亞熱帶農(nóng)區(qū)畜禽健康養(yǎng)殖研究中心從“口糧”入手破解生態(tài)養(yǎng)豬難題
如何讓家畜吃下去的飼料最大程度地轉(zhuǎn)化為動物蛋白?如何實現(xiàn)真正的生態(tài)養(yǎng)殖，使不用瘦肉精、不含藥物殘留的“放心肉”“好吃肉”上餐桌?這是中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所亞熱帶農(nóng)區(qū)畜禽健康養(yǎng)殖研究中心(以下簡稱中心)長期關(guān)注的問題。中心由中國工程院院士印遇龍領(lǐng)銜，有研究員6名、副研究員9名，主要開展亞熱帶區(qū)域集約型養(yǎng)豬業(yè)產(chǎn)品健康與環(huán)境安全、農(nóng)牧復(fù)合系統(tǒng)草食家畜營養(yǎng)生理調(diào)控與健康養(yǎng)殖方面的研究。
1月9日，中心因“豬日糧功能性氨基酸代謝與生理功能調(diào)控機制研究”中的重大突破獲得2016年度國家自然科學(xué)二等獎。
“辣椒炒肉”為什么好吃
“辣椒炒肉”是一道頗受歡迎的湘菜，一盤好吃的辣椒炒肉對豬肉的品質(zhì)尤其挑剔。
“豬肉好不好吃，與一塊肉中的肌肉、脂肪比例密切相關(guān)，我們就是通過營養(yǎng)學(xué)手段來調(diào)控提升豬肉品質(zhì)的?！?/span>
作為該研究的第二完成人譚碧娥也是辣椒炒肉的愛好者，能迅速從一塊肉的風(fēng)味判斷出整頭豬的飼養(yǎng)方式。
在印遇龍院士的帶領(lǐng)下，譚碧娥、吳信、孔祥峰、姚康等人從分子水平研究豬的“吃飯”問題，針對養(yǎng)豬業(yè)中存在的日糧蛋白質(zhì)利用效率不高、繁殖性能和肉品質(zhì)下降等問題，圍繞豬腸道氨基酸代謝與生理功能調(diào)控機制開展了系列研究，解決了豬飼料高效安全地轉(zhuǎn)化為蛋白的難題。
蛋白質(zhì)飼料資源短缺、生產(chǎn)效率低下制約了養(yǎng)豬業(yè)的健康發(fā)展。而價格昂貴的L-精氨酸具有重要的生理、代謝、營養(yǎng)作用，若用于飼料添加，可確保人畜安全。但如何得到便宜的精氨酸呢?
科學(xué)家們歷經(jīng)多次實驗，終于以便宜的味精為原料合成出了價格僅為精氨酸十分之一的精氨酸生素，添加到飼料中與豬體內(nèi)的精氨酸分解酶結(jié)合，便生成了讓豬能吃快長、腹瀉少的精氨酸，并且沒有抗生素和興奮劑殘留。他們揭示了功能性氨基酸在豬腸道中的高效利用規(guī)律，豐富了腸道“首過代謝”理論，克服了目前國際上“理想氨基酸模型”理論在應(yīng)用中相對不準確的弊端，為提高飼料氨基酸利用效率提供了理論依據(jù)。美國《動物科學(xué)》期刊副主編Adeola 認為，該研究從組織器官和基因水平闡釋了氨基酸與碳水化合物代謝的內(nèi)在聯(lián)系，是建立淀粉釋放葡萄糖速度的理想蛋白質(zhì)體系理論的基礎(chǔ)依據(jù)。
除此之外，該研究團隊還發(fā)現(xiàn)精氨酸等功能性氨基酸對營養(yǎng)素沉積分配和孕體發(fā)育具有調(diào)控作用。
“精氨酸等功能性氨基酸可促進胎盤發(fā)育，提高母豬繁殖性能，緩解病毒感染造成的繁殖障礙。通過飼養(yǎng)試驗和屠宰分析，我們發(fā)現(xiàn)精氨酸、亮氨酸和谷氨酸可調(diào)控肥育豬脂肪和蛋白質(zhì)代謝通路，促進蛋白質(zhì)沉積，改善胴體性狀和肉品質(zhì)?！弊T碧娥解釋說。這是科學(xué)界首次通過研究精氨酸對肌肉和脂肪組織脂肪代謝的不同調(diào)控作用，改寫了氨基酸的歷史。
腸道對日糧氨基酸的吸收效率是決定動物飼料蛋白質(zhì)利用效率的關(guān)鍵因素，氨基酸經(jīng)豬腸道吸收入血液后除了合成蛋白質(zhì)以外還具有重要的生理功能。在機理方面，團隊闡明了精氨酸和N-氨甲酰谷氨酸調(diào)控腸道功能、營養(yǎng)素沉積分配和繁殖生理的作用機制;揭示了功能性氨基酸促進孕體發(fā)育的機制和精氨酸通過影響胃腸道菌群代謝物以及差異調(diào)控脂肪代謝相關(guān)通路而重新分配體脂的機制。營養(yǎng)理論得以豐富，而功能性氨基酸用于養(yǎng)豬生產(chǎn)增強腸道健康、改善肉品質(zhì)和緩解繁殖障礙也得到了理論依據(jù)。
中國農(nóng)學(xué)會科技評價處組織專家對該成果給予了高度評價：項目針對養(yǎng)豬業(yè)中存在的日糧蛋白質(zhì)利用效率不高、繁殖性能和肉品質(zhì)下降的問題，圍繞豬腸道氨基酸代謝與生理功能調(diào)控機制開展系列研究，取得了重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)，得到國際同行的高度認可，并產(chǎn)生了重要的影響。
提升畜禽養(yǎng)殖業(yè)核心競爭力
中心圍繞生豬與草食家畜日糧關(guān)鍵營養(yǎng)素代謝途徑與調(diào)控機理，構(gòu)建了以功能性氨基酸和碳水化合物營養(yǎng)代謝機理為核心的農(nóng)牧復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)資源高效利用技術(shù)體系，確立了在豬氮磷營養(yǎng)及腸道健康研究領(lǐng)域的國際地位。他們的研究成果被湯森路透(2014)評價為國際農(nóng)業(yè)領(lǐng)域引用率世界前1%。2010年被國家自然科學(xué)基金委員會評為“國家重大科學(xué)突破或重要科學(xué)進展資助成果的典型創(chuàng)新案例”。先后獲得了湖南省自然科學(xué)獎一等獎1項，2014~2015年度中華農(nóng)業(yè)科技獎一等獎。
研究成果使人們認識到傳統(tǒng)蛋白質(zhì)營養(yǎng)體系的不足，推動了功能性氨基酸在養(yǎng)殖業(yè)中的廣泛應(yīng)用，例如N-氨甲酰谷氨酸獲批國家新飼料添加劑證書，提升了我國科學(xué)養(yǎng)豬水平和養(yǎng)豬業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。
目前看來，快速發(fā)展的規(guī)?；⒓s化畜牧業(yè)，面臨著飼料資源短缺、動物機體健康、畜產(chǎn)品品質(zhì)安全和養(yǎng)殖環(huán)境污染四大問題。尤其是如何解決“吃肉”與環(huán)境保護以及糧食戰(zhàn)略安全三者之間的矛盾，長久以來都是各國科學(xué)家們研究的重點之一。因此，通過調(diào)控家畜營養(yǎng)素代謝途徑和機體內(nèi)環(huán)境平衡，建立以提高飼料資源利用效率、降低家畜生產(chǎn)對養(yǎng)殖環(huán)境的污染并重的生態(tài)畜牧業(yè)核心技術(shù)體系，既適合中國國情，又符合國際市場需求，將確立我國生態(tài)環(huán)保畜牧業(yè)生產(chǎn)體系在國際上的引領(lǐng)地位。
30多年來，印遇龍團隊的研究成果已推廣到全國15個省份80多家企業(yè)，這些企業(yè)累計新增產(chǎn)值410億元，產(chǎn)生社會效益176億元，打破了外資企業(yè)壟斷我國飼料高端市場的格局。
從亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所的“十三五”規(guī)劃來看，中心將通過未來5年努力，形成優(yōu)勢明顯、特色突出的家畜健康養(yǎng)殖創(chuàng)新研究與產(chǎn)業(yè)技術(shù)支撐體系，使生豬與草食家畜產(chǎn)業(yè)營養(yǎng)利用效率提高15%以上，支撐我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)向生態(tài)可持續(xù)健康發(fā)展，在動物營養(yǎng)領(lǐng)域國際領(lǐng)先地位更為突出，形成不可替代的核心競爭力。
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