黃 強(qiáng) ，孫亞楠 ，朱秋鳳 ，齊志明，劉鳳美 ，張衛(wèi)輝 ，邵彩梅 *

（1.北京三元禾豐牧業(yè)有限公司，北京 昌平 102202；2.河南禾豐牧業(yè)有限公司，河南 開封 475000；3.開封市畜產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)檢驗(yàn)中心，河南 開封 475000）

近年來，隨著我國養(yǎng)豬業(yè)和飼料行業(yè)的迅猛發(fā)展，導(dǎo)致國內(nèi)優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料資源嚴(yán)重不足，大豆進(jìn)口數(shù)量逐年增加，養(yǎng)殖環(huán)境污染問題也日趨嚴(yán)重。當(dāng)前如何更有效地提高蛋白質(zhì)的利用率，降低大豆進(jìn)口依賴度，減少氮排放，已經(jīng)成為我國養(yǎng)豬業(yè)和飼料行業(yè)努力提高經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益的重要課題。采用低氮排放環(huán)保日糧可以降低粗蛋白質(zhì)水平，提高蛋白質(zhì)和能量的利用率，有助于緩解飼料資源緊張和養(yǎng)殖環(huán)境壓力，目前已經(jīng)受到國內(nèi)外動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)者們的密切關(guān)注。豬低氮排放環(huán)保日糧是指將日糧粗蛋白質(zhì)水平在NRC推薦標(biāo)準(zhǔn)下降低2～4個(gè)百分點(diǎn)，并添加適宜水平的合成氨基酸，在維持豬正常

生長(zhǎng)的條件下，降低機(jī)體多余氮素排放，以減少氮素消化吸收過程中的能量損失，從而實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)和能量利用率的最大化。

國內(nèi)外學(xué)者的大量研究表明，利用凈能（Net energy，NE）體系配制低氮排放環(huán)保日糧能夠更真實(shí)地反映豬的生長(zhǎng)速度與賴氨酸、能量之間的關(guān)系，更有效地改善生長(zhǎng)育肥豬的生產(chǎn)性能、調(diào)節(jié)脂肪沉積和胴體脂肪含量、降低日糧消化能（Digestible energy，DE）的需要量、提高氮利用率、減少氮排放和增加養(yǎng)殖利潤等[1-4]。目前，對(duì)于低氮排放環(huán)保日糧的理論研究，大多集中在日糧粗蛋白質(zhì)水平的降低程度、合成氨基酸的添加量以及賴氨酸與DE比或賴氨酸酸與代謝能（Metabolizable energy，ME）比，而對(duì)如何平衡賴氨酸與NE水平之間的關(guān)系的研究極少。另外，NE體系在歐洲國家已經(jīng)廣泛盛行，主要用于克服DE和ME體系的局限性，而NE體系研究在我國還處于起步階段。因此，大力推動(dòng)NE體系在低氮排放環(huán)保日糧上的研究，對(duì)緩解我國蛋白質(zhì)飼料資源匱乏、提高養(yǎng)豬效益和減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)我國養(yǎng)豬業(yè)和飼料加工業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展具有重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。

1 豬的能量體系

1.1 能量體系的基本概念

能量是飼料中的重要組成部分，在飼料成本中占相當(dāng)大的比例，動(dòng)物的營養(yǎng)需要或營養(yǎng)供給均可以用能量為基礎(chǔ)表示，其中能夠被動(dòng)物利用的能量稱為有效能。飼料的有效能可以用不同的能量體系來表達(dá)，根據(jù)能量被動(dòng)物消化利用的途徑可以分為DE、ME和NE。豬只對(duì)飼料中能量的利用如圖1所示。其中，NE又分為生產(chǎn)凈能（NE for production，NEp）和維持凈能（NE for maintenance，NEm）， 其中NEp主要用于合成蛋白質(zhì)、脂肪以及母乳合成和胎兒發(fā)育等，NEm主要用于維持肌肉運(yùn)動(dòng)、組織周轉(zhuǎn)代謝和體溫等[5-6]。

1.2 能量體系的比較

在以往的低氮排放環(huán)保日糧研究中，使用DE或ME體系一般會(huì)過高估計(jì)了高蛋白質(zhì)或高纖維日糧的有效能值，而過低估計(jì)了高脂肪或高淀粉日糧的有效能值，沒有更好地發(fā)揮出低氮排放環(huán)保日糧的優(yōu)勢(shì)[7-8]。NE體系可以使日糧能量值與動(dòng)物能量需要在同一基礎(chǔ)上得以表達(dá)，而與所含飼料組成成分無關(guān)，并且NE值是基于可消化營養(yǎng)物質(zhì)的能量效率而獲得，即考慮了糞能、尿能、甲烷能和體增熱的損失，這樣可以更準(zhǔn)確地預(yù)估豬用于維持和生產(chǎn)過程的能量需要，比DE值或ME值更接近于有效能值[9-10]。

豬的生長(zhǎng)速度主要依賴于日糧蛋白質(zhì)（賴氨酸）與能量的水平及比例。NRC（1998）[11]指出生長(zhǎng)育肥豬存在最佳賴氨酸與能量比，且以日糧能量水平表示的生長(zhǎng)育肥豬氨基酸需要量會(huì)隨日糧能量水平的增加而增加。如果利用合適的氨基酸與NE比，可以更準(zhǔn)確地配制日糧，從而有效地提高氮的利用率，減少氮排放和能量損失以及降低飼料成本。據(jù)筆者多年經(jīng)驗(yàn)，利用NE體系配制的生長(zhǎng)豬日糧，在保證豬只生長(zhǎng)性能的同時(shí)，能夠有效降低飼料成本50～100元/t。

因此，利用NE體系預(yù)估飼料的有效能值，并在生長(zhǎng)育肥豬日糧中通過平衡必需氨基酸的組成來降低粗蛋白質(zhì)水平，對(duì)實(shí)現(xiàn)豬的最佳生長(zhǎng)潛力和最大經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

圖1 生長(zhǎng)育肥豬日糧能量利用示意圖[5-6]

2 NE體系配制低氮排放環(huán)保日糧的技術(shù)基礎(chǔ)

2.1 理想蛋白質(zhì)理論

理想蛋白質(zhì)是指日糧含有適宜的氮素含量和最佳的氨基酸比例，可以同時(shí)滿足動(dòng)物對(duì)必需氨基酸和非必需氨基酸的營養(yǎng)需要。該理論認(rèn)為，在理想蛋白質(zhì)條件下動(dòng)物對(duì)氨基酸的有效利用率可以達(dá)到100%，并且日糧中的必需氨基酸都具有同等限制性。豬的理想蛋白質(zhì)模式如表1所示。

表1 豬的理想蛋白質(zhì)模式

2.2 可消化理想氨基酸模式

可消化氨基酸是指動(dòng)物攝入的日糧蛋白質(zhì)經(jīng)胃腸道消化后可以被吸收的氨基酸?？上硐氚被崾侵竸?dòng)物攝入的日糧蛋白質(zhì)中所含可消化氨基酸的組成與動(dòng)物所需氨基酸的組成及比例一致，動(dòng)物對(duì)該種蛋白質(zhì)的利用率達(dá)到100%。在實(shí)際生產(chǎn)中，準(zhǔn)確地測(cè)定日糧中可消化氨基酸的含量及動(dòng)物可消化氨基酸的需要量是配制低氮排放環(huán)保日糧的技術(shù)關(guān)鍵。不同體重豬的可消化理想氨基酸模式見表2。

2.3 人工合成氨基酸技術(shù)

在蛋白質(zhì)營養(yǎng)理論中，動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)的需求實(shí)質(zhì)上是對(duì)可消化氨基酸的利用。在玉米-豆粕型日糧中，可消化賴氨酸、可消化蘇氨酸、可消化蛋氨酸和可消化色氨酸分別為第一、第二、第三和第四限制性氨基酸，它們的含量及其平衡程度會(huì)直接影響蛋白質(zhì)的利用率和經(jīng)濟(jì)效益。目前，賴氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸和色氨酸等4種限制性氨基酸的人工合成技術(shù)已經(jīng)完全成熟，并且在豬的低氮排放環(huán)保日糧配制中成功應(yīng)用，使得日糧氨基酸供給更加均衡、養(yǎng)殖環(huán)境改善更加顯著和非常規(guī)飼料資源利用更加廣泛，這將給養(yǎng)豬業(yè)和飼料行業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)生態(tài)效益。

2.4 小肽營養(yǎng)理論

研究表明，日糧中的完整蛋白質(zhì)或小肽是動(dòng)物獲得最佳生長(zhǎng)性能所必需的營養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)，完整蛋白質(zhì)或小肽的某些特殊營養(yǎng)生理作用也是合成氨基酸無法代替的[13]。在人體吸收的蛋白質(zhì)中，大約67%是以小肽的形式吸收，只有接近33%是以氨基酸的形式吸收。Boza等[14]的研究發(fā)現(xiàn)，含有小肽的日糧在機(jī)體蛋白質(zhì)的沉積上明顯優(yōu)于以游離氨基酸混合組成的日糧。因此，大幅度降低日糧粗蛋白質(zhì)水平，利用合成氨基酸大量替代完整蛋白質(zhì)，可能會(huì)減少日糧氨基酸以小肽形式的可用性。但日糧粗蛋白質(zhì)水平最低達(dá)到多少，仍能滿足動(dòng)物對(duì)完整蛋白質(zhì)或小肽的需要，保證最佳生長(zhǎng)性能，尚有待于進(jìn)一步研究?？傊‰臓I養(yǎng)理論的提出為研究低氮排放環(huán)保日糧提供了更加科學(xué)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。

3 NE體系下低氮排放環(huán)保日糧在生長(zhǎng)育肥豬上的應(yīng)用

3.1 對(duì)生長(zhǎng)育肥豬生產(chǎn)性能的影響

大量研究表明，在生長(zhǎng)育肥豬日糧中添加適宜水平的必需氨基酸可以緩解因日糧粗蛋白質(zhì)水平降低而引起的生長(zhǎng)性能下降的問題。當(dāng)生長(zhǎng)育肥豬日糧粗蛋白質(zhì)水平降低2%～3%并添加必需氨基酸，不會(huì)改變豬的生長(zhǎng)性能[15-18]。筆者及所在單位自2011年以來，一直從事低氮排放環(huán)保日糧對(duì)生長(zhǎng)育肥豬生長(zhǎng)性能的課題研究，通過大量對(duì)照試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，利用NE體系將日糧的粗蛋白質(zhì)水平在NRC（1998）推薦標(biāo)準(zhǔn)上降低2%，并添加適宜水平的賴氨酸、色氨酸、蛋氨酸和蘇氨酸，無論是生長(zhǎng)豬還是育肥豬，其生長(zhǎng)性能都沒有顯著變化，而且在豬的毛色體質(zhì)和生長(zhǎng)趨勢(shì)方面更優(yōu)于高蛋白日糧對(duì)照組（見表3），這與以上研究表明的結(jié)果是一致的。

表2 生長(zhǎng)育肥豬可消化理想氨基酸模式

表3 低氮排放環(huán)保日糧對(duì)生長(zhǎng)育肥豬生長(zhǎng)性能的影響

當(dāng)日糧粗蛋白質(zhì)水平降低4%或4%以上時(shí)，添加必需氨基酸對(duì)生長(zhǎng)育肥豬生長(zhǎng)性能的研究結(jié)果尚存在爭(zhēng)議。Yi等[1]、Shriver等[19]和周平[20]研究表明，日糧粗蛋白質(zhì)水平降低4%時(shí)，不影響生長(zhǎng)育肥豬的生產(chǎn)性能；而Deng等[21]、Powell[22]和 Zhang 等[23]報(bào) 道，生長(zhǎng)育肥豬日糧粗蛋白質(zhì)水平降低4%或4%以上時(shí)對(duì)其生長(zhǎng)性能會(huì)有負(fù)面影響，這可能與粗蛋白質(zhì)水平降低的程度、合成氨基酸添加的種類和數(shù)量有－定的關(guān)系。另外，粗蛋白質(zhì)水平下降的幅度過大，無論補(bǔ)充多少單體氨基酸也會(huì)對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)造成抑制，因?yàn)楦鶕?jù)小肽營養(yǎng)理論，氨基酸的很多生物學(xué)功能是通過小肽來完成的，單體氨基酸并不能完全取代小肽的功能。

3.2 對(duì)育肥豬胴體品質(zhì)的影響

如何改善育肥豬的背膘厚度和胴體瘦肉率一直是我國養(yǎng)豬業(yè)亟需解決的一個(gè)重要問題，因?yàn)樗苯雨P(guān)乎到養(yǎng)殖者的經(jīng)濟(jì)效益。景紹紅[24]研究認(rèn)為，日糧營養(yǎng)水平特別是能量對(duì)豬的胴體組成性狀有很大的影響，蛋白質(zhì)或氨基酸與能量之比直接決定了豬體蛋白質(zhì)和脂肪沉積的比例。近年來很多研究表明，日糧中降低粗蛋白質(zhì)水平并添加合成氨基酸，可以減少氮素消化吸收過程中的能量損失，抑制多余氨基酸的脫氨基作用以及尿素的合成和排泄，同時(shí)也能降低體蛋白質(zhì)的周轉(zhuǎn)代謝和熱增耗，使能量在體內(nèi)的利用效率最大化[25-26]。從表4可以看出，與DE或ME體系比較，采用NE體系配制低氮排放環(huán)保日糧，能有效改善育肥豬胴體品質(zhì)。這主要是因?yàn)槔肈E或ME體系使得低氮排放環(huán)保日糧的NE值增加，當(dāng)豬采食日糧時(shí)，機(jī)體消耗在氨基酸脫氨基以及蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)方面的能量減少，產(chǎn)生的熱量也就減少，多余的能量會(huì)以脂肪的形式沉積在動(dòng)物體內(nèi)，從而增加豬背膘厚度，胴體變肥。

表4 低氮排放環(huán)保日糧對(duì)生長(zhǎng)育肥豬胴體品質(zhì)的影響

3.3 對(duì)環(huán)境的影響

隨著我國生豬養(yǎng)殖規(guī)模的不斷發(fā)展，生豬存欄量逐年增長(zhǎng)，而豬的糞尿所產(chǎn)生的污染也逐漸超出了自然環(huán)境的承載能力，尤以糞尿中含有的大量未被消化利用的氮素對(duì)環(huán)境的污染最為嚴(yán)重。低氮排放環(huán)保日糧的一個(gè)最重要作用就是降低氮素排放和改善養(yǎng)殖環(huán)境。已有大量研究表明，在理想蛋白質(zhì)模型下，降低生長(zhǎng)育肥豬日糧中粗蛋白質(zhì)水平并添加合成氨基酸，可以提高飼料氮利用率、減少糞尿中氮的排泄和氨氣的排放，從而緩解養(yǎng)豬業(yè)對(duì)周圍環(huán)境的污染。表5所示為日糧粗蛋白質(zhì)水平對(duì)豬氮利用率和排泄量的影響。

表5 日糧粗蛋白質(zhì)水平對(duì)豬氮利用率和排泄量的影響

4 小結(jié)和展望

在當(dāng)前蛋白質(zhì)飼料資源緊張、養(yǎng)殖環(huán)境污染日益嚴(yán)重的情況下，利用凈能體系配制低氮排放環(huán)保日糧已經(jīng)顯現(xiàn)出了極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)生態(tài)效益，不僅不會(huì)影響豬的生長(zhǎng)性能和胴體品質(zhì)，還會(huì)顯著降低氮排放和養(yǎng)殖成本，這對(duì)緩解我國蛋白質(zhì)飼料資源匱乏、提供經(jīng)濟(jì)和高效的豬飼料產(chǎn)品以及減少養(yǎng)殖環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)我國養(yǎng)豬業(yè)和飼料加工業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展具有重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。

總之，利用凈能體系配制低氮排放環(huán)保日糧并非簡(jiǎn)單地降低日糧粗蛋白質(zhì)水平，其技術(shù)要求相當(dāng)復(fù)雜。未來，隨著凈能體系研究的不斷深入，理想蛋白質(zhì)理論、可消化理想氨基酸模式和小肽營養(yǎng)理論的不斷發(fā)展，人工合成氨基酸技術(shù)的日趨成熟，低氮排放環(huán)保日糧技術(shù)將會(huì)成為飼料行業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)技術(shù)。