第五節　生物技術將提高動物磷營養效率

養殖場的畜禽糞便，其中含有大量的磷元素，由養殖場排入環境中，污染環境；這是由于許多動物腸胃消化植物磷的能力較差所致。多數飼料糧食主要用于集約化的禽畜養殖場；而養殖場的禽畜實際上多數是些單胃動物，如雞、豬等。它們不能有效的消化植物中的磷，即植酸磷。為了彌補動物對植物磷消化不足所帶來的弱點，加入由磷酸生產的飼料磷酸鹽到配合飼料中，以達到動物對磷所需的營養攝入量。

如果能找到一種方法，使飼料谷物、豆粕等植物中的磷較容易被動物消化吸收；那么，對于養殖戶和飼料生產商來講，可起到一箭雙雕的作用。這樣即可減少飼料磷酸鹽如MCP、DCP、DFP、MAP等的用量，又可以減少排入環境中的磷，減緩環境污染的壓力，起到節約養殖成本，保護環境的雙重功效。

在飼養實踐上已經確定，豬和家禽對飼料糧和豆粕中所含磷量的60%～80%仍然沒有被消化。其原因為：大多數在谷物中的磷是以螯合形式的植酸被化學鍵束縛（如圖1-11所示），在其被消化前必須將植酸進行水解以釋放出無機磷。單胃動物在其消化系統內僅有很少量能水解植酸的酶——植酸酶。因此，在配合飼料的配方中配進其他無機磷源以滿足動物日需要磷的平衡營養量。牛和其他反芻動物則與之不同，具有較復雜的消化系統，并在其內具有較多的植酸酶能有效的消化吸收植物中的磷。所以這些動物飼料中加入的磷量少。

除礦物質飼料磷酸鹽添加劑以外，禽畜飼料的磷源還包括動物衍生蛋白產品，如魚粉（fishmeal）、肉骨粉（meat-and-bone meal）和其他肉類加工工藝產生的蛋白粉。魚粉含66%的蛋白，并含有磷2.9%（以P₂O₅計6.5%）。全球生產多數為工業用途加工的海洋魚魚粉。肉骨粉（MBM）是肉制品加工廠的副產品，含有50%的蛋白質和4.8%的磷（以P₂O₅計11%）。現在，采用先進的食品加工工藝技術的副產肉骨粉的生產裝置在世界以下地區較為普及：北美、歐洲、澳大利亞和新西蘭。所以，未來肉骨粉的生產具有相當大的潛力。在全球其他地區，肉制品的消耗量正在增加；新興工業化國家與發達地區的肉制品加工業才剛剛起步。不過，在20世紀90年代作為動物飼料配方的肉骨粉在世界上曾引起了軒然大波。由于英國瘋牛病（mad-cow disease）的出現，為控制其蔓延，歐洲的成員國對肉骨粉作出限令；要求在英國的動物飼料中禁止使用肉骨粉，而歐洲的其他成員國對肉骨粉的使用加以限制，僅能用于非反芻動物飼料中。所以，反芻動物的肉骨粉不能作為反芻動物的蛋白飼料源使用。

由此帶來了飼料磷酸鹽生產急速發展，尤其是中美兩國飼料磷酸鹽增量迅速。然而生物技術對植酸磷的開發突破，提高了動物對日糧中的磷利用率，使其飼料磷酸鹽用量比例降低。兩種生物技術取得了較快的發展，引入活性植酸酶到飼料中，其結果是顯著的改變動物對植物磷的消化吸收。第一種技術是配入活性植酸酶到常規的飼料配方中；而第二種技術是使用遺傳工程技術將植酸酶基因轉入到飼料糧食如大豆中，因為大豆主要用于生產動物飼料蛋白源的豆粕。

一、在飼料配方中加入植酸酶

現在已普遍認為在飼料配方中加入植酸酶，作為一個方法能更好地使飼料中的天然植物磷得到吸收。該技術已在荷蘭、德國、丹麥作為豬飼料配方的基本方法。在肉雞和蛋雞上做的試驗已經證實，在飼料中配入植酸酶，除有利于動物消化吸收和節約成本外，對限制由養殖場的禽畜糞便排放磷，將是一個重大而深遠意義的舉措。

丹麥巴斯佛的諾瓦挪德士克（Novo Nordisk）是一個飼料配方研究發展酶制品領域的先驅。它生產植酸酶和木聚糖酶，前者幫助動物消化吸收植物中的磷，后者幫助動物消化吸收植物中的非淀粉多糖（植物纖維）。這些產品是以液體形式或包裹膠囊形式被使用。包裹膠囊是為了防止產品遇熱、遇濕分解。

該公司于1995年首先公布植酸酶產品在飼料中的使用性能，并在1996年8月，在丹麥最著名的飼料及顆粒飼料公司托弗雷特KFK（Korm og Foderstof Kompagnite），以自身常用豬飼料配方品牌Bacona Korn加入Novo牌植酸酶，并改名為Bacona Korn L品牌開始生產和銷售。該改型配方產品比該公司傳統的豬飼料配方少加30%的磷酸鈣，卻在豬糞便中減少了30%的磷含量而沒有影響和減少飼料的性能及效果。

KFK占有丹麥約25%的動物飼料市場份額。據稱在引進的豬飼料改進配方Bacona Korn L之后三個月，該公司在Jutland南部的大多數用戶（占丹麥2000萬頭飼養豬的10%），決定換成使用含植酸酶改性配方的飼料。這一點不奇怪，使用含植酸酶的新配方將節約成本。

盡管在荷蘭和德國已經規定用于豬飼料中的酶僅能用在早期斷奶仔豬飼料中。而在丹麥，植酸酶不僅首先大規模使用在豬飼料中，而且也大量使用在育肥豬飼料中。

KFK選擇一個液體配劑方法將植酸酶加入飼料配方中，主要是由于丹麥法規規定的飼料造粒溫度。要求造粒溫度不低于81℃，以消除沙門菌的危害；而KFK造粒操作溫度更高，在95～100℃。假如植酸酶以固體膠囊的形式配入飼料中直接進入造粒機進行造粒，在此溫度條件下，其活性將被破壞。取而代之，在造粒之后植酸酶以液體的形式噴在飼料顆粒上。使用液體配劑系統的方式，也可以加入維生素、氨基酸和其他液體形式的飼料添加劑組分。KFK在Abenra的飼料工廠已經安裝世界最大的液體配劑系統。該工廠具有每小時噴120噸飼料的高精密計量的配劑設備。此設備是由德國的Amandus Kahl公司提供。

在1997年，Novo Nordisky公司在報道了植酸酶用于蛋雞飼料大有前途的試驗結果之后，又報道了含植酸酶的飼料在意大利肉雞上進行的大規模飼料和養殖試驗。1997年10月在意大利北部維琴察（Vicenza）的Fancon公司將飼料造粒生產廠和養殖場結合起來進行試驗。在此試驗條件下，Novo CT植酸酶（固體膠囊）每噸飼料使用0.12kg，取代5kg飼料磷酸鹽（DCP或MCP）。每噸飼料按常用的配方配進玉米/大豆，而其他飼料配入量同等；飼料在75℃條件下進行造粒。飼養試驗表明，雞對磷與鈣的消化吸收得到改善，而其排出的雞糞中的磷含量減少。不僅如此，而且獲得了更好的結果，肉雞飼養證明，獲得了較健康的骨骼發育，并獲得額外的增重。用19.6kg重量組比較，平均增重600g（見表1-18）。試驗也證示，在試驗中喂飼植酸酶的雞中，腿肉和胸肉都有增加，而翼肉卻減少。這也顯示使用植酸酶的另一優點。

植酸酶除改進動物磷的消化吸收外，也增加飼料中氮營養組分的吸收。Fancon公司講，在肉雞中使用植酸酶增加生長速率及產肉量這足以說明這一點。

使用植酸酶的經濟成本，在歐洲和北美，1t飼料磷酸氫鈣260美元，折合人民幣約2000元；而1t植酸酶折合人民幣約4萬元。其價差為：5×2-0.12×40=5.2（元）。在國內，1t飼料磷酸氫鈣1300元；其價差為：5×1.3-0.12×40=1.7（元）。由此可見，植酸酶在發達國家和飼料磷酸鹽價高的地區更具有市場和經濟誘惑力。

二、將植酸酶的基因轉移到飼料谷物中

為什么當植酸酶作為天然飼料組分加入飼料中使用時要全部將其引入飼料加工生產中而不是將其直接通過轉基因工程（遺傳改變）引入飼料谷物本身呢？答案是肯定的。

大豆作為主要食品，已首先進行轉基因工程的研究工作；并在美國和歐洲商業使用了近兩年。最早的轉基因工程，主要研究重點在農業效益上（如抗除草劑轉基因工程，見本章第三節有機磷農藥草甘膦內容）。但在未來，轉基因的研究將集中在專門的遺傳特性上。而工作的成敗是能否贏得大眾的心理接受和能否在人們頭腦里樹立使用轉基因飼料之后確實能獲得更多更大的利益。在轉基因研究工作中，最吸引人的，也是最具瘋狂的是轉基因谷物。該項目的若干研究前沿包括轉基因大豆的工作正在連續、穩定的進行。它可改進使用飼料的成分，控制碳水化合物的平衡，利于動物更好的消化吸收；提高氨基酸水平以減少合成賴氨酸、蛋氨酸的需求；轉基因植酸酶的引入可減少合成飼料磷酸鹽的生產及供應，所有這些研究工作正在緊鑼密鼓地進行。

在禽畜飼料中使用高含量植酸酶的大豆，能減少上百萬噸的磷排入水體之中，減少環境污染。采取這種轉基因的方法加植酸酶于飼料中，其動物糞便中的磷含量可減少一半還要多；這將有助于降低配合飼料的成本，增加蛋白質的消化吸收。如用在豬飼料中也會減少氮從其糞便中向環境的排放量。

三、現有飼養中植酸酶的用法及用量

至2014年，植酸酶的使用折合成動物磷源，相當于飼料磷酸鹽總用量的近10%，采用拌料或飲水添加的方式使用；其用于飼料的添加量見表1-19。

總之，人們已經將生物技術和信息技術作為21世紀的兩大支柱產業。盡管轉基因技術面臨許許多多的挑戰，甚至需要人們心里的接受程度以及更多的試驗結果的應用支撐；但面對21世紀中葉全球人口增長超過90億的嚴峻挑戰，沒有更好的農業科學技術創新，人類要吃飽、吃好的生存需求將束之高閣，成為奢望！正如綠色革命之父、諾貝爾和平獎得主Norman Borlaug所說，喂飽這個世界，沒有好的種子與化學肥料，游戲就結束了。