净能体系下环保日粮在生长育肥猪上的应用研究进展

黄 强 ，孙亚楠 ，朱秋凤 ，齐志明，刘凤美 ，张卫辉 ，邵彩梅 *

（1.北京三元禾丰牧业有限公司，北京 昌平 102202；2.河南禾丰牧业有限公司，河南 开封 475000；3.开封市畜产品质量监测检验中心，河南 开封 475000）

近年来，随着我国养猪业和饲料行业的迅猛发展，导致国内优质蛋白质饲料资源严重不足，大豆进口数量逐年增加，养殖环境污染问题也日趋严重。当前如何更有效地提高蛋白质的利用率，降低大豆进口依赖度，减少氮排放，已经成为我国养猪业和饲料行业努力提高经济效益、社会效益和生态效益的重要课题。采用低氮排放环保日粮可以降低粗蛋白质水平，提高蛋白质和能量的利用率，有助于缓解饲料资源紧张和养殖环境压力，目前已经受到国内外动物营养学者们的密切关注。猪低氮排放环保日粮是指将日粮粗蛋白质水平在NRC推荐标准下降低2～4个百分点，并添加适宜水平的合成氨基酸，在维持猪正常

生长的条件下，降低机体多余氮素排放，以减少氮素消化吸收过程中的能量损失，从而实现蛋白质和能量利用率的最大化。

国内外学者的大量研究表明，利用净能（Net energy，NE）体系配制低氮排放环保日粮能够更真实地反映猪的生长速度与赖氨酸、能量之间的关系，更有效地改善生长育肥猪的生产性能、调节脂肪沉积和胴体脂肪含量、降低日粮消化能（Digestible energy，DE）的需要量、提高氮利用率、减少氮排放和增加养殖利润等[1-4]。目前，对于低氮排放环保日粮的理论研究，大多集中在日粮粗蛋白质水平的降低程度、合成氨基酸的添加量以及赖氨酸与DE比或赖氨酸酸与代谢能（Metabolizable energy，ME）比，而对如何平衡赖氨酸与NE水平之间的关系的研究极少。另外，NE体系在欧洲国家已经广泛盛行，主要用于克服DE和ME体系的局限性，而NE体系研究在我国还处于起步阶段。因此，大力推动NE体系在低氮排放环保日粮上的研究，对缓解我国蛋白质饲料资源匮乏、提高养猪效益和减少环境污染，实现我国养猪业和饲料加工业的健康可持续发展具有重要的理论意义和实践价值。

1 猪的能量体系

1.1 能量体系的基本概念

能量是饲料中的重要组成部分，在饲料成本中占相当大的比例，动物的营养需要或营养供给均可以用能量为基础表示，其中能够被动物利用的能量称为有效能。饲料的有效能可以用不同的能量体系来表达，根据能量被动物消化利用的途径可以分为DE、ME和NE。猪只对饲料中能量的利用如图1所示。其中，NE又分为生产净能（NE for production，NEp）和维持净能（NE for maintenance，NEm）， 其中NEp主要用于合成蛋白质、脂肪以及母乳合成和胎儿发育等，NEm主要用于维持肌肉运动、组织周转代谢和体温等[5-6]。

1.2 能量体系的比较

在以往的低氮排放环保日粮研究中，使用DE或ME体系一般会过高估计了高蛋白质或高纤维日粮的有效能值，而过低估计了高脂肪或高淀粉日粮的有效能值，没有更好地发挥出低氮排放环保日粮的优势[7-8]。NE体系可以使日粮能量值与动物能量需要在同一基础上得以表达，而与所含饲料组成成分无关，并且NE值是基于可消化营养物质的能量效率而获得，即考虑了粪能、尿能、甲烷能和体增热的损失，这样可以更准确地预估猪用于维持和生产过程的能量需要，比DE值或ME值更接近于有效能值[9-10]。

猪的生长速度主要依赖于日粮蛋白质（赖氨酸）与能量的水平及比例。NRC（1998）[11]指出生长育肥猪存在最佳赖氨酸与能量比，且以日粮能量水平表示的生长育肥猪氨基酸需要量会随日粮能量水平的增加而增加。如果利用合适的氨基酸与NE比，可以更准确地配制日粮，从而有效地提高氮的利用率，减少氮排放和能量损失以及降低饲料成本。据笔者多年经验，利用NE体系配制的生长猪日粮，在保证猪只生长性能的同时，能够有效降低饲料成本50～100元/t。

因此，利用NE体系预估饲料的有效能值，并在生长育肥猪日粮中通过平衡必需氨基酸的组成来降低粗蛋白质水平，对实现猪的最佳生长潜力和最大经济效益具有重要意义。

图1 生长育肥猪日粮能量利用示意图[5-6]

2 NE体系配制低氮排放环保日粮的技术基础

2.1 理想蛋白质理论

理想蛋白质是指日粮含有适宜的氮素含量和最佳的氨基酸比例，可以同时满足动物对必需氨基酸和非必需氨基酸的营养需要。该理论认为，在理想蛋白质条件下动物对氨基酸的有效利用率可以达到100%，并且日粮中的必需氨基酸都具有同等限制性。猪的理想蛋白质模式如表1所示。

表1 猪的理想蛋白质模式

2.2 可消化理想氨基酸模式

可消化氨基酸是指动物摄入的日粮蛋白质经胃肠道消化后可以被吸收的氨基酸。可消化理想氨基酸是指动物摄入的日粮蛋白质中所含可消化氨基酸的组成与动物所需氨基酸的组成及比例一致，动物对该种蛋白质的利用率达到100%。在实际生产中，准确地测定日粮中可消化氨基酸的含量及动物可消化氨基酸的需要量是配制低氮排放环保日粮的技术关键。不同体重猪的可消化理想氨基酸模式见表2。

2.3 人工合成氨基酸技术

在蛋白质营养理论中，动物对蛋白质的需求实质上是对可消化氨基酸的利用。在玉米-豆粕型日粮中，可消化赖氨酸、可消化苏氨酸、可消化蛋氨酸和可消化色氨酸分别为第一、第二、第三和第四限制性氨基酸，它们的含量及其平衡程度会直接影响蛋白质的利用率和经济效益。目前，赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸和色氨酸等4种限制性氨基酸的人工合成技术已经完全成熟，并且在猪的低氮排放环保日粮配制中成功应用，使得日粮氨基酸供给更加均衡、养殖环境改善更加显著和非常规饲料资源利用更加广泛，这将给养猪业和饲料行业带来巨大的经济价值和社会生态效益。

2.4 小肽营养理论

研究表明，日粮中的完整蛋白质或小肽是动物获得最佳生长性能所必需的营养物质，同时，完整蛋白质或小肽的某些特殊营养生理作用也是合成氨基酸无法代替的[13]。在人体吸收的蛋白质中，大约67%是以小肽的形式吸收，只有接近33%是以氨基酸的形式吸收。Boza等[14]的研究发现，含有小肽的日粮在机体蛋白质的沉积上明显优于以游离氨基酸混合组成的日粮。因此，大幅度降低日粮粗蛋白质水平，利用合成氨基酸大量替代完整蛋白质，可能会减少日粮氨基酸以小肽形式的可用性。但日粮粗蛋白质水平最低达到多少，仍能满足动物对完整蛋白质或小肽的需要，保证最佳生长性能，尚有待于进一步研究。总之，小肽营养理论的提出为研究低氮排放环保日粮提供了更加科学的理论基础和技术支持。

3 NE体系下低氮排放环保日粮在生长育肥猪上的应用

3.1 对生长育肥猪生产性能的影响

大量研究表明，在生长育肥猪日粮中添加适宜水平的必需氨基酸可以缓解因日粮粗蛋白质水平降低而引起的生长性能下降的问题。当生长育肥猪日粮粗蛋白质水平降低2%～3%并添加必需氨基酸，不会改变猪的生长性能[15-18]。笔者及所在单位自2011年以来，一直从事低氮排放环保日粮对生长育肥猪生长性能的课题研究，通过大量对照试验发现，利用NE体系将日粮的粗蛋白质水平在NRC（1998）推荐标准上降低2%，并添加适宜水平的赖氨酸、色氨酸、蛋氨酸和苏氨酸，无论是生长猪还是育肥猪，其生长性能都没有显著变化，而且在猪的毛色体质和生长趋势方面更优于高蛋白日粮对照组（见表3），这与以上研究表明的结果是一致的。

表2 生长育肥猪可消化理想氨基酸模式

表3 低氮排放环保日粮对生长育肥猪生长性能的影响

当日粮粗蛋白质水平降低4%或4%以上时，添加必需氨基酸对生长育肥猪生长性能的研究结果尚存在争议。Yi等[1]、Shriver等[19]和周平[20]研究表明，日粮粗蛋白质水平降低4%时，不影响生长育肥猪的生产性能；而Deng等[21]、Powell[22]和 Zhang 等[23]报 道，生长育肥猪日粮粗蛋白质水平降低4%或4%以上时对其生长性能会有负面影响，这可能与粗蛋白质水平降低的程度、合成氨基酸添加的种类和数量有－定的关系。另外，粗蛋白质水平下降的幅度过大，无论补充多少单体氨基酸也会对动物的生长造成抑制，因为根据小肽营养理论，氨基酸的很多生物学功能是通过小肽来完成的，单体氨基酸并不能完全取代小肽的功能。

3.2 对育肥猪胴体品质的影响

如何改善育肥猪的背膘厚度和胴体瘦肉率一直是我国养猪业亟需解决的一个重要问题，因为它直接关乎到养殖者的经济效益。景绍红[24]研究认为，日粮营养水平特别是能量对猪的胴体组成性状有很大的影响，蛋白质或氨基酸与能量之比直接决定了猪体蛋白质和脂肪沉积的比例。近年来很多研究表明，日粮中降低粗蛋白质水平并添加合成氨基酸，可以减少氮素消化吸收过程中的能量损失，抑制多余氨基酸的脱氨基作用以及尿素的合成和排泄，同时也能降低体蛋白质的周转代谢和热增耗，使能量在体内的利用效率最大化[25-26]。从表4可以看出，与DE或ME体系比较，采用NE体系配制低氮排放环保日粮，能有效改善育肥猪胴体品质。这主要是因为利用DE或ME体系使得低氮排放环保日粮的NE值增加，当猪采食日粮时，机体消耗在氨基酸脱氨基以及蛋白质周转方面的能量减少，产生的热量也就减少，多余的能量会以脂肪的形式沉积在动物体内，从而增加猪背膘厚度，胴体变肥。

表4 低氮排放环保日粮对生长育肥猪胴体品质的影响

3.3 对环境的影响

随着我国生猪养殖规模的不断发展，生猪存栏量逐年增长，而猪的粪尿所产生的污染也逐渐超出了自然环境的承载能力，尤以粪尿中含有的大量未被消化利用的氮素对环境的污染最为严重。低氮排放环保日粮的一个最重要作用就是降低氮素排放和改善养殖环境。已有大量研究表明，在理想蛋白质模型下，降低生长育肥猪日粮中粗蛋白质水平并添加合成氨基酸，可以提高饲料氮利用率、减少粪尿中氮的排泄和氨气的排放，从而缓解养猪业对周围环境的污染。表5所示为日粮粗蛋白质水平对猪氮利用率和排泄量的影响。

表5 日粮粗蛋白质水平对猪氮利用率和排泄量的影响

4 小结和展望

在当前蛋白质饲料资源紧张、养殖环境污染日益严重的情况下，利用净能体系配制低氮排放环保日粮已经显现出了极高的经济价值和社会生态效益，不仅不会影响猪的生长性能和胴体品质，还会显著降低氮排放和养殖成本，这对缓解我国蛋白质饲料资源匮乏、提供经济和高效的猪饲料产品以及减少养殖环境污染，实现我国养猪业和饲料加工业的健康可持续发展具有重要的理论意义和实践价值。

总之，利用净能体系配制低氮排放环保日粮并非简单地降低日粮粗蛋白质水平，其技术要求相当复杂。未来，随着净能体系研究的不断深入，理想蛋白质理论、可消化理想氨基酸模式和小肽营养理论的不断发展，人工合成氨基酸技术的日趋成熟，低氮排放环保日粮技术将会成为饲料行业发展的主导技术。