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        豬低蛋白質(zhì)日糧的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀及展望

        2018-11-24 03:16:24王鈺明曾祥芳譙仕彥
        中國畜牧雜志 2018年11期
        關(guān)鍵詞:生長研究

        王鈺明,曾祥芳,譙仕彥*

        (1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100193;2.生物飼料添加劑北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100193)

        近年來,隨著優(yōu)質(zhì)蛋白飼料資源短缺、抗生素耐藥性問題凸顯、畜禽養(yǎng)殖污染問題加劇及合成氨基酸(Crystalline Amino Acid,CAA)工業(yè)穩(wěn)步發(fā)展,低蛋白質(zhì)平衡氨基酸日糧在解決或緩解這些問題上的諸多優(yōu)勢(shì)使之成為我國動(dòng)物營養(yǎng)研究領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。傳統(tǒng)豬低蛋白質(zhì)日糧是指將日糧中粗蛋白質(zhì)(Crude protein,CP)水平降低2~4個(gè)百分點(diǎn),然后通過添加CAA滿足豬對(duì)日糧中必需氨基酸(Essential amino acid,EAA)的需求,并且不影響豬的生長性能。然而,最新版的NRC(2012)[1]中的總氮需要量如乘以系數(shù)6.25換算成CP需要量,則比NRC(1998)[2]和中國豬飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)(2004)[3]的推薦值低2%~4%,說明低蛋白質(zhì)日糧的研究已經(jīng)取得初步成效。因此,本文主要探討了豬低蛋白質(zhì)日糧的起源和應(yīng)用現(xiàn)狀,并對(duì)其發(fā)展進(jìn)行展望。

        1 低蛋白質(zhì)日糧的研究基礎(chǔ)

        由于傳統(tǒng)玉米-豆粕型日糧中賴氨酸的缺乏以及氨基酸配比的不合理,因此需要添加很高的豆粕水平才能滿足豬對(duì)賴氨酸的需求,從而造成其他氨基酸和總氮過量,多余的氨基酸和氮需要額外消耗能量通過一系列的代謝排出體外,造成飼料資源浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境污染;此外,多余的氮會(huì)在大腸中進(jìn)行有害發(fā)酵,需要通過在日糧中添加大量的抗生素來避免仔豬斷奶后腹瀉的發(fā)生。“理想氨基酸模式”(Ⅰdeal Amino Acid Profile,ⅠAAP)的提出為解決這些不利影響帶來了希望。ⅠAAP最早來源于Mitchell等[4]有關(guān)蛋雞氨基酸需要量的論述,即蛋雞產(chǎn)蛋的氨基酸需要量與一個(gè)“全蛋”所含的氨基酸相等。20世紀(jì)80年代早期,英國農(nóng)業(yè)研究委員會(huì)(ARC)[5]重新定義了ⅠAAP的概念,即日糧蛋白質(zhì)中的各種氨基酸含量與動(dòng)物用于特定功能的氨基酸需要量相一致,也就是說當(dāng)動(dòng)物對(duì)飼料中的氨基酸達(dá)到最大利用率時(shí),不能再用任何一種氨基酸來替代另一種氨基酸。隨后,Wang等[6]提出ⅠAAP是指蛋白質(zhì)中每種必需氨基酸的最低含量都不限制完整蛋白質(zhì)被機(jī)體最大利用。ⅠAAP實(shí)質(zhì)是氨基酸的最佳比例,在ⅠAAP模型中所有氨基酸都被看作是必需和同等重要的,它們都可能成為第一限制性氨基酸,添加或減少任何一種氨基酸都會(huì)影響氨基酸之間的平衡,以這種比例組成的蛋白質(zhì)最能滿足動(dòng)物機(jī)體的需要,因而能夠被最大限度利用。因此,低蛋白質(zhì)日糧可被看作是ⅠAAP模型由理論到實(shí)踐的發(fā)展。

        ⅠAAP模型中最重要的是EAA之間的比例,為了便于推廣和應(yīng)用,通常把賴氨酸作為基準(zhǔn)氨基酸,將其需要量定為100,其他必需氨基酸的需要量表示成與賴氨酸的百分比,這就是所謂的EAA模式。賴氨酸作為基準(zhǔn)氨基酸的原因是ⅠAAP模型的研究始于豬,而賴氨酸通常是豬的第一限制性氨基酸,而且賴氨酸主要用于蛋白沉積,其需要量受維持需要的影響比較小,賴氨酸與其他必需氨基酸之間不存在相互轉(zhuǎn)化的代謝關(guān)系。此外,Stein等[7]建議以回腸末端標(biāo)準(zhǔn)可消化氨基酸(Standardized Ⅰleal Digestible Amino Acid,SⅠD AA)來表述豬對(duì)氨基酸的需要量更合理。目前,權(quán)威機(jī)構(gòu)發(fā)布的營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)中,以SⅠD AA為基礎(chǔ)的ⅠAAP模式主要有4個(gè):英國豬營養(yǎng)需要(BSAS,2003)[8]、贏創(chuàng)德固賽公司發(fā)布的氨基酸推薦需要量[9]、美國豬營養(yǎng)指南(NSNG,2010)[10]和美國科學(xué)研究委員會(huì)的豬營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)(NRC,2012)[2]。

        2 豬低蛋白質(zhì)日糧的研究

        豬低蛋白質(zhì)日糧的研究始于20世紀(jì)70年代。前期研究主要集中在低蛋白質(zhì)日糧單一添加賴氨酸的基礎(chǔ)上,Baker等[11]報(bào)道,與NRC標(biāo)準(zhǔn)相比,以玉米-豆粕為基礎(chǔ)的20~40 kg生長豬日糧添加適量賴氨酸后CP水平下降了2%,不影響豬的生產(chǎn)性能。隨著日糧CP水平進(jìn)一步降低,其他必需氨基酸也被應(yīng)用到低蛋白質(zhì)日糧中,當(dāng)生長豬日糧CP水平下降4%時(shí),添加適量賴氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸和色氨酸可使豬的生產(chǎn)性能達(dá)到對(duì)照組的水平[12]。

        在20世紀(jì)90年代中期,以Kerr等[13]為主要代表的學(xué)者在低蛋白質(zhì)日糧的研究中不僅僅局限于生長性能的測(cè)定,還通過對(duì)胴體品質(zhì)和肉品質(zhì)的分析發(fā)現(xiàn)低蛋白質(zhì)日糧可能會(huì)導(dǎo)致豬背膘增厚、胴體變肥,但這一改變不符合市場(chǎng)對(duì)高瘦肉率豬生產(chǎn)的追求,因此成為低蛋白質(zhì)日糧的一大詬病。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的可能原因:①高蛋白質(zhì)日糧需要更多的能量以代謝多余的氨基酸,而相反的低蛋白質(zhì)日糧的氨基酸組成更接近理想蛋白模式,因此降低了蛋白質(zhì)代謝等對(duì)能量的需求,從而在等能條件下有更多的能量用于脂肪沉積;②高蛋白質(zhì)日糧飼喂的豬肝臟、胃腸道、腎臟和胰腺等器官相對(duì)胴體重的比值顯著高于低蛋白質(zhì)日糧組,因此低蛋白質(zhì)日糧組豬的維持能量需要量更低,從而等能條件下更多能量轉(zhuǎn)化為脂肪;③低蛋白質(zhì)日糧中谷物類原料含量更高、餅粕類原料含量較低,相應(yīng)的淀粉含量更多,而淀粉沉積脂肪的效率高于蛋白質(zhì)。但隨著凈能體系的應(yīng)用,低蛋白質(zhì)日糧使豬胴體變肥這一問題隨之而解[14]。

        進(jìn)入21世紀(jì)后,本課題組針對(duì)生長豬不同階段低蛋白質(zhì)日糧條件下凈能[15]、蛋白質(zhì)和SⅠD AA需要量[16-17]進(jìn)行了長達(dá)15年以上的研究,并系統(tǒng)探索了低蛋白質(zhì)日糧對(duì)豬生長性能[18]、胴體品質(zhì)、肉品質(zhì)[19-20]、氮排放[21]、腸道健康[22-23]以及氨基酸代謝與其他營養(yǎng)物質(zhì)的互作[24]等方面的研究,為我國低蛋白質(zhì)日糧事業(yè)的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)可靠的數(shù)據(jù)支撐[14]。根據(jù)本課題組研究成果,基于低蛋白質(zhì)日糧體系的生長豬各階段日糧凈能、粗蛋白質(zhì)和氨基酸的推薦量見表1。

        表1 生長豬日糧蛋白質(zhì)、凈能和SⅠD必需氨基酸需要量

        近來有研究表明,低蛋白質(zhì)日糧中補(bǔ)充非蛋白氮(Non-protein nitrogen,NPN)有進(jìn)一步提高豬生長性能和增強(qiáng)肉品質(zhì)的效果[25-26]。然而,目前關(guān)于低蛋白質(zhì)日糧中添加NPN的試驗(yàn)研究較少,尚處于摸索階段,還需進(jìn)一步大規(guī)模的試驗(yàn)加以驗(yàn)證。

        3 低蛋白質(zhì)日糧在我國的應(yīng)用現(xiàn)狀

        隨著我國畜牧業(yè)和飼料工業(yè)迅速發(fā)展,我國優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料資源越來越緊缺,近幾年大豆進(jìn)口量的平均增長率在10%左右,據(jù)國家海關(guān)總署2018年1月12日公布的數(shù)據(jù),2017年我國大豆進(jìn)口量達(dá)9 554萬t,占全國大豆總用量80%以上。此外,隨著我國《畜禽規(guī)模養(yǎng)殖污染防治條例》《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(水十條)和“南方水網(wǎng)地區(qū)生豬養(yǎng)殖布局調(diào)整優(yōu)化的指導(dǎo)意見”等一系列條例的頒布和實(shí)行,畜禽養(yǎng)殖帶來的環(huán)境污染問題已成為制約我國畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。最近幾年,我國在低蛋白質(zhì)、低豆粕日糧的推廣應(yīng)用上做了不少嘗試和努力,但推廣面仍然不大,主要限制性因素在于:①我國多年形成的以飼料蛋白質(zhì)含量判定飼料質(zhì)量的思維習(xí)慣短時(shí)間內(nèi)難以糾正,養(yǎng)殖場(chǎng)(戶),特別是小的養(yǎng)豬場(chǎng)(戶)以飼料中豆粕含量和CP水平來判定飼料的質(zhì)量?jī)?yōu)劣;②高蛋白質(zhì)日糧有促進(jìn)動(dòng)物生長的作用,在部分飼料企業(yè)利益的驅(qū)使下,相當(dāng)數(shù)量的養(yǎng)殖場(chǎng)(戶)將蛋白質(zhì)含量高的小豬料一直飼喂到育肥,造成大量蛋白質(zhì)浪費(fèi);③蛋白質(zhì)含量高的日糧配方容易配制,不用過多考慮能氮和氨基酸平衡等較為復(fù)雜的技術(shù)問題;④我國預(yù)混料產(chǎn)量很大,各飼料企業(yè)推薦配方中豆粕用量很大;⑤我國2008年發(fā)布的推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)《仔豬、生長肥育豬配合飼料》(GB/T 5915-2008)《產(chǎn)蛋后備雞、產(chǎn)蛋雞、肉仔雞》(GB/T 5916-2004)均規(guī)定了飼料蛋白質(zhì)的最低要求,一些飼料執(zhí)法機(jī)構(gòu)將這2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的蛋白質(zhì)含量作為飼料質(zhì)量合格的執(zhí)法依據(jù)。

        由于以上限制因素,導(dǎo)致我國低蛋白質(zhì)日糧配制技術(shù)的推廣進(jìn)程一直比較緩慢,僅限于如新希望六和股份有限公司、鐵騎力士集團(tuán)、遼寧禾豐牧業(yè)股份有限公司、廣東溫氏食品集團(tuán)股份有限公司等大型飼料和養(yǎng)殖企業(yè)的小規(guī)模試用,中小型飼料企業(yè)以及散戶等由于技術(shù)和日糧配制理念缺失,還一直處于觀望態(tài)勢(shì)。2018年對(duì)于低蛋白質(zhì)日糧配制技術(shù)的推廣應(yīng)用是一個(gè)契機(jī),豆粕價(jià)格在2018年10月中旬已突破3 900元/t,創(chuàng)近年來新高,采用低蛋白質(zhì)日糧配制技術(shù)平均可降低豬各階段日糧CP水平2%~3%,可減少豆粕使用量5個(gè)百分點(diǎn)左右[14],折合每噸可降低50 kg左右的豆粕,而我國每年豬配合飼料消耗量大約2.1億t,因此每年豬飼料可減少1 050萬t的豆粕使用量,折合大豆1 313萬t(每噸大豆可產(chǎn)出0.8 t豆粕);此外,“飼料原料來源多元化”是低蛋白質(zhì)日糧配制技術(shù)的另一大優(yōu)勢(shì),如菜粕中含有較多的含硫氨基酸,尤其是蛋氨酸,而棉粕中精氨酸含量較高,采用這2種原料代替部分豆粕可以減少飼料中CAA的使用量。因此,日糧中通過添加適量棉粕、菜粕、花生粕、玉米胚芽粕等非常規(guī)蛋白原料,可進(jìn)一步減少豆粕使用量,從而緩解豆粕價(jià)格上漲對(duì)我國豬生產(chǎn)的負(fù)面效應(yīng)。

        4 展 望

        基于目前低蛋白質(zhì)日糧應(yīng)用存在的問題,今后的研究還需注意以下幾個(gè)要點(diǎn):

        (1)本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)(尚未發(fā)表),低蛋白質(zhì)日糧在豬體內(nèi)的能量代謝可能與正常蛋白水平日糧有所差異,這也是造成低蛋白質(zhì)日糧在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用不穩(wěn)定的重要影響因素;此外,由于某些氨基酸(如谷氨酸)可用于腸道供能,低蛋白質(zhì)條件下此類氨基酸不足也會(huì)影響到動(dòng)物胃腸道的正常功能。因此,探究日糧不同蛋白水平下適宜的能氮比對(duì)于動(dòng)物的生長性能極為重要。

        (2)低蛋白質(zhì)日糧中麥麩和米糠粕等副產(chǎn)物較多,纖維含量較高,日糧中適量的纖維可促進(jìn)腸道的發(fā)育并維持正常的胃腸道功能;但另一方面也會(huì)阻礙營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收,造成飼料轉(zhuǎn)化效率降低。因此,如何平衡日糧蛋白質(zhì)和纖維之間的互作也是低蛋白質(zhì)日糧研究需要繼續(xù)探索的命題。

        (3)豬食入的飼料蛋白質(zhì)在腸道內(nèi)消化酶作用下被降解為游離氨基酸或肽段,其中,氨基酸殘基小于10的稱為寡肽,2~3個(gè)氨基酸殘基為小肽。已有研究表明,當(dāng)日糧蛋白質(zhì)水平極低時(shí),無論如何補(bǔ)充CAA,豬的生長性能均達(dá)不到理想狀態(tài)[27]。有學(xué)者指出,哺乳動(dòng)物對(duì)小肽有某種特殊的需求,完整的蛋白質(zhì)是日糧中不可缺少的組成部分;但也有研究表明,日糧中小肽的添加并不會(huì)影響動(dòng)物本身的氨基酸平衡和蛋白質(zhì)沉積。因此,該結(jié)論尚需進(jìn)一步驗(yàn)證。

        (4)由于ⅠAAP模型是低蛋白質(zhì)日糧的研究基礎(chǔ),低蛋白質(zhì)日糧是ⅠAAP模型的初步實(shí)踐,因此,如何在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化低蛋白質(zhì)日糧的氨基酸結(jié)構(gòu),提高低蛋白質(zhì)日糧的使用效率,最終實(shí)現(xiàn)向ⅠAAP模型的最高階“全氨基酸純合日糧”的發(fā)展成為低蛋白質(zhì)日糧的最終目標(biāo)。

        5 總 結(jié)

        我國飼料工業(yè)在發(fā)展初期主要借鑒于美國基于玉米和豆粕的豬日糧配制模式,沒有充分利用好國內(nèi)的飼料資源,加之其他一些限制性因素使低蛋白質(zhì)日糧的推廣進(jìn)程緩慢。但隨著飼料和養(yǎng)殖企業(yè)對(duì)畜牧高級(jí)人才和高新技術(shù)的重視,“飼料原料來源多元化”的思維逐步深入,將有利于低蛋白質(zhì)日糧優(yōu)勢(shì)的進(jìn)一步發(fā)揮,同時(shí)也為飼料行業(yè)在國家倡導(dǎo)的高效利用和節(jié)能減排的可持續(xù)發(fā)展理念中注入新的動(dòng)力。

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