1～14日龄北京鸭烟酸与色氨酸互作关系的研究

谢 明 韩旭峰，2 侯水生* 黄 苇 喻俊英

(1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，北京 100193;2.西北农林科技大学动物科技学院，杨凌 712100)

色氨酸是家禽生长发育的必需氨基酸，其通过参与5－羟色胺、褪黑激素及烟酸的合成在动物体内起着非常重要的营养调控作用［1］。同时，尽管色氨酸是家禽饲料中排在蛋氨酸、赖氨酸之后的限制性氨基酸，但色氨酸是各种饲料原料中含量最低的必需氨基酸。随着家禽饲料中豆粕使用比例的降低和工业合成晶体赖氨酸和蛋氨酸的大量添加，色氨酸的饲料限制性氨基酸作用越来越明显。在肉鸡饲料中，即使蛋氨酸、赖氨酸供给充足，色氨酸缺乏依然可显著降低其生长性能［2－3］。目前，关于鸭色氨酸营养需要的研究仅有少量的报道。以平均日增重和料重比为评价指标，8～20日龄半番鸭色氨酸需要量为0.23%［4］;以免疫指标及性成熟为评价指标，12～17周龄金定蛋鸭的适宜色氨酸水平为0.242% ～0.269%［5］。由于动物体内存在色氨酸转化成烟酸的生化代谢途径［6］，烟酸与色氨酸之间可能存在显著的互作关系。在生长前期北京鸭和半番鸭方面的研究表明，在烟酸缺乏的饲粮中提高饲粮色氨酸水平可降低烟酸缺乏症的发病率，并能缓解甚至完全克服烟酸缺乏导致的生长抑制［4，7］，但在饲粮烟酸水平正常及过量的情况下，色氨酸的促生长作用减弱甚至不明显。这反映出烟酸可能通过其与色氨酸之间的互作关系影响鸭对色氨酸的营养需要。然而，目前烟酸与色氨酸互作关系的研究仅限于二因子方差分析的定性研究，而两者之间互作影响的定量研究未见相关报道，也缺乏适宜的统计分析方法。当前，在肉鸡饲粮粗蛋白质与赖氨酸之间关系的研究中，Sterling等［8］在采用相同数学回归模型分别估测出2种饲粮粗蛋白质水平下达到最佳生长性能赖氨酸需要量的基础上，通过采用t检验比较了这2种情况下赖氨酸需要量之间的统计学差异。这为营养素之间互作关系的定量比较研究提供了新的思路。因此，本研究拟通过二因子试验设计，在采用数学模型预测色氨酸营养需要量的基础上，比较不同饲粮烟酸水平下北京鸭对色氨酸营养需要在数量上的统计学差异，探讨肉鸭饲粮中烟酸与色氨酸之间互作关系，为养殖生产实践中肉鸭饲粮的合理配制提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计及饲粮组成

试验采用4×5二因子完全随机试验设计，设4 个饲粮烟酸水平(35、75、115、155 mg/kg)，5 个饲粮色氨酸水平(0.132%、0.167%、0.202%、0.237%、0.272%)。试验基础饲粮除粗蛋白质、色氨酸和烟酸外，其他营养水平主要参考NRC(1994)［9］肉鸭营养需要配制而成，基础饲粮组成及营养水平见表1。

试验通过在基础饲粮中添加4个不同水平(0、40、80、120 mg/kg)烟酰胺(纯度 99.5%)和 5个不同水平(0、0.035%、0.070%、0.105%、0.140%)L－色氨酸(纯度98.5%)配制成20种不同烟酸和色氨酸水平的试验饲粮。试验饲粮均制成颗粒饲料。依据每组每重复试验鸭初始体重基本一致的原则，将840只1日龄健康雄性北京鸭随机分为20个组，每组6个重复，每个重复7只鸭。试验期14 d。

1.2 饲养管理

试验鸭网上平养，自由采食与饮水，24 h光照。按试验饲粮分组饲养，其他按常规饲养管理进行。

1.3 生长性能测定

于15日龄早晨，分别称取各组各重复鸭只空腹体重和剩余料重，计算1～14日龄鸭平均日增重、平均日采食量和料重比。

1.4 统计分析

试验数据用“平均值±标准差”表示。试验数据采用SAS 9.0统计软件进行统计分析。应用GLM程序按完全随机试验设计进行二因子方差分析。以P＜0.05为显著性水平，运用Duncan氏法进行平均值之间的多重比较。同时，依据Robbins等［10］的方法，采用折线模型预测不同饲粮烟酸水平下色氨酸需要量和烟酸需要量。参考Sterling等［8］的方法，采用t检验比较2种色氨酸需要量之间的差异显著性。

表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet(air－dry basis) %

折线模型如下:

式中:y为肉鸭生长性能;x为饲粮色氨酸水平(%)或饲粮烟酸水平(mg/kg);r为色氨酸需要量(%)或烟酸需要量(mg/kg);l为当x=r时肉鸭的生长性能;u为折线模型的斜率。在该模型中，当 x＞r时，y=l。

t检验中t值计算公式如下:

式中:R0和SE0分别为35 mg/kg饲粮烟酸水平下色氨酸需要量及其相应的标准误;R和SE分别为与R0比较的其他饲粮烟酸水平下色氨酸需要量及其相应的标准误。t值的自由度为同一饲粮烟酸水平下不同饲粮色氨酸水平所产生的样本容量减去样本重复数(5×6－6=24)，且P=0.05和 P=0.01 对应的 t值分别为 tα=0.05，df=24=2.064，tα=0.01，df=24=2.797。

2 结果与分析

2.1 饲粮烟酸与色氨酸对北京鸭生长性能的影响

饲粮烟酸与色氨酸对北京鸭生长性能的影响见表2。饲粮色氨酸对北京鸭生长性能影响的主效应分析表明，随饲粮色氨酸水平升高，北京鸭平均日增重和平均日采食量逐级显著升高(P＜0.05)，当饲粮色氨酸水平由0.132%升高至0.167%时，料重比显著降低(P＜0.05)，但进一步升高饲粮色氨酸水平，料重比未得到进一步改善(P＞0.05)。饲粮烟酸对北京鸭生长性能影响的主效应分析表明，当饲粮烟酸水平由35 mg/kg升高至75 mg/kg时，平均日增重和平均日采食量显著升高(P＜0.05)，但进一步提高饲粮烟酸水平，平均日增重和平均日采食量均未得到进一步提高(P＞0.05)，而料重比则显著升高(P＜0.05)。饲粮色氨酸和烟酸水平对北京鸭生长性能产生显著的交互作用(P＜0.05)。在基础饲粮中单独补充色氨酸可显著提高北京鸭平均日采食量和平均日增重(P＜0.05)，降低料重比(P＜0.05);而基础饲粮中单独补充烟酸对北京鸭平均日采食量和平均日增重均未产生显著影响(P＞0.05)，但显著提高了料重比(P＜0.05)。同时，当饲粮烟酸水平为35 mg/kg时，北京鸭平均日采食量和平均日增重在日粮色氨酸为0.272%时达到最大。而当饲粮烟酸水平为75、115和155 mg/kg时，北京鸭平均日采食量和平均日增重在饲粮色氨酸水平为0.202%时达到最大。

2.2 不同饲粮烟酸水平下北京鸭色氨酸需要量

由于烟酸与色氨酸对北京鸭生长性能产生显著的交互作用(P＜0.05)，为此，本试验分析了不同饲粮烟酸水平下达到最佳平均日增重的北京鸭色氨酸需要量(表3)。依据折线模型，以平均日增重为评价指标，当饲粮烟酸水平分别为35、75、115和155 mg/kg时，1～14日龄北京鸭色氨酸需要量分别为 0.254%、0.169%、0.170%和0.172%。t检验分析表明，饲粮烟酸水平为35 mg/kg时色氨酸需要量极显著高于饲粮烟酸水平为75、115和155 mg/kg时的色氨酸需要量(P＜0.01)。而饲粮烟酸水平为 75、115和155 mg/kg时的色氨酸需要量两两之间不存在显著差异(P＞0.05)。然而，由于折线模型回归分析未能达到显著水平(P＞0.05)，本试验尚不能以料重比为评价指标采用该模型分别成功预测不同饲粮烟酸水平下北京鸭色氨酸需要量。

由于饲粮烟酸水平设置过宽和折线模型回归分析未能达到显著水平(P＞0.05)，本试验尚不能采用折线模型分别成功预测不同饲粮色氨酸水平下北京鸭烟酸需要量。但是，为了提供本试验中北京鸭适宜烟酸需要量的判定标准，本试验依据饲粮烟酸对北京鸭平均日增重影响的主效应，采用折线模型计算出1～14日龄达到最佳平均日增重条件下北京鸭烟酸需要量为81 mg/kg［y=49.1－0.3 ×(81 －x)，x≤81，P=0.032 0，R2=0.998］。

3 讨论

为降低基础饲粮中色氨酸水平，本试验适当降低了基础饲粮中粗蛋白质水平。同时，色氨酸在肉鸡饲料中限制性氨基酸顺序的研究表明，色氨酸分别是玉米和玉米蛋白粉的第三和第二限制性氨基酸［11－12］。因此，本试验以玉米和玉米蛋白粉作为试验基础饲粮的主要饲料原料。在试验中，采食烟酸和色氨酸均缺乏基础饲粮的北京鸭在14日龄表现出严重的生长抑制。色氨酸和烟酸对1～14日龄北京鸭生长性能影响的主效应表明，基础饲粮中单独添加色氨酸和烟酸均可显著提高北京鸭平均日增重及平均日采食量。这表明，该饲粮类型适合于同时评价烟酸和色氨酸对北京鸭的生长效应。

表2 饲粮烟酸与色氨酸对1～14日龄北京鸭生长性能的影响Table 2 Effects of dietary niacin and tryptophan on growth performance of Pekin ducks aged from 1 to 14 days

本试验主效应分析表明，随着饲粮色氨酸或烟酸水平升高，北京鸭平均日增重和平均日采食量均同时显著升高，这提示着色氨酸和烟酸对北京鸭的促生长作用可能与两者显著提高北京鸭采食量密切相关。目前关于烟酸对动物采食量调控的作用机理未见相关报道。色氨酸方面的研究表明，饲粮色氨酸可能通过影响下丘脑5－羟色胺和色氨酸水平调控家禽采食量［13］。刘华珍［14］在肉鸭研究中观察到，腹腔注射色氨酸溶液可影响5－羟色胺能神经元在鸭脑干和小脑中的分布，但色氨酸调控肉鸭采食量的营养作用机理还有待深入地研究。此外，色氨酸在蛋白质合成方面的调控作用可能是色氨酸促生长作用的另一原因。Adeola［15］在北京鸭方面的研究发现，随饲粮色氨酸水平升高，北京鸭胴体色氨酸和蛋白质沉积量均显著线性升高。

表3 折线模型估测不同饲粮烟酸水平下达到最佳平均日增重北京鸭色氨酸需要量Table 3 Tryptophan requirement for optimal ADG at different dietary niacin levels according to broken－line regression of Pekin ducks

本试验结果与先前肉鸭方面的研究结果［4，7］相一致，饲粮烟酸与色氨酸之间存在显著的互作关系，主要表现在提高饲粮色氨酸水平可显著缓解甚至完全克服烟酸缺乏导致的肉鸭生长抑制。然而，与先前研究报道不同，本试验中肉鸭饲粮中烟酸与色氨酸之间的互作关系还表现在饲粮烟酸水平对肉鸭色氨酸需要量的影响。本试验在采用折线模型估测不同饲粮烟酸水平下达到最佳平均日增重1～14日龄北京鸭色氨酸需要量的基础上，通过t检验定量地比较了以上不同饲粮烟酸水平下色氨酸需要量之间的统计学差异。在本试验中，饲粮烟酸水平对北京鸭色氨酸需要量产生显著影响(表3)。以依据折线模型获得的达到最佳平均日增重1～14日龄北京鸭烟酸需要量(81 mg/kg)为肉鸭烟酸适宜需要量判定标准，饲粮烟酸严重缺乏(35 mg/kg)下色氨酸需要量(0.254%)显著高于饲粮烟酸充足(115和155 mg/kg)条件下色氨酸需要量(0.170%和0.172%)。Heidelberger等［6］通过同位素示踪技术发现，鼠体内存在色氨酸转化为烟酸的生化代谢途径。因此，本试验结果提示，在烟酸缺乏的情况下，摄入的色氨酸在满足动物需要的基础上，额外的一部分可能会转化为烟酸以满足机体对该维生素的需要。本试验结果还表明，饲粮中单独补充色氨酸可显著缓解烟酸缺乏导致的肉鸭生长抑制，而饲粮中单独补充烟酸对色氨酸缺乏导致的生长抑制并不产生显著地改善作用。这也间接反映出色氨酸转化为烟酸生化代谢途径的不可逆性。目前，关于家禽色氨酸转化为烟酸的效率已有一定的研究报道，Chen等［7］研究报道，北京鸭、半番鸭和肉仔鸡转化成1 mg烟酸分别需要181、172和47 mg的色氨酸。尽管肉鸭体内色氨酸转化成烟酸的效率远低于鸡，但家禽色氨酸对烟酸的转化效率主要依据生长性能数据而非生化代谢途径相关指标而获得的，因此，这些数值是值得质疑的。

4 结论

①饲料中单独补充色氨酸可缓解饲粮烟酸缺乏导致的北京鸭生长抑制，而饲料中单独补充烟酸不能缓解饲粮色氨酸缺乏导致的北京鸭生长抑制。

②饲粮中烟酸与色氨酸之间的互作关系表现在饲粮烟酸水平对北京鸭色氨酸需要量产生显著影响。当饲粮烟酸缺乏时，1～14日龄北京鸭色氨酸需要量显著升高。

［1］魏宗友，张建智，张红伟，等.色氨酸的营养研究及其在家禽生产中的应用［J］.中国饲料，2010(8):36－38.

［2］ROSA A P，PESTI G M，EDWARDS H M，et al.Tryptophan requirements of different broiler genotypes［J］.Poultry Science，2001，80:1718 － 1722.

［3］CORZO A，MORAN E T，HOEHLER D，et al.Dietary tryptophan need of broiler males from forty－two to fifty－six days of age［J］.Poultry Science，2005，84:226－231.

［4］WU L S，WU C L，SHEN T F.Niacin and trptophan requirements of mule ducks fed corn and soy－based diets［J］.Poultry Science，1984，63:153 － 158.

［5］张括，王安，刘洋景.12～17周龄金定蛋鸭色氨酸适宜需要量的研究［J］.饲料工业，2011，32(20):6－9.

［6］HEIDELBERGER C，ABRAHAM E P，LEPKOVSKY S.Tryptophan metabolism.Ⅱ.Concerning the mechanism of the mammalian conversion of tryptophan into nicotinic acid［J］.Journal of Biological Chemistry，1949，179:151 －155.

［7］CHEN B J，SHEN T F，AUSTIC R E.Efficiency for tryptophan－niacin conversion in chickens and ducks［J］.Nutrition Research，1996，16:91 － 104.

［8］STERLING K G，PESTI G M，BAKALLI R I.Performance of broiler chicks fed various levels of dietary lysine and crude protein［J］.Poultry Science，2003，82:1939－1947.

［9］NRC.Nutrient requirements of poultry［S］.9th revised edition.Washington，D.C.:National Academy Press，1994.

［10］ROBBINS K R，SAXTON A M，SOUTHERN L L.Estimation of nutrient requirements using broken－line regression analysis［J］.Journal of Animal Science，2006，84:E155 －E165.

［11］FERNANDEZ S R，AOYAGI S，HAN Y，et al.Limiting order of amino acids in corn and soybean meal for growth of the chick［J］.Poultry Science，1994，73:1887－1896.

［12］PETER C M，HAN Y，BOLING－FRANKENBACH S D，et al.Limiting order of amino acids and the effects of phytase on protein quality in corn gluten meal fed to young chicks［J］.Journal of Animal Science，2000，78:2150－2156.

［13］席鹏彬，林映才，郑春田，等.饲粮色氨酸水平对1～21日龄黄羽肉鸡生长、体成分沉积及下丘脑5－羟色胺的影响［J］.动物营养学报，2011，23(1):43－52.

［14］刘华珍.5－羟色胺对鸭摄食调节作用机理的形态学研究［D］.博士学位论文.武汉:华中农业大学，2005:60－82.

［15］ADEOLA O.Bioavailability of tryptophan in soybean meal and tryptophan retention in the carcasses of fourweek－old ducks［J］.Poultry Science，1998，77:1312－1319.