日糧配制中能量和蛋白質(zhì)的關(guān)系

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近年來我國的動物營養(yǎng)學(xué)者通過各種經(jīng)典的測定方法對畜禽能量的需要量開展了一系列的研究。而蛋白質(zhì)的供給水平與代謝能水平密切相關(guān)，實(shí)踐中需要兩者達(dá)到平衡才能產(chǎn)生較好的效益。日糧配制中蛋白質(zhì)和能量的關(guān)系一直受到研究者的關(guān)注。
1 能量和蛋白質(zhì)的關(guān)系
飼料中含有多種營養(yǎng)物質(zhì)用于滿足畜禽的維持和生長需要，其中最主要的是能量和蛋白質(zhì)，而其它的諸如微量元素和維生素的需要量都很少。能量可以看作是機(jī)體的能源，而蛋白質(zhì)可以看作是構(gòu)造肌肉組織的原料。機(jī)體蛋白的沉積是決定氨基酸需要量的最大的影響因子，對于生長肥育豬蛋白質(zhì)和脂肪沉積所需要的能量占機(jī)體能量總需要量的2/3（NRC，1998）。
蛋白質(zhì)相對能量的比例非常重要。動物采食是為了滿足能量的需要，而采食量取決于日糧的能量濃度。蛋白質(zhì)是根據(jù)能量濃度進(jìn)行調(diào)整的因素之一。根據(jù)NRC（1998）的推薦量我們可以計(jì)算得出，當(dāng)豬的體重從7.5 kg增加到80 kg時，每兆焦代謝能（digestible energy，DE）的蛋白質(zhì)推薦量從16.75 g降低到10.77 g。
氨基酸的主要功能是用于蛋白質(zhì)的合成。過量吸收的氨基酸將被脫氨基，以尿素的形式排出，而碳架被代謝產(chǎn)生能量，尿素的合成需要能量，并且尿素也含有能量（每克尿素中的能量為10.53×10-3 MJ或者每克氮中的能量為22.78×10-3 MJ），因此含有過多蛋白質(zhì)或者氨基酸不平衡的日糧能量利用率低于含有足夠蛋白質(zhì)并且氨基酸平衡的日糧；含有氨基酸平衡但蛋白總量缺乏的日糧會導(dǎo)致脂肪的沉積，這是由相對過多的能量轉(zhuǎn)化來的（Ewan，2001）。低蛋白日糧能夠?qū)е氯占Z熱增耗效應(yīng)（dietary-induced thermogenesis，DIT）的增加，這種增加可以解釋為代謝能中用于維持需要能量部分的增加而用于生長部分能量的急劇減少（Nieto等，1997）。在人的研究上已經(jīng)反復(fù)證明了蛋白質(zhì)的含量是DIT的主要決定因素，僅次于能量和酒精水平（Swennen等，2006）。
動物的自由采食量會受到飼料凈能多少的影響：當(dāng)日糧能量濃度較低時，動物會增加采食量；當(dāng)日糧能量濃度較高時，動物會減少采食量。例如，來航雞的代謝能增加163 kJ/kg將導(dǎo)致采食量減少1%（Wu等，2005）。因此，日糧能量濃度的改變會影響到營養(yǎng)物質(zhì)的攝入量，包括蛋白質(zhì)。要想使動物保持一個相對恒定的蛋白質(zhì)攝入量，就有必要根據(jù)飼料的能量濃度對蛋白質(zhì)的濃度（百分比）進(jìn)行調(diào)整(Lewis，2001)。有報道表明低蛋白日糧通常也會導(dǎo)致采食量的增加從而增加蛋白的攝入量（Swick和Gribskov，1983；White等，1994），但是也有報道認(rèn)為低蛋白日糧會抑制采食量（Mercer等，1994）。
能量和蛋白質(zhì)之間的互作使得如何有效利用能量和蛋白質(zhì)問題變的非常復(fù)雜。這些潛在的互作包括：蛋白質(zhì)能夠提供部分日糧能量；蛋白質(zhì)的周轉(zhuǎn)和沉積需要能量；體蛋白是能量沉積的一部分（Zhang，1983）。
2 能量恒定時蛋白質(zhì)變化對動物生長性能的影響
Du等（2000）通過調(diào)整玉米淀粉、蔗糖和酪蛋白的比例配制了分別含有2%、5%、8%、10%、15%、20% 6個蛋白濃度的等能量日糧，以大鼠為試驗(yàn)對象研究了蛋白水平對采食量、能量平衡和血清瘦素濃度的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：在2％~10％的酪蛋白添加量之間，隨著蛋白采食量的增加，胴體蛋白的沉積速度是逐漸增加的，在15％~20％之間達(dá)到最大值。通過外推法計(jì)算得到，隨著蛋白采食量下降，胴體中蛋白沉積速度開始下降的拐點(diǎn)出現(xiàn)在蛋白采食量為34.5 g時，這個估計(jì)相當(dāng)于采食添加12.5％的酪蛋白日糧，同時這個估計(jì)也是大鼠的蛋白需要量。相似的估計(jì)是根據(jù)血清蛋白濃度和日糧蛋白之間的關(guān)系推算出來的，相應(yīng)的拐點(diǎn)位置出現(xiàn)在相當(dāng)于采食添加10％的酪蛋白日糧。胴體蛋白的沉積量在10%和20％之間沒有變化，而在5％和10％之間隨著蛋白采食量的減少，蛋白的沉積量是逐漸減少的。這些現(xiàn)象可以由Otto等（2003）的試驗(yàn)結(jié)果來說明。Otto等（2003）通過保持玉米和豆粕的比例不變，逐漸減少玉米淀粉的比例而增加玉米和豆粕的比例，研究了蛋白濃度（6%、9%、12%和15％）對于生長豬的氮平衡和回腸氨基酸消化率的影響，結(jié)果表明，把蛋白水平從15％降低到12％沒有減少氮的沉積而是顯著減少了氮的損失，是通過氮的利用率的提高和相應(yīng)尿氮損失減少來實(shí)現(xiàn)的。進(jìn)一步降低蛋白的水平，減少氮的損失主要是通過回腸氨基酸消化率的提高和相應(yīng)糞氮的減少來實(shí)現(xiàn)的，但是氮的沉積還是減少了。因此，當(dāng)?shù)鞍姿降陀?2％時，蛋白中必需氨基酸和非必需氨基酸的消化率是增加的。
隨著日糧蛋白的降低，體脂趨于增加(Du等，2000；Fancher和Jensen，1989；Deschepper和Groote，1995)。當(dāng)體組成表示為胴體的百分比時，體蛋白在各個處理間都是趨于正常的，而脂肪的百分比比脂肪的絕對量更能表現(xiàn)低蛋白對脂肪的影響。比如，5％的酪蛋白組比20％的酪蛋白組的脂肪絕對量高38％，而脂肪百分比高68％。盡管2％酪蛋白組的脂肪絕對量比20％酪蛋白組低，但是體蛋白的百分比卻顯著高于20％的酪蛋白組。飼喂5%、8%和10％酪蛋白的大鼠腹脂量顯著高于20％的酪蛋白組和對照組。腹脂量下降的程度對于2％和20％酪蛋白組相當(dāng)。
值得注意的是，各個蛋白水平累積的采食量變化趨勢與蛋白的生成效率（efficiency of protein accretion，蛋白的生成效率＝來源于蛋白增加的胴體積累的能量/來源于采食蛋白部分的能量）是一致的，也就是說，在累積采食量最大時最大比例的氨基酸用于蛋白質(zhì)的合成，而最小比例的氨基酸用于轉(zhuǎn)氨基和脫氨基（Du等，2000）。當(dāng)日糧蛋白的水平超出這點(diǎn)時就會導(dǎo)致更多的氨基酸用于氨基酸轉(zhuǎn)氨基和脫氨基，這點(diǎn)可以由飼喂10%和20％酪蛋白組的血清尿素氮的增加來說明，而降低日糧蛋白水平超出這一點(diǎn)，內(nèi)源的體蛋白就會降解，為更加重要的體蛋白來提供限制性氨基酸。降解的體蛋白不僅會提供限制性氨基酸，而且會提供相對過多的非限制性氨基酸，從而也會導(dǎo)致氨基酸代謝的增加，最終同樣會導(dǎo)致血清尿素氮的濃度增加。這也是飼喂2%~8%酪蛋白日糧的老鼠的血清尿素氮水平相對穩(wěn)定的原因。
3 蛋白恒定時能量變化對動物生長性能的影響
Leeson等(1996)使用四種能量水平(11.286、12.122、12.958和13.376 MJ/kg)而蛋白（21％）一致的日糧用來研究肉雞對日糧能量的反應(yīng)，試驗(yàn)中采用了自由采食（ad libitum）、限飼（restriction feeding）和選擇采食（choice feeding）的飼喂方法。
在自由采食的情況下，由于采食量隨著能量濃度的減少而線性增加，因此本質(zhì)上來講各個處理組的能量采食量是相同的，而蛋白的采食量實(shí)際上是逐漸增加的?？梢钥闯?盡管我們很容易配制幾種蛋白恒定而能量變化的日糧，但是由于動物具有一種根據(jù)日糧濃度調(diào)節(jié)采食量的能力，結(jié)果使得本來蛋白恒定而能量變化的日糧對于動物來說變成了能量不變蛋白變化的日糧。我們可以通過限飼來實(shí)現(xiàn)真正意義上的蛋白采食量一致而使得采食的能量發(fā)生變化。
Leeson等（1996）的試驗(yàn)結(jié)果為：在能量采食量恒定的條件下（即自由采食的條件下），隨著蛋白采食量的增加，飼料轉(zhuǎn)化效率、腹脂的質(zhì)量、腹脂占胴體的比例是逐漸減少的，體重、日增重、胴體重和胸肌重的差異不顯著；在蛋白采食量恒定的條件下（即限制采食的條件下），隨著能量采食量的增加，體重、日增重、胴體重、腹脂重和腹脂占胴體的比例是逐漸增加的，但胸肌重和胸肌占胴體比重的差異不顯著。可以看出，腹脂受到了蛋白和能量水平的影響，但是能量水平是決定性的因素（Lesson等，1996）。
4 能量蛋白比例不變、濃度變化時對動物生長性能的影響
現(xiàn)代的肉雞由于遺傳上不斷選擇的結(jié)果已經(jīng)能夠達(dá)到一個采食的極限水平，因此最近很多研究都一致表明，如果必要的日糧營養(yǎng)物質(zhì)與能量保持一致，日增重和飼料轉(zhuǎn)化效率會隨著日糧能量水平的提高而逐漸得到改善(Waldroup，1981；Leeson等，1996)。一方面，高能量水平能夠使動物在較短的時間內(nèi)生產(chǎn)出較多的肉，因此建筑、設(shè)備和勞動力的資金成本能夠減少；另一方面，高能原料和高能飼料的生產(chǎn)成本可能會抵消生產(chǎn)性能改善所帶來的效益(Waldroup，1981)。影響高能飼料的主要原因在于玉米、豆粕和脂肪之間價格的相對差別，因此使用高能量濃度的飼料相對有利之處和不利之處在于同一時間內(nèi)這些飼料原料的價格。
Saleh等（2004a）通過調(diào)整玉米、豆粕和脂肪的比例和部分營養(yǎng)物質(zhì)的添加量設(shè)置了10個肉雞的營養(yǎng)濃度。0～21日齡，能量范圍為12.51～13.97 MJ/kg、粗蛋白范圍為20.70%～23.10％、賴氨酸范圍為1.15%～1.29％；21～42日齡，能量范圍為12.68～14.15 MJ/kg、粗蛋白范圍為19.17%～21.38％、賴氨酸范圍為1.01%～1.15％；42～63日齡，能量范圍為12.89～14.40 MJ/kg、粗蛋白范圍為17.14%～19.14％、賴氨酸范圍為0.83%～1.00％。

在表1中我們總結(jié)了在Saleh等（2004a）的試驗(yàn)中各項(xiàng)生長性能指標(biāo)達(dá)到最大值時的相應(yīng)能量水平，能量水平為三階段的平均值。
一般來講，能量蛋白比保持恒定時脂肪沉積是不變的（Saleh等，2004a、b）。
Waldroup（1981）曾經(jīng)指出影響脂肪沉積的四個因素是：縮小能蛋比一般可以阻止過多的脂肪沉積；氨基酸不平衡可能會引起脂肪的沉積；日糧脂肪對胴體組成的特殊作用；日糧能量水平對脂肪沉積的作用。在Saleh等（2004a、b）的研究中，由于所有日糧的能量蛋白比保持一致，因此脂肪的沉積程度也基本上是保持恒定的。
5 小結(jié)
綜上所述，日糧配制中的能量和蛋白質(zhì)比例及濃度變化在很大程度上影響動物的生長性能，適宜的能量蛋白比能夠降低飼料成本，提高瘦肉率，從而提高飼養(yǎng)的經(jīng)濟(jì)效益，為了發(fā)揮畜禽生長潛力，生產(chǎn)者應(yīng)注意日糧中蛋白質(zhì)和能量比例的平衡。

藍(lán)藍(lán)的天

能量還需深入研究的話題