视频加载...
王俊军：中国农业大学动物科学技术学院教授、副院长 中国实验动物学会不育动物专业委员会副主任
简介：中国农业大学动物科学技术学院教授，农业部饲料产业中心主任助理/营养与繁殖研究室主任，主要从事低出生重猪发育生理与营养优化、猪营养监测和精准供给研究。入选1万人计划科技创新领军人物、教育部青年长江学者、基金委优秀青年科学基金、科技部青年领军人才等，荣获第十四届中国青年科技奖。超过60篇论文发表在《营养学杂志》等期刊上，被引用超过2000次。曾担任《英国营养学杂志》、《动物科学杂志》等杂志的编辑委员会成员。
您好，我是来自中国农业大学的王俊军。
很荣幸受温心肠研究所邀请与您分享"消化发酵动力学平衡与营养效率利用"交流。
俗话说，"国家以人为本，人吃一天，食物要安先。粮食安全是一个重大的生计问题。
今年粮食安全日的主题是：保障中国的饭碗，建设全球粮食安全。
自中华人民共和国成立以来，中国人的饮食发生了很大变化，需求从吃得好变成了吃得好。
国家统计局数据显示，近年来我国人均食品消费量大幅下降，肉、蛋、奶消费量成倍增加，达到每年肉类消费量8000多万吨。
肉类、蛋类、奶类等动物产品需求的增加，导致大量粮食及其加工副产品被用作饲料，缺口逐年扩大，大豆等蛋白质资源严重依赖进口。粮食安全体现在饲料食品安全中，导致人和动物争夺食物的局面。
中国是世界上最大的生猪养殖国和猪肉消费大国，近一半的世界生猪在中国，而中国居民的猪肉消费量占肉类消费量的62%。因此，猪粮是安全的，猪肉和谷物是安全的。
近两年来，非洲猪瘟引发的生猪产量下降、生猪价格上涨和CPI（消费者物价指数）上升，大家一定有深刻的认识。
但我在这里关注的是猪粮，即猪饲料，是安全的。猪饲料占我国饲料的43%，是饲料粮和粮食安全的重要因素。
然而，我国猪饲料的精准制备面临着多种饲料原料，同样的饲料原料由于品种、产地、加工工艺等因素的差异而引起其营养价值的差异。
在猪方面，我国有多种猪品种，养殖水平、环境设施和养猪的营养需求也不同。
在对260个玉米样品的早期研究中，我们的团队发现最大和最小有效能量值之间的差异可能接近每公斤700千卡，变化因子高达5.6%。
因此，如何准确把握饲料原料的有效营养变异和生产中猪的营养需求，是准确配制的关键。
除了把握变异问题外，还需要考虑排泄和浪费的问题。
例如，消耗的一些能量通过粪便排泄，这无助于动物生长。
因此，在评价饲料原料的过程中，需要考虑粪便、尿液和能量因热量消耗和各种气体排放而损失的能量，从而利用消化能量、代谢能量和净能量等指标系统。
为此，我们构建了相应的净能量评价设备，并在系列评价的基础上，将猪的有效能量值从消化能量、代谢能量提升到净能量系统升级。
与能量营养不同，蛋白质营养评估需要考虑结直肠发酵的影响。
小肠内未被消化吸收的蛋白质进入大肠后，经微生物发酵产生生物胺、吡啶等物质，不能再吸收到体内沉积蛋白质，但往往有毒副作用。
因此，蛋白质营养的评价应侧重于其在小肠中的消化和吸收。
我们通过在肠道末端安装瘘管来评估和计算其蛋白质或氨基酸的消化，从而评估和计算小肠的使用效率。
此外，近年来氨基酸平衡研究和结晶氨基酸生产技术的进步使得基于理想氨基酸模型的低蛋白饮食成为可能。
这种新的平衡技术可以将猪日粮中的粗蛋白含量降低2~4个百分点，从而减少蛋白原料的使用，降低饲料配方成本，减少氮排放，通过减少大肠蛋白发酵的毒副作用来改善肠道健康。
为了动态估计猪的营养需求，基于实验数据的模型研究非常重要。
基于长期研究的总结，我们的团队建立了一个基于体重，体重增加，维持，生长以及用于脂肪和蛋白质沉积的营养需求量的动态估计方程，从而可以轻松动态估计和设置生产配方中的需求值。
考虑到饲料原料的多样性和复杂性，动态评价模型的建立需要更多的工作。
基于长期、大规模的评估，我们的团队探索并建立了基于简单化学组合分析或近红外光谱扫描以及伊松碱氨基酸消化率的预测方程和预测模型。
我们还将上述研究成果整合到中国猪饲料营养大数据平台feedSaaS中，整合了我们的MAFIC饲料原料数据库，对新版猪的营养需求，以动态模型为核心，为猪口前实现精准营养和快速配制提供了解决方案。
然而，除了精确的配方外，猪的实际营养满意度还可能受到日粮配置的准确性、原料之间的组合效应、猪的生理状态变化、食物量等因素的影响。
因此，如何进行猪饲养后的营养评价也很重要。
考虑到血浆样品的合成及其代谢组与膳食营养素之间的相关性，以及它们的生长性能，我们选择了血浆样品来探索基于血浆代谢物评估猪营养状况的可能性。
我们的解决方案是用不同营养水平的饮食喂养猪，收集血液以研究其血浆中与特定营养水平相关的代谢物，并建立光谱识别模型和估计方程，以评估特定猪的营养状况并优化反馈。
这是基于7种代谢物的能量条件预测方程，基于与饮食能量水平相关的猪血浆中代谢物的系统鉴定。
在此基础上，建立了能量水平和蛋白质水平的光谱鉴定模型，实现了基于血浆代谢物的猪营养状况评价和监测。
此外，在研究过程中发现了相同的营养参数，当原料和营养底物发生显着突变时，可能会产生不同的生长特性。
例如，当使用不同比例的碳水化合物和脂肪作为能量来源时，猪的体重增加和体重比不同。
原因可能与葡萄糖等能量底物的消化和释放速率以及氨基酸释放和吸收之间的匹配程度有关。
在低蛋白饮食中也是如此。
除了用于体内肌肉蛋白质沉积外，氨基酸还被肠道细胞和肠道微生物在通过消化道时使用。
有趣的是，当使用降低蛋白质水平并使用游离结晶氨基酸的均衡饮食时，氨基酸在血液吸收方面与传统饮食显着不同。
这种氨基酸被迅速吸收到血液中，被氧化和代谢更多，降低了其蛋白质沉积的效率。因此，低蛋白饮食需要考虑一种新的能量底物平衡模型。
在比较喂猪后不同时间点的血浆代谢物与常规日粮和淀粉-酪蛋白纯共产两种饲料进行比较时，我们发现纯膳食谷物在葡萄糖和氨基酸中释放和吸收得更早，更快。然而，从饭后2小时开始，葡萄糖和氨基酸的连续供应显着减少。
时空的这种动态变化也表明，在评估饲料营养价值时，可能缺少另一个方面的工作，即其在肠道中的消化和发酵动力学。
而且，这种时空动力学平衡的问题不仅存在于饲料原料中，而且在动物变异中也具有不同的消化和发酵特性。
使用相同的饮食配方，我们以相同的重量比喂养正常猪和怀孕期间宫内生长有限的猪，发现门静脉中的营养吸收存在差异。
进一步分析其在小肠中的消化和大肠的发酵情况，发现小肠的消化能力相对较差，而大肠的发酵活性相对较高。
经过对其相应的致氧和盲肠微生物的交叉发酵验证，发现IUGR（宫内生长限制）猪中盲肠微生物的发酵能力实际上较弱，其较高的发酵活性是由于小肠消化能力差导致肠末营养物质丰富的原因。
因此，通过调节实现小肠营养物质相对充分的消化利用是一种更具成本效益的策略。
当然，从碳水化合物或纤维营养的角度来看，大肠菌群微生物及其活性对饲料效率的贡献不容忽视。
我们通过自动饲养和动物生长性能收集装置筛选了饲料效率高和低的猪。该研究发现，它们大肠微生物的差异，纤维分解细菌的含量和丙烯酸的产生相对较高。当相同的纤维成分用它们的粪便发酵时，它们的发酵能力也更强。
因此，通过微生物植入干预也是一种很好的营养干预策略。
为此，我们综合考虑对原料的消化动力学进行系统评价，特别是其葡萄糖和氨基酸的释放动力学曲线，其小肠消化渣发酵动力学曲线，对于实现时空动力学平衡，在制备膳食食品中实现葡萄糖和氨基酸的同步释放和吸收具有重要意义。
通过绘制相关原料的消化和发酵动力学曲线，我们将找到产生差异的主要时间点并专注于它们。
通过动物实验获得并确认最合适的葡萄糖和氨基酸释放模式，从而为提高日粮制备中的消化和发酵动态平衡参数奠定了基础。
然而，通过原料的组合，往往难以匹配所需的消化和发酵动力学参数。
在大多数情况下，我们将涉及原材料的预处理和预处理，包括改变其消化和发酵特性。
这种干预涉及原材料的组合，原材料的修饰和受体的微生物干预。
在原料的转化中，我们可以通过多种物理、化学和生物方法，包括调制、膨化、碱化、氧化、微生物发酵、酶解、真菌酶协同增效等手段，以实现消化和发酵动力学调节。
在微生物介入方面，考虑到对肠道完全植入干预的需要，我们最近研究了全肠微生物移植对空肠、直肠、盲肠和结肠微生物组组合的效果，与粪便微生物移植相比，在受体微生物植入干预的效果上。
当发现每个肠道微生物的个体移植时，它们更倾向于种植在其来源的肠段，整个肠道微生物组移植在各种肠道微生物，特别是小肠微生物的植入干预中更有效，并且会针对相应肠段的结构和功能。
建议对于营养相关的研究和应用，我们可以尽可能地选择全肠道微生物组移植。
这也造成了另一个问题，我们不能像粪便那样容易，进入空肠，直肠，盲肠和结肠的食物和微生物。然后需要考虑培养肠道微生物组的策略。
在系统分析各肠道段营养成分的基础上，对商用猪微生物组培养基进行了优化升级，初步建立了盲肠和结肠微生物组的培养条件，能够以相对较低的成本获得微生物来源进行干预。
如前所述，消化发酵时空平衡的研究是通过建立每种原料的消化发酵动态曲线，确定最佳组合靶点，原料的转化和微生物组移植来实现的。
然而，在生产实践中，如何快速获得原料的消化和发酵动力学参数变得尤为重要。不可能每次都评估原材料的消化和发酵动力学。
因此，这也是我们正在进行的建立基于近红外光谱的物料消化发酵动力学参数预测模型的工作。
后期，消化和发酵动力学的特性可以通过近红外扫描直接产生原料，从而为消化发酵动力学的制备奠定相应的技术手段，以平衡日粮的制备。
为了对我今天的报告进行总结，我们针对饲料原料营养价值和猪的营养需求差异大的问题建立了一个动态预测模型，并整合到中国的饲料大数据平台FeedSaaS中。
建立基于血浆代谢组的家谱鉴定模型，进行餐后营养评价和反馈优化。
基于原料和猪在消化利用过程中的消化发酵动态，在葡萄糖、氨基酸等营养物质的时空释放和吸收方面进行了原料组合、原料改性、微生物转化、有效微生物组培养等方面的探索。
希望各位成员批评正确的方向，欢迎各种形式的合作研究和应用推广。
这就是我的报告的用武之地。感谢基金委、科技部等项目的支持和学生团队的资助。
谢谢你，水泥研究所。