畜禽血液的开发与研究进展

■ 郑召君 张日俊

（中国农业大学饲料生物技术实验室动物营养学国家重点实验室，北京 100193）

近年来，随着养殖业的飞速发展，全球畜禽产量不断攀升，并带动了饲料产量的增长，2012年全球饲料产量达9.59亿吨，其中我国饲料产量位居世界第一。而随着饲料产量的增加，饲料原料的需求量不断加大，尤其是具有重要营养生理功能的蛋白质原料，已成为影响我国畜牧业发展的第一大原料供给瓶颈。因此，如何开发利用现有的饲料蛋白资源，提高蛋白质品质和有效利用率，“变废为宝”是解决我国蛋白饲料原料短缺，促进我国养殖业发展的一个极其重要的途径与措施。而具有代表性的副产物就是畜禽血液，其因营养价值高，含有大量可食用的营养蛋白及必需氨基酸等营养成分，而成为极具发展前景的饲用蛋白源。本文在简要介绍畜禽血液资源概况及特性的基础上，重点对畜禽血液的研究方向、存在问题及解决方案进行综述，并简单归纳畜禽血液开发利用的热点及深加工产品的应用前景。

1 畜禽血液资源概况及其研究意义

作为畜禽屠宰加工过程中的主要副产物，畜禽血液营养丰富，蛋白质含量约17%～22%，且必需氨基酸含量高，脂肪含量低（0.15%～0.2%），素有“液态肉”之称。畜禽血液不仅营养高，而且产量高。

据初步估计，全世界每年可利用的畜禽血液总量是相当可观的。1994年以来，全世界每年大约宰杀30亿头牛、猪和羊，血产量近亿吨。而我国各种动物血尤为丰富，是世界上动物血液资源最丰富的国家之一，特别是家禽家畜类血液。从1990年以来，我国肉类生产量一直居世界首位，其中生猪产量接近世界总量的二分之一，2011年中国生猪供应量已达6.4亿头。虽然畜禽血液产量尚未有精确的统计数据，但以每头猪约可收集3L血液计算，粗估我国2011年猪血产量可达2 000万吨。而以血液蛋白含量为18%计算，这些血液相当于360万吨蛋白。此外，我国每年家禽出栏数超过100亿羽，肉牛出栏数超过5 000万头，羊出栏数超过2亿头。由此可见，我国畜禽血液资源丰富，具有广阔的应用前景。

目前，畜禽血液的利用仍以血豆腐、血粉、血浆粉等初级加工形式为主，深加工技术落后，产业化程度较低，利用率不到10%，致使大量营养资源流失，并造成环境污染。废弃的血液形成严重的污染源，其BOD高达250 000 mg/l，COD达375 000 mg/l。依据我国肉类加工工业水污染物排放标准（GB13457-92），畜禽屠宰后排入下水道的污染物的BOD应低于300 mg/l，COD不超过500 mg/l。为防治畜禽血液排放造成的环境污染，需投入大量的人力物力。因此，大力开发利用动物血资源，使血液加工向系列化、多样化和高附加值方向发展，已经成为了畜禽血液加工利用的一个重要研究方向。

2 畜禽血液的理化、营养及功能特性

2.1 畜禽血液的理化特性

作为一种具有重要生理功能的结缔组织，血液是动物生命存在的关键。血液在循环过程中，为其它器官和组织提供氧和营养物质，并去除代谢产物。在理化角度上，全血的比重为1.06，呈弱碱性，pH值平均为7.47。血液因动物种类而异，牛血约占活体重的8%，猪血约为5%，畜禽体内血液的总量要占体重6%～8%。屠宰畜禽时所能收集的血液约占血液总量的一半，如牛血实际收集量占体内血液总量的55%～65%，猪血40%左右，羊为45%，其余滞留于肝、肾、皮肤和胴体中。畜禽血液的组成如图1所示。

采用离心技术可将血液分离成血浆和血球（又称血细胞）两部分。血浆约占血液总量的65%，其中蛋白质含量约为8%，主要为球蛋白、白蛋白和纤维蛋白原。而其它的约35%的浓稠的组分是血球，以红细胞浓缩物为主，含有36%左右的蛋白质，主要是血红蛋白。虽然家禽与家畜血液组成相似，但在结构上仍有差异。家禽血液的红细胞不呈双面凹形而是椭圆形，内有细胞核，无血小板、嗜中性粒细胞而具有凝血细胞和异嗜性粒细胞。家禽血液因红细胞含有细胞核等问题致使其研究繁琐，因此关于家禽血液研究的报道不是很多。

2.2 畜禽血液的营养特性

畜禽血液本身营养价值高，蛋白质含量高达20%左右，,必需氨基酸（Lys、Leu等）含量高（见表1），其营养价值可与畜禽胴体中6%～7%的瘦肉相媲美。此外，血液中还含有碳水化合物、脂肪、矿物质、维生素、酶类及一些活性肽类物质，都是动物营养必须的物质。据分析，畜禽的血液中干物质含量为19%～21%。干物质中蛋白质含量高达90%，其中60%～65%为血红蛋白，其它非蛋白类物质中75%左右是类脂化合物。

动物血液的营养成分因种类的不同而有所差异，但总体而言，其营养特性首先体现在蛋白质含量上，全血含20%左右的蛋白质，血球蛋白含量为30%～40%左右，而干燥血粉的蛋白质含量约85%左右，是豆粕蛋白的2倍，较鱼粉高30%。从氨基酸组成来看，血液蛋白质的必需氨基酸含量高。优质血粉中赖氨酸含量几乎比国产鱼粉高出一倍，达7.2%～9.7%，色氨酸含量则比鱼粉高出1～2倍，达1.0%左右。从蛋白互补的角度来看，谷物蛋白质中蛋氨酸和胱氨酸含量高，异亮氨酸适量，赖氨酸含量低，而血液的高赖氨酸量使其成为一种很好的谷物蛋白质的互补物，这对提高动物性蛋白源的利用率、改善日粮营养具有重要意义。此外，畜禽血液还是制备补铁剂的优质原料。血液中铁含量较高，每100 g血液中铁的含量高达40 mg（见表1）以上，主要以血红素铁的形式存在。而血红素铁是以原卟啉铁的形式直接被肠粘膜上皮细胞吸收，且很少受其它膳食成分的影响，其吸收率是无机铁的2～3倍，生物利用率（18%～29%）显著高于非血红素铁。由此可见，畜禽血液营养高、来源广、成本低，在改善缺铁性贫血方面有良好的应用前景。

2.3 畜禽血液的功能特性

畜禽血液中含有酶类、激素、维生素、小分子活性肽等功能性物质，具有抗氧化、调节免疫、抑菌等功效。超氧物歧化酶（Superoxide Dismutase简称SOD）是从畜禽血液中提取出来的具抗氧化特性并含有金属元素的活性蛋白酶，能抵御超氧阴离子自由基对细胞的破坏，是中国卫生部批准的具有抗衰老、抗辐射、免疫调节、血脂调节、美容功能的物质之一。畜禽血液蛋白中还含有某些阿片样、抗氧化、抑菌等小分子活性肽，如Naima Nedjar-Arroume等从牛血红蛋白中分离提取出30种具有抗菌活性的活性肽。此外，畜禽血液中含有的免疫球蛋白、凝血酶、纤溶酶、蛋白酶抑制剂等功能性物质也与机体的健康密切相关。

3 畜禽血液研究现状及其研究方向

3.1 国内外畜禽血液的研究现状

畜禽血液含有丰富的营养物质和生物活性物质，完全符合人类和畜禽机体的需要，被广泛应用于各行业。国外畜禽血液利用的历史比较长，已在饲料、食品、化工、医药、肥料、葡萄酒等方面取得突破性的研究进展。德国、英国、日本、比利时等国家将血液制成液态饲料、着色剂或营养补剂，添加到日粮或香肠、布丁等食物中，以增加其营养价值；法国葡萄酒工业广泛应用以血液为原料制备的酒类澄清剂；美国也从牛血浆蛋白中提取血纤维组织制品。而现阶段，国外畜禽血液的研究主要集中在从畜禽血液中提取具有抗氧化、降血压血脂、免疫调节等作用的活性物质方面，研究的角度也由初级加工的粗产品形式向深加工的精制品方向过渡。与国外相比，我国畜禽血液开发利用时间短，最初主要作食用，加工成传统血豆腐、血肠，另有极少部分加工成饲用血粉，绝大部分血液被废弃。而经过几十年的发展，我国对畜禽血液的开发利用程度有大幅度提高，多集中在血粉等畜禽饲料、营养强化剂、血红素、血肽、SOD酶、氨基酸营养液方面，并逐步向产业化、规模化、多元化的深加工体系发展。

3.2 畜禽血液研究方向

随着科学技术的日新月异，畜禽血液的研究已由传统营养研究模式逐渐转变为现代的分子营养，其应用也由初始粗浅的初级加工产品形式向多元化的深加工方向发展。依据血液组分，从整体到局部，畜禽血液的研究方向可分为以下三部分。

3.2.1 畜禽血液整体研究

随着我国蛋白资源的日益紧缺，动物性蛋白饲料的开发利用已成为饲料行业的重要课题。作为动物性蛋白源的典型代表，饲用血粉是以屠宰食用动物获得的新鲜血液为原料，经化学、物理或生物的方法简单处理，后干燥而得的粗蛋白含量大于85%的产品（普通血粉、膨化血粉、发酵血粉、水解血粉等）。饲用血粉是市场上普遍存在的血液产品，其粗蛋白及氨基酸含量高，尤以高赖氨酸为主要特点，与相关原料（如羽毛粉、谷物等）配合可替代豆粕或鱼粉[19]。但血粉制品仍存在“三差”（氨基酸组成平衡性差、可消化性差、适口性差）营养缺陷问题，发酵、酶解等方法并不能完全解决问题，这也是血粉制品不能完全替代鱼粉的原因之一。因此，祛除或改善血粉的营养缺陷仍是当前畜禽血液研究的热点之一。

3.2.2 血浆层次的局部研究

作为血液的液体部分，血浆含水量为90%～92%，其他组分为血浆蛋白、电解质等物质。而血浆蛋白是一种由活性白蛋白和球蛋白组成的特定动物蛋白，具有与脱脂干燥奶粉和酪蛋白相媲美的营养品质，具有适口性好、蛋白含量高、氨基酸平衡且利用率高等特点。据报道，血浆蛋白粉能显著提高仔猪生长性能，降低免疫应激，与乳清粉配合可有效替代豆粕。此外，血浆中存在的免疫球蛋白、酶类、小分子肽等活性物质在抗氧化、免疫调节方面有着不可忽略的作用，也是备受当代学者关注的热点。

3.2.3 血球层次的局部研究

新鲜畜禽血液离心后的下层绛红色沉淀即为血球，其蛋白含量约为35%～40%，营养价值高、易消化吸收且含有一定的生物活性成分，可作为一种优质蛋白原料直接应用于早期断奶仔猪和哺乳母猪日粮中。但血球本身黑红或棕褐色的外观限制其产品的推广使用，而且当前尚未有完善妥当的脱色方法来获得色香味俱全的脱色血球产品。血红蛋白是血液行使生理功能的关键组分，约占血液蛋白总量的2/3，内含多种功能性成分，是制备具有阿片样活性、止痛、刺激细菌生长、抗菌等功能活性肽的主要资源。Andrey等从红细胞溶解产物制备具有生物活性的肽段，而R.Froidevaux等、Q.Y.Zhao等和Chi-Yue Chang等利用蛋白酶处理畜禽血红蛋白分别制备了具有抗菌活性、刺激细菌生长与抗氧化功能的生物活性肽，Aaron Low等采用过氧化氢脱色血红蛋白的方法制备第二代生物塑料的原料。而随着血红蛋白研究的深入，珠蛋白（96%）和血红素铁（4%）作为血红蛋白的组成部分，也逐渐成为饲料、食品、医药等行业研究的焦点，其提取制备技术也日趋成熟。研究表明，以珠蛋白为原料通过现代工艺制备的小分子活性肽具有溶解性好、黏度低、抗凝胶形成性等特点，在动物体内消化吸收率高。此外，从血球中分离提取生物酶、激素等物质也是畜禽血液的研究方向之一。自1938年Mann和Keilin从牛红细胞中分离提取出SOD以来，SOD的开发利用一直是微生物学、分子生物学、医学等学科领域及医药、化工、食品等生产行业的热门研究课题，而目前SOD研究和应用的深度及广度已居我国酶类生化制剂的首位。因此，从畜禽血中制取具有抗菌、降血糖血压、促进伤口愈合、抗炎、调节免疫等作用的物质并大规模产业化仍是未来几十年食品、饲料、医药、化工等领域目前研究的热点。

4 畜禽血液产品存在的问题及其解决方案

虽然畜禽血液营养价值丰富，加工技术相对成熟，但血液的血腥味、成分等问题使其固有的营养潜力难以得到充分有效的发挥，极大限制了产品的使用和推广。以最常见的血粉为例，畜禽血液产品主要存在适口性差、可消化性差、稳定性差等缺陷，所以对血粉进行加工处理是解决问题不可或缺的工序。

4.1 畜禽血液及其产品存在的问题

以血粉为例，血制品存在的主要问题有以下几点：①血粉消化吸收少，氨基酸组成不平衡。血粉的第一限制性氨基酸是异亮氨酸，其次是蛋氨酸，饲喂动物时需注意补加其限制性氨基酸。②血粉产品适口性差，有血腥味，呈黑褐色，并具黏性，极大限制了血粉的添加量。Pond等（1984）发现，生血粉固有的血腥味和一些不适宜加工将大大降低味觉敏感动物的采食量。大多数学者认为，血粉在家畜日粮中的添加量为猪10%以下，鸡3%～5%。若用量过大，易引起腹泻，对畜禽生长有抑制作用。③产品成分变化大，贮存时间短。血粉产品成分变化大，影响饲喂效果，这可能与血液中微生物尤其是致病菌有关，微生物大量繁殖，降低pH进而影响血粉的营养价值。而血粉易吸潮、结块、生蛆、发霉、腐败的特性，导致血粉不宜长期保存。④加工方面，畜禽血液的传统加工工艺及其产品存在着固有缺陷。国内外普遍采用的血粉加工方法可分为普通法(土法、蒸煮离心脱水法、血浆粉生产法和喷雾干燥法)、发酵法和酶解法。在普通法加工过程中，血液中细胞变硬，适口性差，不利于消化吸收；发酵法加工的血粉粗蛋白含量低且不稳定，发酵时间长、载体用量大；酶解法成本高，酶解液易产生苦味。

4.2 克服畜禽血液缺陷的解决方案

畜禽血液产品适口性差、消化吸收少等问题主要是因为血液中含有独特的大分子蛋白及卟啉铁。卟啉铁是血液呈现血腥味、黑红色的主因，采用相关化学、物理、生物等手段破坏其结构或剔除卟啉铁，即可达到脱色去味的效果，但目前保证血液产品色香味俱全的脱色方法尚未见报道。此外，肽理论表明，蛋白质经消化道酶促水解后主要以小肽的形式吸收，比完全游离氨基酸更易、更快被机体吸收利用。因此，采用高压、化学降解、酶解、微生物发酵等多法相结合的手段，使血液中大分子蛋白降解为肽和氨基酸，提高养殖动物的消化吸收能力。经相关技术改善后的血液制品与乳清粉、谷物类等原料相搭配，可进一步降低饲用血液产品在日粮中的添加限制，使其得到广泛地应用。

5 小结

随着养殖业的不断发展，动物性饲料蛋白源的需求量也将不断增加。大力开发畜禽血液资源，变废为宝，使畜禽血液加工向多元化、系列化和高附加值方向发展，已成为血液加工的重要研究目标。虽然血液加工的模式由初级加工逐渐转变为深加工的精品模式，但畜禽血液及其产品固有的缺陷尚未得到完善，仍是制约畜禽血液开发利用及产业化的主要因素。因此，寻求适宜的加工处理方式和脱色方法，改善血液产品的适口性，提高消化利用率，建立规范的工艺流程是开发利用畜禽血液的关键。还可进一步从中制取具有抗氧化、抗菌、血脂调节、免疫调节等作用的生物活性物质，进行机理和功能特性的研究，并推广应用于饲料、医药、食品、化工等各领域，应用前景广阔。然而也应该看到，要全面实现这些活性物质的商品化应用，还需要进行大量的科研性工作。