配制低蛋白質(zhì)日糧的必要性及其注意事項

   近幾十年來，豬的氨基酸營養(yǎng)一直是各國學者研究的熱點。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90年代以來歐美動物營養(yǎng)領(lǐng)域的研究熱點。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)價值評定體系的不斷完善
    評定飼料營養(yǎng)價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）。
    準確評價飼料氨基酸的含量、畜禽對氨基酸的需要量和飼料氨基酸的利用率是科學設(shè)計飼料配方的基礎(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)價值的影響（Han，1995），存在日糧組成對飼料蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值影響的問題；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，形成切實可行的參考標準式計算模式，這樣才能使氨基酸的供給與豬氨基酸需要之間達到精確的統(tǒng)一，減少蛋白質(zhì)飼料消耗和氮的排出量，使配方設(shè)計更加科學，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，許多學者進一步研究發(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，當時叫做“完全蛋白質(zhì)”，其實質(zhì)內(nèi)容是當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，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）較為詳細地描述了理想蛋白質(zhì)氨基酸的比例，引用3個來源的數(shù)據(jù)對理想蛋白質(zhì)進行了描述：首先通過試驗，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，則試驗結(jié)果的差異性變??；其次測定Lys的需要量；第3個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)標準。Wang和Fuller（1989）又共同對ARC（1981）的理想蛋白質(zhì)模式進行了修改，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)單個氨基酸的可利用率不同（一般認為消化率是衡量可利用率的最佳指標），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，要成為Lys生產(chǎn)強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、運輸成本高等原因，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大的污染源。有關(guān)部門試驗表明，豬糞尿的溶淋性極強，其所含氮、磷及生物需氧量的溶淋量大，若不及時妥善地處理，流失到地下水中的硝酸鹽直接威脅到人類的健康。進入地表水體湖泊的氨態(tài)氮、硝酸鹽等還可導致水體富營養(yǎng)化和生物多樣性的喪失，從而導致水體嚴重污染，使土地喪失生產(chǎn)能力。有的畜禽場所排放的糞尿及廢水，通過糞坑滲濾進入地下，致使地下水嚴重污染，水井報廢。更為嚴重的是，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、硝化等化學反應(yīng)過程，導致地下水和土壤中硝酸鹽含量日漸增高，不僅嚴重影響人體健康，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間有關(guān)。低濃度、短時間作用一般不會有顯著危害，而高濃度臭氣往往導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)的通風換氣設(shè)備有時難以達到相應(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、長時間作用也會產(chǎn)生慢性中毒的危險，對人畜健康和家畜生產(chǎn)力產(chǎn)生漸進性危害。
    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?，氨氣的化學性質(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、嚴重者引起水腫、肺出血等。氨氣進入肺泡后，可由肺泡上皮組織進入血液，破壞血液運氧能力。高濃度氨可直接刺激機體組織，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，也是導致豬的萎縮性鼻炎或地方性支氣管炎的一個重要協(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)濟價值，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)西方一些科學家研究報道，很多新的流感病毒，就是在豬身上相互作用后而產(chǎn)生的（鄧學法，1999）。
    1.5 蛋白質(zhì)飼料原料的短缺與價格的飛漲
    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)嚴重不足，2006年進口3 000萬t左右，進口量高于國內(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，其價格受美國大豆期貨市場影響較大，同時也受我國大豆進口數(shù)量、畜牧生產(chǎn)形勢的影響。從目前情況看，豆粕價格仍將保持平穩(wěn)波動態(tài)勢，預(yù)計價格在2 100~2 400元/t波動。
    魚粉價格的高低主要受養(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)量及價格和魚粉進口數(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，價格也將受影響。

    2 配制低蛋白質(zhì)日糧的注意事項
    2.1 日糧內(nèi)氨基酸的合理比值
    日糧蛋白質(zhì)降低時，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，日糧內(nèi)氨基酸平衡顯得相當重要。
    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，這是因為它們具有相同的消化吸收途徑和腎小管重吸收途徑，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。這是因為添加Lys時，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，Val用于合成乳的比率比其他大多數(shù)氨基酸強，哺乳母豬對Val的需要遠超過以前的估計量。試驗證明，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。試驗表明，日糧中Trp/LNAA的比值由2.37降至1.78時，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。因為Arg過量，使機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。因為Leu過剩時，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。用DE或ME對飼料進行評價時，受飼料種類的影響較大，而NE評價體系比較穩(wěn)定，不受飼料種類的影響，當日糧中增加脂肪及其副產(chǎn)品或降低蛋白質(zhì)水平時，應(yīng)用NE評價體系具有獨特的優(yōu)勢。
    在大多數(shù)試驗中，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)時不能對上述代謝過程作出估計，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）的試驗結(jié)果也證實用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，從試驗結(jié)果可知豬的生產(chǎn)性能和背膘厚度沒有因日糧化學成分的改變而改變，因此用NEg得到的估計值比較接近飼料在動物體內(nèi)的真實能值。
    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，因而一些學者提出“動物需要一定量的完整蛋白質(zhì)才能達到最佳的生長效率”（Jensen，1991）。Shiraga（1999）在標準日糧中添加Gly-Phe飼喂大鼠3d，可以誘導小肽載體1（PepT1）基因的表達，日糧二肽濃度增加后，PepT1對二肽轉(zhuǎn)運活性增強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，在刷狀緣細胞膜上PepT1的表達增多。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，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，當日糧能量濃度增加時，蛋白質(zhì)需要量增加。Rademacher（1998）研究指出，由于能量進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)。
    （參考文獻略）