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(dòng)物蛋白?如何實(shí)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(guó)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(jiǎn)稱中心)長(zhǎng)期關(guān)注的問題。中心由中國(guó)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(yíng)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(jī)制研究”中的重大突破獲得2016年度國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。
“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(duì)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(yíng)養(yǎng)學(xué)手段來調(diào)控提升豬肉品質(zhì)的。”
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?jiān)菏康膸ьI(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(duì)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(jī)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(jià)格昂貴的L-精氨酸具有重要的生理、代謝、營(yíng)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(shí)驗(yàn)，終于以便宜的味精為原料合成出了價(jià)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(zhǎng)、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(guó)際上“理想氨基酸模型”理論在應(yīng)用中相對(duì)不準(zhǔn)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(guó)《動(dòng)物科學(xué)》期刊副主編Adeola 認(rèn)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(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)精氨酸等功能性氨基酸對(duì)營(yíng)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(jìn)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(yàn)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(jìn)蛋白質(zhì)沉積，改善胴體性狀和肉品質(zhì)。”譚碧娥解釋說。這是科學(xué)界首次通過研究精氨酸對(duì)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(duì)日糧氨基酸的吸收效率是決定動(dòng)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(jī)理方面，團(tuán)隊(duì)闡明了精氨酸和N-氨甲酰谷氨酸調(diào)控腸道功能、營(yíng)養(yǎng)素沉積分配和繁殖生理的作用機(jī)制;揭示了功能性氨基酸促進(jìn)孕體發(fā)育的機(jī)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(jī)制。營(yíng)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(qiáng)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(guó)農(nóng)學(xué)會(huì)科技評(píng)價(jià)處組織專家對(duì)該成果給予了高度評(píng)價(jià)：項(xiàng)目針對(duì)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(jī)制開展系列研究，取得了重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)，得到國(guó)際同行的高度認(rèn)可，并產(chǎn)生了重要的影響。
提升畜禽養(yǎng)殖業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力
中心圍繞生豬與草食家畜日糧關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)素代謝途徑與調(diào)控機(jī)理，構(gòu)建了以功能性氨基酸和碳水化合物營(yíng)養(yǎng)代謝機(jī)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(yíng)養(yǎng)及腸道健康研究領(lǐng)域的國(guó)際地位。他們的研究成果被湯森路透(2014)評(píng)價(jià)為國(guó)際農(nóng)業(yè)領(lǐng)域引用率世界前1%。2010年被國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)評(píng)為“國(guó)家重大科學(xué)突破或重要科學(xué)進(jìn)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(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，2014~2015年度中華農(nóng)業(yè)科技獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
研究成果使人們認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)體系的不足，推動(dòng)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(guó)家新飼料添加劑證書，提升了我國(guó)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)模化、集約化畜牧業(yè)，面臨著飼料資源短缺、動(dòng)物機(jī)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(hù)以及糧食戰(zhàn)略安全三者之間的矛盾，長(zhǎng)久以來都是各國(guó)科學(xué)家們研究的重點(diǎn)之一。因此，通過調(diào)控家畜營(yíng)養(yǎng)素代謝途徑和機(jī)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(duì)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(guó)國(guó)情，又符合國(guó)際市場(chǎng)需求，將確立我國(guó)生態(tài)環(huán)保畜牧業(yè)生產(chǎn)體系在國(guó)際上的引領(lǐng)地位。
30多年來，印遇龍團(tuán)隊(duì)的研究成果已推廣到全國(guó)15個(gè)省份80多家企業(yè)，這些企業(yè)累計(jì)新增產(chǎn)值410億元，產(chǎn)生社會(huì)效益176億元，打破了外資企業(yè)壟斷我國(guó)飼料高端市場(chǎng)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(shì)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(yíng)養(yǎng)利用效率提高15%以上，支撐我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)向生態(tài)可持續(xù)健康發(fā)展，在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)領(lǐng)域國(guó)際領(lǐng)先地位更為突出，形成不可替代的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
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