鄧 盾，王 剛，陳衛(wèi)東，馬現(xiàn)永

（廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動物科學(xué)研究所/畜禽育種國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)部華南動物營養(yǎng)與飼料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣東省畜禽育種與營養(yǎng)研究公共實(shí)驗(yàn)室/廣東畜禽肉品質(zhì)量安全控制與評定工程技術(shù)研究中心，廣東 廣州 510640）

畜禽養(yǎng)殖行業(yè)給人們提供了優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)產(chǎn)品的同時也帶來了較為嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。全世界80%的生豬養(yǎng)殖在中國，如何減少豬的氮排放對于解決我國養(yǎng)殖行業(yè)的污染問題至關(guān)重要。飼料原料中過高比例的氮是增加污染的主要原因之一。據(jù)統(tǒng)計，規(guī)?；B(yǎng)殖中約6成左右的氮以糞尿的形式排出體外，這不僅造成資源浪費(fèi)，還引起空氣、水域污染以及養(yǎng)殖環(huán)境惡化等問題［1-3］。而且氨氣等含氮臭氣具有強(qiáng)刺激性，極易溶解在豬的眼結(jié)膜和呼吸道粘膜上，引起結(jié)膜炎、支氣管炎等系列炎癥［4-5］，嚴(yán)重時會降低動物的采食量和日增重［6］，影響動物福利［7］?？梢娊档惋暳现械牡壤?，提高消化利用率對于養(yǎng)殖行業(yè)的節(jié)能減排意義重大［8］。

目前，豬日糧主要是以豆粕等高粗蛋白（Crude protein，CP）原料為基礎(chǔ)的配方飼料，其優(yōu)點(diǎn)是氨基酸種類全面，營養(yǎng)豐富。但是這部分氮營養(yǎng)難以被動物消化利用，而且豆粕等原料多依賴于進(jìn)口，一旦出現(xiàn)貿(mào)易摩擦，對我國養(yǎng)殖行業(yè)的發(fā)展將極為不利。低蛋白日糧通過添加合成氨基酸，減少了豆粕等蛋白飼料的使用。同時，由于添加了合成氨基酸，降低蛋白質(zhì)分解過程中的能耗和蛋白合成過程中氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)，有利于機(jī)體的消化吸收，減少氮排放［9-11］。隨著合成生物學(xué)和氨基酸工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)氨基酸價格逐漸降低，低蛋白日糧的成本優(yōu)勢凸顯，必將成為飼料行業(yè)發(fā)展的新趨勢。本綜述對近年來有關(guān)低蛋白日糧在不同生長階段豬上應(yīng)用的研究進(jìn)行了總結(jié)，以期為養(yǎng)殖行業(yè)的節(jié)能減排工作提供依據(jù)。

1 低蛋白日糧的概念及功能

低蛋白日糧是指將飼料中氮水平按豬的營養(yǎng)需求NRC2012或我國《豬飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》（NY/T 65-2004）的推薦量降低1%～4%，并按照動物不同生長階段的營養(yǎng)需求配制成的飼料。目前，不斷增大的環(huán)保壓力和日益緊張的飼料原料資源推動著低蛋白日糧研發(fā)的飛速發(fā)展。按照添加氨基酸種類的不同，低蛋白飼料大致可以分為3種：完全必需氨基酸平衡的低蛋白日糧、部分必需氨基酸平衡的低蛋白日糧和必需氨基酸+非必需氨基酸平衡的低蛋白日糧，其中以部分必需氨基酸（如：L-Lys，L-Thr，L-Trp，D,L-Met）平衡的低蛋白日糧為主。但無論哪種形式的低蛋白日糧，都應(yīng)根據(jù)氨基酸平衡理論和理想蛋白模型進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計，其總體的氮水平和能量水平都不應(yīng)低于機(jī)體需求量。

根據(jù)氨基酸平衡理論，所有的氨基酸都可以當(dāng)成可消化和代謝的蛋白質(zhì)，飼料中氨基酸的比例和含量應(yīng)與動物機(jī)體一致或者接近，此時氨基酸利用率最高。但氨基酸的含量并非越多越好，過多氨基酸只能通過脫氨基作用，作為能源被利用，增加機(jī)體能耗和排泄量。研究證實(shí)，只要進(jìn)行科學(xué)配比設(shè)計，低蛋白日糧不僅不會降低豬的生產(chǎn)性能，而且對于降低飼料成本、減少氮排放、減少對豆粕等蛋白原料的進(jìn)口依賴度都大有益處。

2 低蛋白日糧在生豬養(yǎng)殖上的應(yīng)用

2.1 低蛋白日糧在母豬上的應(yīng)用

使用低蛋白日糧可明顯減低母豬養(yǎng)殖環(huán)境中的氮排放，從而有利于母豬健康狀況和采食量的提高。研究表明，16%低蛋白飼料能夠提高哺乳母豬的采食量2%，提高窩重10%，提高泌乳量8.5%，同時欄舍風(fēng)機(jī)位置的氨氣濃度從第3周開始明顯減少 8.9%～10.9%［12］。陳軍等［13］使用了更低水平的粗蛋白日糧，對試驗(yàn)組妊娠期母豬飼喂9.5%的低蛋白日糧，對照組飼喂13.5%的粗蛋白日糧，結(jié)果試驗(yàn)組母豬的平均總產(chǎn)仔數(shù)、平均產(chǎn)活仔數(shù)、平均初生窩重均和對照組差異不顯著，但是氮的日排泄量和糞含氮量均顯著降低?？梢姡谀肛i養(yǎng)殖過程中應(yīng)用低蛋白日糧不會影響其生長性能。而且多個研究表明，低蛋白日糧同樣適用于梅山母豬［13］、長大二元雜交母豬［14］、金華初產(chǎn)母豬［15］等多個品種，不影響這些母豬的生長和生產(chǎn)性能。

L-Lys是豆粕型日糧的第一限制氨基酸，對于母豬泌乳性能至關(guān)重要。降低母豬日糧的粗蛋白含量，但L-Lys的含量不能降低，泌乳母豬日糧中絕大多數(shù)L-Lys用于泌乳，在氨基酸平衡的低蛋白日糧中添加適當(dāng)?shù)腖-Lys有利于提高母豬的泌乳性能［16］。但是L-Lys含量并非越高越好，董志巖等［17］在母豬15.5%的低蛋白日糧中添加不同水平的賴氨酸(0.9%～1.05%)，發(fā)現(xiàn)0.90%添加組比1.00%和1.05%添加組的仔豬窩均增重提高了7.98%和9.81%，糞氮排放減少了15%左右。方桂友等［18］在夏季高溫條件下作了類似實(shí)驗(yàn)，結(jié)果說明減少2.5%的粗蛋白(15.5%)、添加0.83%L-Lys的平衡日糧，能顯著提高哺乳仔豬的平均日增重，減少母豬泌乳期失重，減少16.11%的糞氮排泄量。

2.2 低蛋白日糧在仔豬上的應(yīng)用

低蛋白日糧在仔豬中同樣應(yīng)用效果良好，大量的研究（表1）表明，適當(dāng)降低日糧蛋白質(zhì)水平、補(bǔ)充合成氨基酸，不會影響仔豬的生產(chǎn)性能，同時可有效降低仔豬的氮排放。羅增梅等［19］將粗蛋白含量為18%的小麥-豆粕型仔豬日糧減少至15%，結(jié)果仔豬血清中尿素氮水平減少了35.2%，同時日增重增加了0.71%，料肉比增加了3.76%。曹開梅等［20］采用玉米-豆粕型日糧做了相似的研究，將18%粗蛋白的仔豬日糧減少至14%～17%不等，結(jié)果表明仔豬日糧中降低1%～3%粗蛋白對仔豬生長性能影響不顯著；但是繼續(xù)減少粗蛋白水平至14%則會降低動物的生長性能。荊園園等［21］通過代謝組學(xué)分析，α-酮異戊酸和纈氨酸在14%粗蛋白日糧組顯著降低；與此相反，血清總膽固醇、游離脂肪酸和肝臟IGFBP-1的mRNA表達(dá)水平卻顯著升高，因此低蛋白日糧造成仔豬生長受限，與肝臟IGF-Ⅰ和IGFBP-1的表達(dá)有關(guān)，肝臟纈氨酸和α-酮異戊酸等代謝關(guān)鍵物有可能在此過程中發(fā)揮重要作用［21-23］。

豆粕含有較高的粗蛋白，可采用棉籽粕等低蛋白飼料原料代替豆粕配制低蛋白日糧，但棉籽粕中含有游離的棉酚等生長抑制因子，可能會抑制仔豬生長，補(bǔ)充合成氨基酸不僅能平衡棉籽粕的粗蛋白水平，還可緩解抑制因子的抑制作用。宋陽等［24］采用普通棉籽粕替代50%的豆粕，通過補(bǔ)充9種氨基酸，使仔豬的平均采食量、平均日增重以及G/F值達(dá)到與純豆粕日糧接近的效果。

低蛋白日糧結(jié)合其他一些技術(shù)可進(jìn)一步提高節(jié)氮減排的效果。如采用微粉碎技術(shù)能進(jìn)一步提高飼料利用率，減少氮排放。李偉躍等［25］將仔豬日糧粗蛋白降低1%，采用普通粉碎和超粉碎兩種方式加工原料，糞尿氮減排率分別顯著減少26.79%、32.89%。在低蛋白日糧中添加酶制劑（如蛋白酶、木聚糖酶等）也是提高營養(yǎng)消化利用率的常用方式。竇勇等［26］研究發(fā)現(xiàn)，添加0.2%復(fù)合酶制劑，粗蛋白表觀消化率提高了19.83%，糞尿氮排放量降低42.27%，減排效果十分顯著。

表1 低蛋白日糧對仔豬生長性能的影響Table 1 Effect of low protein diets on growth performance of piglets

2.3 低蛋白日糧在生長肥育豬上的應(yīng)用

生長育肥階段是整個生豬飼養(yǎng)過程中飼料消耗最大的階段，占總耗料的2/3，如何降低這一部分能耗對于養(yǎng)殖行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。研究表明，降低生長肥育豬日糧中的粗蛋白水平，對于減少氮排放效果顯著（表2）。日糧中蛋白水平每降低1%，氨氣排放量降低10%左右，總氮排放量降低8.0%［27］。吳東等［28］在生長育肥階段使用14%和15%粗蛋白的低蛋白日糧，發(fā)現(xiàn)血清中的氮水平分別比17%粗蛋白日糧降低了16.05%和11.59%，糞便中氨氣分別減少了17%和14.6%；而飼喂13%和14% CP的低蛋白日糧較15% CP的高蛋白日糧，生豬血清中的氮水平分別降低了10.05%和17.31%，糞便中氨氣最高降低了15%。多數(shù)研究表明日糧降低1%～4%粗蛋白，對生長豬和肥育豬的生長性能、胴體性質(zhì)、肉品質(zhì)均無顯著影響［29］。

一些關(guān)鍵的氨基酸對生長肥育豬的生長性能有明顯影響［30］。目前，平衡低氮日糧一般添加了一些限制性的必需氨基酸，通常使用L-Thr、L-Trp、L-Lys、D,L-Met等［31］。李寧等［29］認(rèn)為降低L-Trp水平會顯著降低育肥豬平均日增重和采食量，而降低同樣水平的L-Thr則無顯著影響；通過分析血清中游離氨基酸含量發(fā)現(xiàn)，一些必需氨基酸如L-Ile和L-Val含量明顯升高，說明缺乏L-Trp影響到其他氨基酸的利用，進(jìn)而干擾豬的其他生理代謝。該結(jié)論與Nathalie等［32］的研究結(jié)果基本一致，他們發(fā)現(xiàn)低蛋白飼料中L-Trp和L-Val的短缺將顯著影響豬的平均日增重。必需氨基酸中的一些支鏈氨基酸有利于肥育豬生長性能和健康狀況的提升。Jiao等［33］認(rèn)為補(bǔ)充L-Trp、L-Ile和 L-Val比 補(bǔ) 充 L-lys、L-Thr和 D,L-Met更有利于肥育豬平均日增重的提高，同時IgG和IgA等免疫因子表達(dá)水平上升，有利于機(jī)體免疫力的提高。

另外，除了補(bǔ)充必需氨基酸外，一些非必需氨基酸也可調(diào)控生長肥育豬對低蛋白日糧利用狀況。甄吉福等［34］在12.5%和11%的低蛋白日糧中補(bǔ)充L-Glu和其他一些必需氨基酸，發(fā)現(xiàn)添加L-Glu可降低育肥豬的尿氮和總氮排放量，提高蛋白質(zhì)利用效率，但對育肥豬的生產(chǎn)性能則無顯著影響。

表2 低蛋白日糧對生長肥育豬生長性能的影響Table 2 Effect of low protein diets on growth performance of growing and finishing pigs

3 生豬低蛋白日糧配制的相關(guān)問題

3.1 采用凈能體系配制低蛋白日糧

目前，配制豬飼料普遍采用消化能和代謝能體系，但隨著研究深入，人們發(fā)現(xiàn)消化能和代謝能體系已不能完全滿足動物營養(yǎng)的需求，越來越多的學(xué)者推薦使用凈能來配制日糧。凈能是指飼料的代謝能扣除飼料在體內(nèi)的熱增耗后剩余的能量，也是動物采食飼料的總能減去糞便、尿液、氣體排放的能量。由于高蛋白、纖維素等飼料原料在消化過程中代謝時間延長，過量的氮增加熱量的消化，降低了飼料的凈能。因此，飼料代謝能并不能完全反映飼料能值，而凈能相對而言更為準(zhǔn)確。低蛋白日糧中添加適當(dāng)?shù)陌被幔档土藱C(jī)體對飼料代謝的能耗，因而有利于氮素營養(yǎng)的吸收［35］。

大量研究和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，若不使用凈能體系配制低蛋白日糧，很容易導(dǎo)致生長育肥豬胴體變肥［36-37］。這是因?yàn)椴捎孟芎痛x能配制的低蛋白日糧中，補(bǔ)充的氨基酸減少了蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)和機(jī)體代謝的能量損耗，氨基酸的脫氨作用也大大減少，多余的熱量被貯存為脂肪，使得胴體變肥［38］。準(zhǔn)確配制低蛋白日糧必須對飼料原料的凈能值進(jìn)行測定，但凈能值測定的過程比較繁瑣，這是制約其應(yīng)用的一大因素。在實(shí)際中，通常將氨基酸的總能值乘以0.75轉(zhuǎn)化為凈能值使用［39］。研究人員發(fā)現(xiàn)采用凈能體系能很好地解決低蛋白日糧致胴體變肥的問題［38］，這一點(diǎn)得到了尹慧紅等［40］學(xué)者研究的證實(shí)，采用凈能體系配制低蛋白日糧飼喂育肥豬，即使粗蛋白降低4%，補(bǔ)充的合成氨基酸后也不影響機(jī)體胴體品質(zhì)和肌肉品質(zhì)。此外，不少研究表明，L-Lys在機(jī)體生長發(fā)育中具有重要作用，是第一限制氨基酸，日糧中L-Lys和能量的絕對數(shù)量和比例對機(jī)體蛋白質(zhì)和脂肪的沉積有顯著影響，采用L-lys/凈能比配制低蛋白飼料，能更好地平衡營養(yǎng)，提高胴體性能［38,41］。

3.2 從滿足豬生長和營養(yǎng)兩角度配制低蛋白日糧

目前生豬飼料配制都有考慮到豬不同生長階段的營養(yǎng)需求特點(diǎn)，但很少有研究根據(jù)不同生長階段生豬的生長特點(diǎn)來配制低蛋白日糧。隨著氨基酸研究的深入，一些氨基酸功能逐漸被揭示出來，特別是一些支鏈氨基酸的功能，在不同生長階段的豬中加入不同種類的支鏈氨基酸有利于機(jī)體機(jī)能和生產(chǎn)性能的提升，如在母豬低蛋白日糧中添加L-Val和L-Ile等支鏈氨基酸可以有效提高母豬泌乳和生產(chǎn)性能［42］；在仔豬低蛋白日糧中添加L-Leu、L-Val和L-Ile等支鏈氨基酸能刺激蛋白合成和提高免疫力［43-46］，促進(jìn)仔豬健康生長，減少抗生素使用；在生長肥育豬低蛋白日糧中添加L-Arg，可提高瘦肉率、降低脂肪率、改善豬肉質(zhì)性狀［47］。因此，在低蛋白日糧配制過程中應(yīng)充分考慮豬的營養(yǎng)需求和功能需求。

3.3 提升氨基酸制備工藝促進(jìn)低蛋白日糧的應(yīng)用

在整個豬養(yǎng)殖成本中，飼料成本占60%～70%，如何降低飼料成本是市場關(guān)注焦點(diǎn)。減少豆粕等高成本原料的使用是節(jié)約成本的關(guān)鍵。研究表明，在25 kg生長豬上，減少日糧2%粗蛋白，成本可下降0.3元/kg；減少日糧3%粗蛋白，成本可下降0.5元/kg［48］。和玉丹等［49］研究指出，在50 kg中豬上，減少日糧3%粗蛋白，成本可減少0.17元/kg。此外，隨著環(huán)保壓力的增大，糞污處理成本在規(guī)模養(yǎng)殖中的比例逐漸增大，低蛋白日糧由于減少了氮排放，也將顯著減少環(huán)保處理成本。

盡管優(yōu)勢明顯，但低蛋白日糧在應(yīng)用過程中依然存在一些問題。從營養(yǎng)和功能角度，添加全部8種必需氨基酸和一些關(guān)鍵非必需氨基酸更能滿足動物生長需求。但由于氨基酸生產(chǎn)工藝和成本等原因，L-Lys、L-Thr、L-Trp工藝相對成熟，價格較低，現(xiàn)階段飼料和養(yǎng)殖企業(yè)主要采用添加一些低成本的限制性必需氨基酸來配制低蛋白日糧。但一些重要的氨基酸如L-Leu、L-Val和L-Ile等對豬的生長性能有顯著影響［43-46，50］，卻很少添加。因此加強(qiáng)此類氨基酸生產(chǎn)工藝的研發(fā)，是進(jìn)一步降低低蛋白日糧成本，提高養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。

4 展望

隨著飼料短缺和環(huán)保問題的日益緊迫，低蛋白日糧的研究和技術(shù)推廣勢在必行。大量研究表明，將豬各個階段的日糧粗蛋白水平降低2%～3%不會對豬的生長性能產(chǎn)生負(fù)面影響，相反對養(yǎng)殖成本的降低、豬的消化利用率的提高、氮?dú)馀欧诺臏p少等具有明顯效果。但是現(xiàn)階段低蛋白日糧在研究和應(yīng)用中存在一些問題，例如飼料配制過程中仍采用以代謝能和消化能為基礎(chǔ)的配制方法為主，而以凈能為基礎(chǔ)的飼料配制方法沒有得到廣泛推廣和應(yīng)用；此外鑒于L-Lys在動物代謝中的重要地位，建議采用L-lys/凈能比配制低蛋白飼料，針對不同生長階段豬研究合適的飼料凈能需求。此外，受制于氨基酸制備工藝，目前配制低蛋白日糧使用的還是L-Lys、L-Thr、L-Trp、D,L-Met部分必需氨基酸，而不是全部8種必需氨基酸，加強(qiáng)氨基酸制備工藝的研發(fā)，降低氨基酸使用成本是進(jìn)一步提高低蛋白日糧經(jīng)濟(jì)效益、提升低蛋白日糧使用效果的關(guān)鍵。盡管低蛋白日糧的使用效果顯著，但也要結(jié)合不同生長階段豬的生長特點(diǎn)配制低蛋白日糧，比如仔豬階段，過多減少粗蛋白含量會使機(jī)體生長受限，也會導(dǎo)致母豬乳蛋白合成受到抑制，建議使用的粗蛋白水平比正常值低2%，相關(guān)研究也需進(jìn)一步加強(qiáng)，以提供優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、高效的低蛋白日糧。