2021年以来,为贯彻落实《粮食节约行动方案》,按照农业农村部的部署和要求,各地农业农村部门积极开展饲料养殖行业实施豆粕减量替代行动,在推广低蛋白多元化饲料精准配方技术上取得了明显成效。部分饲料养殖企业在实践中探索出成功的技术路径,涌现了一批典型案例,为全行业豆粕减量使用作出了示范。
2022年9月,农业农村部召开了豆粕减量替代行动工作推进视频会,分别公布了三种饲料中豆粕减量替代技术模式和8家典型案例。
为宣传“饲料中豆粕减量替代技术模式”的重要性,加大对典型案例的推介,引导饲料养殖企业加快技术创新,助力全行业深入实施豆粕减量替代行动,本期开设了“饲料中豆粕减量替代典型案例专栏”,宣传企业典型模式的示范作用,展现饲料养殖龙头企业的社会责任,树立行业品牌正能量,开创绿色科技助力“豆粕减量替代”新的局面。
01 牧原:推进豆粕减量替代行动 向无豆日粮进发
牧原食品股份有限公司(以下简称“牧原股份”)从1992年开始进行低蛋白日粮初试,2000年开始推行低蛋白日粮,从需求端不断探索猪群真实营养需求,减少日粮中多余蛋白供给;从供给端充分使用合成氨基酸替代部分豆粕,持续降低豆粕使用比例。经过多年创新研发及实践,通过全面推广低蛋白日粮技术,使养猪豆粕用量始终维持在较低水平。
一、牧原股份豆粕减量替代探索20年回顾
回顾牧原股份探索氨基酸替代豆粕的20年,在2006年豆粕饲用量占比最高为14.9%,2010年豆粕饲用量占比最低为4.2%,20年间豆粕饲用量占比平均为8.2%(图1),比照养殖行业15.3%的豆粕用量,平均减量达到了7.1%。2003年至2022年,牧原股份养猪共耗用饲料5747万吨,其中豆粕减量达到了548万吨。
图1 牧原股份历年养猪豆粕用量占比
注:2022年数据取自1~8月
牧原股份饲料配方使用可消化氨基酸体系,充分使用合成氨基酸,推进小品种氨基酸的研发和使用,可进一步降低豆粕用量。牧原股份生猪日粮中主要补充赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸和异亮氨酸6种限制性氨基酸。对合成氨基酸的应用主要依赖于技术进步(图2)。
图2 牧原股份合成氨基酸应用历程
牧原股份从1993年开始引入赖氨酸和蛋氨酸,2000年率先引入了苏氨酸,2002年率先尝试饲料中添加色氨酸,试验表明不影响猪群生产性能。2010年,为了继续减少养猪豆粕用量,通过积极整合国内外资源,与氨基酸生产企业联合创新,推进缬氨酸规模化生产技术研发。2016年,在饲用缬氨酸不具价格优势和饲料成本适度增加的情况下,牧原股份依然通过引入缬氨酸推动其规模化生产,促使厂家技术进步和成本降低。2017年,牧原股份全猪群推广了缬氨酸。2019年,牧原股份探索异亮氨酸,但国内异亮氨酸市场供应量小且价格高,牧原股份与战略供应商联合研发不断推动异亮氨酸规模化生产;2021年又与研究机构联合创新技术提高异亮氨基酸的产出效率,明显降低生产成本。2022年,牧原股份开始探索苯丙氨酸,未来会引入组氨酸和亮氨酸等小品种氨基酸,目标是充分应用氨基酸,持续降低豆粕用量。
二、推广应用低蛋白日粮技术,成效显著
2020年,全国养猪行业饲料中豆粕添加量为17.7%,而牧原股份的猪饲料配比中豆粕用量仅为9.8%,约为行业的1/2,在2021年牧原股份豆粕用量占比为6.9%。
牧原股份通过实践表明,用低豆粕养猪是切实可行的,不仅成本低,而且效果好,从繁殖成绩、生长速度、饲料报酬和肉质肉色等方面评价,均无不良影响。截至目前,牧原股份养殖的猪PSY 达到了28;在30~110千克阶段的日增重部分批次已超过1千克,饲料报酬达到2.3;牧原股份培育的雪花猪肉也是用低蛋白日粮饲养的,肉质不受影响。
通过测算,如果低蛋白日粮在全国推广应用,全国每年可实现氮减排98万吨,节约大豆2000万吨,节约土地1.5亿亩。
2021年3月,牧原股份董事长秦英林在人代会上提交建议案《关于大力推广低蛋白日粮应用的建议》,提出加大低蛋白日粮推广力度。2021年5月,秦英林在第七届全球猪业论坛上将牧原股份低蛋白日粮的相关数据向全球养猪行业公开共享。同年5月27日,农业农村部就秦英林在十三届全国人大四次会议上提出的关于大力推广低蛋白日粮应用的建议(第7740号建议)作出答复:“农业农村部高度重视低蛋白日粮研发与推广应用。加快推广低蛋白日粮,可提高原料利用效率、降低豆粕用量、减少大豆进口依赖、降低养殖成本、减少氮排放,一举多得。”
2022年3月,秦英林在全国人大会上提交了建议案《关于推动生猪产业高质量发展的建议》,建议调整优化饲料配方结构,大力推广低蛋白日粮技术,引导饲料配方多元化,促进豆粕减量替代,从而降低豆粕使用量和大豆进口量。同年9月,在农业农村部召开的豆粕减量替代行动工作推进视频会上,秦英林作了《响应农业农村部号召,做好低蛋白日粮应用》的报告发言,表示牧原股份将加大研发投入力度,从“低豆”向“无豆”进发。
三、继续推进豆粕减量替代行动,向无豆日粮进发
牧原股份低豆粕技术推广应用的背后是技术的支撑。目前,牧原股份猪营养研究院有213名研发技术人员,他们长期专注于猪的营养研究,持续探索各猪群最适营养需要,建立牧原股份猪营养标准,依据生产性能采用最适营养标准可降低豆粕用量。
牧原股份拥有智能化研发团队1000余人,致力于用科技赋能养猪。通过智能管链变频混合技术,在养殖场可根据猪群生长阶段和生长性能动态调整营养供给,满足多阶段日粮供给需求,实现精准营养供给,确保低蛋白日粮的有效实施。
图3 牧原股份营养研发团队
下一步牧原股份将加大研发投入,推进规模化生产异亮氨酸、苯丙氨酸、组氨酸等产品,降低生产成本;同时充分挖掘微生物蛋白资源,促进开源替代,提效减量,减少进口大豆依赖,夯实养殖业发展基础,实现无豆日粮常态化。
02 新希望六和“猪、禽多元化日粮应用”见实效
近年来,新冠肺炎疫情、俄乌冲突、气温飙升等因素不断搅动全球粮食市场走向,导致供应链体系受到严重冲击。在全球农业资源有限的背景下,快速增长的畜产品和饲料需求使得“人畜争粮”矛盾日益突出,畜禽饲料已成为人类粮食资源主要的竞争者之一。据统计,2021年我国粮食和其他的饲料原料的供给总量(国内产量加上净进口量)约9亿多吨,养殖业饲料年消耗量近4.5亿吨,占我国粮食产量与进口量总和的47%。而在养殖过程中,饲料成本占总成本的60%~80%,其中,豆粕作为主要的原料是影响饲料成本的关键因素之一。目前,国内大豆85%依赖进口,供需缺口极大,严重危害我国粮食安全和食品安全。USDA数据显示,2022—2023年,我国豆粕消费量7429万吨,饲用消费7312万吨,占中国豆粕总消费量的98.42%。饲用豆粕大部分依赖进口,进口依存度高达80%以上。所以推进饲料粮减量使用不仅能在一定程度上缓解对进口大豆的依赖,也是保障我国饲料工业稳定发展的客观需要。
新希望六和股份有限公司(以下简称“新希望六和”)作为全球最大的饲料供应商,在豆粕减量方面做了大量储备性研究,经过不断的探索与实践,已经掌握了低蛋白、低豆粕、低玉米多元化日粮配方技术,并以技术运营为抓手,通过数字化手段,使研究成果在饲料产业中不断释放价值。
一、开源节流
围绕豆粕减量这个课题,新希望六和内部启动“节粮专项行动”,立项联合攻关种子项目《玉米、豆粕减量替代技术研究与应用》,集中资源和力量进行专项研究。在做好企业自主研发的同时,新希望六和充分联动行业资源共创共享,2022年联合国内优秀企业、高校、科研院所等参与国家十四五重点专项《蛋白饲料生物工程制造前沿技术及新产品创制》项目,负责“非粮蛋白饲料提质增效关键技术及产品创制”及“生物制造蛋白饲料营养价值及高效利用技术研究”两个课题,研究豆粕减量技术,且积极参与《低蛋白低豆粕多元化日粮生产技术规范》《肉鸡低蛋白低豆粕多元化日粮生产技术规范》两项团体标准的制定工作,以内外合作研发的形式,实现共创共享,促进行业高质量发展,展现头部企业的责任与担当。该项目主要从以下两个方面进行研究:
(1)广辟蛋白原料种类。研究花生粕、棉粕、菜粕等杂粕原料的高效利用技术,提高各种杂粕的利用效率,消除杂粕抗营养因子及解决其使用中存在的问题,进一步减少豆粕的使用。研究新型生物制造蛋白原料在畜禽饲料中的应用,通过对菌体蛋白、昆虫蛋白等新型蛋白的开发及生物学价值评估,为豆粕减量替代的研究提供新思路。在猪料上,创新性配伍使用全脂米糠、胚芽粕、花生粕及葵花仁粕,可降低豆粕用量3%~5%;在禽料上创新性配伍使用花生饼粕、DDGS、玉米蛋白粉及动物源蛋白原料,可降低豆粕用量3%~5%。
(2)低蛋白配方技术研究。在氨基酸平衡的基础上,合理利用合成氨基酸(赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸等)及生物酶制剂技术,提高蛋白利用效率,降低日粮粗蛋白水平,减少蛋白原料的使用。通过上述技术的集成,生猪饲料蛋白水平可降低1.5%~2%,禽饲料蛋白水平可降低0.5%~1.5%,进而降低豆粕原料的使用量。
二、提质增效
2014年公司自主搭建生物创新平台,牵头开发和推广生物环保饲料技术,经过数年积累沉淀,已掌握菌种库构建、原料生物脱毒、生物熟化和环境改良等生物饲料产业核心技术。目前新希望六和通过发酵、酶解等生物预消化技术,有效提高棕榈粕、棉籽粕、菜籽粕等非常规原料营养价值,蛋白降解率提高30%~50%,纤维降解率超过60%,抗营养因子消除率75%~90%,利用吸附技术降低原料毒素,极大地提高了非常规原料使用效率。基于以上技术的集成,公司在行业内率先推出了青印迹、羊羊得益、鱼渔欢系列生物环保饲料,年推广量超过300万吨。该项技术的应用不仅提高了饲料原料利用率,改善了养殖动物肠道健康状况及生长性能,还满足了养殖业低排放的环保要求,最终实现了生态养殖,引领饲料行业迈向4.0时代。
三、精准营养
2022年新希望六和自主研发的鸿瞳·NHF配方系统在国内饲料产业全面上线运行,解决了配方软件主要依靠国外企业的行业痛点,使其成为国内惟一一家拥有自主配方系统并实现工厂全覆盖的农牧企业。为了更充分挖掘原料价值,公司早在2012年就启动数据库建设项目组,联合高校、科研院所建立第一个肉鸭数据库,并快速推进猪料数据库项目建设,该数据库中包含了200多种非原粮类饲料原料营养参数,30余种地产蛋白原料营养参数(花生粕、菜粕、棉粕、玉米蛋白粉、南瓜籽饼、核桃饼、辣椒粕、葵花籽粕、番茄籽粕、羽毛粉、肉骨粉、肉粉、发酵白酒糟、酱油糟、血粉、昆虫蛋白粉等)。在原料评估过程中,除了关注原料的质量安全和利用效率,同时还为确保参数的准确性,通过化学分析、近红外、仿生消化、动物试验及生产数据等多种方式综合验证。新希望饲料研究院现有6台仿生消化仪,每年可以评估800多个样品,拥有30余个研发基地,每年可开展近400余项动物试验。结合自主构建的饲料原料动态营养价值数据库,对80余种可替代豆粕的饼粕类原料数据进行了完善,工厂可根据到厂原料的实际营养参数,利用鸿瞳·NHF配方系统实时调整配方,并通过EBS直接传到中控系统,饲料配方的设计和执行更精准。在加工过程中,注重加工参数优化,针对多元化原料采用针对性加工方式并进行相应参数校正,使得加工精细化程度更高。公司根据不同区域产品定位、品类特点、客户需求,制定了不同的豆粕加工标准,对粉碎机配件进行技术改造,适应当地特点,明显降低豆粕损耗。根据豆粕营养指标的差异,分级、分畜种使用,并通过补充工业合成氨基酸(赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸等),精准添加酶制剂等饲料添加剂,提高蛋白原料利用效率,开发低蛋白型日粮,在满足动物营养需要的前提下,从源头上降低豆粕用量。
图1 生物环保料发酵车间
图2 生物创新平台
图3 生物环保饲料系列
四、落地推广
新希望六和提出培训10万名新型职业农民计划,发挥企业在科技创新、金融支持、技术培训、市场对接等方面的优势,为乡村振兴培养一批“爱农业、懂技术、善经营”的新型职业农民。截至2021年12月,累计线下培训1908场,74969人,线上培训1349万人次(含线上绿领公益大讲堂),为乡村振兴培养现代化人才,以训战结合的方式引领饲料行业发展,为未来中国现代农业的发展贡献积极力量。2021年,公司猪禽配合饲料产量为1960万吨,豆粕平均用量占比为10.7%,比养殖业消耗的饲料中豆粕平均含量低4.6个百分点,相当于减少豆粕用量90万吨。
图4 数字营养模型
另一方面,在养殖端通过优化育种、精准饲喂,减少饲料耗用。猪产业制定了饲料准确使用SOP,饲料订料、打料、使用与录入精细化管理,保证饲料准确使用、降低饲料成本、提高猪群生长性能。此外,还通过采取优化断奶后30天饲喂管理、调整标准饲喂程序、校准料盒和调整饲喂量记录表等措施,持续提升精准饲喂水平;目前已在全集团推广妊娠母猪精准饲喂技术,在保证母猪体况和繁殖性能的基础上,头均母猪饲喂量每年可节约24千克,一年可以节约饲料近两万吨。
图5 智能生产车间
新希望六和以不变的匠心坚守品牌底线,以躬身力行履行民生企业担当,成为豆粕减量替代的先行者。未来,公司还会持续通过饲料配方优化、饲喂技术及数字技术的提升,推动“产-购-储-加-销”等环节的高效衔接,实现全流程、全系统的节粮目标。新希望六和将坚定“长期主义”的信念,胸怀“智慧城乡的耕耘者、美好生活的创造者”的企业愿景,致力于成为行业“可信赖的力量”。
03 海大集团:杂粕替代技术推动豆粕减量替代
一、海大集团豆粕减量替代背景
近期,农业农村部部署全面推进豆粕减量替代行动,提倡“提效、开源、增效,从供需两端同时发力,多措并举促节粮”,促进养殖业节粮降耗,保障国家粮食安全。豆粕是饲料中重要的蛋白原料,我国每年豆粕消耗量巨大,但国内大豆产出量供不应求,导致中国豆粕极度依赖进口,大豆对外依存度超80%。但自2018年以来,我国大力引导饲料养殖企业推广低蛋白日粮。全国养殖业在2021年消耗的饲料中豆粕占比降到15.3%,比2017年下降2.5%,节约豆粕约1100万吨,折合大豆1400万吨,相当于1亿亩以上耕地产出量。因此,大力推进豆粕减量替代行动,对养殖者节本、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。
广东海大集团股份有限公司(以下简称“海大集团”)是中国农牧行业的领军企业,饲料是海大集团三大核心业务之一,饲料产销规模位列中国第二、世界第三。2022年上半年,在行业困难和调整突然加速到来的背景下,海大集团饲料销量(含内部养殖耗用量)974万吨,同比逆势增长约11%。在2022年上半年玉米、豆粕价格暴涨的情况下,海大集团能够保持相对较好的销量和利润率,与公司大力推行玉米豆粕减量替代,实施杂粮杂粕多元化日粮技术密不可分。
在饲料中豆粕减量替代方面,海大集团近年来围绕“低蛋白、低排放”进行研究探索,通过氨基酸平衡技术、酶制剂技术、抗营养因子预处理技术等进行原料组合,有效释放各种杂粕的最大替代性能,大幅降低豆粕用量,做到了低豆粕、低蛋白、低毒素、氨基酸平衡,在满足猪禽生产性能的同时有效降低氮的排放。
二、海大集团豆粕减量替代技术模式
1.大批量检测,建立非常规饲料原料营养价值动态数据库。用好杂粮杂粕等非常规饲料原料,准确评价其营养价值是关键。为了使饲料原料营养价值数据库中的数据具有代表性,海大集团通过常规湿化学方法、动物实验、仿生消化仪进行大批量的检测,建立并及时修正应用的数据库系统。经过多年的积累,当前生猪饲料原料营养价值数据库中的非常规原料已包含DDGS(玉米、稻谷或小麦)、棉粕、菜粕、花生粕、米糠、小麦、大麦等127种原料,已检测并实现动态修正的指标包括干物质、粗蛋白、粗脂肪、灰分、18种氨基酸、粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维等,目前已在公司畜禽料生产中广泛应用。
2.维持猪禽不同阶段氨基酸平衡,推进低蛋白日粮应用。配制基于可利用氨基酸模式的低蛋白日粮是降低豆粕用量的重要途径,其主要实现途径为按照饲料原料中氨基酸实测值(湿化学方法)或数据库模型动态预测的可利用氨基酸(如标准回肠氨基酸消化率)值,根据猪禽不同生长阶段的实际营养需求,选用合适的氨基酸平衡模式,补充必需氨基酸,维持猪禽各生理阶段的氨基酸平衡,可维持并改善生长性能。
3.建立差异化营养精准需要量体系,提高杂粮杂粕原料添加比例。充分参照国内外猪禽营养需要量标准,根据不同养殖区域的饲养管理条件和公司生产性能试验结果,优化调整营养需求参数,建立了差异化的猪禽营养精准需要量体系。分析构建了公司常用饲料原料的完整营养价值数据库,除豆粕外,还涉及稻谷、小麦、大麦、高粱等替代谷物,花生粕、棉粕、菜粕、葵花籽粕等杂粕,麸皮、次粉、米糠、米糠粕、玉米胚芽粕等谷物加工副产物,主要指标包括干物质、粗蛋白、粗脂肪、灰分、18种氨基酸、粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维等。通过长期大群饲养试验验证,以净能值和可消化氨基酸等关键参数为基础,在补充赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸等合成氨基酸的前提下,确定了不同杂粮杂粕原料在不同动物、不同生长阶段的适宜添加量。根据不同杂粮杂粕原料的抗营养因子组成和含量,采用体外仿生消化模型和动物饲养试验相结合的技术手段,结合酶制剂在加工过程中的稳定性评估结果和动物内源性消化酶活力参数,研究筛选适宜的酶制剂组合和用量。为消除杂粮杂粕原料的植酸和真菌毒素等抗营养因子,通过前期大量的猪群饲养试验,确定了饲料中酶制剂和真菌毒素吸附剂等添加剂的使用方案,进一步提高杂粮杂粕原料添加比例。
海大集团科研人员进行实验
三、海大集团豆粕减量替代应用成效
海大集团在豆粕减量替代计划中积极探索的同时,也参与行业标准《生猪低蛋白低豆粕多元化日粮生产技术规程》(T/CFIAS 8001-2022)的制定工作,为行业发展贡献海大力量。
目前海大集团已在猪禽料中大力推广豆粕减量替代方案,集团2021年猪料中保育阶段仔猪饲料豆粕使用量较全国猪料豆粕平均水平节约3.7%豆粕,生长猪饲料豆粕使用量较全国猪料豆粕平均水平节约7.7%豆粕,自有养殖平台益豚事业部及部分外销育肥阶段猪料已推行无豆粕配方。
在减量替代实际行动中,海大集团根据各个地区植物种植和加工企业分布特点,因地制宜地制定不同的减量替代策略。
华北地区:充分运用区域蛋白及其加工副产品优势。海大集团华北区域根据区域内食品及酒精等产业集中的特点,以棉粕、菜粕、花生粕及其他非大豆类植物蛋白原料为替代基础,进一步开发出5%~8%玉米淀粉渣、3%~5%玉米蛋白粉、5%~8%玉米胚芽粕、5%~10%小麦次粉等副产物原料在猪禽料中的使用策略,2021年区域内实现豆粕比例在全国平均水平上降低5.1%。
华南地区:发挥区域内谷物原料及深加工产物特点。海大集团华南区域以南方谷物种植面积广泛特点为抓点,通过猪群试验开发出3%~5%大米蛋白粉、8%~10%米糠、5%~8%米糠粕、5%~8%DDGS(稻谷、小麦等)等副产物原料在猪禽料中的使用策略,2021年区域内实现杂粮及其副产物比例提升到28%,豆粕用量较全国猪料平均水平降低3.5%。
四、为农牧行业稳健发展、国家粮食安全贡献海大力量
2021年,海大集团饲料销量1963万吨,猪禽饲料豆粕平均用量占比12%,比养殖业消耗饲料中豆粕平均含量低3.3个百分点,相当于减少豆粕用量46万吨。当前,海大研究院通过杂粕的合理替代技术,将保育阶段猪料配方豆粕使用比例降为12%左右,生长猪小猪料最低降至8%,部分育肥猪配方能够实现无豆粕配方日粮。
未来,海大集团将充分发挥中国农牧行业领军企业的责任与担当,持续落实豆粕减量替代行动,确保饲料产品安全可靠、高效稳定,为助力农牧行业稳健发展、保障国家粮食安全贡献海大力量。
04 大北农集团“饲料原料高效处理利用”推动豆粕减量替代
一、集团豆粕减量替代背景
粮食安全是关乎国计民生的根本大事,2022年中央一号文件明确指出“牢牢守住保障国家粮食安全”,对粮食安全提出“硬要求”。2021年,全国粮食饲用消费量3.95亿吨,占粮食消费总量48%,国家粮食安全根本在于饲料粮安全。目前我国每年大豆进口量约1亿吨,对外依存度高达80%以上。如果豆粕在饲料中的添加比例降低5%,理论上可减少约2500万吨进口大豆,占我国大豆进口的25%。降低豆粕在饲粮配方中的用量对保障我国粮食安全有重大意义。近年来国际贸易战及局势动荡,豆粕进口受限且价格持续上涨。因此,无论是从国家粮食安全的角度还是饲料及养殖企业生存的角度,迫切需要开发豆粕减量技术。
大北农集团是以邵根伙博士为代表的农业科技工作者创立的农业高科技企业,创建于1993年,并于2010年在深圳证券交易所挂牌上市。集团始终秉承“报国兴农、争创第一、共同发展”的企业理念,致力于以科技创新推动我国现代农业发展。集团产业布局涵盖饲料科技产业、养猪科技产业、作物科技产业、动保疫苗科技产业、农业互联网产业等多个领域,是集饲料与养殖一体化的科技企业。2021年,饲料销售量为590万吨,其中猪饲料458万吨,水产饲料43万吨,反刍饲料57万吨,禽用饲料31万吨;生猪销售数量为251万头,生猪存栏138万头,其中基础母猪存栏11万头。
推进豆粕减量替代关系到国家粮食安全,大北农集团作为饲料养殖一体化科技企业,有使命、责任和义务推进豆粕减量替代。集团自2005年以来,从替代原料高效利用技术研究、低蛋白质日粮配制技术研究、新型蛋白饲料原料创制等诸多方面开展了探索和实践,在全国范围内积极推广应用低蛋白、低豆粕日粮配方。
图1 生物饲料发酵产品
二、集团豆粕减量替代技术模式及应用成效
1.技术模式。
(1)充分发挥地域优势,高效处理利用非常规饲料原料。根据各省分公司当地原料采购情况,因地制宜,发挥地域优势,一省一策。根据不同区域杂粮杂粕和粮食加工副产物的种类和营养特性,检测评估抗营养因子、真菌毒素等质量安全风险因子的种类与含量水平,针对性采用优良发酵菌株和高效酶制剂对原料进行发酵处理,降低原料中有害因子含量,提高营养物质消化率,最大限度扩大豆粕替代原料的选择范围。根据替代原料中的维生素、矿物元素等营养物质含量,精准补充亚油酸、生物素、氯化钠等添加剂,确保饲料中脂肪酸、电解质和酸碱的平衡性,提高杂粮杂粕型饲料品质。参与起草了《生猪低蛋白低豆粕多元化日粮生产技术规程》(T/CFIAS 8001-2022)团体标准。
(2)开展净能氨基酸平衡技术,推进低蛋白日粮应用。应用我国饲料原料现有数据库和标准重要参数,结合大群动物饲喂效果验证,对公司自有数据库中的原料营养价值和动物营养需要量参数进行实时修正,建立基于饲料原料净能和可消化氨基酸等核心参数的饲料配方软件系统。结合低蛋白质日粮净能氨基酸平衡理论,科学补充合成氨基酸技术,实现生猪饲料低蛋白低豆粕日粮甚至无豆粕日粮的配制。目前集团饲料中引入的合成氨基酸有赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸和异亮氨酸。
图2 “蛋白饲料生物制造创新联合体”揭牌仪式
2.应用成效。集团已在猪料中全面推广豆粕减量替代方案,外销及自有养猪平台全部使用低豆粕日粮,并依托大北农牵头承担的十四五国家重点研发计划“蛋白饲料生物工程制造前沿技术及新产品创制”项目及“蛋白饲料生物制造创新联合体”合力推动畜牧行业豆粕减量替代。
(1)使用杂粕及粮食加工副产物,进行豆粕减量替代。
充分利用山东玉米深加工产业聚集的区域优势,使用玉米胚芽粕和玉米蛋白粉等替代豆粕。在自用生长育肥猪和怀孕母猪配合料中添加4%~10%玉米胚芽粕、1%~3%玉米蛋白粉,配合小麦、米糠等原料,基本实现无豆粕添加;浓缩料中用米糠粕+玉米胚芽粕+玉米蛋白粉,代替5%~10%的豆粕。
充分利用京津冀及华北地区粮食加工产业聚集的区域优势,使用米糠/米糠粕、玉米副产物、小麦副产物等粮食加工副产物替代豆粕,通过补充必需氨基酸,降低豆粕用量。
(2)低蛋白日粮技术在集团各分公司的应用。
西南地区:2012年率先推出粗蛋白18%的教槽料、保育料,粗蛋白16%的仔猪料,日粮粗蛋白质水平降低1%~2%。
东北地区:2014年集团在黑龙江省大部分猪种推广使用低蛋白日粮技术,并开发畅优系列浓缩料产品,豆粕用量降低5%~7%。
华北地区:2018年《仔猪、生长育肥猪配合饲料》发布后,河北地区开始采用低蛋白日粮技术,仔猪、生长育肥猪料的粗蛋白质水平降低1%~2%。
华东地区:低蛋白日粮技术已在山东等省份的所有猪配合饲料中推广使用,豆粕用量降低3%~5%。2020年在江西区的所有猪商品配合饲料中推广使用,粗蛋白质水平降低0.5%~1%。
(3)国家重点研发计划项目助力豆粕减量替代。2021年,大北农集团凭借雄厚的科研实力、产业基础,牵头承担了十四五国家重点研发计划“揭榜挂帅”项目“蛋白饲料生物工程制造前沿技术及新产品创制”(以下简称“蛋白项目”),针对我国蛋白饲料紧缺,进口依存度高的问题,3年项目期内,将创制一碳菌体蛋白、酵母菌体蛋白、昆虫蛋白、预消化非粮蛋白等20余种新产品,并形成生物制造蛋白饲料原料在猪、蛋鸡、肉鸡上的集成应用技术方案,猪鸡日粮中豆粕用量减少5%以上,实现新增和节约1600万吨大豆当量蛋白饲料,有效推动豆粕减量替代。截至2022年9月,已创制新产品10个,实现新增和节约145万吨大豆当量蛋白饲料。
(4)组建蛋白饲料生物制造创新联合体,共同推动豆粕减量替代。2022年,大北农集团联合蛋白项目10家参加单位,联合发起成立“蛋白饲料生物制造创新联合体”,紧密围绕国家重大需求,整合产业链技术创新、产品创制、成果转化、示范推广、生产应用等优势资源和单位,实现饲料养殖产业“技术链-创新链-产业链-价值链”高度融合,形成我国蛋白饲料创新阵型,共同推动豆粕减量替代。截至2022年9月,联合体成员单位共62家,包括辽宁康普利德生物科技有限公司、新疆泰昆集团有限责任公司等31家蛋白原料生产企业,温氏食品集团股份有限公司、双胞胎(集团)股份有限公司、禾丰食品股份有限公司等25家配合料生产/养殖企业,武汉新华扬生物股份有限公司、北京菲迪饲料科技有限责任公司等5家饲料添加剂企业,社会组织1家。
三、豆粕减量替代,大北农在行动
经过多年技术创新与实践,大北农集团已建立自有饲料原料营养价值数据库,形成低蛋白低豆粕多元化日粮配制技术体系。2021年,公司猪禽配合饲料产量500万吨,豆粕平均用量占比10%,比养殖业消耗饲料中豆粕平均含量低5.3%,相当于减少豆粕用量27万吨。
接下来,大北农集团将从生物制造蛋白饲料原料创制、地源性原料开发及应用、生物饲料生产及使用标准制定、原料数据库完善、低蛋白高氨基酸日粮研发和营养标准制定、饲料精准加工等方面持续推动豆粕减量替代,为保障国家粮食安全作出重要贡献。
05 禾丰聚焦“提效减量”推进豆粕减量替代
近期,农业农村部召开“豆粕减量替代行动工作推进视频会”,全面推进部署豆粕减量替代行动,提倡“提效、开源、增效,从供需两端同时发力,多措并举促节粮”,促进养殖业节粮降耗,保障国家粮食安全。
作为一家以饲料生产、肉鸡产业化和生猪养殖为核心业务的上市公司,禾丰食品股份有限公司(以下简称禾丰)积极响应国家豆粕减量行动,从氨基酸平衡技术、替代性原料开发等方面开展豆粕减量替代研究,“饲料精准配方高效加工应用”技术模式,为全行业豆粕减量替代作出了示范,荣获农业农村部“饲料中豆粕减量替代”典型案例。
目前,禾丰猪配合饲料豆粕用量在10%左右,育肥阶段配合饲料豆粕添加量可降到3%~5%或无豆粕的日粮。禾丰牧业生猪浓缩饲料占比高,豆粕添加量比2018年降低了9%~10%。
一、绿色科技,开源替代
近两年,豆粕价格快速上涨和阶段性供应不稳定,要求企业进一步在畜禽饲料中豆粕减量与替代,增效降本,提升供应链弹性。在新形势下,禾丰积极探索,凭借五大举措减少大豆依赖,为保障饲料粮供需平衡、稳定国家粮食安全大局提供了有力的技术支撑,做出了积极贡献。
1.采用低蛋白动态配方技术。禾丰从2006年起与荷兰皇家德赫斯公司合作,储备了净能体系下低蛋白多元化日粮的先进技术。作为我国《生猪&肉鸡低蛋白低豆粕多元化日粮生产技术规范》制定企业之一,禾丰的配方设计是基于净能和回肠可消化平衡氨基酸的技术进行,除了补充赖、蛋、苏、色4种氨基酸外,在不同产品阶段或不同配方结构下还要补充缬氨酸和异亮氨酸这两个小品种氨基酸,在生猪体重低于25千克的前端料和90千克体重后的育肥阶段,粗蛋白质水平降低空间更大,25~90千克体重阶段可以适当降低粗蛋白质水平。实践表明,猪配合饲料粗蛋白质水平总体降低了1%~1.5%,氮排放降低了8%~12%。
另外,在实施低蛋白日粮技术时,关注此技术带来的动物适口性或采食量不能被影响;同时考虑其他营养素平衡,这包括了能氮平衡、脂肪酸平衡(补充亚油酸或不饱和脂肪酸)、电解质平衡和微量营养素的调整等,以保证饲料产品的使用效果。
2.配方中采用多元化蛋白原料。近期,禾丰的研发结果进一步证实,4~5种甚至更多种类蛋白原料配合使用好于简单的2~3种蛋白源的配方效果,如脱酚棉籽蛋白粉、棉粕、菜粕、花生粕、葵花粕、谷物加工副产品、棕榈仁粕等蛋白质原料都可不同比率的替代豆粕。充分利用不同蛋白原料间营养价值的木桶平衡理论,考虑和权衡杂粕中的高纤维带来的功能性价值和对消化率的负影响。
3.合理使用酶制剂和饲料添加剂。针对非常规饲料原料中抗营养因子或风险因子的种类和含量,选择适宜的预处理技术,如发酵技术、酶解技术、物理加工处理技术、使用合理的酶制剂产品等,如植酸酶、非淀粉多糖(NSP)酶和蛋白酶,这三种酶在业界已经被广泛应用。禾丰自主研发的复合酶制剂组合,显著提高了杂粕利用率。对玉米副产品中的各种毒素、花生粕中的黄曲霉毒素等,通过添加霉菌毒素脱毒剂或降解剂来消除或缓解,以保证饲料的卫生指标安全和动物安全。
4.关注饲料加工和饲喂管理技术。配方结构变化后加工工艺一定随之变化,如适度膨化、粉碎粒度、制粒温度、调制时间、环膜压缩比、冷却工艺参数等需要细心摸索和调整; 甚至不同的生产线和设备型号都需要做相应的调整。关注饲料成品的容重、硬度、颗粒耐久指数(PDI)、粉料中粒度等指标的变化和其质量的稳定性;配方师要关注不同产品阶段原料种类的衔接;在饲喂端,动物换料要有过渡期,对市场料提前做好引导和售前服务。
5.引导市场和养殖端科学使用阶段性细分的饲料产品。商品饲料客户往往在猪价高的时候,倾向于把高蛋白饲料阶段的料一直喂到出栏,造成了蛋白原料浪费,需要做好示范和引导。同时,商品饲料面对千家万户,低蛋白低豆粕日粮技术要提前做好市场铺垫。禾丰生猪养殖自用配合料完全应用了以上所有技术,并正在把这些生产大数据的稳定的效果以示范案例的方式进行本区域的推广,带动规模化猪场和家庭农场无顾虑的使用低蛋白低豆粕日粮的饲料产品。
二、禾丰经验,提效减量
研究畜禽饲料中豆粕的减量与替代方案,不仅可以降低饲料企业和终端养殖户的成本,也可以充分利用我国的多种地产原料,增效降本,具有重要意义。
禾丰应用豆粕减量替代技术在核心试验场进行验证后,并在多个区域进行推广,取得了良好效果,节约了饲料资源,不影响动物生产性能,为行业提供借鉴参考。如肉鸡产业化中,目前禾丰在配方设计上并不限制粗蛋白的最低值,只是限定必需氨基酸和非必需氨基酸的含量。在东北非小麦产区,谷物主要以玉米或糙米掺混物(二者粗蛋白都在7.3%~8.5%)为主的肉鸡日粮,优化出的饲料配方粗蛋白质在20%~22%。在配方中豆粕用量从2020年的24%~28%降低到2021年的22%~25%,豆粕在配方中用量总体下降了1%~4%,换算后,相当于在300万吨白羽肉鸡配合料里,少用了3~12万吨豆粕;在山东、河南及河北地区,用小麦(粗蛋白11.5%~13.5%)日粮优化出的白羽肉鸡配方,豆粕用量减少8%~12%。另外,生猪方面,低蛋白低豆粕多元化日粮技术在禾丰生猪产业化某一区域阶段出栏的3万头猪上应用,结果发现:应用豆粕替代技术的试验组比对照组料比降低0.04,按照1头猪增重110千克计,每头猪节约饲料用量约4.4千克,1头猪可节约14~17.5元。
三、未来规划,精准聚焦
豆粕减量替代是一个长期的课题。未来,禾丰将从以下5点继续探索,在豆粕减量替代、提质提效工作上力求精益求精,保障食品安全。
1.持续优化原料数据库。借助公司的湿化学分析、近红外扫描数据、仿生测定、试验场验证、生猪生产大数据以及应用国家科研单位的研发进展,不断更新数据、细化迭代,研究动物不同生理阶段、不同供应商、不同季节或不同加工工艺下原料价值的变化并及时的应用落地,增效降本。
2.持续挖掘替代原料的应用潜力。探索各种替代原料的最大添加量,不只是在配方中用了杂粕,而是用到量,为减量和替代豆粕奠定基础。
3.继续改进饲料生产工艺。细化加工工艺参数并对工厂硬件进行改造,当前饲料加工厂环节的配料仓和原料仓数量不足,一定程度上限制了多元化原料的使用。
4.关注低蛋白低豆粕日粮是否对畜产品风味或质量产生影响。
5.引导市场接受低蛋白低豆粕日粮。在深入推进豆粕减量替代的同时,示范与引导辐射市场养殖端接受新技术产品,共同为粮食安全做贡献。
06 扬翔:低蛋白日粮技术 助力中国养殖业高质量发展
一、低蛋白日粮技术背后的科技力支持
低蛋白日粮,是在科学认知动物氨基酸需求和饲料原料氨基酸供给的基础上,通过添加晶体合成氨基酸,达到精准满足动物氨基酸的需求。应用低蛋白概念配制的日粮与按NRC推荐的日粮蛋白质水平相比,可以降低粗蛋白水平2%~4%,不降低动物生产性能和健康状况的同时,降低蛋白原料的添加量,提高动物对蛋白原料的利用率,降低了生产成本和动物代谢负担,减少了粪污排放。
低蛋白日粮的意义在于节约蛋白资源和降低氨氮对环境的污染,是利国利民的大好事。
广西扬翔股份有限公司(以下简称扬翔)成立于1998年,是农业产业化国家重点龙头企业。聚焦产业互联网支撑的猪业料、养、宰、商一体全产业链,涵盖原料、饲料、基因、种猪、猪精、肉猪、屠宰、深加工、食品、智能设备、数字平台产业生态及从农场端到餐桌端各环节的智能技术服务。
以自立以来,扬翔高度重视内生力与科研创新,秉承“科技改变养猪业”的理念,持续投入科研创新,从2010开始就不断研发低蛋白日粮技术和豆粕替代的方案,与华中农业大学、中国农业大学、中山大学等院校及国内外科研机构开展“产、学、研”深度融合,搭建科研平台,促进科技成果转化,成为行业校企合作典范。
通过十二年的研发,扬翔主要替代原料有葵花籽粕(用量3%~15%)、菜籽粕(用量3%~15%)等。
二、豆粕减量替代应用技术
1.应用净能和可消化氨基酸平衡技术降低配方蛋白水平。
(1)研发生长育肥猪最佳阶段划分、各阶段低蛋白限值和适宜净能值;实现了产品降低粗蛋白2%~3%的水平,以豆粕为主要蛋白源的配方中豆粕用量相应降低了5%~7%。
(2)查询有关资料(INRA、CVB、Evonik、FeedSaas等),获取氨基酸标准回肠消化率和能量回归公式,计算出可靠的原料可消化氨基酸及净能值。不断通过试验基地动物性能测试及每批进货原料检测指标、市场产品信息反馈等,持续修正更新数据库中的饲料和原料相应指标。
扬翔集群式楼房智能化猪场
2.精准评价替代原料,有效实现豆粕减量。
(1)饲料营养研究中心联合采购部门进行市场调研,调查市场替代原料种类,普查原料的产地、来源、加工工艺、可供数量、价格、稳定性等。
(2)利用扬翔检测中心配备的先进仪器(如氨基酸分析仪、液相色谱仪、气象色谱仪、原子吸收仪、仿生消化仪等)对原料各项指标进行分析检测(如常规八大项、中酸洗纤维、淀粉、氨基酸、钠钾等)。
(3)通过仿生消化,测定原料各项有机物消化率,了解替代原料和玉米、豆粕的差异,同时通过动物代谢试验,了解替代原料的能量消化率情况。
(4)大样本多批次动物性能测试,实现替代原料大幅使用,豆粕大幅下调,并保证生产性能良好和成本降低。
(5)实际生产中,扬翔在不同阶段,根据原料特点及价格合理使用不同比例,达到豆粕减量替代的目的,如在中大猪阶段使用不同梯度的葵花籽粕替代部分豆粕,使用5%、10%的葵花籽粕替代豆粕对中大猪阶段的生长性能没有明显差异,达到了豆粕减量、降低成本的目的。
精准营养 扬翔饲料
3.豆粕减量替代行动成效显著。通过连续多年的生产实践积累,确定了生长育肥猪最佳阶段划分、各阶段饲料蛋白水平限值和适宜净能值等参数,形成了适应自身养殖生产特点的生猪低蛋白氨基酸平衡日粮技术体系。通过合理添加赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸和异亮氨酸等合成氨基酸,在保证生猪生产性能的前提下,将养殖全程饲料蛋白水平降至14%。对小麦、大麦、高粱等谷物类原料进行中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、淀粉、氨基酸、钠、钾等重要化学成分的分析检测,采用可消化氨基酸和净能预测模型,结合养殖试验场生产数据和内外部产品信息反馈,持续修正更新自有饲料原料数据库的营养参数,精准评估原料的可消化氨基酸及净能值等营养价值参数。公司自有生猪养殖用料和外销饲料产品全部采用低蛋白氨基酸平衡日粮技术。2021年,公司生猪配合饲料产量200万吨,豆粕平均用量占比为12.1%,比养殖业消耗的饲料中豆粕平均含量低3.1%,相当于减少豆粕用量6万吨。
近几年,豆粕减量替代及低蛋白日粮技术已在扬翔全面应用,方案根据各地原料资源优化选择:如在北方利用玉米DDGS、花生粕、小麦等本地资源;在南方利用进口原料如葵花籽粕、双低菜籽粕、豌豆、进口小麦等原料资源。低蛋白和豆粕减量技术覆盖的产品涉及公司所有的饲料,含每月10多万吨的外销商品料和10多万吨的内部产业链自用料,覆盖了约800多万头生猪和40万头母猪。目前公司年产销饲料300多万吨,同比计算每年减少豆粕使用近30万吨。推进了行业节能减排和缓解国家豆粕进口依赖等重大需求。
07 铁骑力士推进豆粕减量替代,维护饲料粮供给安全
粮食安全一直是我国关系国计民生的重大课题。三十多年来我国畜牧业与饲料业迅猛发展,全国粮食消费中近一半被用于饲料加工,导致“人畜争粮”现象日益突出。饲料粮安全作为粮食安全的核心,稳定了饲料粮的供需关系,就能稳住我国粮食安全基本面。
豆粕作为大豆压榨生产食用油后得到的副产物,因其蛋白含量高、氨基酸组成与动物需求相近,因此在全球的动物养殖业和饲料业中均得到了广泛使用。在美国NRC营养标准中,豆粕构成了现代饲料配方中最主要的成分。现阶段,我国的饲料配方结构也是以豆粕为主。据统计数据显示,2021年我国的大豆年产量约1840万吨,进口的大豆数量约为9600万吨,占全球大豆总出口量的60%。目前,我国的饲用豆粕主要来源于进口大豆压榨生产,按照每吨大豆可产豆粕约780千克计算,预计国内大豆压榨企业每年豆粕产量7000多万吨,其中约85%左右的豆粕均被用于饲料消费。因此,旺盛的豆粕消费需求与我国豆粕自给能力严重不足的冲突是我们当前需直面且亟待解决的问题。
近年来,受国际大环境的影响,国际市场豆粕价格上涨较快且不稳定,这给国内饲料业和养殖业发展均带来一定困扰。西南和西北区域豆粕大多为调入,因此,构建多元配方、少用豆粕,已成为企业发展所需。
四川铁骑力士实业有限公司(以下简称铁骑力士)作为一家集饲料、牧业、食品、生物工程为一体的现代农牧食品企业,以提供高品质畜禽制品为己任。而近年来豆粕价格的暴涨严重影响了企业的原料供应。为此,铁骑力士投入资金、人力研发豆粕减量替代技术,取得了显著成效。铁骑力士通过如下路径实现豆粕减量。
一、饲料原料精准营养价值评定
综合参考法国农业科学院饲料营养成分预测模型(INRA)、荷兰饲料营养成分表(CVB)、中国农业大学《饲料原料营养价值数据库(FeedSaas)》,铁骑力士初步确定一保守预测的替代原料营养价值在配方中应用。然后,通过湿化学法测定该原料的常规营养指标,同时,通过近红外光谱技术(NIR),实现饲料原料营养评价动态化;基于单胃动物仿生消化系统及动物养殖试验开展自行评价,优化饲料原料营养价值数据。
目前,铁骑力士应用上述方法完成了棉粕、花生粕、菜粕、米糠、小麦、大麦、面粉、稻麦混合物、高粱、米糠粕、谷氨酸渣等替代原料的营养价值参数评定,同时完成了原料的抗营养因子分析和真菌毒素分析,形成相对完善、持续补充更新的公司自有饲料原料营养价值数据库。
二、精准日粮配制
基于无抗后生猪和蛋鸡的肠道健康及降低成本,铁骑力士也运用了低蛋白日粮技术。在使用低蛋白日粮时,采用净能体系,适当地提高能量水平,增加氨基酸平衡种类(异亮氨酸),适度增加快速消化淀粉,注意原料批次间的快速监测以及养分评价,做到精准配料。此外,由于增加了多种替代原料使用量,在饲料加工过程中,需要关注粉碎粒度、混合均匀度、饲料硬度等。如:稻谷在猪料上粉碎筛片从2.0调整为1.5,调制温度增加2~3℃,增加动物的消化及减少稻壳对营养的影响。猪料中使用高比例小麦后可以把环膜压缩比调整至1∶4,同时考虑脂肪粉的使用,改善饲料颗粒硬度。此外,也可通过现场脱壳处理,变稻谷为糙米在生长猪阶段和蛋鸡产蛋阶段完全替代玉米,对动物生产性能不会产生负面影响。
三、地产饲料原料体外预处理技术
我国未被充分利用的农副产物资源丰富,通过酶解、发酵和菌酶协同技术,提升原料消化利用率、降低抗营养因子、降低毒素,改善地产饲料原料的使用量。铁骑力士在地产资源开发的原料选择上,聚焦非常规饲料原料鲜糟渣发酵。发酵菌种选择《饲料添加剂品种目录》上具有产酶、产酸、定植能力,发酵速度快以及功能性代谢产物的菌种。工艺上选择菌酶协同技术,及相应的耗氧、厌氧、定向酶解和破壁等体外预处理工艺。以白酒糟为例。白酒发酵以高粱、大米、糯米、小麦、玉米等多种原料混合发酵,为了增加发酵过程中的透气性,会在发酵原料中添加一定比例稻壳,因此发酵后的副产物白酒糟,除了含蛋白质,残余的淀粉外,还有大量的稻壳,纤维素含量高,这在一定程度上限制了白酒糟的再利用。四川是白酒大省,白酒糟的年产量逾1000万吨。针对这一丰富的副产物资源,公司对白酒糟通过二次发酵后烘干,在蛋鸡料产品中使用2%,降低产品成本10元/吨以上,不仅不影响蛋鸡生产性能,还大大改善蛋鸡肠道健康,提升鸡只健康状况,年创造经济价值数百万元。同样,在50千克以上生猪日粮中使用发酵杂粕替代豆粕,对生长性能无负面影响,并且每吨饲料成本降低15元。
基于上述三个技术的应用,铁骑力士在猪料和蛋鸡料上主要通过菜籽粕、棉籽粕、花生粕、DDGS、发酵地产原料等替代豆粕。在猪料和蛋鸡料上,2021年合计替代豆粕19万吨。运用低蛋白日粮技术,猪配合饲料粗蛋白平均下降2%~3%,蛋鸡配合饲料粗蛋白平均下降1%~2%。铁骑力士将运用好数据库平台、饲料原料预处理技术,重点做好沼渣类饲料原料菌酶协同预处理技术。同时,将在蛋白饲料提质增效关键技术及产品创制、生物制造蛋白饲料营养价值及高效利用技术上开展技术研究,通过多种技术的集成、应用、示范和推广,实现豆粕的持续减量替代。