低蛋白质日粮补充赖氨酸、蛋氨酸对离乳期梅花鹿氮代谢的影响

黄健，张铁涛，鲍坤，杨福合，李光玉，王凯英

（中国农业科学院特产研究所 特种经济动物分子生物学国家重点实验室，吉林 长春130112）

随着畜牧业的发展，饲养规模不断扩大，畜牧业对环境的污染已经成为继工业污染和生活污染之后又一环境污染的重要源头。氮排放是畜牧业环境污染的主要问题，特别是尿素和尿囊素的排放，产生了包括NH3和N2O在内的大量有害气体，这些气体和CO2成为温室气体的主要成分［1－2］，同时大量的氮排放导致土壤氮转运周期加长，土壤及水体严重富营养化［3－4］，要求我们在提高动物生产性能的同时降低氮排放［5］。日粮组成是影响氮排放的重要因素［6－7］，降低日粮粗蛋白质（crude protein，CP）水平是目前减少氮排放，尤其是尿氮排放的最主要方式。有研究表明，降低日粮 CP水平后会降低生产性能［8－10］，但添加蛋氨酸（methionine，Met）和赖氨酸（lysine，Lys）等限制性氨基酸能改善氨基酸平衡，可以维持甚至提高生产性能，提高氮利用率并减少尿氮的排放［5，11］。国内外对梅花鹿低CP氨基酸平衡理论研究甚少，需要在梅花鹿养殖业中研究和探索。本试验通过低CP日粮中添加Lys和Met对仔鹿营养物质消化代谢、氮平衡及尿嘌呤衍生物（urine purine derivatives，PD）排出量影响的研究，筛选适宜添加水平，为低CP氨基酸平衡日粮技术在梅花鹿上的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物和试验设计

选取4只、3月龄健康离乳雄性梅花鹿仔鹿，体重（30±0.12）kg（珚X±SD）。采用4×4完全拉丁方设计，Ⅰ组为高蛋白质对照组，试验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组为补充Lys和Met的低蛋白质试验组。分4个阶段进行消化代谢试验，每个阶段14d，预试期为9d，正试期为5d。

1.2 试验日粮及饲养管理

以玉米、豆粕、玉米纤维、酒糟蛋白、玉米胚芽、苜蓿草粉、糖蜜、食盐、预混料等按不同比例配制成对照组日粮（CP 16.28%）和试验基础日粮（CP 13.40%），试验基础日粮添加Lys和Met配制Lys水平相同、Met水平不同的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组试验日粮。将原料混合均匀后，制成直径0.4cm，长度1.2～1.5cm的全混合日粮（TMR）颗粒料，配方及营养水平见表1，基础日粮和试验日粮中Lys和Met含量见表2。试验于2013年9月13日－11月7日在中国农业科学院特产研究所茸鹿实验基地进行，试验动物在特制代谢笼（长×宽×高分别为2.0m×1.2m×2.0m）中单笼饲养，每日8：00和16：00两次定量饲喂，自由饮水。

表1 日粮组成及营养水平（风干基础）Table 1 Composition and nutrient levels of experiment diets（air－dry basis）

1.3 样品采集与分析测定

1.3.1 粪样采集与测定 采用全收粪法。连续收集5d，每天称重并做记录，准确称取10%粪样在65℃烘箱中烘干至恒重，混合均匀，粉碎过0.425mm筛制成样品。粪样中的干物质（dry matter，DM）、有机物（organic matter，OM）、粗蛋白质（crude protein，CP）、粗脂肪（ether extract，EE）、中性洗涤纤维（neutral detergent fiber，NDF）、酸性洗涤纤维（acid detergent fiber，ADF）、钙（calcium，Ca）、磷（phosphorus，P）含量，参照《饲料分析及饲料质量检测技术（第2版）》［12］测定，氨基酸（amino acid，AA）采用日立L8900全自动氨基酸分析仪测定。

1.3.2 尿样采集与测定 采用全收尿法。在桶内加入10%的浓硫酸20mL，保证pH＜3，准确记录总尿量，每天取总尿量的10%装于塑料瓶中低温保存，连续收集5d，以备尿样CP测定。移取20mL尿样稀释至100mL制成次级尿样，装入塑料瓶内－20℃贮存，参照IAEA［13］分光光度计法进行PD含量测定。

1.4 统计方法

应用统计软件SAS 9.1.3的ANOVA进程进行单因素方差分析，用DUNCAN法进行多重比较分析差异显著性，P＜0.05为差异显著，P＜0.01为差异极显著。

表2 基础与试验日粮中Lys和 Met含量（风干基础）Table 2 Content of Lys and Met in basal diet and test diet（air dry basis） %

2 结果与分析

2.1 低CP日粮添加Lys、Met对仔鹿营养物质表观消化率的影响

如表3所示，对照组CP消化率极显著高于Ⅱ组（P＜0.01），显著高于Ⅲ组和Ⅳ组（P＜0.05），而低蛋白日粮添加Lys、Met提高仔鹿CP消化率趋势明显，随Met添加量增加，Ⅱ组～Ⅳ组CP消化率不断升高，但差异不显著（P＞0.05）；处理组EE消化率均高于对照组，其中Ⅱ组极显著地高于对照组（P＜0.01），其余组间差异不显著（P＞0.05）；DM、OM、Ca、P、NDF、ADF表观消化率差异不显著（P＞0.05），Ⅱ组营养物质消化率均低于对照组（NDF除外），Ⅱ～Ⅳ营养物质消化率随着Met水平提高而升高，Ⅳ组OM、NDF、ADF、P表观消化率均优于对照组。

表3 日粮添加Lys、Met对仔鹿营养物质消化代谢的影响Table 3 Effects of supplement Lys and Met in diet on nutrients apparent digestibility of deer %

2.2 低CP日粮添加Lys、Met对仔鹿氨基酸表观消化率的影响

如表4所示，对照组和Ⅳ组Met消化率显著高于Ⅱ组和Ⅲ组（P＜0.05），对照组、Ⅳ组间无显著差异（P＞0.05）；组间Lys、Cys消化率差异不显著（P＞0.05）；其余氨基酸消化率对照组均显著高于各试验组（P＜0.05）。各试验组间，与Met代谢相关的苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸、胱氨酸4种氨基酸消化率均为Ⅱ组最低，Ⅳ组最高，随日粮Met水平升高而升高，而酪氨酸、苯丙氨酸、组氨酸消化率随日粮Met水平升高而降低，其余氨基酸消化率基本一致。

表4 日粮添加Lys、Met对仔鹿氨基酸消化率的影响Table 4 Effects of supplement Lys and Met in diet on amino acid apparent digestibility of deer %

2.3 低CP日粮中添加Lys、Met对仔鹿氮平衡的影响

如表5所示，对照组氮摄入量高于试验组，并且显著高于Ⅱ组（P＜0.05），各组粪氮排放量差异不显著（P＞0.05）；对照组吸收氮显著高于Ⅱ组、Ⅲ组（P＜0.01）和Ⅳ组（P＜0.05），但对照组尿氮排放量却显著大于各试验组（P＜0.05）；对照组氮沉积略高于试验组，氮利用率和氮表观生物学效价低于试验组（P＞0.05），Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组氮表观生物学效价分别比对照组高15.50%，15.17%和20.46%；组间氮沉积无显著差异（P＞0.05）；氮利用率和表观生物学效价普遍低于各试验组（P＞0.05），试验组间参数随Met增长而升高趋势明显。

表5 日粮中添加Lys、Met对仔鹿氮平衡的影响Table 5 Effects of supplement Lys and Met in diet on the nitrogen balance of deer

2.4 低CP日粮中添加Lys、Me对仔鹿尿嘌呤衍生物的影响

如表6所示，对照组PD总排放量显著大于Ⅱ组（P＜0.01）和Ⅲ组（P＜0.05），与Ⅳ组差异不显著（P＞0.05）；尿囊素排放量显著大于Ⅱ组（P＜0.01）、Ⅲ组和Ⅳ组（P＜0.05），黄嘌呤和次黄嘌呤极显著高于Ⅱ组（P＜0.01）；Ⅲ组、Ⅳ组黄嘌呤和次黄嘌呤极显著高于Ⅱ组（P＜0.01），其余各项差异均不显著，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组尿囊素和总PD排放量随着Met水平的提高而提高。

表6 日粮中添加Lys、Met对仔鹿尿嘌呤衍生物的影响Table 6 Effects of supplement Lys and Met in diet on the purine derivatives of deer g/d

3 讨论

适宜蛋白质水平和氨基酸比例能够发挥营养物质最大消化潜力［14］，营养水平最适时消化率最高，偏离最适营养水平就会降低其消化率，并影响其他营养物质消化利用。于丽伟［15］研究表明日粮CP水平16.50%时仔鹿CP消化率最高，本试验对照组CP 16.28%与于丽伟试验水平接近。日粮CP水平降到13.40%日粮可降解蛋白水平相应降低，直接导致瘤胃微生物活性减弱，瘤胃微生物对营养物质消化能力降低，微生物蛋白（MCP，microbial crude protein）合成随之降低，仔鹿CP消化率显著降低，Lee等［16］和Russell等［17］同样表明奶牛、肉牛CP消化率因日粮CP水平降低而显著降低；DM和OM消化率同样因日粮CP水平下降而下降，又随着Met水平升高而升高，与多种营养物质消化率结果一致；NDF、ADF主要在瘤胃中消化，微生物含量是影响其消化率的关键因子，试验组消化率高于对照组可能是因为添加的Lys、Met为游离氨基酸，能被瘤胃微生物直接利用和瘤胃壁吸收，避免降解为氨的过程，从而促进微生物生长，本试验NDF，ADF消化率有一定降低，但差异不显著，与Lee等［16］和Russell等［17］研究结果不尽相同，可能是因为Lee等［16］和 Russell等［17］是在自由采食条件下进行的，蛋白质下降导致适口性降低，引起采食量下降，影响了营养物质的消化，而本试验采用定时、定量法饲喂，采食量基本未受影响。此外氨基酸作为蛋白质的基本结构单位，降低日粮CP水平直接导致氨基酸水平降低，氨基酸缺乏，氨基酸平衡性失当，氨基酸消化率降低［18］，Met作为反刍动物限制性氨基酸，是瘤胃微生物代谢的重要参与物，瘤胃微生物含有很高的Met水平［19］，日粮Met水平很难满足瘤胃微生物的需要，影响营养物质的瘤胃代谢，日粮添加Met能满足瘤胃微生物对Met的需求，平衡瘤胃氨基酸比例，提高瘤胃微生物活性［20］，促进瘤胃微生物合成［21］，进而提高营养物质消化率，本研究多种营养物质消化率均随日粮Met水平增加而增加，Schwab等［22］研究表明，犊牛日粮中添加Met会提高CP消化率，王建红等［23］通过扣除日粮部分Met研究发现，扣除部分Met会降低犊牛常规营养物质消化率，与本试验结果一致，云强等［11］研究认为除粗脂肪外其他常规营养物质消化率随氨基酸添加量有先增加后降低的趋势，出现不同结果的原因很有可能本试验添加Met量没有达到仔鹿最适Met水平，或者还没有超过仔鹿对Met的耐受能力；同时，本试验研究表明试验组日粮中添加Lys与对照组相同后，获得与对照组相似的Lys消化率，添加Met能显著提高Met消化率，与张铁涛等［24］研究结果一致，且氨基酸的相互作用会在体内重分配而保证机体的稳定［25］，Met消化率提高会促进体内以Met为前体的反应产物或中间体（如胱硫醚、谷胱甘肽等）含量增加，胱硫醚在瘤胃中往往需要Met才能合成［26］，是半胱氨酸和丝氨酸的结合物，日粮中Met增加会提高胱硫醚合成酶的活性［27］，需要大量的半胱氨酸、丝氨酸参与反应，提高半胱氨酸、丝氨酸消化率，甘氨酸合成的中间产物和副产物可以接受蛋氨酸分离的甲基碳［28］，也是组成谷胱甘肽的氨基酸之一，日粮Met水平增加能促进谷胱甘肽合成［29］，促进甘氨酸代谢，提高甘氨酸消化率。

在采食量相同时，降低日粮CP水平显著降低了氮摄入量，且对照组的CP消化率显著高于试验组，导致吸收氮显著高于试验组，粪氮差异不显著，但动物组织合成能力有限，氮沉积无明显差异，多余的氮会从尿液排出，尿氮排放量显著增加，进而提高了试验组氮利用率和氮生物学效价，减少了大量的氮排放，有效缓解了环境污染。Varel等［30］研究发现奶牛日粮CP从18.4%降低到15.1%，尿氮排放量从35%降低到23%，本研究将仔鹿日粮CP从16.28%降低到13.4%，尿氮排放量45%降低到38%。董全民等［6］认为，CP为16.1%的日粮中加入一定氨基酸与拥有18.8%CP日粮的奶牛有相同的生产性能，同时减少了氮损失，但并不影响尿氮或粪氮的排泄，与本研究结果相同。本实验没有添加非蛋白氮，蛋白氮是食入氮的唯一来源，被瘤胃微生物利用而合成微生物蛋白（MCP），在小肠中降解后被动物吸收，并在体内代谢最终转化为尿嘌呤衍生物（PD），研究认为反刍动物尿中PD主要是由MCP转化而来，只有极少部分转换为体内组织，剩余部分随尿液排出体外［31］，其含量与MCP产量呈高度正相关，能直接反映MCP的产量［32］，PD也是尿中的主要含氮物质之一，对照组尿囊素和总PD显著高于试验组也是尿氮变化的间接表现。本试验表明仔鹿日粮添加Met能促进尿囊素和总PD排放量增加，间接表明日粮补充Met可促进瘤胃MCP产量的增加，White等［33］研究发现日粮添加Met能促进总PD和尿囊素排放，提高MCP的合成，燕磊［21］研究同样表明日粮添加Met能增加瘤胃微生物对氨氮的利用率，MCP的合成增加、细菌氮浓度相应增加、氨氮的浓度降低，与本试验结果一致。同时，本试验发现添加Met能促进仔鹿氮沉积、氮利用率及氮生物学效价，与王建红等［23］、Abe等［34］认为在日粮中添加 Met会促进犊牛增重和提高氮沉积，Oke等［35］报道绵羊的氮沉积与日粮Met水平呈正相关结果是相同的。但Schwab等［22］报道，断奶犊牛皱胃灌注L－Met的理想剂量约为0.06%，当添加到0.12%时，氮沉积开始下降，而本实验添加到0.12%时仍继续增加，出现不同结果的原因可能是Schwab等［22］使用的是L－Met，利用率高于本试验中的DL－Met，并且饲喂氨基酸会被瘤胃微生物部分降解，其利用率亦有可能低于直接灌注晶体氨基酸的利用效率。可见适当降低仔鹿日粮蛋白水平，添加Lys、Met对营养物质消化利用、降低氮排放量是有益的，仔鹿Met需要量有待进一步研究。

4 结论

（1）仔鹿日粮CP水平从16.28%降低至13.40%会降低氮沉积，补充Lys、Met后氮沉积和氮利用率升高，氮排放减少、降低环境污染；（2）仔鹿日粮CP水平从16.28%降低至13.40%会造成CP、氨基酸消化率下降，补充Lys、Met能有效改善氮平衡，提高多种营养物质消化率，促进MCP合成；（3）仔鹿日粮CP水平从16.28%降低至13.40%补充0.23%Lys和0.12%Met是可行的。

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