豬低蛋白質(zhì)日糧的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀及展望

王鈺明，曾祥芳，譙仕彥*

（1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，動物營養(yǎng)學(xué)國家重點實驗室，北京 100193；2.生物飼料添加劑北京市重點實驗室，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)勢使之成為我國動物營養(yǎng)研究領(lǐng)域的新熱點。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個百分點，然后通過添加CAA滿足豬對日糧中必需氨基酸（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，造成飼料資源浪費和對環(huán)境污染；此外，多余的氮會在大腸中進(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“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（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物用于特定功能的氨基酸需要量相一致，也就是說當(dāng)動物對飼料中的氨基酸達(dá)到最大利用率時，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：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，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定，還通過對胴體品質(zhì)和肉品質(zhì)的分析發(fā)現(xiàn)低蛋白質(zhì)日糧可能會導(dǎo)致豬背膘增厚、胴體變肥，但這一改變不符合市場對高瘦肉率豬生產(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)展提供了堅實可靠的數(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)日糧中補充非蛋白氮（Non-protein nitrogen，NPN）有進(jìn)一步提高豬生長性能和增強肉品質(zhì)的效果[25-26]。然而，目前關(guān)于低蛋白質(zhì)日糧中添加NPN的試驗研究較少，尚處于摸索階段，還需進(jìn)一步大規(guī)模的試驗加以驗證。

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》《水污染防治行動計劃》（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)慣短時間內(nèi)難以糾正，養(yǎng)殖場（戶），特別是小的養(yǎng)豬場（戶）以飼料中豆粕含量和CP水平來判定飼料的質(zhì)量優(yōu)劣；②高蛋白質(zhì)日糧有促進(jìn)動物生長的作用，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（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；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。2018年對于低蛋白質(zhì)日糧配制技術(shù)的推廣應(yīng)用是一個契機(jī)，豆粕價格在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個百分點左右[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，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，從而緩解豆粕價格上漲對我國豬生產(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要點：

（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影響到動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于動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，無論如何補充CAA，豬的生長性能均達(dá)不到理想狀態(tài)[27]。有學(xué)者指出，哺乳動物對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影響動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)對畜牧高級人才和高新技術(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)勢的進(jìn)一步發(fā)揮，同時也為飼料行業(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力。