■ 李美君 廖 鵬 鄧灶福 龍 濤 李運虎*

（1.湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學院動物科技學院，湖南長沙 410127；2.中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，湖南長沙 410125；3.湖南農(nóng)業(yè)大學繼續(xù)教育學院，湖南長沙 410128）

蛋白質(zhì)飼料資源短缺，畜禽養(yǎng)殖污染，是當前我國畜牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展必須解決的突出問題。2022年，隨著國際環(huán)境惡化，蛋白質(zhì)飼料原料價格大幅上漲，豆粕價格突破5 500 元/t，造成養(yǎng)殖成本居高不下[1]。“十三五”期間，我國每年畜禽糞污排放量約38 億噸、占農(nóng)業(yè)源污染排放量的86%以上，其中生豬糞污每年排放量約18 億噸、占畜禽糞污排放量的47%以上，控制畜禽以及生豬養(yǎng)殖污染物成為控制農(nóng)業(yè)面源污染的關鍵[2]?！吨泄仓醒雵鴦赵宏P于做好2023 年全面推進鄉(xiāng)村振興重點工作的意見》(中發(fā)[2023]1 號)、《國務院辦公廳關于加快推進畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的意見》(國辦發(fā)[2017]48 號)、《國務院辦公廳關于促進畜牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的意見》(國辦發(fā)[2020]31 號)等明確提出，加力擴種大豆油料，深入實施飼用豆粕減量替代行動；堅持源頭減量、過程控制、末端利用的治理路徑，全面推進畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用；調(diào)整優(yōu)化飼料配方結(jié)構(gòu)，全面推進飼料精準配方和精細加工技術(shù)。而低蛋白飼糧技術(shù)是保障豆粕等飼糧安全、實現(xiàn)蛋白營養(yǎng)精準供給、畜禽污染從源頭減量的有效途徑。大量研究表明，在生長豬玉米-豆粕型低蛋白飼糧中，補充賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、色氨酸4 種最易缺乏的限制性氨基酸(以下簡稱4 種限制性氨基酸)，添加纈氨酸、谷氨酸等特定功能性氨基酸，粗蛋白（CP）水平在美國NRC 基礎上降至14%，能保證生長性能，具有減少氮排放量的良好效果[3-5]。作為支鏈氨基酸的重要成員，異亮氨酸被認為是豬的第五位或第六位限制性氨基酸，在調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)代謝、脂肪酸代謝、葡萄糖轉(zhuǎn)運和免疫等方面發(fā)揮著重要作用[6]，但目前關于生長豬低蛋白飼糧補充4 種限制性氨基酸的條件下添加異亮氨酸鮮有報道。因此，本試驗以18% CP 飼糧為對照，將飼糧蛋白質(zhì)水平降低3～5 個百分點，添加4 種限制性氨基酸和異亮氨酸，研究其對生長閹公豬生產(chǎn)性能、血清生化指標、營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率及氮排放量的影響，旨在為開發(fā)理想的兼具促生長和生態(tài)效益的生長豬飼料提供數(shù)據(jù)支撐，為飼料“精準配方”、畜禽糞污“源頭減量”、蛋白飼糧“需求端壓減，供給端替代”提供新理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設計與飼糧組成

選取初始體重（24.16±2.23） kg 的“杜×長×大”閹公豬32 頭，由永興縣馬田揚家坳農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司提供，隨機分為4 組，每組8 個重復，每個重復1 頭豬。采用單因素試驗設計，對照組（A 組）飼糧CP 水平為18%，試驗B、C、D 組飼糧CP 水平分別為15%、14%和13%，依據(jù)標準回腸可消化氨基酸及凈能體系配制飼糧，參照美國NRC(2012)生長豬可消化氨基酸需要量平衡賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、色氨酸和異亮氨酸?；A飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。

1.2 飼養(yǎng)管理

試驗豬代謝籠內(nèi)單獨飼養(yǎng)，每天飼喂2 次（上午08：00 和14：00），喂量以料槽略有余料為宜，以籠為單位記錄每日采食量，自由飲水。豬舍保持通風、清潔和干燥。每天觀察試驗豬健康狀況，記錄腹瀉、發(fā)病及死亡情況。按豬場常規(guī)程序免疫和驅(qū)蟲，試驗期35 d。

1.3 檢測指標

1.3.1 生產(chǎn)性能

根據(jù)各階段開始、結(jié)束時的稱重結(jié)果及每天記錄的飼料消耗量，計算平均日采食量(ADFI)、平均日增重(ADG)、料重比(F/G)。

1.3.2 血清生化指標

試驗結(jié)束時，即第36天早晨，每頭豬空腹進行前腔靜脈采血，室溫下靜置20 min，3 000 r/min離心10 min，分離血清，-20 ℃冰箱保存，備用。

血清總蛋白（TP）、白蛋白（ALB）、血糖（GLU）、膽固醇（CHO）、三酰甘油（TG）、尿素氮（BUN）含量采用GEMSTAR全自動血液生化分析儀測定。

1.3.3 營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率

試驗最后5 d，采用全收糞法收集記錄每頭豬每天的排糞量。測定收集飼料樣品和糞樣中干物質(zhì)（DM）、CP、粗脂肪（EE）、粗纖維（CF）、粗灰分（Ash）含量，其含量按照張麗英[7]主編的《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù)》中的方法進行測定。

營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率（%）=[（飼糧中營養(yǎng)物濃度×采食量）-（糞中營養(yǎng)物濃度×排糞量）/（飼糧中營養(yǎng)物濃度×采食量）]×100

1.3.4 糞、尿中氮含量的測定

試驗最后5 d，用全收糞尿法收集糞尿。每天收集的糞樣按糞重10%加入10%鹽酸及甲苯數(shù)滴防腐，于-20 ℃冰箱保存；收集的尿樣加入10%鹽酸及甲苯數(shù)滴，-20 ℃冰箱保存。代謝試驗結(jié)束后，將5 d的糞樣和尿樣以個體為單位混合。按鮮糞重10%進行“四分法”取樣，置于65 ℃烘箱內(nèi)烘干，室溫下回潮24 h，粉碎過40目篩，4 ℃保存，以備糞氮測定。將5 d的尿樣混合取100 mL裝入塑料瓶中，4 ℃冰箱保存，以備測尿氮。

糞、尿中的氮含量采用GB/T 6432—2018 的方法測定。

1.3.5 經(jīng)濟效益

根據(jù)飼料成本和料重比計算增重成本。

增重成本（元/kg）=飼料成本（元/kg）×料重比

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2007 初步整理后，采用 SPSS 20.0 軟件進行單因素方差分析（one-way ANOVA），并采用Duncan’s 法進行多重比較，結(jié)果用“平均值±標準誤”表示，P＜0.05表示差異顯著，P＜0.01表示差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 低蛋白飼糧添加限制性氨基酸對生長豬生產(chǎn)性能的影響

由表2 可知，與對照組相比，試驗B、C 組末重、平均日采食量、平均日增重以及料重比均無顯著差異（P＞0.05）；但試驗D組即使添加5種限制性氨基酸，生長豬末重、平均日采食量和平均日增重仍顯著降低（P＜0.05）。

表2 低蛋白飼糧添加限制性氨基酸對生長豬生產(chǎn)性能的影響

2.2 低蛋白飼糧添加限制性氨基酸對生長豬血清生化指標的影響

由表3 可知，與對照組相比，試驗B、C、D 組血清尿素氮含量隨飼糧蛋白質(zhì)水平降低而顯著下降（P＜0.05）。各組之間血清總蛋白、白蛋白、血糖、膽固醇、三酰甘油含量無顯著差異（P＞0.05）。

表3 低蛋白飼糧添加限制性氨基酸對生長豬血清生化指標的影響

2.3 低蛋白飼糧添加限制性氨基酸對生長豬營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的影響

由表4 可知，各組之間干物質(zhì)、CP、粗脂肪、粗纖維以及粗灰分的營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率差異不顯著（P＞0.05）。

表4 低蛋白飼糧添加限制性氨基酸對生長豬營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的影響（%）

2.4 低蛋白飼糧添加限制性氨基酸對生長豬氮排放量的影響

由表5 可知，生長豬的食入氮及糞氮、尿氮、總氮排放隨飼糧蛋白水平下降而降低。與對照組相比，試驗B、C、D組尿氮、總氮排放量均極顯著降低（P＜0.01），尿氮排放量分別降低了37.86%、46.11%和52.21%，總氮排放量分別降低了22.57%、28.80%和32.48%。各組氮沉積和氮沉積率無顯著差異（P＞0.05），試驗B、C、D組氮表觀生物學價值均高于對照組，但無顯著差異（P＞0.05）。

表5 低蛋白飼糧添加限制性氨基酸對生長豬氮排放量的影響

2.5 經(jīng)濟效益分析

由表6可知，各組增重成本差異不顯著（P＞0.05），但試驗B 組與試驗C 組增重成本均有下降趨勢，分別較對照組下降1.99%和1.94%。

表6 經(jīng)濟效益分析

3 討論

3.1 低蛋白飼糧添加限制性氨基酸對生長豬生產(chǎn)性能的影響

大量研究表明，在美國NRC（2012）標準基礎上，生長豬（25～50 kg）飼糧蛋白水平降低1%～3%，補充了4 種限制性氨基酸，能保證生長性能。但降至14%以下，對生產(chǎn)性能影響的研究結(jié)果報道不一。張俊杰等[8]研究發(fā)現(xiàn)，在補充4 種限制性氨基酸的基礎上，生長豬飼糧蛋白水平降至14%，對生產(chǎn)性能、肉品質(zhì)、血液生化指標無顯著差異，能一定程度提高肌肉抗氧化能力。張思軒等[9]研究表明，生產(chǎn)豬飼糧蛋白水平降至14%，補充4種限制性氨基酸，對生長性能不會造成負面 影 響。Hinson 等[10]、Martinez-Aispuro 等[11]研 究 發(fā)現(xiàn)，生長豬飼糧蛋白水平降至14%，即使補充4 種限制性氨基酸，14%低蛋白組平均日增重顯著低于17%組。He 等[12]將飼糧蛋白水平降至12%，補充4 種限制性氨基酸，極顯著降低生長豬末重、平均日增重，提高料重比。飼糧CP水平降至14%及以下對生長豬生產(chǎn)性能的負面影響，可能與飼糧蛋白水平降低過多導致一些必需氨基酸乃至非必需氨基酸缺乏有關，這些缺乏的氨基酸成為限制因子，影響氨基酸平衡，進而影響動物生產(chǎn)性能和健康狀況。

功能性氨基酸是指除了可合成蛋白質(zhì)、維持動物正常生長外，還可合成其他各種生物活性物質(zhì)、具有其他特殊功能的氨基酸，主要包括支鏈氨基酸、谷氨酸、精氨酸等。對此，有學者基于補充4 種限制性氨基酸進一步添加功能性氨基酸及促生長物質(zhì)，研究低蛋白飼糧對生長豬生產(chǎn)性能等指標的影響，以探究低蛋白飼糧中蛋白質(zhì)添加極限水平。Zhao 等[13]將生長豬（25～50 kg）飼糧CP 水平下降4個百分點，僅補充賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸和色氨酸，其生產(chǎn)性能顯著降低，但在此基礎上添加纈氨酸，生產(chǎn)性能無顯著差異。林維雄等[14]將飼糧CP 水平降至14%，添加賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、色氨酸、纈氨酸和植酸酶，能顯著提高生長豬平均日增重。由此可見，生長豬飼糧CP 水平降至14%及以下，合成添加4 種限制性氨基酸和纈氨酸、谷氨酸等特定功能性氨基酸及促生長物質(zhì)，可提高平均日增重、保證生產(chǎn)性能。

異亮氨酸是一種非常重要和有效的支鏈氨基酸，具有刺激其他氨基酸轉(zhuǎn)氨基和氧化、促進動物營養(yǎng)物質(zhì)分解代謝和蛋白質(zhì)最佳沉積等作用。有研究表明，常規(guī)飼料原料按正常推薦水平配制的飼糧一般不會出現(xiàn)異亮氨酸缺乏，但配制低蛋白飼糧極易導致異亮氨酸缺乏，需外源添加以平衡飼糧中氨基酸。羅燕紅等[15]研究表明，飼糧中異亮氨酸水平對糖類、脂肪、蛋白質(zhì)三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝會產(chǎn)生影響，缺乏時能顯著降低肥育豬血清中游離的必需氨基酸和非必需氨基酸、總氨基酸濃度以及脂類代謝相關指標，對生產(chǎn)性能、肉品質(zhì)有負面影響。鄭春田等[16]研究發(fā)現(xiàn)，高血球粉低蛋白飼糧補充異亮氨酸能顯著提高仔豬平均日增重和平均日采食量，降低料重比，提高血球粉飼用價值，建議低蛋白飼糧支鏈氨基酸亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸理想比例為2∶1∶1。趙玉梅[17]研究飼糧蛋白水平降至14%不同必需氨基酸添加模式對育肥豬的影響，與只添加賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸和色氨酸組相比，進一步補充纈氨酸（包括纈氨酸和纈氨酸+異亮氨酸）能顯著提高平均日采食量和平均日增重，而進一步單獨補充異亮氨酸會降低平均日采食量和料重比。本試驗飼糧經(jīng)添加異亮氨酸，各試驗組支鏈氨基酸比例與鄭春田等[16]的建議比例基本一致，試驗結(jié)果顯示，生長豬飼糧蛋白水平降低至14%，添加4 種限制性氨基酸和異亮氨酸，不影響生長豬的平均日增重、料重比和平均日采食量，但蛋白水平降低至13%時，顯著降低末重、平均日增重以及平均日采食量，其原因是否與蛋白質(zhì)水平降至過低，導致其他氨基酸缺乏或失衡所引起，有待進一步深入研究。

3.2 低蛋白飼糧添加限制性氨基酸對生長豬血清生化指標的影響

血清中總蛋白、白蛋白含量反映機體蛋白質(zhì)合成和營養(yǎng)狀況，血清總蛋白含量升高，表明機體合成蛋白質(zhì)增加，血清白蛋白能夠清除自由基，同時能夠保護機體免疫系統(tǒng)。大量研究表明，合理降低飼糧蛋白水平并平衡氨基酸，不會對豬的總蛋白、白蛋白等血液生化指標產(chǎn)生顯著影響。曾燕霞等[18]研究表明，60 kg 左右的育肥豬飼糧蛋白水平降至13.86%、12.86%，補充4 種限制性氨基酸，肌酐水平顯著高于對照組，各組間總蛋白等其他血液生化指標無顯著差異。范宏博等[19]研究發(fā)現(xiàn)，低蛋白飼糧添加4 種限制性氨基酸和谷氨酸，不影響斷奶仔豬血清中總蛋白以及谷草轉(zhuǎn)氨酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶的含量或活性。本試驗結(jié)果同樣顯示，低蛋白日糧合成添加4 種限制性氨基酸和異亮氨酸，CP 水平降至15%、14%、13%，對生長豬血清總蛋白、白蛋白含量無顯著差異，這說明在一定范圍內(nèi)降低CP 水平對蛋白質(zhì)合成、機體健康無顯著影響。本研究中發(fā)現(xiàn)低蛋白飼糧（13% CP）組的總蛋白、白蛋白含量略有上升趨勢，其作用機理有待進一步研究。

血清尿素氮是蛋白質(zhì)和氨基酸的最終產(chǎn)物，其含量與蛋白質(zhì)及氨基酸的利用率呈負相關，一定程度上反映了動物對蛋白質(zhì)和氨基酸的利用情況。大量研究表明，低蛋白飼糧氨基酸平衡得好，血清尿素氮水平就低，動物對蛋白質(zhì)和氨基酸的利用率就高。石寶明等[20]研究發(fā)現(xiàn)，60 kg 左右育肥豬分別飼喂添加0.49%丙氨酸、1.00%酪氨酸的低蛋白飼糧（12.52%CP 并補充4 種限制性氨基酸），血清尿素氮含量均顯著下降，各組間血液生化指標差異不顯著。本試驗中CP 水平15%、14%、13%的低蛋白飼糧組血清尿素氮含量均顯著低于對照組，表明低蛋白飼糧中較少蛋白質(zhì)被轉(zhuǎn)化為尿素氮而損失，其氮利用率更高。

血清中膽固醇、三酰甘油和血糖含量是反應動物肌體脂類代謝、糖代謝功能正常與否的重要指標。有研究表明，氨基酸平衡模式下，適度降低飼糧蛋白水平不會顯著影響血清中膽固醇、三酰甘油和血糖含量。牛培培等[21]研究氨基酸平衡模式下，低蛋白飼糧（16% CP、15% CP、14% CP）飼喂蘇淮保育豬，其血清膽固醇、三酰甘油、血糖水平在正常范圍內(nèi)沒有顯著變化。本試驗中，相比對照組，各試驗組血清中膽固醇、三酰甘油和血糖含量無顯著差異，說明低蛋白飼糧添加4 種限制性氨基酸和異亮氨酸，對生長豬機體脂類代謝、糖代謝功能無負面影響。

3.3 低蛋白飼糧添加限制性氨基酸對生長豬營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的影響

降低飼糧蛋白質(zhì)水平對營養(yǎng)物質(zhì)消化率的影響研究不一致。本試驗中，降低飼糧蛋白水平合成添加4種限制性氨基酸和異亮氨酸，不影響生長豬干物質(zhì)、CP、粗脂肪、粗纖維和粗灰分的表觀消化率。崔家軍等[22]將生長育肥豬飼糧蛋白水平由16%降低至13%，不影響干物質(zhì)和CP 的表觀消化率，這與本試驗研究結(jié)果一致。但于樹龍[23]研究發(fā)現(xiàn)干物質(zhì)、粗脂肪、粗纖維和粗灰分的表觀消化率隨飼糧CP 水平的降低而提高，飼糧蛋白水平為14%和15%時，干物質(zhì)、粗脂肪、粗纖維和粗灰分的表觀消化率與17% CP 組差異極顯著。Jin 等[24]發(fā)現(xiàn)給豬飼喂補充合成氨基酸的低蛋白飼糧，可提高CP 和干物質(zhì)的表觀消化率。而尚秀國等[25]研究發(fā)現(xiàn)，生長育肥豬飼糧CP水平降低4個百分點會顯著降低CP 表觀消化率。高歌等[26]將生長豬飼糧CP 水平由16.45%降低至13.67%，干物質(zhì)和CP 表觀消化率顯著降低。結(jié)果的差異可能與飼糧蛋白質(zhì)降低水平、合成氨基酸添加種類和添加水平、飼糧能量水平等有關。

3.4 低蛋白飼糧添加限制性氨基酸對生長豬氮排放量的影響

大量研究表明，按照理想氨基酸模式，以標準回腸可消化氨基酸需要量合理配制低蛋白飼糧，對于氮的減排有良好的效果，可大幅度減少畜禽對環(huán)境的污染。Swiech 等[27]研究表明，在不影響豬生產(chǎn)性能的前提下，飼糧蛋白水平每降低1 個百分點可減少8%～10%的總氮排泄量。Wu 等[28]研究發(fā)現(xiàn)，飼喂低蛋白飼糧使生長豬糞氮排放量減少更顯著。本研究中，飼糧蛋白質(zhì)水平由18%降低至15%、14%和13% ，總氮排放量可降低22.57%、28.80%和 32.48%，尿氮排放量可降低37.86%、46.11%和52.21%，但各組間糞氮排放量差異不顯著，說明氮排放量的減少實質(zhì)是尿氮排放量的減少，本試驗在降低飼糧蛋白水平的基礎上平衡賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、色氨酸和異亮氨酸，使氨基酸平衡程度較好，從而減少過量氨基酸脫氨，多余的氨通過尿液排出，降低尿氮排出，提高氮的利用率，與前面研究中血清尿素氮的減少基本一致。說明氨基酸利用率的提高與過量氨基酸脫氨需求的減少有關。以上研究結(jié)果差異可能是由于試驗豬生長階段、飼料配方差異及不同試驗環(huán)境造成。因此，合理配制低蛋白飼糧既能滿足生長豬蛋白質(zhì)代謝的需要，又可顯著降低氮排放量，從而有效減少氮排放對環(huán)境的污染。

3.5 低蛋白飼糧添加限制性氨基酸對經(jīng)濟效益的影響

飼料成本占養(yǎng)殖成本的50%～80%，是養(yǎng)殖者非常關心的問題。由于我國蛋白質(zhì)飼料資源短缺、進口依存度大，導致近年來蛋白質(zhì)飼料原料供給安全形勢更為嚴峻、價格持續(xù)攀高。如何減少飼糧中蛋白原料的使用，降低飼料成本，提高養(yǎng)豬業(yè)經(jīng)濟效益，成為保障飼糧安全降低養(yǎng)殖成本和豬肉等穩(wěn)價保供的熱點問題。和玉丹等[29]研究發(fā)現(xiàn)，將飼糧CP 水平由18%下降至15%并補充賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸和色氨酸，低蛋白飼糧組不僅不影響豬的生產(chǎn)性能，且造肉成本較高蛋白組降低了0.17 元/kg，提高了經(jīng)濟效益。梁利軍等[30]研究表明，飼喂低蛋白飼糧顯著降低增重成本，且對生產(chǎn)性能無影響。本研究根據(jù)當時的飼料價格，與18% CP組相比，15% CP和14% CP組增重成本最低，表明其經(jīng)濟效益最好，說明適度降低生長豬飼糧CP 水平，不僅不影響生產(chǎn)性能，還可以降低飼料成本，提高經(jīng)濟效益。

4 結(jié)論

在本試驗條件下，低蛋白飼糧合成添加4 種限制性氨基酸和異亮氨酸，CP 水平降至14%時，對生長豬的生產(chǎn)性能、氮沉積、氮沉積率、氮表觀生物學價值指標以及血清中總蛋白、白蛋白、血糖、膽固醇、三酰甘油含量無顯著影響，血清尿素氮和尿氮、總氮排放量顯著或極顯著降低，且增重成本較低，但進一步降至13%時會顯著降低生豬的末重、平均日增重及平均日采食量，提高料重比，增加增重成本。因此建議，生長豬（25～50 kg）低蛋白飼糧添加4種限制性氨基酸和異亮氨酸，CP 水平降至14%，增重成本較低，兼具理想的促生長和生態(tài)效益。