異亮氨酸是仔豬安全斷奶中氨基酸平衡的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

張相鑫 譯自Pig Progress，2022-6-17

靳文廣 校 王晶晶 審

自2017年以來，飼料生產(chǎn)者、養(yǎng)豬生產(chǎn)者、高校和飼料產(chǎn)業(yè)鏈中的其他許多合作伙伴一直在努力使仔豬在不使用藥用氧化鋅的情況下安全斷奶，以趕上歐盟設(shè)定的2022年6月的最后期限。一些國家甚至在歐盟設(shè)定的最后期限之前就已經(jīng)決定禁止使用高劑量的氧化鋅，這給行業(yè)帶來了更大的壓力，但在如何應(yīng)對這一挑戰(zhàn)方面也獲得了一些見解。同時，其他與動物健康相關(guān)的立法也開始發(fā)揮作用，例如減少銅的使用和抗生素的使用。所有產(chǎn)業(yè)鏈中的合作伙伴都認(rèn)為，健康斷奶的解決方案是綜合管理、保健和飼料的多因素方法。飼料具有重要影響，尤其是蛋白質(zhì)和氨基酸等基礎(chǔ)成分。

1 過量的氮不僅會給環(huán)境造成壓力，而且還會影響動物健康

日糧中過量的蛋白質(zhì)會增加環(huán)境中氮的排泄量，加劇富營養(yǎng)化和空氣污染。此外，歐盟和一些成員國制定了減少氮污染的雄心目標(biāo)，這將轉(zhuǎn)化為對商業(yè)性生產(chǎn)產(chǎn)生直接影響的嚴(yán)格立法。過量的未消化蛋白質(zhì)不僅會影響環(huán)境，也會影響動物本身。未消化的蛋白質(zhì)會在動物的胃腸道中發(fā)酵，產(chǎn)生氨等有毒代謝物，損害腸道完整性（圖1），從而引發(fā)更多的健康問題。

已知的引起斷奶后腹瀉的病原體，如大腸桿菌，喜歡發(fā)酵蛋白質(zhì)。其結(jié)果是，病原體過度生長、生態(tài)失調(diào)、內(nèi)毒素分泌增加等都將增加動物對抗菌藥物的需求，導(dǎo)致生產(chǎn)性能嚴(yán)重受損。因此，動物的腸道健康與蛋白質(zhì)的供應(yīng)(包括質(zhì)量和數(shù)量)密切相關(guān)。

2 減少未消化的蛋白質(zhì)

為減少未消化的蛋白質(zhì)，必須對日糧中蛋白質(zhì)飼料的質(zhì)量和數(shù)量進(jìn)行研究。一方面，高度可消化的蛋白質(zhì)來源，如大豆?jié)饪s蛋白，可形成良好的蛋白質(zhì)營養(yǎng)基礎(chǔ)。但是，具有良好可消化氨基酸組成的原料卻十分昂貴。作為選擇，更多當(dāng)?shù)氐?、通常濃度較低的、不易消化的替代品在飼料配方中占據(jù)了一席之地，這增加了對氨基酸校正的需要，以確保動物能夠獲得最佳的生產(chǎn)性能。另一方面，降低飼料中蛋白質(zhì)的含量與降低動物腸道中蛋白質(zhì)的總量直接相關(guān)，進(jìn)而可限制病原體過度生長的可能性。遺憾的是，在保持高生產(chǎn)性能和最大限度降低蛋白質(zhì)含量之間找到合適的平衡點涉及很多因素，尤其是合適的氨基酸平衡。氨基酸在仔豬斷奶過程中不使用氧化鋅和以更環(huán)保的方式減少抗生素使用方面發(fā)揮著核心作用。

3 低蛋白日糧中的氨基酸

能否降低飼料中蛋白質(zhì)含量在很大程度上取決于必需氨基酸的利用率。如今，異亮氨酸、組氨酸和依賴配方的亮氨酸等氨基酸越來越有限。幸運的是，L-異亮氨酸和L-組氨酸鹽酸鹽最近已經(jīng)上市，進(jìn)一步降低了日糧中蛋白質(zhì)的含量，確保了動物的健康和生產(chǎn)性能。

一方面，組氨酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)具有典型的咪唑環(huán)（平面五元環(huán)），是一種必需氨基酸。組氨酸作為組胺前體具有重要功能，參與免疫和蛋白質(zhì)消化，因為它可刺激胃壁細(xì)胞分泌胃酸。良好的胃內(nèi)酸化是促進(jìn)蛋白質(zhì)消化的基礎(chǔ)，因為胃蛋白酶原在酸性環(huán)境中才能轉(zhuǎn)化為具有活性的胃蛋白酶，將蛋白質(zhì)分解成更小的肽。

另一方面，異亮氨酸是支鏈氨基酸（branched chain amino acid，BCAA）家族的成員，僅次于亮氨酸和纈氨酸。BCAA比較特殊，在骨骼肌中降解而不是在肝臟中。此外，BCAAs由相同的酶分解代謝。這三種BCAA都可刺激分解代謝，其中亮氨酸被認(rèn)為是導(dǎo)致其他兩種氨基酸發(fā)生轉(zhuǎn)氨作用和氧化作用的主要刺激物。BCAA約占骨骼肌中必需氨基酸的35%，因此不同BCAA之間的平衡對于實現(xiàn)最佳的蛋白質(zhì)沉積非常重要。異亮氨酸在低蛋白日糧中是缺失的一環(huán)，因為日糧中亮氨酸通常過量，而纈氨酸多年來一直以游離形式被利用。因此，異亮氨酸作為低蛋白日糧中下一個限制性氨基酸引起了人們極大的關(guān)注。

4 異亮氨酸作為下一個限制性氨基酸

大量研究表明，異亮氨酸缺乏可導(dǎo)致保育豬減少采食量，從而造成生產(chǎn)性能不佳。為了在不影響生產(chǎn)性能的情況下進(jìn)一步降低仔豬日糧中的蛋白質(zhì)含量，至關(guān)重要的是要充分了解斷奶仔豬對包括異亮氨酸在內(nèi)的下一個限制性氨基酸的需要量。

荷蘭瓦格寧根畜牧研究所進(jìn)行的劑量反應(yīng)研究表明，在氨基酸供應(yīng)和異亮氨酸充足的條件下，保育豬日糧中的蛋白質(zhì)水平可降至15%。為確定異亮氨酸的需要量，該試驗采用6種標(biāo)準(zhǔn)回腸可消化（standardised ileal digestible，SID）異亮氨酸水平不斷增加的日糧?；A(chǔ)日糧（試驗組1）由玉米（43.5%）、小麥（29.0%）和大麥（8.4%）組成粗蛋白含量約為150.0 g/kg，SID賴氨酸含量為12.0 g/kg，異亮氨酸是限制性氨基酸（SID異亮氨酸含量為4.4 g/kg）。試驗組2～6的日糧通過以淀粉為代價添加游離L-異亮氨酸來增加SID異亮氨酸的水平，直到分別達(dá)到4.95、5.50、6.05、6.60和 7.15 g/kg SID異亮氨酸的水平。其他氨基酸保持穩(wěn)定并根據(jù)需要進(jìn)行平衡。

將384頭仔豬隨機(jī)分為6組。試驗為期28 d，從斷奶后第6天開始，在采用人工加熱、通風(fēng)和照明的豬舍中進(jìn)行。所有試驗日糧均不添加藥用氧化鋅。

試驗采用低蛋白基礎(chǔ)日糧（粗蛋白含量約150 g/kg）進(jìn)行劑量反應(yīng)研究，其中異亮氨酸是限制性氨基酸，而其他所有氨基酸的水平均達(dá)到需要量。在整個試驗期間，異亮氨酸水平較低的試驗日糧組（試驗組1～3）仔豬的采食量和平均日增重明顯較低，這表明日糧中缺乏異亮氨酸會導(dǎo)致仔豬的采食量減少和日增重降低。

從整個試驗期來看，異亮氨酸的水平對仔豬的采食量和平均日增重有顯著影響（P＜0.001）。添加異亮氨酸后，試驗組4仔豬的采食量和平均日增重增加，之后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)（圖2）。試驗組1的飼料轉(zhuǎn)化率高于其他試驗組的（P＜0.05）。在整個試驗過程中，利用指數(shù)模型對仔豬采食量估算的SID異亮氨酸需要量為6.18 g/kg（異亮氨酸∶賴氨酸為52%）。利用指數(shù)模型對平均日增重優(yōu)化估算的SID異亮氨酸需要量為6.11 g/kg。

如上所述，過量添加亮氨酸可能會影響纈氨酸和異亮氨酸的需要量，因為亮氨酸作為共同酶系統(tǒng)的刺激物，會降低纈氨酸和異亮氨酸的利用率。而且，在谷物型低蛋白日糧中，日糧中的亮氨酸含量一般相當(dāng)?shù)?，這導(dǎo)致異亮氨酸的需要量相對較低。Van Milgen等（2012）對斷奶仔豬的異亮氨酸需要量研究進(jìn)行了薈萃分析。他們的結(jié)論是，日糧中異亮氨酸的含量低于需要量會導(dǎo)致仔豬的采食量和平均日增重明顯降低，這與本研究的結(jié)果一致。在該薈萃分析中，當(dāng)日糧中異亮氨酸含量低于仔豬需要量的10%時，采食量降低15%，平均日增重降低21%。在日糧中使用血液產(chǎn)品會增加日糧中亮氨酸的含量。因此，日糧的亮氨酸水平是影響日糧中異亮氨酸含量的關(guān)鍵因素。研究發(fā)現(xiàn)，在不添加血液產(chǎn)品的日糧中，異亮氨酸的需要量低于NRC（2012）的推薦量。該薈萃分析表明，斷奶仔豬的SID異亮氨酸與SID賴氨酸的推薦比值至少為50%。這與瓦格寧根畜牧研究所為CJ Europe公司進(jìn)行的研究結(jié)果一致。

5 氨基酸在低蛋白日糧中的關(guān)鍵作用

過量的未消化蛋白質(zhì)不僅會影響環(huán)境，還會對動物本身產(chǎn)生負(fù)面影響。本研究結(jié)果表明，當(dāng)日糧中的異亮氨酸水平較低時，斷奶仔豬的采食量和平均日增重會明顯降低，這表明在降低斷奶仔豬日糧中的蛋白質(zhì)水平時，應(yīng)防止異亮氨酸缺乏。顯然，在飼喂低蛋白日糧時，合適的氨基酸平衡是在不影響仔豬生產(chǎn)性能的情況下進(jìn)行安全斷奶的關(guān)鍵方法之一。

原題名：Isoleucine: A missing link in the pivotal role of amino acids in safe weaning(英文)

原作者：Bart Matton和Diana Siebert