配制低蛋白質(zhì)日糧的必要性及其注意事項(xiàng)

   近幾十年來，豬的氨基酸營養(yǎng)一直是各國學(xué)者研究的熱點(diǎn)。一方面由于全世界范圍內(nèi)蛋白質(zhì)資源的日趨緊張，另一方面由于日糧氨基酸不平衡引發(fā)糞尿氮大量排放而引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。在成本和環(huán)保的雙重壓力下，低蛋白質(zhì)日糧成為自20世紀(jì)90年代以來歐美動物營養(yǎng)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。因此，在充分滿足動物營養(yǎng)需要的情況下，采用以理想氨基酸模式為基礎(chǔ)，按照真可消化氨基酸需要量合理配制低蛋白質(zhì)日糧，對降低日糧蛋白質(zhì)水平及減少環(huán)境污染意義重大。

    1 配制低蛋白質(zhì)日糧的必要性
    1.1 飼料蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值評定體系的不斷完善
    評定飼料營養(yǎng)價(jià)值是為了了解日糧營養(yǎng)素在動物體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)閯游锂a(chǎn)品過程中的損失及利用程度，直接影響營養(yǎng)需要的準(zhǔn)確性并為充分利用日糧營養(yǎng)素提供理論基礎(chǔ)，為日糧營養(yǎng)素投入與動物產(chǎn)品產(chǎn)出之間提供更直接的聯(lián)系（伍喜林，2003）。
    準(zhǔn)確評價(jià)飼料氨基酸的含量、畜禽對氨基酸的需要量和飼料氨基酸的利用率是科學(xué)設(shè)計(jì)飼料配方的基礎(chǔ)。飼料原料種類繁多，原料氨基酸的含量和質(zhì)量差異較大，不同畜禽有不同的利用效率。但飼料蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值評定中基本未考慮動物不同生產(chǎn)類型、生理階段、生產(chǎn)水平、產(chǎn)品質(zhì)量及健康狀況條件對飼料蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值的影響（Han，1995），存在日糧組成對飼料蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值影響的問題；由于缺乏不同飼料原料的組合效應(yīng)資料，飼料加工貯存條件（溫度、濕度、壓力等）對飼料蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值的定量影響關(guān)系及其在日糧配制中的研究應(yīng)用尚處于起步階段。為更準(zhǔn)確地滿足動物對氨基酸的需要量，需要由粗蛋白質(zhì)和總氨基酸體系向可消化或可利用氨基酸體系發(fā)展，以理想氨基酸模式為基礎(chǔ)，從動態(tài)模型出發(fā)，采用真可消化氨基酸體系，并考慮各種因素影響，形成切實(shí)可行的參考標(biāo)準(zhǔn)式計(jì)算模式，這樣才能使氨基酸的供給與豬氨基酸需要之間達(dá)到精確的統(tǒng)一，減少蛋白質(zhì)飼料消耗和氮的排出量，使配方設(shè)計(jì)更加科學(xué)，日糧配制更加合理。
    1.2 理想氨基酸模式的建立
    Block和Blotting（1944）得出生長動物的氨基酸需要量可以由動物體蛋白質(zhì)的氨基酸組成來確定的結(jié)論。后來，許多學(xué)者進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，只有在日糧氨基酸保持平衡的情況下，氨基酸才能被動物機(jī)體有效地利用，任何一種氨基酸缺乏或過剩都會降低日糧中其他氨基酸的利用率。“理想蛋白質(zhì)”的概念最初由Howard（1958）提出，當(dāng)時(shí)叫做“完全蛋白質(zhì)”，其實(shí)質(zhì)內(nèi)容是當(dāng)日糧中各種必需氨基酸的組成和比例與動物必需氨基酸相吻合時(shí)，動物可最大限度地利用蛋白質(zhì)。Mitchell（1964）給出了理想蛋白質(zhì)的正式定義：“用氨基酸的混合物或可以被完全消化和代謝的蛋白質(zhì)來表述，這一氨基酸混合物與動物維持和生產(chǎn)的氨基酸需要相比，其組成應(yīng)完全一致”。英國農(nóng)業(yè)研究委員會ARC（1981）較為詳細(xì)地描述了理想蛋白質(zhì)氨基酸的比例，引用3個(gè)來源的數(shù)據(jù)對理想蛋白質(zhì)進(jìn)行了描述：首先通過試驗(yàn)，測定豬對各種氨基酸包括Thr、Met、Trp、Leu的需要量，結(jié)果表明Thr、Met、Trp、Leu的需要量與Lys有關(guān)，盡管多次試驗(yàn)的氨基酸總量之間有不少差異，但如果以各種氨基酸與Lys的比例表示，則試驗(yàn)結(jié)果的差異性變??；其次測定Lys的需要量；第3個(gè)來源是測定完全蛋白質(zhì)的氨基酸組成比例和豬體蛋白質(zhì)氨基酸組成比例。通過試驗(yàn)確定豬體組織氨基酸組成，即為豬生長階段的最佳比例。

表1 不同階段豬的理想氨基酸模式

資料來源：Han（2000）。

    自1981年以來，研究者就對理想氨基酸模式有著極大的關(guān)注（Wang和Fuller，1989，1990；Fuller，1989；Chung和Baker，1992）。許多國家（美國、澳大利亞、新西蘭等）也依據(jù)本國對豬的理想氨基酸需要量的研究結(jié)果修改了飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)。Wang和Fuller（1989）又共同對ARC（1981）的理想蛋白質(zhì)模式進(jìn)行了修改，Chung和Baker（1992）論述了仔豬的理想蛋白質(zhì)模式，Friesen（1994）論述了肥育豬的理想蛋白質(zhì)模式。最初，理想蛋白質(zhì)模式是以日糧總氨基酸濃度表示，然而基于日糧蛋白質(zhì)單個(gè)氨基酸的可利用率不同（一般認(rèn)為消化率是衡量可利用率的最佳指標(biāo)），并且為了消除飼料或內(nèi)源帶來的誤差，氨基酸模式應(yīng)以回腸末端真可消化氨基酸來表示（Chung和Baker，1992）。經(jīng)過20多年的研究，理想蛋白質(zhì)模式己在生產(chǎn)中得到應(yīng)用，并已發(fā)展成為氨基酸平衡飼糧技術(shù)，使養(yǎng)豬者從該理論中受益。尤其在現(xiàn)代化養(yǎng)豬生產(chǎn)中，按照“IP”理論配制日糧是相當(dāng)重要的，其中添加合成氨基酸的低蛋白質(zhì)日糧就是IP理論應(yīng)用的結(jié)果。豬生長階段不同，理想氨基酸模式亦不同（表1）。
    1.3 人工合成氨基酸的商業(yè)化
    由于畜牧和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，我國對合成氨基酸的使用量呈現(xiàn)逐漸上升趨勢。目前擁有全套成熟Lys生產(chǎn)工藝的只有美國、日本、中國等少數(shù)國家。近年來，國內(nèi)一些企業(yè)加大了對飼料級Lys生產(chǎn)的研制開發(fā)力度，使得國產(chǎn)Lys成為國內(nèi)市場的主流。但同國外一些跨國公司相比，中國Lys企業(yè)的國際市場競爭能力還不很強(qiáng)，要成為Lys生產(chǎn)強(qiáng)國還有一段較長的路要走。
    1.4 集約化養(yǎng)豬生產(chǎn)的環(huán)境污染
    開放系統(tǒng)的特點(diǎn)決定城市郊區(qū)集約化養(yǎng)豬生產(chǎn)規(guī)模必須控制在其所處生態(tài)環(huán)境承載能力的范圍內(nèi)。然而大城市集約化的養(yǎng)豬生產(chǎn)由于規(guī)模大、區(qū)域集中、距離農(nóng)田遠(yuǎn)、運(yùn)輸成本高等原因，產(chǎn)生的糞便不能以資源的形式投入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之中，反而變成一種污染物對生態(tài)環(huán)境造成負(fù)面影響，由于集約化的養(yǎng)豬生產(chǎn)不能完全地融入到農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，生態(tài)系統(tǒng)正常的物質(zhì)循環(huán)和能量流動受到了嚴(yán)重的破壞。
    1.4.1 豬糞尿?qū)λw和土壤的污染
    豬飼料中大約有60%~70%的氮是以糞和尿的形式排出體外（Dourmad，1999）。在養(yǎng)豬場，用于堆置大量糞尿和排放污水的地面徑流，是造成地表水、地下水及土壤污染的一個(gè)大的污染源。有關(guān)部門試驗(yàn)表明，豬糞尿的溶淋性極強(qiáng)，其所含氮、磷及生物需氧量的溶淋量大，若不及時(shí)妥善地處理，流失到地下水中的硝酸鹽直接威脅到人類的健康。進(jìn)入地表水體湖泊的氨態(tài)氮、硝酸鹽等還可導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化和生物多樣性的喪失，從而導(dǎo)致水體嚴(yán)重污染，使土地喪失生產(chǎn)能力。有的畜禽場所排放的糞尿及廢水，通過糞坑滲濾進(jìn)入地下，致使地下水嚴(yán)重污染，水井報(bào)廢。更為嚴(yán)重的是，有的養(yǎng)豬場所排出的糞便，長期在積糞場內(nèi)堆積存放，結(jié)果使糞尿中所含大量的含氮化合物在土壤生物的作用下，通過氨化、硝化等化學(xué)反應(yīng)過程，導(dǎo)致地下水和土壤中硝酸鹽含量日漸增高，不僅嚴(yán)重影響人體健康，而且還會使土層結(jié)構(gòu)遭到破壞，地表植被消失，土壤喪失還原能力，而且還會為有害微生物以及致病菌和寄生蟲卵的繁衍，提供適宜的環(huán)境條件，最終導(dǎo)致畜禽發(fā)病率的上升。
    1.4.2 豬糞尿?qū)Υ髿猸h(huán)境的污染
    糞便經(jīng)微生物的分解可以產(chǎn)生168種以上揮發(fā)性物質(zhì)，其中30種具有惡臭味（O＇Neill，1992）。畜舍小環(huán)境內(nèi)惡臭氣體對人和動物的危害與其濃度和作用時(shí)間有關(guān)。低濃度、短時(shí)間作用一般不會有顯著危害，而高濃度臭氣往往導(dǎo)致對人和動物體健康損害的急性癥狀。集約化畜牧生產(chǎn)由于飼養(yǎng)密度大，生產(chǎn)周期快，畜舍內(nèi)的通風(fēng)換氣設(shè)備有時(shí)難以達(dá)到相應(yīng)規(guī)定的要求，因此危害的發(fā)生率也較高。值得注意的是低濃度、長時(shí)間作用也會產(chǎn)生慢性中毒的危險(xiǎn)，對人畜健康和家畜生產(chǎn)力產(chǎn)生漸進(jìn)性危害。
    氨氣是豬場臭氣中的主要成分，對空氣質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。糞便氮在有氧條件下可轉(zhuǎn)變?yōu)榘睔猓睔獾幕瘜W(xué)性質(zhì)活躍，能對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生酸性效應(yīng)和毒副作用（Wilson，1994），反硝化過程產(chǎn)生的一氧化二氮能產(chǎn)生溫室效應(yīng)，硝酸根離子會引起酸雨。另一方面，揮發(fā)的氨氣隨著降雨沉積于水體或土壤中，將會造成植物的營養(yǎng)化或改變生態(tài)結(jié)構(gòu)，從而對生物多樣性產(chǎn)生一定的影響（Soggard，2002）。畜牧生產(chǎn)已經(jīng)成為大氣最主要的氨氣排放來源（表2），大約占到全球氨氣排放的一半以上，在畜牧生產(chǎn)高度集約化的地區(qū)（如歐洲）甚至達(dá)到了70%。從全球來看，畜禽生產(chǎn)的氨氣揮發(fā)幾乎占到整個(gè)揮發(fā)量的50%，而其中豬生產(chǎn)的揮發(fā)量占13%（Asman，1992）。
    氨氣是畜舍空氣中降低日增重和飼料利用率的主要成分，氨被動物吸入呼吸系統(tǒng)后，可引起上部呼吸道黏膜充血、支氣管炎、嚴(yán)重者引起水腫、肺出血等。氨氣進(jìn)入肺泡后，可由肺泡上皮組織進(jìn)入血液，破壞血液運(yùn)氧能力。高濃度氨可直接刺激機(jī)體組織，可使組織溶解、壞死；還能引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)麻痹，中毒性肝病，心肌損傷等（鄧建國，2001）。氨氣能夠引起家畜呼吸道和眼睛損傷，也是導(dǎo)致豬的萎縮性鼻炎或地方性支氣管炎的一個(gè)重要協(xié)同因素。

表2 豬糞便中污染平均含量 kg·t^-1

資料來源：楊朝飛（2002）。

    因此，減少畜舍內(nèi)臭氣具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而且還有利于養(yǎng)殖人員的健康。
    1.4.3 傳播人畜共患疾病，直接危害人類健康
    據(jù)世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國糧農(nóng)組織的有關(guān)資料，目前已有200種“人畜共患傳染病”，其中較為嚴(yán)重的至少有89種，而這些人畜（禽）共患傳染病的傳播載體，主要是畜禽糞尿排泄場。諸如炭疽、禽流感、口蹄疫、布氏桿菌病、結(jié)核病等，均系世人共知的人畜共患傳染病。據(jù)西方一些科學(xué)家研究報(bào)道，很多新的流感病毒，就是在豬身上相互作用后而產(chǎn)生的（鄧學(xué)法，1999）。
    1.5 蛋白質(zhì)飼料原料的短缺與價(jià)格的飛漲
    隨著我國人口的增加，國民生活水平的不斷提高，大豆生產(chǎn)嚴(yán)重不足，2006年進(jìn)口3 000萬t左右，進(jìn)口量高于國內(nèi)生產(chǎn)總量。豆粕作為大豆榨油后的副產(chǎn)品，也是畜禽養(yǎng)殖的主要蛋白飼料原料，其價(jià)格受美國大豆期貨市場影響較大，同時(shí)也受我國大豆進(jìn)口數(shù)量、畜牧生產(chǎn)形勢的影響。從目前情況看，豆粕價(jià)格仍將保持平穩(wěn)波動態(tài)勢，預(yù)計(jì)價(jià)格在2 100~2 400元/t波動。
    魚粉價(jià)格的高低主要受養(yǎng)殖業(yè)，特別是水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展程度、國際市場魚粉產(chǎn)量及價(jià)格和魚粉進(jìn)口數(shù)量的影響。隨著國內(nèi)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展，魚粉資源供不應(yīng)求的矛盾更加突出，價(jià)格也將受影響。

    2 配制低蛋白質(zhì)日糧的注意事項(xiàng)
    2.1 日糧內(nèi)氨基酸的合理比值
    日糧蛋白質(zhì)降低時(shí)，氨基酸的濃度也隨之降低而不能滿足豬的營養(yǎng)需要，過去認(rèn)為的非必需氨基酸可能變成必需氨基酸。因此，日糧蛋白質(zhì)降低時(shí)，日糧內(nèi)氨基酸平衡顯得相當(dāng)重要。
    2.1.1 賴氨酸（Lys）與精氨酸（Arg）的平衡
    日糧中過量Lys妨礙Arg的吸收，這是因?yàn)樗鼈兙哂邢嗤南胀緩胶湍I小管重吸收途徑，而Lys代謝比Arg慢，所以Arg對Lys的影響較小。日糧過量的Lys又能激活腎臟線粒體中存在的降解Arg的精氨酸酶，加快Arg的分解。為了避免因Lys含量過量導(dǎo)致Arg降解造成Arg缺乏而影響生產(chǎn)性能，一般家禽日糧Lys含量與Arg的比值不超過1.2。
    2.1.2 賴氨酸（Lys）與纈氨酸（Val）的平衡
    在哺乳母豬日糧中添加晶體Lys應(yīng)慎重，Lys雖然能提高日糧蛋白質(zhì)質(zhì)量，但會造成Val缺乏，可能會影響母豬產(chǎn)奶量從而降低仔豬斷奶體重。這是因?yàn)樘砑?span lang="EN-US">Lys時(shí)，日糧中豆粕的使用量會減少，而除豆粕以外的其他飼料中的Val含量較低。已充分證實(shí)，Val用于合成乳的比率比其他大多數(shù)氨基酸強(qiáng)，哺乳母豬對Val的需要遠(yuǎn)超過以前的估計(jì)量。試驗(yàn)證明，窩產(chǎn)仔較多的母豬，在日糧中Lys含量保持不變的情況下添加Val，仔豬的增重明顯加快，Val與Lys的比值應(yīng)為1.17，高產(chǎn)母豬對Val與Lys的需要量比值應(yīng)為1.2（劉國慶譯，1995）。
    2.1.3 色氨酸（Trp）與大分子中性氨基酸（LNAA）的平衡
    Trp是一種具有代謝活性的氨基酸，它是合成腦血清素（5-羥色胺，5-HT）的前體，血清素與其他神經(jīng)傳遞物質(zhì)一起通過中樞神經(jīng)控制動物采食。Trp與LNAA（Ile、Leu、Val、Phe、Tyr）在腸道吸收和通過血腦屏障時(shí)相互競爭，從而干擾腦中血清素的合成（劉麗梅，1995）。Trp缺乏者會引起下丘腦血清素降低（特別是母豬），從而抑制動物采食。試驗(yàn)表明，日糧中Trp/LNAA的比值由2.37降至1.78時(shí)，豬采食量減少24%，日增重降低32%，料重比增加19%。
    2.1.4 精氨酸（Arg）和蛋氨酸（Met）以及亮氨酸（Leu）和纈氨酸的平衡
    玉米-大豆粕日糧Met不足，就會影響雛雞的生產(chǎn)性能，而日糧中過多添加Arg就會顯著降低血漿Met濃度。因?yàn)?span lang="EN-US">Arg過量，使機(jī)體組織的肌酸含量增加，合成肌酸所需的甲基增加，致使Met的需要量增加。而過多添加Met引起Thr的再次缺乏，最后導(dǎo)致生產(chǎn)性能下降（楊祿良譯，1994）。日糧Leu過剩，使異亮氨酸（Ile）和Val的需要量顯著增加。因?yàn)?span lang="EN-US">Leu過剩時(shí)，可加速體內(nèi)的Ile分解，血液Ile和Val濃度顯著下降。
    2.2 應(yīng)用凈能體系
    凈能（NE）評價(jià)體系是唯一表示動物能量需求和飼料能值相統(tǒng)一的方法。消化能（DE）和代謝能（ME）評價(jià)體系雖分別考慮了消化和代謝過程中出現(xiàn)的能量損失情況，但未完全考慮能量在體內(nèi)代謝的整個(gè)過程的消耗，NE體系考慮了能量利用過程中所造成的全部損失，因此，NE是衡量動物維持和生產(chǎn)所需能量的最佳指標(biāo)。用DE或ME對飼料進(jìn)行評價(jià)時(shí)，受飼料種類的影響較大，而NE評價(jià)體系比較穩(wěn)定，不受飼料種類的影響，當(dāng)日糧中增加脂肪及其副產(chǎn)品或降低蛋白質(zhì)水平時(shí)，應(yīng)用NE評價(jià)體系具有獨(dú)特的優(yōu)勢。
    在大多數(shù)試驗(yàn)中，添加合成氨基酸降低蛋白質(zhì)水平可顯著降低N排泄量（Canh，1998；Zervas，2002；Figueroa，2002）。然而低蛋白質(zhì)日糧有使豬胴體變肥的趨勢（Kerr，1995；Tuitoek，1997；Knowles，1998；Figueroa，2002；Shiver，2003；Kerr，2006）。低蛋白質(zhì)日糧補(bǔ)充必需氨基酸減少動物能量損失，減少多余氨基酸的脫氨基作用、尿素的連續(xù)合成和排泄、降低體蛋白周轉(zhuǎn)和動物產(chǎn)熱，使能量在體內(nèi)的利用率增加。且以DE和ME為基礎(chǔ)時(shí)不能對上述代謝過程作出估計(jì)，使多余的能量以脂肪形式沉積下來，胴體變肥。
    Dourmad（1993）將日糧能量調(diào)整到相同NE水平，蛋白質(zhì)水平不影響背膘厚度。Le Bellego（2001，2002）的試驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)用NE配制低蛋白質(zhì)日糧能夠控制能量沉積和胴體脂肪，而且表明在低蛋白質(zhì)情況下DE需要量降低。雖然對NE的直接測定比較困難，但仍可通過回歸方法根據(jù)飼料中的養(yǎng)分或依據(jù)DE，ME與NE的回歸關(guān)系來推算。目前，NE評價(jià)體系有以下幾種：NEs（Schiemann，1972）、NEj（Just，1982）、NEg（Noblet，1994）、NEnl（CBV 1994，1997）和NEdk（Boisen，1998），這些體系是依據(jù)不同假說，在不同試驗(yàn)條件下建立起來的，因此用它們估測的飼料能值也不相同，但目前比較認(rèn)可和應(yīng)用較多的是NEg。Dourmad（1993）和Le Bellego（2001，2002）采用的是NEg，從試驗(yàn)結(jié)果可知豬的生產(chǎn)性能和背膘厚度沒有因日糧化學(xué)成分的改變而改變，因此用NEg得到的估計(jì)值比較接近飼料在動物體內(nèi)的真實(shí)能值。
    2.3 添加適量的肽或相應(yīng)的肽制品 
    許多研究表明，以添加合成氨基酸形式降低日糧蛋白質(zhì)水平有一定的限度，日糧完整蛋白質(zhì)的某些特殊生理作用是合成氨基酸無法替代的。小肽在單胃動物腸道內(nèi)可以直接吸收，其吸收體系與游離氨基酸吸收無關(guān)，且小肽的吸收速率可能比游離氨基酸更快。近年來的研究表明，體內(nèi)一些活性肽的結(jié)構(gòu)完全與一些蛋白質(zhì)在消化道中降解后生成的片段結(jié)構(gòu)相同，蛋白質(zhì)的營養(yǎng)作用并非僅僅提供氨基酸，因而一些學(xué)者提出“動物需要一定量的完整蛋白質(zhì)才能達(dá)到最佳的生長效率”（Jensen，1991）。Shiraga（1999）在標(biāo)準(zhǔn)日糧中添加Gly-Phe飼喂大鼠3d，可以誘導(dǎo)小肽載體1（PepT1）基因的表達(dá)，日糧二肽濃度增加后，PepT1對二肽轉(zhuǎn)運(yùn)活性增強(qiáng)的主要原因是二肽和游離氨基酸間接活化PepT1啟動子，PepT1基因轉(zhuǎn)錄活性增強(qiáng)，在刷狀緣細(xì)胞膜上PepT1的表達(dá)增多。因此，飼料中添加少量肽制品可以顯著地提高動物生長速度，改善飼料利用率。
    2.4 以蛋白質(zhì)/能量為基礎(chǔ)
    日糧能量濃度與豬蛋白質(zhì)需要量也有很大關(guān)系。研究表明：當(dāng)日糧能量濃度高于或低于常規(guī)谷物-豆粕日糧能量濃度時(shí)，以占日糧百分比表示的蛋白質(zhì)需要量應(yīng)分別向上或向下調(diào)整，當(dāng)日糧能量濃度增加時(shí)，蛋白質(zhì)需要量增加。Rademacher（1998）研究指出，由于能量進(jìn)食量顯著影響粗蛋白需要量，所以生長豬日糧配制應(yīng)以蛋白質(zhì)/能量的比值為基礎(chǔ)。
    （參考文獻(xiàn)略）