探索宠物食品中的蛋白质来源与替代策略：从动物到植物与新兴资源

概述：本文详细探讨了宠物食品中蛋白质原料的应用，重点分析了动物来源（如鸡肉粉、肉骨粉、鱼粉）和植物来源（如豆粕、玉米蛋白粉）的营养价值、消化率以及可能存在的挑战。植物蛋白被提倡作为动物蛋白的替代，但需注意抗营养因子和氨基酸平衡。新型蛋白质资源如昆虫、微藻和酵母也被提及，强调了在资源紧缺情况下开发可持续饲料的重要性。

在宠物食品生产中，蛋白质原料具有重要地位，很大程度上决定了一款宠物食品的定位和成本。宠物食品中蛋白质原料占比较高，生产中消耗大量蛋白质资源，2021年宠物食品产量已经达到3416.5万吨。目前全球蛋白质资源紧缺且犬猫的食性特点使得植物来源蛋白质在宠物食品中的使用一直存在争议。因此，在缓解人宠对蛋白质资源的争夺上，开发可持续的蛋白质资源就显得意义重大。 01 动物来源蛋白质原料 动物来源蛋白质原料是宠物食品重要的组成成分，具有蛋白质含量高，氨基酸组成合理，适口性好，符合犬猫采食习性等特点。常见的动物来源蛋白质原料除了相关酶解产品外，还有未加工或加工过的畜肉粉、鱼粉、肉骨粉等加工副产品，还有畜禽类和水产动物的肌肉、内脏、骨骼等器官组织的产品。 肉粉类型原料是宠物食品最为常用的动物来源蛋白质原料，不同动物物种来源的蛋白质原料，其营养成分与蛋白质质量存在较大差异。精准切除盲肠公鸡(CRA)试验是评价宠物蛋白质原料质量常用的动物模型之一。Deng 等使用CRA动物模型研究得出鱿鱼粉氨基酸消化率达到90.0%以上，而羊肉粉的氨基酸消化率均在80.0%以下。Funaba等分别将玉米蛋白粉和鱼粉作为成年猫粮的主要蛋白质来源与鸡肉粉进行比较，得出猫对于这两种蛋白质原料消化能力均低于鸡肉粉。作为宠物传统食材，鸡肉粉的营养价值较高。也应注意到，由于鸡肉粉由鸡屠宰后的副产品炼得，其品质稳定性可能因批次和生产商的变化产生波动。 犬对于不同部位鸡肉制品的消化程度不同，原料加工方法的差异也极大的影响着蛋白质原料的使用。Murray 等对成年雌性犬进行回肠末端痿管插管试验来测定其营养物质的消化利用情况，得出鲜鸡肉(内脏、颈) 的回肠蛋白质以及总必需氨基酸(TEAA)的消化率分别为82.8%和88.8%，均高于鸡肉副产品粉(头、脚、胃、肠等) 的73.9%与81.0%。M Oba等用 CRA动物模型对三种不同加工工艺的鸡肉产品进行蛋白质质量和消化率评价的鸡肉粉、生鸡肉和蒸煮肉，结果表明不同加工条件下的鸡肉产品消化率都在88.0%以上，三者中消化率最低的是鸡肉粉，最高的是蒸煮鸡肉的必需氨基酸消化率，达到94.0%。 02 植物来源蛋白质原料 植物来源蛋白质资源由于其产量高、质量稳定、成本低等特点，一直是动物来源蛋白质的优质替代资源，但仍属于饲料原料中的紧缺资源。宠物食品生产中，常用的植物来源蛋白质原料包括油籽类加工的副产品(如豆粕、大豆分离蛋白等)、豆类(如鹰嘴豆、蚕豆等) 和谷物类加工副产物 (如谷朊粉、玉米蛋白粉) 等。 豆粕是一种常见的植物来源蛋白质饲料，是大豆浸提制油过程的副产品。豆粕具有丰富的营养价值，其蛋白质含量较高，富含犬猫必需的多种氨基酸和脂肪酸，如赖氨酸和亚油酸等。豆粕的营养成分因产地、种类和加工工艺的不同而有一定的差别。Bednar等对蛋白质含量相同的膨化饲粮中，雌性成年犬对豆粕和鸡肉粉的消化能力进行比较发现，各营养素全肠表观消化率差异不大。豆粕含有中的蛋白酶抑制剂、植酸盐与非淀粉多糖等抗营养因子，这些抗营养因子会影响犬猫对于营养物质的消化。在宠物食品加工的加热过程中，胰蛋白酶抑制剂受热不稳定，多数能被破坏。综上，豆粕作为一种优质的蛋白质资源，可以替代部分肉粉在宠物食品中使用，但应注意豆粕的添加比例以及加工方式。 作为优质且相对低廉的蛋白质资源，豆类是无谷物宠物食品和素食宠物食品中常见的原料，它缓解了宠物食品在加工过程中对动物来源蛋白质的需求。但还还应该关注到其中抗营养因子的存在，以及其中的低聚糖成分会降低宠物消化率和粪便的质量。Lauren等研究发现，黄豆片、豆粕、花生粉的营养成分、蛋白质含量、氨基酸消化率(除蛋氨酸外)等在CRA动物模型中均达到80.0%以上。 Reilly等在成年猫粮中添加30%鹰嘴豆不会降低其消化率，并能保持良好的粪便状态，表明猫对于豆类植物具有良好的消化吸收能力。该作者另一项研究结果显示由于豆类含有丰富的膳食纤维，持水性强，犬的排泄量增加但不影响粪便质量。豆类植物的种皮中含有大量的单宁，抗营养因子单宁的摄入量在豆类脱壳后会有所降低。Corsato等的研究结果显示，含脱壳蚕豆的饲料在短期14天内喂养不会对狗的健康造成影响，如果过量摄入会造成狗的排便次数增加，粪便的含水量也会增加。因此，在使用豆类原料时最好进行膨化或脱壳等加工处理，可以在减少抗营养因子的同时提高消化率。 蛋白质饲料原料质量评价的有效参考依据是消化必需氨基酸评分(DIAAS)。当某一种氨基酸的 DIAAS 在原料中最低时，它被认为是首先受到限制的氨基酸。DIAAS 值显示，当使用AAFCO犬猫食物营养概况和NRC犬猫营养需要(2006)推荐摄取量作为参考时，对于成年犬豆的第一限制性氨基酸为蛋氨酸，花生粉的第一限制性氨基酸为赖氨酸。玉米蛋白粉又称玉米质粉，是玉米经湿磨法处理后产生的玉米副产物，玉米蛋白粉含有丰富的蛋氨酸和半胱氨酸，其作为一种常见的蛋白质原料在宠物食品中广泛应用。Yamka等在成年犬粮中添加30%玉米蛋白粉与常见的动物来源蛋白质原料鸡肉粉的表观消化率进行对比，得出在这两种蛋白质原料的消化率相近并均可达到85.0%以上。由于无谷物宠物食品概念的兴起，玉米等谷物在中高端宠物食品中的应用逐渐减少。 美国食品和药品管理局 (Food and drug administration，FDA)在2019年曾报道称犬患扩张性心肌病与长期进食无谷物宠物食品有关，原因在于牛磺酸在无谷物饲粮中的含量偏低。随着近年来研究的深入，大量动物试验表明其关联性较小。由于犬猫等伴侣动物的健康越来越受到人们的关注，燕麦、黎麦等新型谷物也越来越多的应用到宠物食品中，此外，生油果等植物资源因其含有丰富的不饱和脂肪酸和油酸对于改善皮毛质量有积极作用而在宠物饲粮中有所使用。同样的，这些新型植物原料在大规模使用前，也应进行相关原料评价的动物试验。 近年来，素食宠物食品在美国与欧洲国家的素食主义宠物主人中广受欢迎。素食宠物食品使用大量植物来源蛋白质来替代肉类、水产品、乳制品等动物来源蛋白质原料。对于作为偏杂食性的犬以及严格肉食性的猫来说，素食宠物食品是否可以充分满足其营养需要存在争议。在分析了素食宠物食物的营养成分后发现，以FEDIAF 营养指南(2019)和AAFCO犬猫食物营养概况(2019)为参考，其所含的必需氨基酸如蛋氨酸和精氨酸(Hydrosine)含量不足，且钙磷比偏低。长期饲喂素食宠物食品可能会因营养不良而影响犬猫的机体健康。因此，在选择使用完全素食宠物食品时，应充分考虑营养物质的均衡性。然而，素食宠物食品的兴起也在一定程度上推动了优质植物来源蛋白质应用的发展。 03 其他蛋白质原料 在全球动植物蛋白质资源紧缺的大背景下，获取高质量的新型蛋白质资源近年来成为研究热点。 食品昆虫来源蛋白质具有饲料转化率高的特点、适口性好、蛋白质含量高，使其成为更容易被大众接受为新型蛋白原料，在畜禽饲料中已得到广泛应用。2021年8月，AAFCO研究并暂时批准黑水作为原料在全价犬粮和犬用零食中添加使用。欧美国家的宠物食品昆虫原料多使用黑水虻，而我国使用黄粉虫较多。犬猫有捕食昆虫的习性使得在犬猫饲粮中添加昆虫来源蛋白质的认可度更高。 值得注意的是，昆虫的第一限制性氨基酸一般为蛋氨酸和胱氨酸，如果大量使用昆虫来源的蛋白质来配制饲粮，就要适当补充含硫氨基酸以满足犬猫的需求。Do等研究得出CRA动物模型中各生理阶段的黑水虻营养物质消化率均在55.0%以上，除蛋氨酸外，DIAAS值都大于100。Lei等将2.0%的脱脂黑水幼虫粉添加到饲粮中，可提高成年雌性犬的消化率，并具有抗氧化、消炎的功效。Jarett等将犬粮中常见的蛋白质原料鸡肉粉替换成24.0%的带状蟋蟀粉，结果表明对成年犬粪便微生物区系统不会造成显著影响。Reilly等在全价湿粮猫罐头中分别添加4.0%的斑点蟑螂粉、马达加斯加蟑螂粉和大麦虫粉替代部分鸡肉粉和玉米蛋白粉，结果表明并不会增加成年猫粪便中苯酚、吲哚等有害代谢产物的浓度，进而推测对动物健康产生不会负面影响。 应注意的是，某些昆虫在养殖过程中会因采食藻类等而积累镉、铅、汞等重金属，所以在配制饲料是应考虑到重金属浓度超标的问题。 此外，有些昆虫原料存在钙含量低，钙磷比例不合理的问题。在宠物食品生产中如果大量使用昆虫原料，配方中应注意钙含量及比例。此外，一些单细胞蛋白质，如 (微藻等) 藻类和酿酒酵母及其副产物等也是宠物蛋白质饲料原料的优质替代品。微藻的必需氨基酸组成接近动物来源蛋白质饲料原料，是一种潜在的高质量蛋白质资源。微藻的可持续性高，富含的二十二碳六烯酸(DHA)和二十碳五烯酸(EPA) 等多不饱和脂肪酸，以及类胡萝卜素等。DHA与EPA可以预防心血管疾病、减重，以及改善犬猫的皮毛状态，微藻特有的海藻多糖成分在家禽也有提高机体耐热性以及免疫调节活性的作用。但使用过程中通常需要进行生物精炼等加工方式来提高其总蛋白和必需氨基酸含量。 作为酿酒工业的副产品，酵母是一种潜在的可持续性蛋白质饲料原料。分离的酵母产品有酵母可溶物性浓缩物，酵母水解物、酵母抽提物和酵母细胞壁等，其中酵母多糖(β-葡聚糖和甘露聚糖)对于改善机体肠道环境有一定的积极作用。Lin等研究发现，在成年雌性比格犬饲粮中添加0.2%的酿酒酵母发酵产物有助于提高适口性、增强机体免疫力。Stercova等报道，给5~9月龄比格犬每代谢体重添加1.0 g/kg的活酵母，可通过改变肠道微生物区系、增加代谢产物短链脂肪酸的浓度来促进生长期犬的肠道健康。Santos等将0.6%的喷雾干燥酵母细胞壁用于宠物食品中，也证明酵母可以改善宠物肠道健康，因为成年猫粪便中的产气英膜杆菌数量减少，短链脂肪酸含量增加。 此外，Kilburn 等对成年猫进行干酒糟酵母(GDDY)的适口性试验，得出当添加量为5.0%时可以显著提高适口性。单细胞蛋白质营养高、具有功能性成分，产量高、原料广，作为新型功能性蛋白质原料前景广泛。

目前，我国对于犬猫的营养研究应更关注于犬猫的蛋白质营养，注重宠物食品对伴侣动物终生健康的影响。现有的蛋白质资源应在蛋白质资源紧缺的背景下得到充分利用。加快开发对宠物市场具有价值的新型、安全蛋白质资源。

来源：张乔儒《比格犬蛋白质饲料原料有效能值的评价》，仅用于学习交流用。

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