畜牧人

本文將重點(diǎn)介紹本人最近8年來逐步形成并首次提出的動物健康營養(yǎng)理論和技術(shù)體系。這是國際動物營養(yǎng)學(xué)科發(fā)展在戰(zhàn)略方向上的重大突破，具有十分重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

美國科學(xué)家Maynard教授早在80多年前就寫到“一個真正的動物營養(yǎng)學(xué)科學(xué)家都會認(rèn)識到現(xiàn)有知識的局限性”。從戰(zhàn)略高度對動物營養(yǎng)學(xué)科存在的學(xué)術(shù)局限性進(jìn)行科學(xué)分析和認(rèn)識，從學(xué)科思維方式和體系創(chuàng)新入手，與時俱進(jìn)驅(qū)動動物營養(yǎng)學(xué)不斷發(fā)展是擺在我們同行面前一項(xiàng)具有戰(zhàn)略意義的歷史使命。為此，我們不但要不斷研究動物營養(yǎng)學(xué)的現(xiàn)狀，同時還要研究這一學(xué)科發(fā)展歷史。不去研究學(xué)科發(fā)展歷史就不會成為真正的科學(xué)家，充其量只不過是一位跛足的科技工作者。重視對動物營養(yǎng)學(xué)發(fā)展歷史研究是實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略首要條件。下面簡要地回顧一下傳統(tǒng)動物營養(yǎng)學(xué)存在的一些學(xué)術(shù)局限性。

從科學(xué)發(fā)展史來看，人類營養(yǎng)學(xué)為動物(主要是農(nóng)畜動物)營養(yǎng)學(xué)發(fā)展奠定了科學(xué)基礎(chǔ)，并深刻影響著動物營養(yǎng)學(xué)發(fā)展進(jìn)程，可以說是人類營養(yǎng)學(xué)“派生”了動物營養(yǎng)學(xué)。人類營養(yǎng)學(xué)從學(xué)科發(fā)展的開始就把營養(yǎng)研究決策的重點(diǎn)放在保障人類健康、探討營養(yǎng)缺乏時營養(yǎng)素?cái)z入不足的影響上。今天它的研究決策重點(diǎn)發(fā)生了重要轉(zhuǎn)移，不再限于研究營養(yǎng)缺乏對健康的影響，同時還要研究營養(yǎng)對慢性疾病的影響以及營養(yǎng)過剩帶來的后果。

如何滿足動物機(jī)體的營養(yǎng)需求是動物營養(yǎng)學(xué)必須回答的根本性問題。這就涉及一個營養(yǎng)需要標(biāo)準(zhǔn)的問題。根據(jù)傳統(tǒng)動物營養(yǎng)學(xué)唯生產(chǎn)效益的決策觀，動物營養(yǎng)需要標(biāo)準(zhǔn)包括2部分：一是維持需要量；二是生產(chǎn)需要量。推薦的營養(yǎng)需要量標(biāo)準(zhǔn)是在滿足動物對維持健康最低需求的基礎(chǔ)上，主要考慮能使動物達(dá)到一定生產(chǎn)水平的營養(yǎng)需要量。通常的做法是在某種營養(yǎng)素需要量平均值的基礎(chǔ)上加一個安全系數(shù)即為該營養(yǎng)素需要量的推薦標(biāo)準(zhǔn)。這種做法的重要弊端在于：其一，所謂“健康”并未將亞健康性質(zhì)的健康問題考慮進(jìn)去，也未就隨著生產(chǎn)水平提高此類問題也會隨之增加的現(xiàn)實(shí)考慮進(jìn)去；其二，至少2%或更多的高產(chǎn)動物的營養(yǎng)需要量顯然被低估了；其三，這種做法往往忽略了營養(yǎng)對畜產(chǎn)品品質(zhì)和養(yǎng)殖對環(huán)境的影響。對于維護(hù)動物健康而言，任何一種營養(yǎng)物質(zhì)都應(yīng)有3個需求量，第1個是最基本的維持生命的需求量；第2個是能夠使機(jī)體達(dá)到比較健康的需求量；第3個是能夠協(xié)助或者治療疾病所需要的臨床用量。除這些問題以外，能量需要量只談焦耳、卡路里不談能量載體物質(zhì)比例以及現(xiàn)有需要量標(biāo)準(zhǔn)中缺失營養(yǎng)活性物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)等，都是傳統(tǒng)動物營養(yǎng)學(xué)的學(xué)術(shù)局限性。

在傳統(tǒng)動物營養(yǎng)學(xué)中飼料營養(yǎng)價(jià)值評定是另一個核心內(nèi)容。在這方面存在以下主要學(xué)術(shù)局限性：遵循飼糧內(nèi)飼料營養(yǎng)物質(zhì)可加性原則，忽視營養(yǎng)物質(zhì)之間的組合效應(yīng)存在；在飼糧營養(yǎng)組成方面缺失超微量成分營養(yǎng)活性物質(zhì)數(shù)據(jù)；飼料營養(yǎng)評定指標(biāo)只限于消化道層次或脫離動物本身以及傳統(tǒng)的飼糧配合技術(shù)不完善性等。飼料營養(yǎng)價(jià)值評定存在的這些學(xué)術(shù)局限性嚴(yán)重地影響著動物營養(yǎng)學(xué)和飼料科學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步。

營養(yǎng)供給技術(shù)又稱飼養(yǎng)技術(shù)，它是將飼糧與動物聯(lián)系起來，充分滿足動物營養(yǎng)需求的一項(xiàng)根本技術(shù)。由于受到人類營養(yǎng)學(xué)中長期存在的重點(diǎn)探討營養(yǎng)物質(zhì)缺乏或營養(yǎng)物質(zhì)攝入不足的影響的主流決策思路和以分析思維為特征的學(xué)科整體思維方式的影響，傳統(tǒng)動物營養(yǎng)學(xué)的營養(yǎng)物質(zhì)供給技術(shù)主要存在2個學(xué)術(shù)局限性：一是以補(bǔ)缺為主導(dǎo)的營養(yǎng)物質(zhì)供給技術(shù)；二是著重以單一營養(yǎng)物質(zhì)或少數(shù)幾個營養(yǎng)物質(zhì)補(bǔ)充，并非系統(tǒng)整體集成式補(bǔ)充為特征的營養(yǎng)物質(zhì)供給技術(shù)。在生產(chǎn)實(shí)踐中動物到底缺什么和缺多少，養(yǎng)殖者一般很難能確切知悉，難以做到“對癥下藥”。營養(yǎng)物質(zhì)供求實(shí)際上是一個動態(tài)過程，動物每天的營養(yǎng)物質(zhì)需要受諸多因素影響。飼糧類型、采食量、疾病狀況以及外界環(huán)境變化的影響使我們根本無法準(zhǔn)確知道動物的實(shí)時營養(yǎng)物質(zhì)需求量。營養(yǎng)物質(zhì)不缺乏并不代表動物機(jī)體健康。動物無明顯病狀或生產(chǎn)性能正常也不代表動物一定處于最佳健康狀況。由于傳統(tǒng)動物營養(yǎng)學(xué)在營養(yǎng)決策方面存在的這些學(xué)術(shù)局限性，即使采取了這樣或那樣的變通技術(shù)措施，但現(xiàn)行營養(yǎng)供給技術(shù)仍然存在許多不確定性。以補(bǔ)缺為主導(dǎo)的營養(yǎng)物質(zhì)供給技術(shù)實(shí)際上是暗示所缺乏的營養(yǎng)物質(zhì)是單獨(dú)起作用的，只要將它補(bǔ)上就能萬事大吉。而事實(shí)上并非如此，許多營養(yǎng)物質(zhì)之間存在復(fù)雜的相互關(guān)系，處于一種營養(yǎng)平衡狀態(tài)，其中某一種營養(yǎng)物質(zhì)的量的變化勢必影響其他有關(guān)營養(yǎng)物質(zhì)的變化，從而影響整體的補(bǔ)飼效果?？茖W(xué)的營養(yǎng)物質(zhì)供給技術(shù)是一種以系統(tǒng)整體集成為特征的技術(shù)，它是系統(tǒng)動物營養(yǎng)學(xué)中營養(yǎng)工程技術(shù)體系的核心，從理論和技術(shù)體系層次較好地解決了傳統(tǒng)動物營養(yǎng)學(xué)長期存在的這一難題。

現(xiàn)代動物養(yǎng)殖模式要求把養(yǎng)殖效益、動物健康和對環(huán)境的影響以及畜產(chǎn)品品質(zhì)和安全4個方面放在一起統(tǒng)籌考慮、協(xié)調(diào)發(fā)展，而傳統(tǒng)動物營養(yǎng)學(xué)在其理論和技術(shù)體系中恰恰存在著健康營養(yǎng)理論和技術(shù)缺失，特別是針對非傳染性疾病預(yù)防和干預(yù)的營養(yǎng)理論和技術(shù)嚴(yán)重缺失的學(xué)術(shù)軟肋。現(xiàn)代動物養(yǎng)殖模式強(qiáng)烈呼喚動物營養(yǎng)學(xué)在這一領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)理論和技術(shù)創(chuàng)新。

健康是一個發(fā)展中的概念。進(jìn)入20世紀(jì)中期以后，人的健康的內(nèi)涵不斷發(fā)展，由過去單一的生理健康發(fā)展到生理健康、心理健康，又發(fā)展到生理健康、心理健康和社會適應(yīng)能力良好3個方面。目前對于動物健康的概念尚無固定之說?？陀^的衡量機(jī)體健康極其困難，特別是當(dāng)動物處于無明顯疾病癥狀時。一般認(rèn)為在營養(yǎng)物質(zhì)及營養(yǎng)活性物質(zhì)的干預(yù)下，畜禽機(jī)體對外界環(huán)境應(yīng)激的反應(yīng)最終會表現(xiàn)為患傳染病、非傳染性疾病或健康狀態(tài)或亞健康狀態(tài)?，F(xiàn)代動物營養(yǎng)學(xué)在畜牧業(yè)發(fā)展過程中追求的根本目標(biāo)應(yīng)該是動物健康、高效、優(yōu)質(zhì)和清潔。顯然，動物健康管理工程把重點(diǎn)放在針對解決非傳染性疾病，特別是放在解決亞健康態(tài)問題方面是實(shí)現(xiàn)這一現(xiàn)代決策目標(biāo)的根本途徑。

動物從健康狀態(tài)發(fā)展到疾病狀態(tài)是一個由量變到質(zhì)變的動態(tài)過程，亞健康態(tài)可以認(rèn)為是兩者間的過渡期，是一個特殊的短暫的階段。這個階段時間可長可短，可以發(fā)展為各種疾病，也可以由于干預(yù)處理得當(dāng)恢復(fù)到健康狀態(tài)。處于亞健康狀態(tài)動物的主要表現(xiàn)：活力下降、采食量下降、神情煩躁、焦慮、緊張、免疫功能降低、飼料利用率下降、繁殖障礙和畜產(chǎn)品品質(zhì)惡化。導(dǎo)致動物處于亞健康態(tài)的根本原因有：

自由基是一些具有不配對電子的分子、原子、離子或原子團(tuán)。實(shí)際上，它們是在外層軌道上缺少電子的原子或分子，具有高度活化和很強(qiáng)的氧化反應(yīng)能力的特征。在動物體內(nèi)，參與氧化還原反應(yīng)，為生物提供能量。生物細(xì)胞利用氧，一方面，通過一系列的酶反應(yīng)，使氧的4個電子還原生成H2O；另一方面，氧會經(jīng)過單電子還原生成氧自由基，氧自由基或稱活性氧(ROS)，通常包括超氧陰離子、過氧化氫、羥自由基和單線態(tài)氧，以及由此而衍生的烷基過氧化物自由基、烷氧自由基、烷基自由基和氫過氧化物等。在ROS內(nèi)一大部分屬于上述的自由基產(chǎn)物，同時還包括有諸如過氧化氫、過氧亞硝酸根等非自由基產(chǎn)物。在代謝中許多非自由基ROS也能轉(zhuǎn)化為自由基產(chǎn)物。自由基和ROS從嚴(yán)格意義上講不能混為一談。但是生物體內(nèi)95%以上的自由基反應(yīng)可介導(dǎo)過氧化作用，于是在自由基生物學(xué)研究領(lǐng)域內(nèi)，常常把自由基和ROS的概念混為一談。現(xiàn)在人們用ROS一詞替代自由基一詞使用的現(xiàn)象便愈加普遍。

長期以來，人們對氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)和免疫應(yīng)激都是孤立起來進(jìn)行研究，認(rèn)為三者是不同的病理生理過程。根據(jù)近年來大量的基礎(chǔ)研究和人醫(yī)臨床結(jié)果表明，這3方面緊密聯(lián)系，不可分割。盧德勛首次提出氧化應(yīng)激—炎癥反應(yīng)—免疫功能失衡鏈?zhǔn)?個問題的3個相互聯(lián)動的方面，往往出現(xiàn)相互疊加效應(yīng)。這一聯(lián)動鏈涉及到許多共同的細(xì)胞類型(如巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等)、共同細(xì)胞因子(白細(xì)胞介素類、前列腺素等)、共同化學(xué)介質(zhì)和發(fā)病機(jī)制。盧德勛將這一新理念進(jìn)一步發(fā)展為“由自由基穩(wěn)衡態(tài)失衡主導(dǎo)的三方聯(lián)動效應(yīng)”，并把它確定為健康營養(yǎng)理論的核心理念。

動物機(jī)體內(nèi)部存在強(qiáng)大的自我防御功能，構(gòu)建起維護(hù)機(jī)體健康第1道防線。這一自我防御功能就是機(jī)體生理功能動態(tài)穩(wěn)衡性，其中諸如核與線粒體的DNA修復(fù)、蛋白質(zhì)修復(fù)、損傷愈合和組織再生、免疫功能和抗氧化防御體系等。在機(jī)體自我防御功能中，最具有全局影響的2個體系就是控制自由基動態(tài)穩(wěn)衡的抗氧化防御體系和免疫防御體系。已知在動物機(jī)體內(nèi)部存在降低自由基危害的4道防線：1)第1道防線——細(xì)胞色素氧化酶機(jī)制。在長期進(jìn)化過程中，一切需氧生物發(fā)展形成了一條十分復(fù)雜又精巧、由細(xì)胞色素氧化酶參與的細(xì)胞呼吸鏈，其可避免ROS的產(chǎn)生，這是清除自由基最徹底的防御系統(tǒng)。機(jī)體從空氣中吸入的分子氧95%以上經(jīng)線粒體中細(xì)胞色素氧化酶直接還原為水，與此相耦聯(lián)通過氧化磷酸化作用產(chǎn)生了可供機(jī)體利用的能量；另外5%的氧通過非酶途徑生產(chǎn)了ROS。2)第2道防線——抗氧化酶機(jī)制。盡管有第1道防線，即使在正常機(jī)體中仍有3%~5%的O2由線粒體泄漏的電子生成O2-，在一些病理?xiàng)l件下會產(chǎn)生更多的O2-。能清除ROS的酶稱之為抗氧化酶，它們是抵抗自由基危害的第2道防線。3)第3道防線——清除劑機(jī)制。清除劑也常常稱之為抗氧化劑, 機(jī)體內(nèi)固有的清除劑稱之為內(nèi)源性抗氧化劑，有別于由飼糧或藥物從外界攝入的外源性抗氧化劑，其作用機(jī)制是直接還原自由基，通過增強(qiáng)抗氧化酶活性，迅速消滅自由基。這是抵抗自由基危害的第3道防線。4)第4道防線——修復(fù)機(jī)制。即使機(jī)體內(nèi)有上述3道防線防御自由基的侵害，但是自由基損傷還是防不勝防，不斷發(fā)生，顯然僅靠上述清除機(jī)制還不夠十分保險(xiǎn)，為此動物機(jī)體又發(fā)展形成了一套對已遭受自由基損傷的物質(zhì)的修復(fù)機(jī)制。這一套系統(tǒng)執(zhí)行2種功能：一是把已損傷的物質(zhì)搬走或清除，主要是把受傷害的物質(zhì)降解成簡單物質(zhì)變成供修復(fù)用的材料；二是把這些原料重新合成原來的物質(zhì)，這一步才是真正意義上的修復(fù)。這4道防線擔(dān)負(fù)著機(jī)體抗氧化應(yīng)激的自我防御功能。

在營養(yǎng)學(xué)中，我們熟知的微量營養(yǎng)物質(zhì)是指維生素與微量礦物質(zhì)元素。長期以來，營養(yǎng)研究關(guān)注的是它們對代謝調(diào)節(jié)作用方面，近年來對于維生素和微量礦物質(zhì)元素抗氧化作用的深入研究揭示了它們在動物體內(nèi)的防御性的新功能，其中硒最重要的作用是清除ROS自由基功能；鋅和銅是銅鋅超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)的必需組成成分，作為細(xì)胞與自由基反應(yīng)的第1道防線；鋅的抗氧化作用的第2個機(jī)制是阻斷金屬離子的氧化還原反應(yīng)(如鐵和銅離子)，在蛋白質(zhì)內(nèi)部防止巰基基團(tuán)的氧化；鋅通過金屬硫蛋白(MT)發(fā)揮抗氧化作用；銅作為銅藍(lán)蛋白、Cu/Zn-SOD等酶類的重要輔基參與機(jī)體的抗氧化作用；銅還可誘導(dǎo)多種組織內(nèi)金屬硫蛋白的合成；錳離子主要參與錳超氧化物歧化酶(Mn-SOD)組成，作為線粒體內(nèi)的抗氧化酶，對機(jī)體抗氧化損傷起著重要作用。維生素A、維生素E、維生素C和葉酸都是最重要的具有防御功能的微量營養(yǎng)物質(zhì)。關(guān)于超微量營養(yǎng)活性物質(zhì)的有關(guān)內(nèi)容參見盧德勛。

在動物養(yǎng)殖中優(yōu)化飼糧設(shè)計(jì)和優(yōu)化的營養(yǎng)物質(zhì)供給是健康養(yǎng)殖的根本條件，但是這2個方面并不是萬能的，沒有科學(xué)的營養(yǎng)管理技術(shù)做保障也是無法達(dá)到健康養(yǎng)殖的目標(biāo)的。動物健康養(yǎng)殖的營養(yǎng)管理措施著重考慮以下2個方面：一是根據(jù)動物生理階段，重點(diǎn)、有序地保證在特定的階段通過分群管理采取必要的營養(yǎng)管理措施，比如幼畜階段和母畜圍產(chǎn)期；二是盡最大可能防止各種損傷發(fā)生，特別是減少外環(huán)境通過呼吸道、消化道和皮膚而引起的損傷。飼糧和飲水中的有毒有害物質(zhì)，比如殺蟲劑、除草劑、重金屬等都會對動物健康造成不利影響。當(dāng)這些有毒有害物質(zhì)進(jìn)入動物體內(nèi)時，動物首先啟動免疫系統(tǒng)來保護(hù)自己，而免疫系統(tǒng)在抵抗這些有毒有害物質(zhì)時會大量消耗營養(yǎng)物質(zhì)，為了保持其強(qiáng)大的防御功能，對免疫系統(tǒng)提供全面、充足、平衡的營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)是健康養(yǎng)殖中最重要的營養(yǎng)策略?，F(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)面臨環(huán)境污染和氣候變化異常對動物健康的傷害比過去大為增加，我們需要在健康管理中采取更多有效技術(shù)措施，給動物創(chuàng)造一個相對舒適、友好的養(yǎng)殖環(huán)境。

在養(yǎng)殖業(yè)中通常采用的營養(yǎng)管理技術(shù)主要有分群技術(shù)、母畜圍產(chǎn)期營養(yǎng)特殊管理技術(shù)、抗冷熱應(yīng)激營養(yǎng)特殊管理技術(shù)、高產(chǎn)動物營養(yǎng)特殊管理技術(shù)、幼畜營養(yǎng)特殊管理技術(shù)；此外，對于動物健康管理還有其他一些重要措施其中包括構(gòu)建強(qiáng)大而有效運(yùn)作的健康保障體系、建立完善而嚴(yán)格的防疫保障體系、構(gòu)建完善的畜舍設(shè)備和衛(wèi)生保障體系、嚴(yán)格執(zhí)行動物健康狀況檢測技術(shù)體系和建立健全完整的生產(chǎn)記錄和健康記錄制度。

動物健康營養(yǎng)技術(shù)體系由動物健康狀況檢測技術(shù)、動物健康管理營養(yǎng)工程技術(shù)體系和牧場動物健康管理技術(shù)3項(xiàng)技術(shù)組成。

在《系統(tǒng)動物營養(yǎng)學(xué)導(dǎo)論》中，本人首次提出一種系統(tǒng)集成型營養(yǎng)調(diào)控技術(shù)模式。這一技術(shù)模式又稱營養(yǎng)工程技術(shù)。所謂“動物營養(yǎng)工程技術(shù)”，簡單地說就是在對動物營養(yǎng)系統(tǒng)進(jìn)行整體調(diào)控的系統(tǒng)工程中，將本人提出的動物健康營養(yǎng)理論和技術(shù)用于動物飼養(yǎng)實(shí)踐的成套實(shí)用營養(yǎng)技術(shù)體系。這一技術(shù)模式具有營養(yǎng)調(diào)控優(yōu)先、灰箱性質(zhì)、綜合技術(shù)、系統(tǒng)集成、動態(tài)優(yōu)化、檢測-決策-預(yù)測三位一體和技術(shù)決策和運(yùn)行的精準(zhǔn)性等技術(shù)特征。本人這里提出的動物健康營養(yǎng)管理工程技術(shù)體系是實(shí)現(xiàn)動物健康決策目標(biāo)進(jìn)行“體系”作戰(zhàn)技術(shù)模式，是系統(tǒng)動物營養(yǎng)學(xué)科體系內(nèi)動物營養(yǎng)工程技術(shù)家族的新成員。

健康養(yǎng)殖是現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的前提，而科學(xué)的營養(yǎng)策略是保障動物健康和預(yù)防疾病發(fā)生的根本技術(shù)手段，是生產(chǎn)動物源性食品的理想技術(shù)方案。實(shí)現(xiàn)健康養(yǎng)殖關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)變觀念，在于確立健康養(yǎng)殖技術(shù)的系統(tǒng)觀，樹立并根植現(xiàn)代多元飼養(yǎng)科學(xué)決策觀。