2019年7月，國家農業農村部發布第194號公告，針對細菌耐藥性重拳出擊，按照《全國遏制動物源細菌耐藥行動計劃（2017–2020年）》的遠見部署，規定從2020年元旦起，逐步停止藥物飼料添加劑的生產、進口、經營和使用，這就標誌著我國開始在飼料中全面禁止添加抗生素，並已進入到強制性實施階段。
作為動物營養學國家重點實驗室常務副主任的張宏福對此公告的內容早已耳聞，相關科研工作業已取得階段性成果。2020年2月，一篇關於改善畜禽類腸道健康的論文在線發表在國際期刊《黏膜免疫學》上，揭示了褐藻寡糖具有緩解小腸黏膜炎症、促進腸道健康的作用機制。這項研究面向產業飼料禁抗重大需求著手研發，經過科企間的緊密合作，開發出新型綠色替抗產品，繼而構建綠色健康養殖飼料營養體系，成為推動養殖業高質量發展的重要實踐活動。
作為中國農業科學院「家畜營養與調控」創新團隊首席科學家的張宏福，在其將近30年的工作實踐中，經歷了太多的科研風雨，卻是總能夠俯下身來，以科學嚴謹的態度，踏踏實實的幹勁，銳意進取，將服務三農為己任，兢兢業業地搭建出帶有自身特色的畜禽養殖理論，並加以推廣應用。
探索新天然物質，促進畜禽腸胃健康
根據世界衛生組織預測，全球每年所消耗抗生素總量的90%用在了食源動物身上，致使細菌耐藥性和藥物殘留等問題日益突出。從20世紀四五十年代開始，在飼料中添加抗生素已成為國際上一種較為通行的做法。殘留在畜禽機體內的抗生素，會通過食用進入到人體中，進而對人體產生危害。若不對畜禽飼料內抗生素的添加加以控制，預計到2030年，耐藥菌問題可能會使2400萬人陷入極端病痛之中。因此，更健康、更環保的綠色替抗飼料科研需求已被提升到民生層面，全面減少濫用抗生素，維護動物源食品安全和公共衛生安全已成為重中之重。
尋求在未來能夠替代抗生素的健康天然物質就成為了張宏福的研究課題。怎樣少用藥、少打針來維護動物的自身健康？使用什麼樣的飼料才能使動物減少應激反應？怎麼樣做才能夠保護動物自身的免疫健康？這些問題擺在張宏福面前，同時也激勵其持續思考，不斷嘗試開發綠色新產品。在科學界，大家已經形成共識，由於腸道是動物與外界能量和物質交換的重要場所，因而，保證動物的腸道黏膜健康已成為確保動物健康重要的著力點。
張宏福帶領自己的團隊，經過不懈努力，發現了褐藻寡糖的獨特價值。張宏福介紹說，褐藻寡糖是一種降解褐藻膠得到聚合度20以下的線型低聚合物，含有β-D-甘露糖醛酸、α-L-古羅糖醛酸和雜合褐藻寡糖3種成分，具有抗氧化、抗炎症、抗細胞凋亡及增殖的作用。褐藻寡糖與其他天然植物提取物如寡聚糖、多糖、多酚和黃酮等均具有增強機體免疫機能、維護健康的作用以及無殘留、不產生抗藥性的天然優勢，在畜禽綠色健康養殖領域具有重要的開發應用前景。
研究團隊使用白消安構建了腸道黏膜炎模型，使用單細胞RNA測序手段和功能富集分析發現，褐藻寡糖可調節白消安幹擾的基因表達，緩解對小鼠腸道細胞內質網、線粒體、細胞膜、細胞間連接和微絨毛的破壞作用，維持細胞正常功能，進而減輕小腸黏膜炎症損傷；IPEC-J2細胞試驗進一步揭示褐藻寡糖是通過甘露糖受體信號通路對腸道細胞發揮作用；血液代謝組及腸道微生物群落分析也進一步證實，褐藻寡糖具有改善小腸簇狀細胞、杯狀細胞和潘氏細胞，促進腸上皮細胞恢復，進而提升小腸健康功能的作用。
張宏福說，這項針對產業重大技術需求的研究成果，有望為解決大規模集約化動物養殖可能產生的各種動物健康問題提供技術途徑，從根本上確保動物少生病、少吃藥，也就減少了動物機體內抗生素、抗菌藥殘留。
創新理論，舒適環境支撐畜禽健康
仔細分析這些年張宏福所進行的科研工作，無一處不滲透著其經過多年實踐而提出來的「飼養標準」，並將其創新性地擴展為「營養標準+環境標準」的學術思想，提出了「少用藥、慎用苗，維護動物自身免疫健康」的發展理念，並加以推廣。張宏福主持了"十三五"國家重點研發計劃——「養殖環境對畜禽健康的影響機制」基礎前沿研究，在全國掀起畜禽環境科學研究熱潮。
張宏福認為，畜禽健康養殖的內涵要包含以下5個方面：畜禽健康、生產高效、產品安全、環境友好和生產過程的標準化。研究發現，畜禽舍內的環境因子相當豐富，物理因子、化學因子、生物因子，甚至還有情感因子，與飼料、飲水等多種因素攙雜在一起，使環境研究的難度變得更為複雜。溫度、溼度、光照、通風、室內PM2.5、氣溶膠、有害氣體等因素每一項均需要統籌考慮。
張宏福舉例說，環境當中的PM2.5不僅可以影響畜禽的呼吸系統，還會影響生殖系統健康。而環境當中還有很多有害氣體，如氨氣、硫化氫等，在不同的生理階段，產肉還是繁殖等不同機能的畜禽對於這些有害氣體的敏感性也是不同的。有研究表明，當環境中的氨氣達到5ppm的時候，就會影響母豬的生育功能。
環境因子多且複雜，國內外研究基礎較為薄弱，針對此現狀，作為項目首席專家的張宏福將整個項目劃分了10個研究課題，從2016年開始，每年通過項目協調會、技術推進會等多種方式進行行業交流，組織編寫《畜禽養殖環境手冊》，不但從理論層面加大環境生理方面研究，解析環境與動物之間的關係，還提供了切實可行的解決方案，有助於促進規模化健康養殖，提高養殖效益，保障畜禽產品供給，保障舌尖上的安全，保障生態綠色發展。
勇於創新，科技引領產業發展
在張宏福的研究中，如何提高家禽飼料營養平衡也是他非常關注的一個方面，張宏福將提高飼料養分的消化率作為重中之重來研究，怎麼樣將畜禽的腸道養好、使糞便成型？這點做好了，其他諸多生理指標會更健康達標。
為此，張宏福帶領團隊成員研究開發了標準化、儀器化、自動化的「單胃動物仿生消化系統」，在單胃動物有效能評定仿生方法研究取得原創性成果，在國際上處於領跑地位。該系統實現了體外條件下模擬動物胃腸道消化吸收飼料的過程，模擬逼真性高、重演性好、結構簡單、操作方便，特別適用於豬、雞、鴨等單胃動物飼料養分生物學效價的快速測定。
該系統已批量生產應用，可實現飼料有效能值評定的「精、準、快、廉」，精度提高10倍，效率提高66倍，被譽為「中國營養界拿得出手的成果」。推廣應用到10多家科研單位、高校及30多家大型集團企業，覆蓋全國1/3以上飼料產量，在2016—2017年期間，僅在廣東溫氏、新希望六和、廣東海大等3家飼料企業中，就新增利稅達20億元以上。
在採訪中，張宏福還回憶起自己在世紀之交那些年的工作，那時的他，年輕氣盛，將自己投入到仔豬營養生理和飼料配製技術的研究當中，誰能料想，這一投入，前前後後竟然持續了15個年頭。在此期間，張宏福腳踏實地，系統研究了仔豬不同斷奶日齡生理應激，提出了針對中國條件下仔豬適宜斷奶日齡指導生產意見；突破了dEB與系酸力藕合調控提高採食量的技術難題；創立了以緩解斷奶應激為核心的仔豬健康養殖營養與飼料調控綜合技術。該成果推廣應用到全國163家企業，打破了外企壟斷，累計增加收入435億元，利稅60多億元，農戶獲利205.1億元。而這項研究也為他帶來了科研中的最高榮譽，獲得了2011年度國家科技進步二等獎。
強基實驗室，前瞻性研究不放鬆
作為動物營養學國家重點實驗室的常務副主任，張宏福高瞻遠矚，帶領團隊在動物營養和健康養殖方面進行著前瞻性的研究。團隊的選題均圍繞著解決產業重大問題而展開，並通過關鍵技術創新和集成應用，建立起綠色健康養殖技術模式。為創建這些模式，從動物遺傳育種、營養飼料、動物飼養的舒適環境調控，到整個生產過程當中畜禽廢棄物的資源化利用等都成為團隊的科研方向，也是近5年來計劃承擔的主要國家科研任務的命題。
談及未來的科研項目，張宏福也是胸有成竹，從3個方面來持續攻關：第一要持續善待動物，為其提供舒適的成長環境，彌補我國養殖業上的短板；第二要圍繞產業需求，建立和推廣家豬的綠色養殖體制和發展模式；第三要搭建肉禽的綠色養殖提質增效模式，建立技術體系並進行推廣。在基礎理論和基層模式雙輪驅動進行創新，進一步加大技術推廣服務。
在張宏福看來，他從事的是基於民生的工作，是服務於三農的工作，目標就是要以科技服務於社會，使科技讓人民生活更美好。新的十年，張宏福也希望重啟2020新徵程，以堅實的腳步繼續完成既定目標，百尺竿頭，更進一步。
撰稿：杜浩鈞 李偉寧
（轉自《中國高新科技》雜誌2020年第11期）