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南方网:罗晓春教授:用绿色科技助力“豆粕减量替代”行动

时间:2022-09-21单位:党委宣传部浏览量:10

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  南方网9月20日讯(记者/唐巧燕 通讯员/陈俊杰)近日来豆粕行情暴涨,给饲料养殖企业造成较大压力,也给国家造成了繁重的动物产品稳产保供任务和越来越紧的资源环境制约。9月19日,国家农业农村部着手部署了“豆粕减量替代”行动,提倡“提效、开源、增草,从供需两端同时发力,多措并举促节粮”。广东作为农业饲料大省,如何更好地依靠生物科技、绿色技术贯彻落实国家“豆粕减量替代”部署要求,记者专访了华南理工大学生物科学与工程学院教授、“粤有数”专家委员会生物工程方向首席科学家罗晓春。

  据农业农村部官网消息,农业农村部9月19日召开豆粕减量替代行动工作推进视频会,全面推进豆粕减量替代行动,促进养殖业节粮降耗,保障国家粮食安全。豆粕是大豆碾榨成油后得到的副产品,含有丰富的蛋白质和氨基酸,是制作家禽和畜牧饲料的主要原料,豆粕减量替代既是应对外部供应不确定性的被动选择,更是贯彻新发展理念推动高质量发展的主动作为,对于养殖者节本、饲料生产者节料、全行业增效和国家粮食安全具有重要意义。在2021年全国各省的饲料产量数据中,山东和广东分别位居第一、第二水平,山东省产量达4476.3万吨,比上年增长3.2%;广东省产量3573.3万吨,增长18.7%。

“我国豆粕高度依赖进口,国家的粮食安全和肉类生产供应安全形成较大压力”

  问:罗教授,首先请您分析一下国家“豆粕减量替代”部署的出台背景。

  罗晓春教授:蛋白是饲料最昂贵的原料,饲料蛋白给动物吃,动物长成了,人才有肉吃。饲料蛋白主要来源于动物(鱼粉、鸡肉粉)、植物(豆粕、菜粕、棉仔粕、杂粕)。鱼粉是稀缺原料,已经在过去几年中连番上涨,上涨周期已过;而豆粕才是饲料中最大宗的蛋白原料。美国大豆的生产量和出口量分别占世界的73%和95%,垄断全球市场。中国土地资源有限,适合大豆生长的土地更有限,加之豆类种业技术也被美国垄断,造成了中国豆粕高度依赖进口,让国家的粮食安全和肉类生产供应安全形成较大压力。

  “体外预消化是目前还有很大空间的减量途径”

  问:养殖动物有效快速生长是饲养企业最核心的追求,生长周期的缩短是动物生产效率提升,降低成本的关键,而足量蛋白供应是快速生长的保障,在这一背景下,您认为应该如何做到“豆粕减量”?

  罗晓春教授:在假设饲养量不变的前提下,减量的唯一渠道在于提升动物对蛋白原料的消化吸收。动物要有效生长,其吸收进体内的蛋白量是无法减少的,我们能做的只有提升原料的吸收率,而减少排放。减少排放才是减量的核心。目前能提升消化吸收率的途径有两种,即体内和体外提升。体内提升可以通过在饲料中添加蛋白酶等消化酶,来辅助动物内源的消化酶,提升动物消化道内的消化吸收。这一途径催生了溢多利等饲料酶企业在前十年的快速发展。然而这一途径的提升现今已经到了天花板顶部了,外加的酶不容易在动物消化道内有效工作(包括有胃动物的酸性环境、内源酶与外源酶的兼容性、内源酶对外源酶的降解等问题),靠这一途径在现有的饲料酶添加技术效率上,再往上提升效率的空间已经非常有限。体外预消化是目前依然还有很大空间的减量途径。通过酶或者微生物在体外帮动物先预消化,把蛋白原料降解成氨基酸、肽,不仅可以提升体内消化率,而且可以将原料中的富营养因子降解掉。用体外微生物降解,通过微生物发酵过程产生的酶进行降解,可略过酶的生产过程,降低成本是目前最有前景的饲料消化提升策略。目前市场新兴的发酵豆粕成为众多饲料企业的新宠。然而在微生物体外发酵上,还存在诸多问题,集中在发酵方式的选择和发酵降解效率这两个因素上。在所有的过程中,菌种的选择是最核心的技术,然而这一方面的核心技术却很少研究单位有耐心去突破。没有实质性的高效单一菌株,目前行业用的菌种都是常规菌种的混搭,造成产品质量批次之间波动大,降解效率低。

  “不能与人争粮,以廉代贵,做好‘替代’”

  问:您对“豆粕减量”的讲解很清晰,让我们豁然开朗,那又要如何做到“替代”呢?

  罗晓春教授:替代的基本逻辑有两点,一不能与人争粮,二是以廉代贵。鱼粉最贵,以往大家都在努力用植物蛋白替代动物蛋白,这一时期已过。现在豆粕也贵了,只能用更便宜的菜粕、棉籽粕、杂粕等。廉价的原料一定是动物难消化吸收利用的,跟豆粕一样,微生物体外发酵是最有前景的提升其消化吸收率的绿色途径,在这个方面同样是缺乏有效菌株和高效发酵工艺。除了现有饲用廉价原料,新原料开发和替代迫在眉睫。新原料包括动物来源和植物来源。动物来源新原料主要来自于动物加工过程中的不可食用部分。动物摄取饲料蛋白原料生长过程中,只有部分蛋白转化成了人可食用部分。比如一只鸡可食用的肉,其蛋白含量跟不可食用的鸡毛蛋白量是相当的,虾蟹有超过50%的部分是不可食用的,一些猪、牛加工下脚料是不可食用的,将这些动物生长时消耗转化的蛋白源,其中人不能吃的蛋白或者含氮多糖(几丁质)重新变成动物能吃的蛋白,回流到动物养殖中,形成跟绿色的动物养殖闭环氮循环,是非常有前景的替代途径。比如中国的羽毛产量有500万吨,羽毛的蛋白含量是豆粕的两倍,也就是说羽毛如果可以被动物吃,意味着我们能替代1000万吨的豆粕。几丁质是自然界中仅次于纤维素的第二大生物质,而且还是含氮生物质(多糖),每年地球上的产量超过1000亿吨。然而目前市场上还没有高效降解这些不可食用动物原料的绿色降解技术,一些污染严重的高温高压酸碱处理,造成对原料的破坏,同时环保的成本算上的话,很大程度上得不偿失。新的植物蛋白原料,比如蛋白含量高的牧草,这个方向方兴未艾,同样的问题,动物对植物蛋白的消化吸收率偏低。

“广东可先行一步成立氮循环和绿色降解饲料研究机构”

  问:今年5月,广东省农业农村厅官网发布“广东省农业微生物领域十大可应用转化重大科技成果”,您牵头的“超级改造菌降解农业含氮废弃物(羽毛、虾蟹壳、鱼皮)高值化利用”上榜。作为农业微生物专家,您认为如何用科学、绿色的新技术,更好地贯彻落实“豆粕减量替代”要求?

  罗晓春教授:合成生物微生物降解是“豆粕减量替代”行动的绿色核心技术。任何一种可能用于动物饲养的潜在蛋白原料,无论是可食用的还是不可食用的原料,自然界中都有微生物能降解它们。通常微生物有好利用的氮源时(如蛋白质)时,通常不启用候选的难利用的氮源降解机制。但是从半衰期几个月的羽毛到半衰期15天的虾蟹壳,微生物都有武器和元件去对付它们,包括打开羽毛角蛋白中的二硫键,几丁质酶的分泌等等。合成生物学菌株改造,可增强微生物这些相对弱的元件,而去加速其本身天然慢降解的进程,是把豆粕、杂粕、牧草蛋白、羽毛虾蟹壳废弃物这些原料实现高效快速体外降解,来进行昂贵蛋白原料减量替代的最有前景的绿色解决方案,也是全球实现废弃物资源化利用的核心方向。然而目前这一块很少科研单位和企业愿意去做长期投入的技术研发,加上国内知识产权保护方面力度不够,研发周期长成本高,新技术很快被偷窃和模仿,都极大限制了相关新技术的研发。就现有传统的发酵豆粕技术也是各个企业竞相模仿,互相偷菌种的事情在饲料行业频频发生,造成饲料行业无人愿意去开发新技术,市场产品同质化现象非常严重,形成恶劣地,拼价格战、互相挤压的现状。在这里,我也建议政、产、学、研、企携手,加大饲料原料降解微生物合成生物学改造研究的投入,广东可先行一步成立氮循环和绿色降解饲料研究机构,研发针对不同蛋白原料的降解菌种库,提升蛋白原料的消化吸收率,提升养殖行业的闭环氮循环效率,降低环境氮排放,是绿色养殖的未来;并急需提高饲料行业的知识产权保护力度。在确保国家粮食安全的同时,提供饲料蛋白原料供应保障,解决好人人要吃肉的民生问题。

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