科学新知：培育环保玉米与合成环保猪

江苏天一智能设备有限公司  严循东

2012年4月26日

玉米起源于美洲,猪起源于欧亚大陆,它们分别被生活在两块大陆上的人们培育、驯化,一直到哥伦布发现新大陆后,欧洲殖民者把猪带到了新大陆,又把玉米带回了欧亚大陆,二者才开始相遇,到现在已变得密不可分:不管在哪块大陆,玉米面都是猪饲料的主要成分。

这是因为玉米是产量最高的粮食,用它做饲料成本低,而不是因为玉米最对猪的胃口。事实上,从营养的角度看,玉米面并不是很合适做猪的饲料。这也不奇怪,猪本来是杂食性的,什么都吃,并不依赖单一的食物来源,更何况在历史上猪吃不到玉米,进化不出充分利用玉米营养的生理机能。

玉米面作为猪饲料的一个缺陷是蛋白质含量偏低,所以饲料中还要添加豆饼、鱼粉等高蛋白成分。另一个缺陷是玉米面中可利用的磷太少,猪容易得缺磷症,要往饲料中添加无机磷(一般是磷酸氢钙)。

玉米种子中并不是没有磷,恰恰相反,磷的含量还很高,只不过这些磷大部分是以植酸的形式储存起来的。植酸又叫做肌醇六磷酸,可见其中的磷还不少。有一种叫植酸酶的蛋白质能把一分子的植酸分解产生六分子的磷酸,然后被植物利用。玉米种子中植酸酶含量极低,但是到发芽时,会合成大量的植酸酶来分解、释放植酸中的磷。

用来做饲料的玉米粒是没有发芽的,里面的磷大部分在植酸里,而猪没法很好地利用植酸中的磷,所以只好在饲料中添加无机磷,这是舍近求远。没能被消化的植酸变成粪便的一部分排出体外。在体外,微生物中的植酸酶能把植酸分解成磷酸,因此猪粪含有非常丰富的磷,是很好的磷肥。

在养猪业发达的地方,土壤中的猪粪会多到超过了农作物所需,遇到下雨或积雪融化,土壤中的粪便流入江河、湖泊、海洋,里面的磷进入水域,造成水体富营养化,水藻大量地繁殖,导致水中缺乏氧气和产生毒素,鱼类被杀死。中国是养猪大国,这个环保问题也最严重,农业磷污染有39.4%来自牲畜粪便,剩下的来自化肥。

如果猪能充分利用玉米中的植酸的话,既可以减少浪费稀缺宝贵的磷矿,又可以减轻环境污染。

这有两条途径,一条是从改良玉米着手,提高玉米种子中的植酸酶含量,培育环保玉米。因为这些玉米种子是要加工成饲料的,所以它的植酸酶既要能耐高温,又要能耐胃酸环境。植物的植酸酶比较娇气,难以满足这个要求,某些微生物的植酸酶倒是比较皮实。要把微生物植酸酶给弄进玉米中去,就要用来转基因技术。中国农业科学院饲料研究所培育成功的植酸酶转基因玉米,是把黑曲霉的植酸酶基因转到了玉米中,让玉米种子生产这种活性很强的植酸酶,加工成饲料后植酸酶仍保留大部分活性,在猪胃内酸性环境中发挥作用,把饲料中的植酸分解成磷酸被猪吸收。这种转基因玉米已在2009年获得安全证书。

另一条途径是改良猪,让猪本身能合成、分泌植酸酶,变成环保猪。这项工作是加拿大圭尔夫大学的研究人员做的,他们把来自大肠杆菌的植酸酶基因转入猪的体内,让猪的唾液腺生产、分泌植酸酶,在嘴里和饲料混杂一起,进入猪胃,在酸性环境中这种植酸酶把饲料中的植酸分解成了磷酸,减少猪粪便中的磷含量能达到70%。这种环保猪已在2007年向美国食品和药物管理局申请商业化养殖。

 

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