科學家：給動物調(diào)節(jié)飲食 肉蛋奶才更營養(yǎng)美味

動物營養(yǎng)學國家重點實驗室科研人員在演示仿生消化儀使用方式。 常 理攝

動物營養(yǎng)學國家重點實驗室努力當好“營養(yǎng)師”

動物吃得好，肉蛋奶更安全

與人類一樣，動物的健康也與食物密切相關。動物營養(yǎng)學國家重點實驗室深入研究動物營養(yǎng)代謝與調(diào)控、飼料安全與生物學效價評定、營養(yǎng)環(huán)境學、營養(yǎng)免疫學、營養(yǎng)遺傳學等方向，保障動物擁有豐富的營養(yǎng)和合理的膳食搭配，為養(yǎng)殖業(yè)提質(zhì)增效、綠色發(fā)展提供原創(chuàng)性科技支撐

隨著人們生活水平的提高，高品質(zhì)肉蛋奶在百姓日常飲食中扮演著越來越重要的角色。從營養(yǎng)學角度看，動物飼料的營養(yǎng)成分越豐富、越平衡，動物的身體就越健康，所產(chǎn)出的產(chǎn)品也就越適合人類吸收。

為了滿足人民日益增長的美好生活需要，由中國農(nóng)科院北京畜牧獸醫(yī)研究所和中國農(nóng)業(yè)大學聯(lián)合共建的動物營養(yǎng)學國家重點實驗室定位于應用基礎研究，設立動物營養(yǎng)代謝與調(diào)控、飼料安全與生物學效價評定、營養(yǎng)環(huán)境學、營養(yǎng)免疫學、營養(yǎng)遺傳學5個研究方向，保障動物飼料安全可靠、動物生產(chǎn)水平不斷提高。

日前，經(jīng)濟日報記者走進位于北京海淀區(qū)的動物營養(yǎng)學國家重點實驗室，看看科學家們是如何研究給動物調(diào)理飲食的。

改善產(chǎn)品品質(zhì)

“人類要想吃得好，首先要保證動物吃得好，這是一個能量與物質(zhì)轉(zhuǎn)化的自然規(guī)律。”動物營養(yǎng)學國家重點實驗室常務副主任張宏福說，動物營養(yǎng)學就是一門研究動物攝食飼料養(yǎng)分進行消化、吸收、代謝，并轉(zhuǎn)化成為動物產(chǎn)品規(guī)律的科學，是現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)和飼料工業(yè)的支柱性學科。

以牛奶為例，乳脂肪和乳蛋白是兩條衡量奶品質(zhì)量的重要指標。但是，我國牛奶中乳脂肪和乳蛋白的含量偏低。

針對這一問題，動物營養(yǎng)學國家重點實驗室立足我國典型飼料資源和奶牛生產(chǎn)實際，運用整合生理學和營養(yǎng)基因組學等理論與方法，從組織器官、細胞和分子等方面剖析牛奶重要營養(yǎng)品質(zhì)形成過程中的關鍵物質(zhì)代謝和信號轉(zhuǎn)導通路，研究揭示乳脂肪和乳蛋白合成的代謝調(diào)控機理，提出了牛奶品質(zhì)品鑒的方法，提高牛奶乳脂肪、乳蛋白含量和組成的營養(yǎng)調(diào)控技術。

科研人員發(fā)現(xiàn)，牛奶中乳蛋白偏低主要是由于我國的粗飼料是以秸稈為主。在我國，苜蓿等優(yōu)質(zhì)粗飼料供應不足，大量依靠進口并且價格較高，而秸稈粗飼料被農(nóng)戶和小規(guī)模牛場廣泛使用，以減少生產(chǎn)成本。秸稈粗飼料中所含蛋白質(zhì)含量遠低于苜蓿，因此導致了乳品中的蛋白質(zhì)率下降。

為此，實驗室研究團隊以優(yōu)化瘤胃乳成分前體物微生物蛋白質(zhì)合成為目標，以微生物蛋白質(zhì)合成所需的能量水平和能量釋放速率為切入點，通過調(diào)控能量水平和降解速率提高瘤胃微生物蛋白質(zhì)的合成，進而提高乳蛋白的合成量，最終實現(xiàn)乳蛋白率提高。

提高營養(yǎng)轉(zhuǎn)化率

動物營養(yǎng)學在現(xiàn)代動物生產(chǎn)中起著重要的作用，營養(yǎng)是決定生產(chǎn)效率高低和生產(chǎn)潛力發(fā)揮的關鍵因素。提高動物生產(chǎn)效率，除合理選用品種外，在很大程度上依賴于營養(yǎng)物質(zhì)利用效率的提高，這取決于動物營養(yǎng)研究成果的應用。

隨著動物營養(yǎng)、動物營養(yǎng)學邊緣學科等領域的研究不斷深入，動物生產(chǎn)水平顯著提高。

張宏福坦言，給動物調(diào)節(jié)營養(yǎng)，從某種程度上講，比人類還要精細，因為人類可以根據(jù)自己需要和喜好去選擇食物，但是動物只能吃人類提供的飼料，必須要補充各種微量元素。

“幾十種營養(yǎng)元素，哪個添加多少，什么時候添加，都是有科學依據(jù)的。”家禽營養(yǎng)與調(diào)控創(chuàng)新團隊負責人陳亮告訴記者，比如，雞的飼料中，玉米和豆粕等能量、蛋白飼料的比重占90%以上，其他常量礦物元素、微量元素、維生素、氨基酸等占比不到10%，但都是不可或缺的營養(yǎng)成分。而牛的飼料中，谷物、餅粕及各種礦物元素、維生素組成的精飼料占30%至50%，飼草、秸稈占50%至70%。

挖掘營養(yǎng)素新功能、探究動物對營養(yǎng)的需要量也是動物營養(yǎng)學研究的主題。“纖維是動物必備的養(yǎng)分之一。”陳亮告訴記者，“通過實驗我們發(fā)現(xiàn)，豬飼料中添加苜蓿纖維水平應該低于5%，才能取得較好的營養(yǎng)保健功能”。

此外，動物營養(yǎng)學國家重點實驗室研究的一個重要領域是環(huán)境與營養(yǎng)的關系。陳亮告訴記者，動物在適宜的環(huán)境下，生長得會更健康。比如現(xiàn)在國內(nèi)的許多養(yǎng)殖場都是根據(jù)動物各個生長階段，保持適宜的舍溫、濕度，有害氣體含量都控制在很低水平。許多養(yǎng)殖場舍內(nèi)環(huán)境非常舒適，有的養(yǎng)牛場給牛聽音樂，夏季還給牛吹電扇和冷風機等。這些都有助于提高動物環(huán)境舒適度，讓動物更健康。

保障食品安全

近年來，食品安全成為社會廣泛關注的熱點問題。作為各種動物產(chǎn)品的源頭，動物飼料也越來越受到科研人員的重視。

“飼料中的有毒、有害成分不僅影響著動物安全生產(chǎn)，而且還會通過動物的攝入和代謝，殘留甚至累積在肉蛋奶中。”張宏福說，這些危害來源有的是人為添加進去的，比如動物生病了，要給動物服用抗生素等藥物。還有一些毒素是飼料本身就攜帶的，這些物質(zhì)被稱為抗營養(yǎng)因子（ANFs）。

大多數(shù)生物體內(nèi)都有抗營養(yǎng)因子甚至毒素。以大豆為例，雖然其在動物飼料中被廣泛應用，但其實大豆中含有幾十種抗營養(yǎng)因子，有的抗營養(yǎng)因子食用過量會破壞畜禽的消化道黏膜結構，造成動物消化機能紊亂，發(fā)生腹瀉、死亡。

張宏福表示，長期以來，我國動物飼料生產(chǎn)中因缺乏大豆抗營養(yǎng)因子活性的檢測方法，無法有效地評價大豆抗營養(yǎng)因子。動物營養(yǎng)學國家重點實驗室利用單克隆抗體制備技術，制備了鼠抗β-伴大豆球蛋白單克隆抗體和兔抗β-伴大豆球蛋白多克隆抗體，解決了大豆抗營養(yǎng)因子快速準確檢測的關鍵技術難題，創(chuàng)建了大豆抗營養(yǎng)因子檢測技術體系。鼠抗β-伴大豆球蛋白單克隆抗體被許多國際、國內(nèi)公司用于評價大豆抗營養(yǎng)因子活性水平。

大豆蛋白源抗營養(yǎng)因子危害控制相關研究推動了飼料、畜禽養(yǎng)殖業(yè)和大豆深加工業(yè)的技術進步與發(fā)展。相關成果每年實現(xiàn)直接經(jīng)濟效益10多億元，節(jié)約豆粕150萬噸以上，減少氮排放9.6萬噸以上，創(chuàng)造社會效益上百億元。

霉菌毒素也是飼料中的一種重要毒素。飼料中的霉菌毒素通常以游離和結合兩種形態(tài)存在，現(xiàn)有國標的霉菌毒素測定方法只能測定游離狀態(tài)的霉菌毒素。為此，實驗室分別開發(fā)了模擬豬、雞消化過程的“三步酶法”（唾液淀粉酶—胃酸性淀粉酶—小腸復合酶）和“二步酶法”（胃蛋白酶—小腸復合酶）作為霉菌毒素測定的預處理方法，可以準確測定飼料中結合霉菌毒素和總霉菌毒素的含量。

陳亮介紹，傳統(tǒng)的霉菌毒素脫毒方法因無法降解霉菌毒素、干擾飼料中維生素和微量元素的吸收或降低飼料營養(yǎng)價值，無法廣泛使用。實驗室以黃曲霉毒素B1復篩分離得到9株高效降解細菌；篩選優(yōu)化的枯草芽孢桿菌可降解黃曲霉毒素B180%、黃曲霉毒素G186%、黃曲霉毒素M152%；其發(fā)酵液還能顯著抑制大腸桿菌、沙門氏菌以及金黃色葡萄球菌，并在胃腸道內(nèi)抵抗胃酸和膽鹽。

張宏福表示，動物營養(yǎng)學國家重點實驗室將繼續(xù)瞄準國際學術前沿、聚焦國家重大產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求科學問題，服務國家糧食安全、動物食品安全和生態(tài)安全等重大戰(zhàn)略需求，為我國社會經(jīng)濟與畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供強有力的技術支撐。