方熱軍教授：淺談精準營養(yǎng)下畜禽飼料配方設(shè)計的幾個問題

隨著畜牧業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)進程的加快，為達到最大經(jīng)濟效益，實現(xiàn)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，如何優(yōu)化畜禽飼料配方設(shè)計備受關(guān)注，成為了飼料生產(chǎn)企業(yè)的核心技術(shù)。飼料是動物生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，飼料成本通常占養(yǎng)殖成本的70％~80%[1]，因此，降低飼料成本是提高整個養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)濟效益的重要環(huán)節(jié)。設(shè)計精準營養(yǎng)配方是飼料企業(yè)在激烈競爭中獲勝的關(guān)鍵，也是“配方師”價值在產(chǎn)品中的體現(xiàn)。

“精準營養(yǎng)技術(shù)”建立在“互聯(lián)網(wǎng)+”這個大數(shù)據(jù)時代，它通過對飼料原料的全數(shù)據(jù)分析[2]，可以使飼料潛在的營養(yǎng)價值得以充分挖掘，從而使動物精準營養(yǎng)配方成為可能；通過精準營養(yǎng)配方設(shè)計，大量非常規(guī)飼料原料在養(yǎng)殖業(yè)中得以廣泛應用，從而降低飼料成本和養(yǎng)殖成本，減少營養(yǎng)物質(zhì)的排泄，減輕養(yǎng)殖給環(huán)境造成的壓力。

“精準營養(yǎng)技術(shù)”是動物營養(yǎng)界近幾年提出的新概念[3]，精準營養(yǎng)即飼養(yǎng)精準化，是以飼養(yǎng)群體中每個個體的年齡、體況、生長環(huán)境等方面不同為基礎(chǔ)，準確分析個體對營養(yǎng)物質(zhì)的需要，在日糧中提供最佳的營養(yǎng)物質(zhì)成分、數(shù)量比的飼養(yǎng)技術(shù)?！熬珳薁I養(yǎng)技術(shù)”是動物處于正常的生理代謝前提下，通過改變?nèi)占Z組成，充分挖掘飼料中潛在營養(yǎng)成分，使其被動物吸收利用最大化，從而降低養(yǎng)分流失，節(jié)約飼養(yǎng)成本，減輕養(yǎng)殖環(huán)境污染問題的有效方法。“精準營養(yǎng)技術(shù)”主要包含五大要素：①飼料原料中各營養(yǎng)物質(zhì)的精確評定，建立養(yǎng)分數(shù)據(jù)庫；②準確分析不同動物或同一動物不同階段的營養(yǎng)需要量，確定營養(yǎng)需要標準；③設(shè)計平衡日糧配方，適當調(diào)整動物對某一營養(yǎng)物質(zhì)過量或不足；④依據(jù)群體中每個個體的營養(yǎng)需要標準相應地提供最佳營養(yǎng)成分、數(shù)量比的精準日糧；⑤根據(jù)動物營養(yǎng)需要量、原料價格、畜產(chǎn)品質(zhì)量要求、環(huán)境等因素確定的綜合指數(shù)對配方進行調(diào)整。精準營養(yǎng)技術(shù)適用于飼養(yǎng)的所有動物類群。

作為飼料行業(yè)追求的目標，精準營養(yǎng)技術(shù)一直在動物養(yǎng)殖業(yè)長期的探索與實踐中不斷完善。在畜牧業(yè)發(fā)達的國家，精準營養(yǎng)技術(shù)應用比較廣泛，并取得了良好的效益。我國在畜禽飼料配方優(yōu)化設(shè)計中仍然存在諸多問題，精準營養(yǎng)技術(shù)尚處于探索和發(fā)展階段。在養(yǎng)豬方面的調(diào)查顯示，我國5%的養(yǎng)豬戶采用泔水為主，搭配一些配合飼料的喂養(yǎng)模式；有10%的養(yǎng)殖戶不購買標準的預混料，用一定量的礦物質(zhì)（碳酸鈣、磷酸氫鈣等），搭配當?shù)刭徺I的玉米、豆粕、麥麩等按一定比例粉碎混合后飼喂；有30%的養(yǎng)殖戶外購原料和預混料，按配方加工制成配合飼料，以粉狀料飼喂；有30%的養(yǎng)殖戶直接外購公司的全價配合飼料（顆粒狀）飼喂；還有25%是規(guī)模較大、飼料加工設(shè)備配套完善的企業(yè)、由企業(yè)“配方師”及科研團隊設(shè)計的全價營養(yǎng)均衡配合飼料（顆粒、粉狀或餅狀）飼喂，這些飼養(yǎng)模式對階段性精準營養(yǎng)劃分還不夠清晰，沒有達到精準營養(yǎng)配方制作的發(fā)展目標[4]。某些種豬繁殖場公豬、母豬飼料不分品種，均飼喂同一種料；后備母豬飼料不作階段性劃分，生長前期、妊娠前后期、哺乳期均飼喂1~2種料；還有分階段飼養(yǎng)的豬場換料不講過渡，突然換料引起豬應激反應等。這些均不符合“精準營養(yǎng)技術(shù)”5大要素所要求的做法。近年來，在國家環(huán)保政策的影響下，飼料工業(yè)、養(yǎng)殖行業(yè)發(fā)生了巨大變化，越來越向規(guī)?；?、專業(yè)化、科學化方向發(fā)展，隨著精準營養(yǎng)概念的提出，各企業(yè)、養(yǎng)殖戶開始向“精準營養(yǎng)技術(shù)”邁進，特別是在飼料配方優(yōu)化設(shè)計方面應用不斷深入，也更加廣泛。

3.1 安全合法原則

選擇飼料原料應以安全為本，沒有安全性為前提，就談不上營養(yǎng)性。飼料原料的安全性首先要求原料本身對動物是無害的，根據(jù)精準飼料配方設(shè)計出來的配合飼料對動物是安全的，同時所生產(chǎn)的畜禽產(chǎn)品對人體是安全的，因此，必須對飼料原料進行安全性評價，不使用發(fā)霉、變質(zhì)的原料，嚴格控制有毒有害物質(zhì)原料使用量，如棉籽粕、菜籽粕的用量，避免微量元素中重金屬元素超標，合理使用飼料添加劑，不使用違反規(guī)定的藥物，保證動物和人類不受影響。飼料配方設(shè)計必須遵守國家有關(guān)飼料生產(chǎn)的法律法規(guī)，如《飼料和飼料添加劑管理》條例、《飼料原料目錄》、《飼料添加劑安全使用規(guī)范》等，禁止使用“目錄”以外的原料，確保飼料產(chǎn)品的安全性和合法性[5]。

3.2 營養(yǎng)均衡原則

營養(yǎng)平衡是指飼料中營養(yǎng)素種類、數(shù)量比例能滿足不同動物或同一動物不同生理階段的營養(yǎng)需要，從而保證動物機體正常繁殖和健康生長。精準營養(yǎng)配方飼料不僅強調(diào)營養(yǎng)素水平之間的平衡，如能量與蛋白質(zhì)之間，必需氨基酸與非必需氨基酸之間的平衡，而且重視原料來源不同造成的營養(yǎng)源之間的差異，如蛋白質(zhì)可來源于植物性飼料和動物性飼料，礦物質(zhì)分為有機源和無機源；同時注意了營養(yǎng)源組合加工之間的差異，不同的營養(yǎng)源可能存在拮抗和促進作用，如作為能量源的小麥與酶制劑同時添加，能提高小麥的有效能值。

3.3 生理適應性和經(jīng)濟性原則

飼料原料的選擇、精準營養(yǎng)配方設(shè)計應與動物不同生理階段的消化生理特點相適應，飼料本身的適口性直接影響采食量。如菜粕適口性較差，作為日糧原料使用，配比過高會降低采食量，若與豆粕、棉粕合用，則可以改善適口性，使各種原料中營養(yǎng)物質(zhì)充分互補，提高日糧的有效營養(yǎng)價值。良好的加工工藝可大幅度提高飼料品質(zhì)，減少加工過程原料中維生素、礦物質(zhì)等養(yǎng)分的損失，還可增強其適口性，提高消化率[6]。好的飼料配方不但應滿足畜禽營養(yǎng)最適生理需求，而且所使用的原料成本應盡量降到最低，應符合經(jīng)濟性原則。

3.4 畜禽產(chǎn)品高品質(zhì)及環(huán)保原則

畜禽產(chǎn)品的高品質(zhì)是養(yǎng)殖業(yè)追求的終極目標，是保證我國養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的立足點。長期以來，由于養(yǎng)殖業(yè)對畜禽生長速度、產(chǎn)蛋率、飼料轉(zhuǎn)化率和瘦肉率過度追求，導致了畜禽產(chǎn)品品質(zhì)下降[7]。因此，現(xiàn)代畜禽飼料配方設(shè)計要滿足動物營養(yǎng)需要、均衡元素比例、價格最低三個條件基礎(chǔ)上，也要進一步追求畜禽產(chǎn)品的高品質(zhì)，可以說，在未來的畜禽養(yǎng)殖行業(yè)當中，綠色畜禽產(chǎn)品將是未來主要的發(fā)展方向。同時精準飼料配方設(shè)計應把畜禽生產(chǎn)是否會造成環(huán)境污染作為重點關(guān)注，從而維持生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。

4.1 明確設(shè)計目標動物

進行精準配方設(shè)計時必須明確設(shè)計出來的配合飼料飼喂的目標動物，首先要全面分析目標動物的品種、性別、處于什么樣的生理階段，以及明確飼料配方的預期目標值，然后選用相應的飼養(yǎng)標準，如60~90 kg體重的瘦肉型生長育肥豬平均日增重(ADG）應達800 g《豬飼養(yǎng)標準，NY/T65—2004》，同時使出欄豬豬肉肉色、風味、嫩度、多汁性和系水力等富有人文色彩的豬肉品質(zhì)方面有所提高；其次，應考慮飼料產(chǎn)品定位問題，明確產(chǎn)品檔次與市場競爭力。

4.2 確定精準營養(yǎng)標準

飼養(yǎng)標準是根據(jù)大量重復的科學實驗和生產(chǎn)經(jīng)驗累積的結(jié)果，飼養(yǎng)標準是精準配方設(shè)計的首要依據(jù)。隨著畜牧行業(yè)專業(yè)化和現(xiàn)代化進程加快，飼養(yǎng)標準可根據(jù)實際條件進行必要的調(diào)整。首先要根據(jù)目標動物的品種、性別、處于什么樣的生理階段及明確飼料配方的預期目標值，其次要考慮氣候季節(jié)、溫度、濕度、環(huán)境因素（地域因素）、加工過程等因素帶來的影響，科學地規(guī)定出每頭（只）動物每天需要供給的最佳營養(yǎng)物質(zhì)成分、數(shù)量比的日糧。目前，不同的國家有各自的飼養(yǎng)標準，應結(jié)合自身的特點準確選用。確定飼料的營養(yǎng)水平時不可能滿足全部指標，應有重點地進行篩選，由于各類因素之間的影響，不同動物對營養(yǎng)素需要的優(yōu)先度不一樣，因此，在設(shè)計時應注意先后次序。如設(shè)計家禽飼料配方時，各種營養(yǎng)素中以能量和蛋白質(zhì)最為優(yōu)先考慮，礦物元素和維生素次之；設(shè)計家畜飼料配方則應把蛋白質(zhì)優(yōu)先考慮，然后考慮能量、礦物元素、維生素、纖維素等。不同的畜禽，使用能量單位的表示方法不同。通常豬使用的是消化能（DE），而采用凈能體系相對于消化能體系、代謝能體系具有獨特優(yōu)勢，凈能系統(tǒng)可提供最接近真實的可為動物的維持和生產(chǎn)利用的能量值；設(shè)計精準營養(yǎng)配方可通過平衡必需氨基酸的組成來降低粗蛋白質(zhì)水平，解決當前蛋白資源緊缺的問題，達到降低生產(chǎn)成本、改善豬肉品質(zhì)、減少N排放的目的[8]。同時要注意，任何一個營養(yǎng)標準，都是在特定條件下為特定目標而設(shè)定的。例如，美國NRC（2012）是以瘦肉型豬為模型的營養(yǎng)標準，目標是追求育肥豬的生長速度快，料肉比低，所以NRC這一標準不一定適合我國本地品系豬。

4.3 選擇最佳飼料原料

不同的動物以及動物不同的生長階段，對原料都有不同的要求，選擇最佳的飼料原料也是做好配方的關(guān)鍵步驟。幼齡動物消化系統(tǒng)尚未發(fā)育成熟，選擇原料時要注意其與消化系統(tǒng)的適應性。如設(shè)計斷奶仔豬日糧時，所用原料應選擇易于仔豬消化、適口性好，使用膨化大豆能有效避免仔豬發(fā)生的腹瀉問題。飼料原料全數(shù)據(jù)分析不但能獲取原料的營養(yǎng)成分，也能分析非營養(yǎng)成分及抗營養(yǎng)成分含量。選擇最佳的飼料原料，我們可盡量利用當?shù)刭Y源充足、營養(yǎng)豐富且價格較低的原料。

4.4 原料營養(yǎng)素精準取值

配方設(shè)計過程中原料營養(yǎng)素精準取值至關(guān)重要，這關(guān)系到所設(shè)計的精準營養(yǎng)配方是否能滿足實際生產(chǎn)的需要，取值可以參考《中國飼料成分及營養(yǎng)價值表》，最新版本為2017年第28版[9]，該版本是在1990年第一版到2016年第27版的基礎(chǔ)上，結(jié)合國家重點實驗室自主研究課題，參考美國NRC（2012）發(fā)布的《豬營養(yǎng)需要》、法國飼料數(shù)據(jù)庫、德固賽AMINODat5.0等數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上修訂的，除繼續(xù)完善了飼料成分與營養(yǎng)價值數(shù)據(jù)外，對部分發(fā)布過的生物學效價數(shù)據(jù)再次進行了補充與完善。通過查閱最新的飼料原料營養(yǎng)價值表，確定所選原料各養(yǎng)分含量。在此基礎(chǔ)上，還應考慮如何對飼料營養(yǎng)成分進行評定，取值最符合精準營養(yǎng)配方的要求。同一原料，由于品種、產(chǎn)地、品質(zhì)、級別等不同，其實際營養(yǎng)成分也往往不同，設(shè)計配方時盡量選擇條件相近的作參考。在沒有把握選用現(xiàn)有數(shù)據(jù)時，應以實測值為準[10]。

4.5 選擇合適的配方計算方法

飼料配方設(shè)計的方法比較多，常用的有傳統(tǒng)手算法和現(xiàn)代計算機運算法[11-13]。手算法包括試差法、對角線法和代數(shù)法等，手算法計算配方有它的局限性，即過程繁瑣，計算量大，需要豐富的實踐經(jīng)驗與較強的專業(yè)知識，往往經(jīng)過反復計算才能得到結(jié)果，且無法得出最佳配方。隨著計算機大數(shù)據(jù)在飼料配方生產(chǎn)中的應用的越來越普及，大型飼料生產(chǎn)或養(yǎng)殖企業(yè)多使用飼料配方軟件，這些軟件價格較高且較難與該企業(yè)生產(chǎn)實際結(jié)合，在中、小型養(yǎng)殖場應用很少。應用計算機技術(shù)、運籌學及線性規(guī)劃方法，通過大數(shù)據(jù)設(shè)計配合飼料配方時，將動物對各營養(yǎng)素的最適需要量和飼料原料的營養(yǎng)成分及價格作為已知條件，把滿足動物營養(yǎng)需要量作為約束條件，再把最低飼料成本作為配方設(shè)計的目標函數(shù)。這種方法也是目前應用最廣泛的飼料配方設(shè)計方法。

“精準營養(yǎng)”也稱為個性化的營養(yǎng)，是最近幾年養(yǎng)豬界熱議的話題。個性化定制精準飼料配方能降低高達10%飼料成本，面對養(yǎng)豬業(yè)低迷的市場行情，節(jié)約飼料成本助推了精準營養(yǎng)理念在不同飼料公司、養(yǎng)殖企業(yè)的推廣應用?！熬珳薁I養(yǎng)”其實跟中醫(yī)的“辨證施治”類似，根據(jù)不同情況設(shè)計個性化飼料配方。首先，不同品系豬的營養(yǎng)需要不同，以美系、丹系母豬為例，兩個品種代表著兩類育種方向。丹系母豬繁殖性能優(yōu)良，但抗應激能力較差，在飼料配方中應重視滿足繁殖方面的營養(yǎng)，因此氨基酸能量比、礦物質(zhì)和維生素含量要相應提高，同時要特別注意環(huán)境改變帶來的應激和夏季熱應激時的營養(yǎng)調(diào)控；而美系母豬由于體格較丹系大，背膘較厚，鈣、磷等礦物質(zhì)需要量較大，不同階段營養(yǎng)攝入與丹系豬差異較大。美系、丹系豬與中國地方豬相比更是差異較大。不同階段豬對營養(yǎng)需求也有較大差異，要綜合營養(yǎng)濃度、采食量等指標來精準設(shè)計階段性飼料配方。不同地域環(huán)境和飼料管理條件不同，營養(yǎng)需求也不同，如豬舍內(nèi)有沒有控溫控濕措施、欄舍內(nèi)飼喂器的不同、飼喂方式（限飼或自由采食）的不同、以及飼喂階段劃分的不同，均對營養(yǎng)需求有較大差異。其次，個性化精準飼料配方需做好原料數(shù)據(jù)庫的準確評價，如豬場主要原料玉米，根據(jù)不同產(chǎn)地、不同玉米種類、不同季節(jié)水分含量的變化、玉米能值等差異，全面評估后合理使用，同時要將原料的加工方式，如制粒和調(diào)質(zhì)過程中原料的互作性變化作為考量因素，最后根據(jù)確定好的綜合指數(shù)設(shè)計出最佳個性化飼料配方。

6.1 注意原料的實際營養(yǎng)成分

準確評定飼料原料所含實際營養(yǎng)成分是做好精準營養(yǎng)配方的關(guān)鍵。不同的原料由于產(chǎn)地、環(huán)境、收獲時機、加工、貯運方式、水分、霉變程度等的不同，其營養(yǎng)成分也會存在很大差異。因此，在設(shè)計配方時，可以參考《中國飼料成分及營養(yǎng)價值表》（第28版，2017），再結(jié)合原料實測結(jié)果來調(diào)整相應營養(yǎng)成分。當然，應注意行業(yè)所發(fā)布的營養(yǎng)價值表最新版本，使原料營養(yǎng)成分取值盡可能達到精確。

6.2 注意某些原料的限量使用

按照確定的飼養(yǎng)標準所規(guī)定的需要量來設(shè)計配方時，由于某些原料中含有抗營養(yǎng)成分或有毒物質(zhì)，如棉籽粕中含有游離棉酚，不但對動物有毒，還能與賴氨酸結(jié)合，從而影響蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值；魚粉、米糠等會導致體脂肪軟化，從而影響肉質(zhì)，因此這些原料要限量使用[14]。不同原料之間營養(yǎng)成分搭配，也可能發(fā)生互補和拮抗而限量。因此，要根據(jù)畜禽品種、生長階段等不同來確定某一原料以及添加劑的用量。

6.3 注意選用指標的系統(tǒng)性和配套性

“營養(yǎng)需要量”是裝載動物營養(yǎng)研究成果的“卡車”，營養(yǎng)需要指標的多少、深度體現(xiàn)著一個國家、一個時代動物營養(yǎng)研究的水平。以“豬營養(yǎng)需要”（NRC，2012）為例，美國NRC（2012）中分別列出了回腸標準可消化氨基酸和回腸表觀可消化氨基酸數(shù)據(jù)。在進行精準營養(yǎng)配方時，需要量若以凈能（NE）、回腸標準可消化氨基酸（SID）為基礎(chǔ)，則日糧中原料都應按照凈能、回腸標準可消化氨基酸來取值。如設(shè)計7~11 kg仔豬（日增重約335 g）日糧，精氨酸SID需要量為0.61%，則日糧中玉米和豆粕等不同原料精氨酸含量取值時均應以精氨酸回腸標準可消化率多少來計算。日糧中原料營養(yǎng)價值用表應與“豬營養(yǎng)需要”NRC（2012）標準配套使用。因此，精準營養(yǎng)配方設(shè)計在采用不同飼養(yǎng)標準或營養(yǎng)需要的指標體系應基本相同。

6.4 注意配合飼料對畜禽產(chǎn)品品質(zhì)的影響

畜禽產(chǎn)品高品質(zhì)是目前畜牧科技工作者追求的目標之一，也是增強我國畜產(chǎn)品國際競爭力的關(guān)鍵。研究表明，對畜禽飼喂一些特殊的飼料添加劑，可提高原有的營養(yǎng)價值和畜禽產(chǎn)品的檔次，從而提高畜禽產(chǎn)品的市場競爭力和養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟效益。如在雞飼料添加2%大蒜,可使雞肉香味變濃[15]。飼糧中的能量和蛋白質(zhì)水平都會影響動物體脂的沉積，從而影響肉質(zhì)嫩度[16]，因此，在配方設(shè)計過程中要注意配合飼料對畜禽產(chǎn)品品質(zhì)的影響。

在大數(shù)據(jù)時代背景下，基于飼料原料全數(shù)據(jù)分析、營養(yǎng)需要多指標的精準估計使動物精準營養(yǎng)配方成為可能。精準營養(yǎng)配方技術(shù)要求準確評定飼料原料營養(yǎng)物質(zhì)成分、數(shù)量比，根據(jù)不同動物及不同生長階段等綜合因素進行設(shè)計，通過精準營養(yǎng)配方技術(shù)的推廣和應用，可以降低飼料成本，減輕養(yǎng)殖環(huán)保壓力，提高畜禽產(chǎn)品品質(zhì)，從而推動我國飼料工業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)、健康發(fā)展。

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