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王俊軍：中國農業大學動物科學技術學院教授、副院長 中國實驗動物學會不育動物專業委員會副主任
簡介：中國農業大學動物科學技術學院教授，農業部飼料産業中心主任助理/營養與繁殖研究室主任，主要從事低出生重豬發育生理與營養優化、豬營養監測和精準供給研究。入選1萬人計劃科技創新領軍人物、教育部青年長江學者、基金委優秀青年科學基金、科技部青年領軍人才等，榮獲第十四屆中國青年科技獎。超過60篇論文發表在《營養學雜志》等期刊上，被引用超過2000次。曾擔任《英國營養學雜志》、《動物科學雜志》等雜志的編輯委員會成員。
您好，我是來自中國農業大學的王俊軍。
很榮幸受溫心腸研究所邀請與您分享"消化發酵動力學平衡與營養效率利用"交流。
俗話說，"國家以人為本，人吃一天，食物要安先。糧食安全是一個重大的生計問題。
今年糧食安全日的主題是：保障中國的飯碗，建設全球糧食安全。
自中華人民共和國成立以來，中國人的飲食發生了很大變化，需求從吃得好變成了吃得好。
國家統計局資料顯示，近年來我國人均食品消費量大幅下降，肉、蛋、奶消費量成倍增加，達到每年肉類消費量8000多萬噸。
肉類、蛋類、奶類等動物産品需求的增加，導緻大量糧食及其加工副産品被用作飼料，缺口逐年擴大，大豆等蛋白質資源嚴重依賴進口。糧食安全展現在飼料食品安全中，導緻人和動物争奪食物的局面。
中國是世界上最大的生豬養殖國和豬肉消費大國，近一半的世界生豬在中國，而中國居民的豬肉消費量占肉類消費量的62%。是以，豬糧是安全的，豬肉和谷物是安全的。
近兩年來，非洲豬瘟引發的生豬産量下降、生豬價格上漲和CPI（消費者物價指數）上升，大家一定有深刻的認識。
但我在這裡關注的是豬糧，即豬飼料，是安全的。豬飼料占我國飼料的43%，是飼料糧和糧食安全的重要因素。
然而，我國豬飼料的精準制備面臨着多種飼料原料，同樣的飼料原料由于品種、産地、加工工藝等因素的差異而引起其營養價值的差異。
在豬方面，我國有多種豬品種，養殖水準、環境設施和養豬的營養需求也不同。
在對260個玉米樣品的早期研究中，我們的團隊發現最大和最小有效能量值之間的差異可能接近每公斤700千卡，變化因子高達5.6%。
是以，如何準确把握飼料原料的有效營養變異和生産中豬的營養需求，是準确配制的關鍵。
除了把握變異問題外，還需要考慮排洩和浪費的問題。
例如，消耗的一些能量通過糞便排洩，這無助于動物生長。
是以，在評價飼料原料的過程中，需要考慮糞便、尿液和能量因熱量消耗和各種氣體排放而損失的能量，進而利用消化能量、代謝能量和淨能量等名額系統。
為此，我們建構了相應的淨能量評價裝置，并在系列評價的基礎上，将豬的有效能量值從消化能量、代謝能量提升到淨能量系統更新。
與能量營養不同，蛋白質營養評估需要考慮結直腸發酵的影響。
小腸内未被消化吸收的蛋白質進入大腸後，經微生物發酵産生生物胺、吡啶等物質，不能再吸收到體内沉積蛋白質，但往往有毒副作用。
是以，蛋白質營養的評價應側重于其在小腸中的消化和吸收。
我們通過在腸道末端安裝瘘管來評估和計算其蛋白質或氨基酸的消化，進而評估和計算小腸的使用效率。
此外，近年來氨基酸平衡研究和結晶氨基酸生産技術的進步使得基于理想氨基酸模型的低蛋白飲食成為可能。
這種新的平衡技術可以将豬日糧中的粗蛋白含量降低2~4個百分點，進而減少蛋白原料的使用，降低飼料配方成本，減少氮排放，通過減少大腸蛋白發酵的毒副作用來改善腸道健康。
為了動态估計豬的營養需求，基于實驗資料的模型研究非常重要。
基于長期研究的總結，我們的團隊建立了一個基于體重，體重增加，維持，生長以及用于脂肪和蛋白質沉積的營養需求量的動态估計方程，進而可以輕松動态估計和設定生産配方中的需求值。
考慮到飼料原料的多樣性和複雜性，動态評價模型的建立需要更多的工作。
基于長期、大規模的評估，我們的團隊探索并建立了基于簡單化學組合分析或近紅外光譜掃描以及伊松堿氨基酸消化率的預測方程和預測模型。
我們還将上述研究成果整合到中國豬飼料營養大資料平台feedSaaS中，整合了我們的MAFIC飼料原料資料庫，對新版豬的營養需求，以動态模型為核心，為豬口前實作精準營養和快速配制提供了解決方案。
然而，除了精确的配方外，豬的實際營養滿意度還可能受到日糧配置的準确性、原料之間的組合效應、豬的生理狀态變化、食物量等因素的影響。
是以，如何進行豬飼養後的營養評價也很重要。
考慮到血漿樣品的合成及其代謝組與膳食營養素之間的相關性，以及它們的生長性能，我們選擇了血漿樣品來探索基于血漿代謝物評估豬營養狀況的可能性。
我們的解決方案是用不同營養水準的飲食喂養豬，收集血液以研究其血漿中與特定營養水準相關的代謝物，并建立光譜識别模型和估計方程，以評估特定豬的營養狀況并優化回報。
這是基于7種代謝物的能量條件預測方程，基于與飲食能量水準相關的豬血漿中代謝物的系統鑒定。
在此基礎上，建立了能量水準和蛋白質水準的光譜鑒定模型，實作了基于血漿代謝物的豬營養狀況評價和監測。
此外，在研究過程中發現了相同的營養參數，當原料和營養底物發生顯着突變時，可能會産生不同的生長特性。
例如，當使用不同比例的碳水化合物和脂肪作為能量來源時，豬的體重增加和體重比不同。
原因可能與葡萄糖等能量底物的消化和釋放速率以及氨基酸釋放和吸收之間的比對程度有關。
在低蛋白飲食中也是如此。
除了用于體内肌肉蛋白質沉積外，氨基酸還被腸道細胞和腸道微生物在通過消化道時使用。
有趣的是，當使用降低蛋白質水準并使用遊離結晶氨基酸的均衡飲食時，氨基酸在血液吸收方面與傳統飲食顯着不同。
這種氨基酸被迅速吸收到血液中，被氧化和代謝更多，降低了其蛋白質沉積的效率。是以，低蛋白飲食需要考慮一種新的能量底物平衡模型。
在比較喂豬後不同時間點的血漿代謝物與正常日糧和澱粉-酪蛋白純共産兩種飼料進行比較時，我們發現純膳食谷物在葡萄糖和氨基酸中釋放和吸收得更早，更快。然而，從飯後2小時開始，葡萄糖和氨基酸的連續供應顯着減少。
時空的這種動态變化也表明，在評估飼料營養價值時，可能缺少另一個方面的工作，即其在腸道中的消化和發酵動力學。
而且，這種時空動力學平衡的問題不僅存在于飼料原料中，而且在動物變異中也具有不同的消化和發酵特性。
使用相同的飲食配方，我們以相同的重量比喂養正常豬和懷孕期間宮内生長有限的豬，發現門靜脈中的營養吸收存在差異。
進一步分析其在小腸中的消化和大腸的發酵情況，發現小腸的消化能力相對較差，而大腸的發酵活性相對較高。
經過對其相應的緻氧和盲腸微生物的交叉發酵驗證，發現IUGR（宮内生長限制）豬中盲腸微生物的發酵能力實際上較弱，其較高的發酵活性是由于小腸消化能力差導緻腸末營養物質豐富的原因。
是以，通過調節實作小腸營養物質相對充分的消化利用是一種更具成本效益的政策。
當然，從碳水化合物或纖維營養的角度來看，大腸菌群微生物及其活性對飼料效率的貢獻不容忽視。
我們通過自動飼養和動物生長性能收集裝置篩選了飼料效率高和低的豬。該研究發現，它們大腸微生物的差異，纖維分解細菌的含量和丙烯酸的産生相對較高。當相同的纖維成分用它們的糞便發酵時，它們的發酵能力也更強。
是以，通過微生物植入幹預也是一種很好的營養幹預政策。
為此，我們綜合考慮對原料的消化動力學進行系統評價，特别是其葡萄糖和氨基酸的釋放動力學曲線，其小腸消化渣發酵動力學曲線，對于實作時空動力學平衡，在制備膳食食品中實作葡萄糖和氨基酸的同步釋放和吸收具有重要意義。
通過繪制相關原料的消化和發酵動力學曲線，我們将找到産生差異的主要時間點并專注于它們。
通過動物實驗獲得并确認最合适的葡萄糖和氨基酸釋放模式，進而為提高日糧制備中的消化和發酵動态平衡參數奠定了基礎。
然而，通過原料的組合，往往難以比對所需的消化和發酵動力學參數。
在大多數情況下，我們将涉及原材料的預處理和預處理，包括改變其消化和發酵特性。
這種幹預涉及原材料的組合，原材料的修飾和受體的微生物幹預。
在原料的轉化中，我們可以通過多種實體、化學和生物方法，包括調制、膨化、堿化、氧化、微生物發酵、酶解、真菌酶協同增效等手段，以實作消化和發酵動力學調節。
在微生物介入方面，考慮到對腸道完全植入幹預的需要，我們最近研究了全腸微生物移植對空腸、直腸、盲腸和結腸微生物組組合的效果，與糞便微生物移植相比，在受體微生物植入幹預的效果上。
當發現每個腸道微生物的個體移植時，它們更傾向于種植在其來源的腸段，整個腸道微生物組移植在各種腸道微生物，特别是小腸微生物的植入幹預中更有效，并且會針對相應腸段的結構和功能。
建議對于營養相關的研究和應用，我們可以盡可能地選擇全腸道微生物組移植。
這也造成了另一個問題，我們不能像糞便那樣容易，進入空腸，直腸，盲腸和結腸的食物和微生物。然後需要考慮培養腸道微生物組的政策。
在系統分析各腸道段營養成分的基礎上，對商用豬微生物組培養基進行了優化更新，初步建立了盲腸和結腸微生物組的培養條件，能夠以相對較低的成本獲得微生物來源進行幹預。
如前所述，消化發酵時空平衡的研究是通過建立每種原料的消化發酵動态曲線，确定最佳組合靶點，原料的轉化和微生物組移植來實作的。
然而，在生産實踐中，如何快速獲得原料的消化和發酵動力學參數變得尤為重要。不可能每次都評估原材料的消化和發酵動力學。
是以，這也是我們正在進行的建立基于近紅外光譜的物料消化發酵動力學參數預測模型的工作。
後期，消化和發酵動力學的特性可以通過近紅外掃描直接産生原料，進而為消化發酵動力學的制備奠定相應的技術手段，以平衡日糧的制備。
為了對我今天的報告進行總結，我們針對飼料原料營養價值和豬的營養需求差異大的問題建立了一個動态預測模型，并整合到中國的飼料大資料平台FeedSaaS中。
建立基于血漿代謝組的家譜鑒定模型，進行餐後營養評價和回報優化。
基于原料和豬在消化利用過程中的消化發酵動态，在葡萄糖、氨基酸等營養物質的時空釋放和吸收方面進行了原料組合、原料改性、微生物轉化、有效微生物組培養等方面的探索。
希望各位成員批評正确的方向，歡迎各種形式的合作研究和應用推廣。
這就是我的報告的用武之地。感謝基金委、科技部等項目的支援和學生團隊的資助。
謝謝你，水泥研究所。