低蛋白日糧成敗分析

1、豬和肉雞低蛋白日糧的成敗分析味之素(中國)有限公司喬巖瑞摘要：低蛋白日糧具有節(jié)省成本，提高能量水平，降低氮污染等經(jīng)濟的和環(huán)境的優(yōu)勢。試驗表明，肉豬低蛋白日糧的研究比肉雞低蛋白日糧的研究更成功。利用豬的理想蛋白比例、采用可消化氨基酸和凈能系統(tǒng)等技術(shù)配制以玉米和豆粕為主要原料的豬日糧時，可以不對日糧粗蛋白水平做最低限制。這樣配制的豬日糧其粗蛋白水平較低，而飼養(yǎng)效果與限制最低粗蛋白水平的日糧相同。早期報道豬日糧的粗蛋白水平在小豬、中豬和大豬階段可以分別降低4%、4%和3%。相比之下，肉雞日糧的粗蛋白水平可降低的幅度較小。資料表明，對肉雞的理想蛋白模型的研究需要進一步深化，一些非必需氨基酸也可能會成為

2、肉雞理想蛋白的成員。從理論上來講，動物對氨基酸的需求可以通過純化日糧(purified diets)來提供。在這種情況下，動物不需要通過日糧中的蛋白質(zhì)提供它所需要的氨基酸，日糧的蛋白質(zhì)水平可以是零。從生物化學角度來看，動物對日糧蛋白質(zhì)的需求本質(zhì)上是對氨基酸的需求。日糧配方更需要設定的是氨基酸而不是粗蛋白水平。這是降低日糧粗蛋白水平、配制低蛋白日糧的營養(yǎng)學基礎(chǔ)。過去，由于工業(yè)生產(chǎn)的氨基酸品種有限，人們只能通過蛋白質(zhì)保障氨基酸的需求，導致傳統(tǒng)日糧中多種氨基酸過量、飼料粗蛋白水平偏高。隨著越來越多的工業(yè)氨基酸(L-賴氨酸，L-蘇氨酸，DL-蛋氨酸和L-色氨酸)的面市和價格的逐漸降低，通過使用工業(yè)氨基

3、酸、降低蛋白原料的用量來滿足動物的氨基酸需求、減少飼料中的粗蛋白含量成為一種現(xiàn)實的可能。低蛋白日糧的開發(fā)和實施的直接驅(qū)動力來自于養(yǎng)殖業(yè)的競爭和對生存的渴望。在成本和環(huán)保的壓力下，低蛋白日糧成為自九十年代以來歐洲和北美動物營養(yǎng)研究領(lǐng)域的熱點。其一，在低蛋白日糧中，價格相對昂貴的蛋白原料的用量得以減少，而價格便宜的谷物原料的用量得以增加，因此，低蛋白日糧普遍具有降低飼料成本的特點。其二，養(yǎng)殖業(yè)對環(huán)境的污染迫使越來越多的國家(包括中國)對污染的排放做出限制，為了進一步擴大生產(chǎn)規(guī)模和避免環(huán)境問題導致的處罰，養(yǎng)殖業(yè)更積極地審視自身造成的環(huán)境問題。這些問題包括氮的排放，礦物質(zhì)例如磷的排放，以及對空氣中臭氣

4、的排放。在這類污染中，至少氮排放污染和臭氣的污染直接和日糧中的粗蛋白含量有關(guān)。目前，低蛋白日糧研究的成果及影響已經(jīng)超越了最初擬定的目標。這些研究推動人們更深刻地從理論上認識動物的代謝需求，在動物營養(yǎng)科學的發(fā)展歷程上留下了劃時代的印跡。例如，為了解決某些低蛋白日糧導致豬胴體變肥，人們對豬的能量需要從代謝能水平深入到了凈能的層次。在法國INRA(國家農(nóng)業(yè)研究院)的研究人員的努力下，歐洲的豬日糧配方進入了凈能的時代。再例如，盡管滿足了理想蛋白所規(guī)定的各種(必需)氨基酸的需要，肉雞對日糧蛋白水平降低的幅度仍然比較敏感，這一現(xiàn)象引發(fā)了人們對肉雞非必需氨基酸需要的思考，越來越多的科研人員開始關(guān)注這方面的研

5、究。下面通過實例考察豬和肉雞低蛋白日糧開發(fā)取得的成果，探討飼料企業(yè)和養(yǎng)殖場如何安全、有效地利用本學科發(fā)展的最新成果。低蛋白日糧低氨基酸日糧低蛋白日糧的基礎(chǔ)是理想蛋白比例。嚴格地說，所謂低蛋白日糧，就是在配制日糧時根據(jù)理想蛋白設定必需氨基酸水平，而日糧的粗蛋白水平由配方程序自動選定的日糧。這樣配制的日糧因為盡可能使用多種工業(yè)氨基酸，動物的必需氨基酸的需要得到了滿足，非必需氨基酸過量的程度大大減少。因此，日糧的粗蛋白水平較現(xiàn)有的推薦標準有不同程度的下降。日糧粗蛋白水平能夠降低多少，這取決于能夠利用的工業(yè)氨基酸的種類。配制低蛋白日糧時需要注意的一個問題是，低蛋白日糧的賴氨酸水平必須和高蛋白日糧一致，

6、而且，其他必需氨基酸和賴氨酸的比例要達到理想蛋白的標準，才能保證動物的生產(chǎn)性能不受負面的影響。凡是降低粗蛋白的同時降低了日糧賴氨酸水平的試驗，無一例外都損害了動物的生長。例如，Kerr等(1995)比較了降低日糧粗蛋白水平時補充和不補充賴氨酸、蘇氨酸和色氨酸對8-21公斤、21-55公斤和55-92公斤階段對豬生產(chǎn)性能的影響。如果不補充氨基酸，仔豬料在降低4%的粗蛋白(從19%到15%)后，日糧的賴氨酸含量從1.04%降低至0.75%；中豬料在降低4%的粗蛋白(從16%到12%)后，日糧的賴氨酸含量從0.82%降低至0.53%；大豬料在降低3%的粗蛋白(從14%到11%)后，日糧的賴氨酸含量從

7、0.82%降低至0.53%。在這個試驗中，降低蛋白水平后不補充氨基酸，仔豬的增重從420克/日下降為370克/日，增重/飼料比0.55下降到0.48，中豬的增重從770克/日下降為650克/日，增重/飼料從0.40下降到0.36，而大豬的增重從870克/日下降為780克/日，增重/飼料從0.32下降到0.27。所有的指標差異均顯著。但是，降低蛋白補充氨基酸這一處理組的生產(chǎn)性能和高蛋白日糧組沒有顯著差異。此例說明，成功的低蛋白日糧降低粗蛋白但不降低賴氨酸水平。在肉雞，Bregendahl等(2002)的試驗也說明降低粗蛋白水平時降低賴氨酸水平對肉雞生長表現(xiàn)的危害。該試驗之目的是比較飼喂高、低蛋白

8、水平日糧(分別補充必需和非必需氨基酸)的7-21日齡肉雞的生長情況。在試驗一，粗蛋白水平從23.4%最多降低到18.90%，在試驗二，粗蛋白水平從23.99最多降低至18.48%，在試驗三，粗蛋白水平從23.37%最多降低至18.26%。在所有的試驗中，低蛋白日糧組的增重/飼料比顯著低于高蛋白日糧組。在試驗一和二，低蛋白日糧組的增重顯著低于高蛋白日糧組。只有在試驗三，高蛋白組的增重和低蛋白組沒有差別。但是，試驗一的低蛋白日糧可消化賴氨酸的含量只有0.99%(而高蛋白組為1.24%)，試驗二的低蛋白日糧可消化賴氨酸的含量在1.03%-1.11%(而高蛋白組為1.18%)，試驗三的低蛋白日糧可消化

9、賴氨酸的含量只有1.03%-1.13%(而高蛋白組為1.19%)。由于賴氨酸對蛋白質(zhì)沉積的第一限制性作用，所以，肉雞生產(chǎn)性能的差異可以用賴氨酸含量降低來解釋，試驗結(jié)果并不能完全歸結(jié)于低蛋白日糧。所以，成功的低蛋白日糧，它的粗蛋白水平降低，但它的賴氨酸水平不降低，而且其他必需氨基酸和賴氨酸的比例需要保持在理想蛋白的水平。這是降低粗蛋白水平但不影響動物生長和生產(chǎn)性能的前提條件。豬：各階段的日糧蛋白水平仔豬對日糧的粗蛋白含量不敏感。滿足了賴氨酸需求和保持必需氨基酸平衡(理想蛋白)的仔豬日糧，其粗蛋白水平最多可以降低4%而不影響豬的生產(chǎn)性能(Kerr等，1995)。由于仔豬對于整個生長階段的重要性，作

10、者已經(jīng)對仔豬的低蛋白日糧進行了專門的介紹(喬巖瑞，2003)，在這里不做贅述。同仔豬日糧一樣，中、大豬日糧粗蛋白水平也可以在降低數(shù)個百分點的情況下，不影響豬的生產(chǎn)性能。表一列出降低粗蛋白水平補充氨基酸對豬生產(chǎn)性能的作用。表一添加L-賴氨酸，L-蘇氨酸，DL-蛋氨酸和L-色氨酸的低蛋白日糧對豬生長的影響(Kies等，1992：閹豬和母豬，生長期26到60公斤，肥育期60到95公斤，采食量根據(jù)體重變化而調(diào)節(jié))處理組蛋白水平(%)生長期/肥育期一18/16二15/13三12/10效果賴氨酸，%0.94/0.860.94/0.860.94/0.86-蘇氨酸，%賴氨酸含硫氨基酸，%賴氨酸色氨酸，%賴氨酸

11、采食量(生長期+肥育期)，克/日氮保留，生長期，克/日/公斤0.75氮保留，肥育期，克/日/公斤0.75增重，克/日71632320231.221.0884560601919891.111.1084060601920171.040.94820-NSNSNSNS在這個例子里，中、大豬日糧的粗蛋白水平最多降低了6%，在保證氨基酸供給的情況下，豬的采食量、氮保留和日增重不受影響。很顯然，在高蛋白組(處理組一)中，蘇氨酸、含硫氨基酸和色氨酸是多余的。在中期和后期，只要保證必需氨基酸的供給，日糧的粗蛋白水平可以分別設定在12%和10%(中、后期，處理組三)。氨基酸的平衡最直觀的表述是理想蛋白。體蛋白的氨

12、基酸組成一般不依賴于體重、基因型和品種而變化(Hess,1999)。根據(jù)這個發(fā)現(xiàn)，對于理想蛋白的比例，中國土種豬和三元雜交豬的差別不大。它們對必需氨基酸需求的不同很可能是由賴氨酸需求的不同而造成的。配制穩(wěn)妥的低蛋白豬日糧需要以理想蛋白為基礎(chǔ)。反過來，低蛋白日糧的研究是對豬的理想蛋白模型的嚴格檢驗。豬的低蛋白日糧的成功，顯示了豬理想蛋白模型的日漸成熟，已經(jīng)達到了可實際應用的程度。表二報道了Henry(1993)，Wang和Fulller(1989)以及Chung和Baker(1992)發(fā)表的理想蛋白數(shù)據(jù)。表二豬的理想蛋白質(zhì)必需氨基酸相對賴氨酸的最低值HenryWang和Fuller Chung和

13、Baker 文獻出處賴氨酸蘇氨酸含硫氨基酸色氨酸異亮氨酸纈氨酸豬：非必需氨基酸供給不受影響(1993)1006060186070(1989)1007263186075(1992)1006560186068按照理想蛋白比例，粗蛋白中的必需氨基酸要達到總氮的45%以上。很多學者(如Lenis等，1999)的研究都顯示：為了使氮的利用率最優(yōu)化，必需氨基酸和非必需氨基酸的比例應該在50%:50%。必需氨基酸(45%)和非必需氨基酸(55%)的這一比例等同于6.5%的賴氨酸:粗蛋白的比例。這一賴氨酸:粗蛋白的比例可以使氮保留達到最佳。在商品日糧中，從非必需氨基酸中來的氮一般占總氮的50%以上，從必需氨基

14、酸中來的氮經(jīng)常占總氮量的50%以下(或甚至少于45%)。此外，商業(yè)飼料中大多數(shù)日糧的賴氨酸:粗蛋白比例都低于6.5%，說明商業(yè)飼料的必需氨基酸不足或非必需氨基酸多余這種現(xiàn)象是普遍存在的，降低日糧粗蛋白水平這一工作仍然有潛力可挖。必需氨基酸和非必需氨基酸在總氮中的比例似乎和日糧的粗蛋白水平?jīng)]有關(guān)系。這一觀點源自于：當減少日糧中的蛋白水平時，必需氨基酸(組氨酸，苯丙氨酸，亮氨酸)和非必需氨基酸都減少了。必需的和非必需的氨基酸同時減少，它們的比例一般保持在45:55左右。這種情況在Le Bellego等(2001，表三)的試驗日糧里有詳細表述。因此，為了提高必需氨基酸和非必需氨基酸的比例，在降低粗蛋

15、白的同時添加工業(yè)氨基酸似乎是最有效的方法。表三 Le Bellego等(2001)的試驗：將日糧中氮分為必需氨基酸和非必需氨基酸日糧生長期育肥期粗蛋白，%1原料小麥玉米豆粕麥麩L-賴氨酸鹽酸鹽L-蛋氨酸L-蘇氨酸L-色氨酸L-異亮氨酸L-纈氨酸維生素和礦物質(zhì)可消化賴氨酸，%日糧2總賴氨酸，%日糧3氮含量，克/公斤日糧氮，日糧氮，必需氨基酸氮，非必需氨基酸氮/總氮，%2必需氨基酸非必需氨基酸20.132.7434.9626.552.503.250.871.0232.014.517.5455515.638.4640.8013.552.500.430.100.170.040.030.083.850.

16、860.9724.411.213.2465417.535.537.920.782.503.200.710.8427.812.315.5445613.341.4343.218.152.500.410.070.150.040.040.073.950.690.7920.69.211.445551干物質(zhì)87.3%；2從分析值計算；3分析值豬：低蛋白日糧提高了日糧的凈能水平開發(fā)能量水平較高的低蛋白日糧時，人們發(fā)現(xiàn)，在沒有改變代謝能水平的情況下，低蛋白日糧組的豬，其能量利用發(fā)生了變化。例如，Noblet等(1987)研究低蛋白日糧對豬的生長和能量沉積的影響時，比較對照日糧(含17.8%的粗蛋白)同兩種低蛋

17、白日糧(含15.3%的蛋白質(zhì)，添加或不添加L-賴氨酸)時發(fā)現(xiàn)，攝食低蛋白日糧組的豬能量沉積多了5.1%-11.2%(表四)。表四日糧中的粗蛋白含量對能量利用產(chǎn)生的影響 (Noblet等, 1987: 母豬,始重19.5公斤，飼喂7周，喂養(yǎng)水平限制在22.0千焦/天)處理組粗蛋白，%賴氨酸攝入量，克/日代謝能攝入量，MJ/日脂肪沉積，克/日肌肉沉積，克/日增重，克/日一17.812.9a22118 a338 a700 a二15.310.8 b22132 c294 b649 b三15.3+L-賴氨酸12.8 a22124 b337 a699 a效果P<0.01-P<0.01P<0

18、.01P<0.01表四表明，在保持代謝能供給不變的情況下，給豬飼喂低蛋白日糧時，能量保留會提高，顯示豬對能量的利用得到了改善。但是，當日糧缺乏足夠的氨基酸供給而沒有達到最佳生長水平時，這些多余出來的能量更多地以脂肪的形式保留下來。那么，這部分多余的能量是從哪里來的？為什么沒有多余代謝能的日糧，在降低粗蛋白水平、蛋白質(zhì)沉積不受影響的情況下，卻有多余的能量作為脂肪保留下來？為了回答這個問題，一些試驗就低蛋白日糧對能量利用做了重新評估。Le Bellego 等(2001，2002)的試驗證明，降低生長豬日糧的粗蛋白含量是通過以下途徑節(jié)省能量的：1)減少尿中與氮代謝相關(guān)的能量排泄(尿能)：攝入的

19、蛋白每減少1克，可減少3.5千焦的尿能損失。2)減少能量以熱的形式損失(熱能)：攝入的蛋白每減少1克，可節(jié)省7.0千焦的熱能損失。由于代謝能沒有考慮熱能的損失，所以，代謝能不能夠準確描述低蛋白日糧的能量代謝情況。正因為如此，在歐洲，人們將豬飼料配方的能量體系從代謝能深入到凈能。按LeBellego等(2001，2002)的試驗數(shù)據(jù)來計算，降低1%的粗蛋白水平，采食量為1公斤/日的豬每天可多攝入105千焦(25.1千卡)的凈能用于生長，這相當于變相提高了日糧的能量水平。在沒有額外氨基酸用于蛋白質(zhì)沉積的情況下，根據(jù)能量保守的原則，這部分能量只能變成脂肪而沉積。將能量代謝深入到凈能水平之后，胴體變肥

20、這一現(xiàn)象得到了科學的解釋。這個研究對于中國養(yǎng)豬業(yè)具有特別的意義。對于能量水平偏低的中國豬日糧而言，配制低蛋白日糧可以提高偏低的日糧能量特別是凈能的水平，從而緩解能量供應的不足。因此，低蛋白日糧無疑是提高我國低能量飼料品質(zhì)的一種途徑。肉雞的低蛋白日糧降低飼料的粗蛋白水平也是肉雞營養(yǎng)學的研究內(nèi)容。和豬日糧一樣，成功的肉雞低蛋白日糧，它的賴氨酸水平和其它必需氨基酸水平應該滿足生長的需要。由于蘇氨酸是日糧肉雞中第三限制性氨基酸，所以，降低肉雞日糧的粗蛋白水平必須考慮添加L-蘇氨酸的問題。Kidd等(2002)研究使用工業(yè)生產(chǎn)L-蘇氨酸代替蛋白原料里的蘇氨酸，發(fā)現(xiàn)在小雞日糧中添加600克蘇氨酸 /噸飼料

21、，可以使粗蛋白水平從21.92%降低至20.46%(降低1.46%)而不影響肉雞(公、母)的增重和飼料轉(zhuǎn)化率；在肉中雞日糧中，添加272克蘇氨酸/噸飼料，使粗蛋白水平從20.73%降低至20.07%(降低0.66%)，不影響肉雞的增重和飼料轉(zhuǎn)化率，但是當蘇氨酸添加量大于272克/噸飼料而使粗蛋白水平低于20.07%時，肉雞的增重和飼料轉(zhuǎn)化率顯著降低(P<0.01)；在肉大雞日糧中，添加600克/噸飼料使粗蛋白水平從17.53%降低至16.25%(降低1.28%)，也不影響肉雞的增重和飼料轉(zhuǎn)化率。這說明，添加L-蘇氨酸可以降低肉雞日糧的粗蛋白水平。在一定粗蛋白水平上，工業(yè)蘇氨酸和蛋白質(zhì)中所

22、含的蘇氨酸對肉雞生產(chǎn)的意義是等同的。至今為止，與豬不同的是，肉雞飼料的粗蛋白水平很少能夠成功地降低2%-3%以上。即使保持賴氨酸水平不變，根據(jù)理想蛋白(沒有考慮非必需氨基酸)配制日糧，粗蛋白水平也很難像豬日糧一樣降低3%-6%而不影響生產(chǎn)性能的。這一情況引發(fā)了人們對肉雞非必需氨基酸的研究。試驗顯示，參與尿酸和嘌呤合成的甘氨酸，其需要量并不代表非必需氨基酸的需要量，這是由于在日糧中添加谷氨酸(Heger和Pack, 1996；Schutte等，1997)或谷氨酰胺(酸)或天門冬酰胺(酸)(Bregendahl等，2002)或脯氨酸(Jiang等, 2001)不能改善甘氨酸缺乏日糧的生產(chǎn)性能。從而

23、使人們認識到甘氨酸的作用。Schutte等(1997)估計肉雞甘氨酸加絲氨酸的需要量為1.8-1.9%，這大大高于NRC(1994)的推薦量(1.25%)。已知蘇氨酸可以轉(zhuǎn)化為甘氨酸，因此，蘇氨酸具有節(jié)省甘氨酸的作用(Baker等 1972)。但是，在非必需氨基酸缺乏的日糧中添加蘇氨酸并沒有恢復肉雞的生長，而在日糧中添加甘氨酸則部分恢復了肉雞的生長速度(Jiang等, 2001)。該試驗說明，除了甘氨酸之外，可能有其它必需或非必需氨基酸也是限制性的。針對出口型肉雞企業(yè)的全植物蛋白日糧比添加了動物蛋白的日糧更容易缺乏甘氨酸。低蛋白日糧：補充氨基酸，提高日糧能量水平，降低成本低蛋白日糧其實是減少了

24、多余氨基酸的日糧。因此，低蛋白日糧需要補充更多的工業(yè)氨基酸。由于蘇氨酸是豬或肉雞日糧中的第二或第三限制性氨基酸，所以，降低日糧的粗蛋白水平必須補充工業(yè)蘇氨酸。下面考察降低相當于1%粗蛋白水平的豆粕用量對日糧(假設該日糧是玉米豆粕型的中、大豬飼料或肉雞飼料，賴氨酸、蘇氨酸、含硫氨基酸滿足需要，其他氨基酸過量)品質(zhì)的影響。降低豆粕騰出的配方空間用工業(yè)氨基酸和玉米進行填充。表五是有關(guān)原料的營養(yǎng)含量和價格。表五玉米、豆粕、豆油和工業(yè)氨基酸的營養(yǎng)含量和參考價格粗蛋白(%)豆粕43.61玉米L-賴氨酸鹽酸鹽8.21194.4DL-蛋氨酸L-蘇氨酸豆油93.072.40賴氨酸(%)含硫氨基酸(%)蘇氨酸(%

25、)2.4611.0711.6010.2610.4010.34178.8000098.0000098.50000豬消化能(Kcal/公斤)32802豬代謝能(Kcal/公斤)3170334102331034780343403564035350341203377037970379203豬凈能(Kcal/公斤)肉雞代謝能(Kcal/公斤)2價格(元/公斤)19203235022.2026503324021.00338033350317.5413034630326.0293033000328.071103910036.51譙仕彥等(2002)；2中國飼料成分及營養(yǎng)價值表(1997)；3D. Sauva

26、nt等(2002).降低1%的日糧粗蛋白水平相當于降低2.29%的豆粕用量。表六是按四個方案分別補充工業(yè)氨基酸產(chǎn)品，使日糧中的賴氨酸、蘇氨酸或含硫氨基酸達到原來日糧的水平時，對日糧粗蛋白、氨基酸、能量和價格的影響。從表六可看到，由于補充了玉米和氨基酸，日糧的粗蛋白降低并不到1%。表六降低來源于豆粕的1%的日糧粗蛋白、補充氨基酸和玉米對日糧的影響需要降低豆粕的用量(公斤/噸)豆粕方案一-22.93補充原料(公斤/噸)方案二方案三方案四L-賴氨酸鹽酸鹽L-蘇氨酸DL-蛋氨酸玉米000+22.93+0.6400+22.29+0.64+0.300+21.99+0.65+0.30+0.16+21.82L-賴氨酸-0.0500營養(yǎng)水平變化(%)00L-蘇氨酸含硫氨基酸粗蛋白-0.029-0.015-0.81-0.