料的酸度过高,反而不利于内源性胃酸的分泌。因此,学术界以往提出的“测定饲料系酸力”的观点值得质疑,按照系酸力的测定结果添加足够的酸不仅难以在生产中实现,而且也不能反映饲料在胃肠道的真实酸度及其变化。因为饲料系酸力的测定是在烧杯中进行的,而胃酸分泌是动态的。国外一项研究表明,在日粮中添加0.5%的柠檬酸、乙酸、苹果酸、乳酸或丙酸并不能真正降低胃内容物的pH值。这个结果值得生产、销售和使用酸化剂的企业加以关注和思考。那么,酸化剂的作用主要是通过何种途径来实现的呢?
问题 2:酸化剂进入肠道会带来哪些生理变化?如何解释添加酸化剂产生的饲养效果?
实际上,酸化剂对胃肠道消化具有多方面的影响。经典的生理学理论早就提出,口腔的酸性物质不仅能促进唾液分泌,还能够促进后段消化道的蠕动和分泌;特别是酸性食糜进入十二指肠后,能够刺激多种胃肠道激素、小肠液、胰液和胆汁的分泌提高多种消化酶的活性,并促进胃肠运动,从而有利于营养物质的消化吸收。另外,近年来一系列研究表明,某些有机酸还具有特殊的生理调控作用,我们实验室的研究表明,在日粮中添加0.05%~0.2%的有机酸,能够提高断奶仔猪血清总蛋白、白蛋白的含量和 IGF-1水平,显著提高仔猪体重,还能够提高试验前期仔猪的采食量,显著降低料重比。因此,今后酸化剂产品的升级换代值得考虑选择一些具有特殊调控作用的有机酸。
问题 3:哪些酸化剂进入肠道能促进有益菌生长、抑制有害菌生长?
许多综述文章和一些企业宣传都提出酸化剂产品能够促进有益菌生长,抑制有害菌生长,但是究竟哪些酸能够产生这种作用?多大剂量才有效应?酸化剂具体作用的有益菌和有害菌是哪些?其作用是如何实现的?由于对这些问题的深入研究还很不够,因此难以说清楚。我们实验室近两年针对酸化剂的抑菌和促菌作用也开展了系统研究,先后选择了 9种常用的酸化剂原料和10种肠道菌进行交叉试验和浓度梯度、时间梯度试验,其结果与目前许多有关酸化剂作用的综述文章报道的结果很不一致,我们目前还在重复试验。另外,肠道具有很强的缓冲能力,其目的是降低内容物的酸度,以维持肠道消化酶的适宜pH值。如果有大量的酸进入肠道特别是到达肠道后端去抑制有害菌,可能也会带来肠道消化酶活性的变化,从而影响肠道的消化功能。我个人认为,如果要实现酸化剂对肠道有害菌的抑制,可能需要以成熟的酸化剂包被技术和肠道定点释放技术为基础,而且需要筛选真正有效的酸化剂,并确定其有效抑制浓度和作用时间。
2.2 酶制剂
酶制剂是饲料添加剂产品中比较活跃、应用范围较广、技术难度较高、种类比较复杂的产品之一,最初用于猪、鸡饲料,随后拓展到反刍动物和水产饲料中。美国在上世纪70年代就将酶制剂作为添加剂应用于配合饲料,我国在80年代初开始研究饲料酶制剂,相关企业最初以引进产品为主,然后是引进菌种,目前有自主研发能力的企业也在不断增加。酶制剂的功能已得到广泛认可。在饲料中添加酶制剂能够补充内源酶分泌的不足、促进植酸、纤维素及半纤维素等营养物质的消化分解、消除某些抗营养因子,最终促进饲料营养物质的消化吸收。
饲用酶制剂产品可以分为:
(1)单一酶制剂与复合酶制剂;
(2) 内源消化酶(蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等)与非内源消化酶(植酸酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶、纤维素酶、果胶酶、甘露聚糖酶等)。酶是能催化特定化学反应(将底物分解成产物)的生物催化剂,绝大多数酶的化学本质是蛋白质。影响酶促反应的因素很多,包括:酶的浓度、底物浓度、温度、值、激活剂与抑制剂等。
有关酶制剂的学术问题与应用问题:
问题1:饲用酶制剂的分类——外源消化酶与非消化酶?
我从几篇已发表的文章中看到一个有关酶制剂分类的说法,文章提出“将饲用酶制剂分为外源消化酶与非消化酶,其中外源消化酶是指动物自身能够分泌,但大部分来源于微生物和植物的淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等。非消化酶是指动物自身不能分泌到消化道内的酶,主要有纤维素酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶、植酸酶和果胶酶等。”其本意是用于区别某种酶是否能由动物胃肠道所分泌。但是,我个人认为“非消化酶”的提法值得商榷,因为迄今加入饲料的各种酶都是起消化作用的,都是消化酶。其次,即使像纤维素酶这些动物肠道细胞自身不能分泌的酶,也可由肠道微生物分泌。并不是饲料中不加这些酶,肠道就不存在这些酶。实际上,肠道微生物能够产生大量的酶,这是单胃动物能够消化纤维素和半纤维素的主要原因。饲料中加酶的观点恰恰是基于“肠道内的酶含量不足”这一认识而提出的,有不足,才需要添加,但不能为了片面夸大外源酶的作用而忽略肠道微生物分泌的酶。
问题 2 酶制剂能替代抗生素吗?
关于“酶制剂替代抗生素”的说法我看到过多次,在学术界和企业界都有人提过。对此也存在疑义。抗生素的主要作用是抑制或杀灭病原微生物,但迄今在饲料中添加的各种酶都是起消化分解作用的。这两类添加剂属于功能完全不同的两大类型,不能互相替代。
关于酶制剂还有一些问题值得探讨和研究,例如,每一种酶的添加都有必要吗?实际上,添加酶制剂最根本的依据是胃肠道某种酶不足,具体到某种动物、某一生理阶段、某种日粮类型的条件下是否需要添加某种酶,都需要科学合理的依据,不能随意添加,否则不仅效果不佳或不稳定,而且会带来资源的浪费。由此问题还可以引申出更加复杂的一些问题:外源酶在动物消化道内的酶解效果如何?
复合酶制剂的配比依据是否科学、合理?酶制剂产品对饲料高温制粒的稳定性如何?对胃蛋白酶的稳定性如何?制粒后其活性损失多少?实验室检测的酶活与进入动物肠道后的酶活差异有多大?等等,对上述问题的深入研究和科学认识,是进一步优化酶制剂产品及其使用效果的前提和基础。
总之,对酶制剂的功能和产品使用的研究还需要精细化和科学化,对如何优化酶制剂产品及其使用效果,我提出以下建议:
(1)酶制剂生产企业要重视优良产酶菌种的培育和改造,优化生产工艺,要舍得在产品研发上投入,不能仅依赖“拿来主义”,要从源头上提高产品的质量,从技术上形成竞争优势,培育企业和产品的可持续发展能力。
(2)酶制剂的销售企业要提高产品的技术服务能力,针对不同的畜禽品种、不同生长阶段、不同饲料原料的组合,提供科学的试验数据,为用户合理使用酶制剂提供指导,提高产品的使用效果和稳定性。