亞熱帶農區畜禽健康養殖研究中心從“口糧”入手破解生態養豬難題
如何讓家畜吃下去的飼料最大程度地轉化為動物蛋白?如何實現真正的生態養殖，使不用瘦肉精、不含藥物殘留的“放心肉”“好吃肉”上餐桌?這是中國科學院亞熱帶農業生態研究所亞熱帶農區畜禽健康養殖研究中心(以下簡稱中心)長期關注的問題。中心由中國工程院院士印遇龍領銜，有研究員6名、副研究員9名，主要開展亞熱帶區域集約型養豬業產品健康與環境安全、農牧復合系統草食家畜營養生理調控與健康養殖方面的研究。
1月9日，中心因“豬日糧功能性氨基酸代謝與生理功能調控機制研究”中的重大突破獲得2016年度國家自然科學二等獎。
“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，我們就是通過營養學手段來調控提升豬肉品質的?！?/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味判斷出整頭豬的飼養方式。
在印遇龍院士的帶領下，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，針對養豬業中存在的日糧蛋白質利用效率不高、繁殖性能和肉品質下降等問題，圍繞豬腸道氨基酸代謝與生理功能調控機制開展了系列研究，解決了豬飼料高效安全地轉化為蛋白的難題。
蛋白質飼料資源短缺、生產效率低下制約了養豬業的健康發展。而價格昂貴的L-精氨酸具有重要的生理、代謝、營養作用，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?
科學家們歷經多次實驗，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的精氨酸分解酶結合，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。美國《動物科學》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在聯系，是建立淀粉釋放葡萄糖速度的理想蛋白質體系理論的基礎依據。
除此之外，該研究團隊還發現精氨酸等功能性氨基酸對營養素沉積分配和孕體發育具有調控作用。
“精氨酸等功能性氨基酸可促進胎盤發育，提高母豬繁殖性能，緩解病毒感染造成的繁殖障礙。通過飼養試驗和屠宰分析，我們發現精氨酸、亮氨酸和谷氨酸可調控肥育豬脂肪和蛋白質代謝通路，促進蛋白質沉積，改善胴體性狀和肉品質?！弊T碧娥解釋說。這是科學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利用效率的關鍵因素，氨基酸經豬腸道吸收入血液后除了合成蛋白質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-氨甲酰谷氨酸調控腸道功能、營養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控脂肪代謝相關通路而重新分配體脂的機制。營養理論得以豐富，而功能性氨基酸用于養豬生產增強腸道健康、改善肉品質和緩解繁殖障礙也得到了理論依據。
中國農學會科技評價處組織專家對該成果給予了高度評價：項目針對養豬業中存在的日糧蛋白質利用效率不高、繁殖性能和肉品質下降的問題，圍繞豬腸道氨基酸代謝與生理功能調控機制開展系列研究，取得了重要科學發現，得到國際同行的高度認可，并產生了重要的影響。
提升畜禽養殖業核心競爭力
中心圍繞生豬與草食家畜日糧關鍵營養素代謝途徑與調控機理，構建了以功能性氨基酸和碳水化合物營養代謝機理為核心的農牧復合生態系統資源高效利用技術體系，確立了在豬氮磷營養及腸道健康研究領域的國際地位。他們的研究成果被湯森路透(2014)評價為國際農業領域引用率世界前1%。2010年被國家自然科學基金委員會評為“國家重大科學突破或重要科學進展資助成果的典型創新案例”。先后獲得了湖南省自然科學獎一等獎1項，2014~2015年度中華農業科技獎一等獎。
研究成果使人們認識到傳統蛋白質營養體系的不足，推動了功能性氨基酸在養殖業中的廣泛應用，例如N-氨甲酰谷氨酸獲批國家新飼料添加劑證書，提升了我國科學養豬水平和養豬業的持續健康發展。
目前看來，快速發展的規?；?、集約化畜牧業，面臨著飼料資源短缺、動物機體健康、畜產品品質安全和養殖環境污染四大問題。尤其是如何解決“吃肉”與環境保護以及糧食戰略安全三者之間的矛盾，長久以來都是各國科學家們研究的重點之一。因此，通過調控家畜營養素代謝途徑和機體內環境平衡，建立以提高飼料資源利用效率、降低家畜生產對養殖環境的污染并重的生態畜牧業核心技術體系，既適合中國國情，又符合國際市場需求，將確立我國生態環保畜牧業生產體系在國際上的引領地位。
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，這些企業累計新增產值410億元，產生社會效益176億元，打破了外資企業壟斷我國飼料高端市場的格局。
從亞熱帶農業生態研究所的“十三五”規劃來看，中心將通過未來5年努力，形成優勢明顯、特色突出的家畜健康養殖創新研究與產業技術支撐體系，使生豬與草食家畜產業營養利用效率提高15%以上，支撐我國畜禽養殖業向生態可持續健康發展，在動物營養領域國際領先地位更為突出，形成不可替代的核心競爭力。
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