动物营养学国家重点实验室科研人员在演示仿生消化仪使用方式。 常 理摄
动物营养学国家重点实验室努力当好“营养师”
动物吃得好，肉蛋奶更安全
与人类一样，动物的健康也与食物密切相关。动物营养学国家重点实验室深入研究动物营养代谢与调控、饲料安全与生物学效价评定、营养环境学、营养免疫学、营养遗传学等方向，保障动物拥有丰富的营养和合理的膳食搭配，为养殖业提质增效、绿色发展提供原创性科技支撑
随着人们生活水平的提高，高品质肉蛋奶在百姓日常饮食中扮演着越来越重要的角色。从营养学角度看，动物饲料的营养成分越丰富、越平衡，动物的身体就越健康，所产出的产品也就越适合人类吸收。
为了满足人民日益增长的美好生活需要，由中国农科院北京畜牧兽医研究所和中国农业大学联合共建的动物营养学国家重点实验室定位于应用基础研究，设立动物营养代谢与调控、饲料安全与生物学效价评定、营养环境学、营养免疫学、营养遗传学5个研究方向，保障动物饲料安全可靠、动物生产水平不断提高。
日前，经济日报记者走进位于北京海淀区的动物营养学国家重点实验室，看看科学家们是如何研究给动物调理饮食的。
改善产品品质
“人类要想吃得好，首先要保证动物吃得好，这是一个能量与物质转化的自然规律。”动物营养学国家重点实验室常务副主任张宏福说，动物营养学就是一门研究动物摄食饲料养分进行消化、吸收、代谢，并转化成为动物产品规律的科学，是现代养殖业和饲料工业的支柱性学科。
以牛奶为例，乳脂肪和乳蛋白是两条衡量奶品质量的重要指标。但是，我国牛奶中乳脂肪和乳蛋白的含量偏低。
针对这一问题，动物营养学国家重点实验室立足我国典型饲料资源和奶牛生产实际，运用整合生理学和营养基因组学等理论与方法，从组织器官、细胞和分子等方面剖析牛奶重要营养品质形成过程中的关键物质代谢和信号转导通路，研究揭示乳脂肪和乳蛋白合成的代谢调控机理，提出了牛奶品质品鉴的方法，提高牛奶乳脂肪、乳蛋白含量和组成的营养调控技术。
科研人员发现，牛奶中乳蛋白偏低主要是由于我国的粗饲料是以秸秆为主。在我国，苜蓿等优质粗饲料供应不足，大量依靠进口并且价格较高，而秸秆粗饲料被农户和小规模牛场广泛使用，以减少生产成本。秸秆粗饲料中所含蛋白质含量远低于苜蓿，因此导致了乳品中的蛋白质率下降。
为此，实验室研究团队以优化瘤胃乳成分前体物微生物蛋白质合成为目标，以微生物蛋白质合成所需的能量水平和能量释放速率为切入点，通过调控能量水平和降解速率提高瘤胃微生物蛋白质的合成，进而提高乳蛋白的合成量，最终实现乳蛋白率提高。
提高营养转化率
动物营养学在现代动物生产中起着重要的作用，营养是决定生产效率高低和生产潜力发挥的关键因素。提高动物生产效率，除合理选用品种外，在很大程度上依赖于营养物质利用效率的提高，这取决于动物营养研究成果的应用。
随着动物营养、动物营养学边缘学科等领域的研究不断深入，动物生产水平显著提高。
张宏福坦言，给动物调节营养，从某种程度上讲，比人类还要精细，因为人类可以根据自己需要和喜好去选择食物，但是动物只能吃人类提供的饲料，必须要补充各种微量元素。
“几十种营养元素，哪个添加多少，什么时候添加，都是有科学依据的。”家禽营养与调控创新团队负责人陈亮告诉记者，比如，鸡的饲料中，玉米和豆粕等能量、蛋白饲料的比重占90%以上，其他常量矿物元素、微量元素、维生素、氨基酸等占比不到10%，但都是不可或缺的营养成分。而牛的饲料中，谷物、饼粕及各种矿物元素、维生素组成的精饲料占30%至50%，饲草、秸秆占50%至70%。
挖掘营养素新功能、探究动物对营养的需要量也是动物营养学研究的主题。“纤维是动物必备的养分之一。”陈亮告诉记者，“通过实验我们发现，猪饲料中添加苜蓿纤维水平应该低于5%，才能取得较好的营养保健功能”。
此外，动物营养学国家重点实验室研究的一个重要领域是环境与营养的关系。陈亮告诉记者，动物在适宜的环境下，生长得会更健康。比如现在国内的许多养殖场都是根据动物各个生长阶段，保持适宜的舍温、湿度，有害气体含量都控制在很低水平。许多养殖场舍内环境非常舒适，有的养牛场给牛听音乐，夏季还给牛吹电扇和冷风机等。这些都有助于提高动物环境舒适度，让动物更健康。
保障食品安全
近年来，食品安全成为社会广泛关注的热点问题。作为各种动物产品的源头，动物饲料也越来越受到科研人员的重视。
“饲料中的有毒、有害成分不仅影响着动物安全生产，而且还会通过动物的摄入和代谢，残留甚至累积在肉蛋奶中。”张宏福说，这些危害来源有的是人为添加进去的，比如动物生病了，要给动物服用抗生素等药物。还有一些毒素是饲料本身就携带的，这些物质被称为抗营养因子（ANFs）。
大多数生物体内都有抗营养因子甚至毒素。以大豆为例，虽然其在动物饲料中被广泛应用，但其实大豆中含有几十种抗营养因子，有的抗营养因子食用过量会破坏畜禽的消化道黏膜结构，造成动物消化机能紊乱，发生腹泻、死亡。
张宏福表示，长期以来，我国动物饲料生产中因缺乏大豆抗营养因子活性的检测方法，无法有效地评价大豆抗营养因子。动物营养学国家重点实验室利用单克隆抗体制备技术，制备了鼠抗β-伴大豆球蛋白单克隆抗体和兔抗β-伴大豆球蛋白多克隆抗体，解决了大豆抗营养因子快速准确检测的关键技术难题，创建了大豆抗营养因子检测技术体系。鼠抗β-伴大豆球蛋白单克隆抗体被许多国际、国内公司用于评价大豆抗营养因子活性水平。
大豆蛋白源抗营养因子危害控制相关研究推动了饲料、畜禽养殖业和大豆深加工业的技术进步与发展。相关成果每年实现直接经济效益10多亿元，节约豆粕150万吨以上，减少氮排放9.6万吨以上，创造社会效益上百亿元。
霉菌毒素也是饲料中的一种重要毒素。饲料中的霉菌毒素通常以游离和结合两种形态存在，现有国标的霉菌毒素测定方法只能测定游离状态的霉菌毒素。为此，实验室分别开发了模拟猪、鸡消化过程的“三步酶法”（唾液淀粉酶—胃酸性淀粉酶—小肠复合酶）和“二步酶法”（胃蛋白酶—小肠复合酶）作为霉菌毒素测定的预处理方法，可以准确测定饲料中结合霉菌毒素和总霉菌毒素的含量。
陈亮介绍，传统的霉菌毒素脱毒方法因无法降解霉菌毒素、干扰饲料中维生素和微量元素的吸收或降低饲料营养价值，无法广泛使用。实验室以黄曲霉毒素B1复筛分离得到9株高效降解细菌；筛选优化的枯草芽孢杆菌可降解黄曲霉毒素B180%、黄曲霉毒素G186%、黄曲霉毒素M152%；其发酵液还能显著抑制大肠杆菌、沙门氏菌以及金黄色葡萄球菌，并在胃肠道内抵抗胃酸和胆盐。
张宏福表示，动物营养学国家重点实验室将继续瞄准国际学术前沿、聚焦国家重大产业发展需求科学问题，服务国家粮食安全、动物食品安全和生态安全等重大战略需求，为我国社会经济与畜牧业可持续发展提供强有力的技术支撑。
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