猪低蛋白质日粮的研究与应用现状及展望

王钰明，曾祥芳，谯仕彦*

（1.中国农业大学动物科学技术学院，动物营养学国家重点实验室，北京 100193；2.生物饲料添加剂北京市重点实验室，北京 100193）

近年来，随着优质蛋白饲料资源短缺、抗生素耐药性问题凸显、畜禽养殖污染问题加剧及合成氨基酸（Crystalline Amino Acid，CAA）工业稳步发展，低蛋白质平衡氨基酸日粮在解决或缓解这些问题上的诸多优势使之成为我国动物营养研究领域的新热点。传统猪低蛋白质日粮是指将日粮中粗蛋白质（Crude protein，CP）水平降低2～4个百分点，然后通过添加CAA满足猪对日粮中必需氨基酸（Essential amino acid，EAA）的需求，并且不影响猪的生长性能。然而，最新版的NRC（2012）[1]中的总氮需要量如乘以系数6.25换算成CP需要量，则比NRC（1998）[2]和中国猪饲养标准（2004）[3]的推荐值低2%～4%，说明低蛋白质日粮的研究已经取得初步成效。因此，本文主要探讨了猪低蛋白质日粮的起源和应用现状，并对其发展进行展望。

1 低蛋白质日粮的研究基础

由于传统玉米-豆粕型日粮中赖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满足猪对赖氨酸的需求，从而造成其他氨基酸和总氮过量，多余的氨基酸和氮需要额外消耗能量通过一系列的代谢排出体外，造成饲料资源浪费和对环境污染；此外，多余的氮会在大肠中进行有害发酵，需要通过在日粮中添加大量的抗生素来避免仔猪断奶后腹泻的发生。“理想氨基酸模式”（Ⅰdeal Amino Acid Profile，ⅠAAP）的提出为解决这些不利影响带来了希望。ⅠAAP最早来源于Mitchell等[4]有关蛋鸡氨基酸需要量的论述，即蛋鸡产蛋的氨基酸需要量与一个“全蛋”所含的氨基酸相等。20世纪80年代早期，英国农业研究委员会（ARC）[5]重新定义了ⅠAAP的概念，即日粮蛋白质中的各种氨基酸含量与动物用于特定功能的氨基酸需要量相一致，也就是说当动物对饲料中的氨基酸达到最大利用率时，不能再用任何一种氨基酸来替代另一种氨基酸。随后，Wang等[6]提出ⅠAAP是指蛋白质中每种必需氨基酸的最低含量都不限制完整蛋白质被机体最大利用。ⅠAAP实质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，它们都可能成为第一限制性氨基酸，添加或减少任何一种氨基酸都会影响氨基酸之间的平衡，以这种比例组成的蛋白质最能满足动物机体的需要，因而能够被最大限度利用。因此，低蛋白质日粮可被看作是ⅠAAP模型由理论到实践的发展。

ⅠAAP模型中最重要的是EAA之间的比例，为了便于推广和应用，通常把赖氨酸作为基准氨基酸，将其需要量定为100，其他必需氨基酸的需要量表示成与赖氨酸的百分比，这就是所谓的EAA模式。赖氨酸作为基准氨基酸的原因是ⅠAAP模型的研究始于猪，而赖氨酸通常是猪的第一限制性氨基酸，而且赖氨酸主要用于蛋白沉积，其需要量受维持需要的影响比较小，赖氨酸与其他必需氨基酸之间不存在相互转化的代谢关系。此外，Stein等[7]建议以回肠末端标准可消化氨基酸（Standardized Ⅰleal Digestible Amino Acid，SⅠD AA）来表述猪对氨基酸的需要量更合理。目前，权威机构发布的营养标准中，以SⅠD AA为基础的ⅠAAP模式主要有4个：英国猪营养需要（BSAS，2003）[8]、赢创德固赛公司发布的氨基酸推荐需要量[9]、美国猪营养指南（NSNG，2010）[10]和美国科学研究委员会的猪营养标准（NRC，2012）[2]。

2 猪低蛋白质日粮的研究

猪低蛋白质日粮的研究始于20世纪70年代。前期研究主要集中在低蛋白质日粮单一添加赖氨酸的基础上，Baker等[11]报道，与NRC标准相比，以玉米-豆粕为基础的20～40 kg生长猪日粮添加适量赖氨酸后CP水平下降了2%，不影响猪的生产性能。随着日粮CP水平进一步降低，其他必需氨基酸也被应用到低蛋白质日粮中，当生长猪日粮CP水平下降4%时，添加适量赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸和色氨酸可使猪的生产性能达到对照组的水平[12]。

在20世纪90年代中期，以Kerr等[13]为主要代表的学者在低蛋白质日粮的研究中不仅仅局限于生长性能的测定，还通过对胴体品质和肉品质的分析发现低蛋白质日粮可能会导致猪背膘增厚、胴体变肥，但这一改变不符合市场对高瘦肉率猪生产的追求，因此成为低蛋白质日粮的一大诟病。产生这种现象的可能原因：①高蛋白质日粮需要更多的能量以代谢多余的氨基酸，而相反的低蛋白质日粮的氨基酸组成更接近理想蛋白模式，因此降低了蛋白质代谢等对能量的需求，从而在等能条件下有更多的能量用于脂肪沉积；②高蛋白质日粮饲喂的猪肝脏、胃肠道、肾脏和胰腺等器官相对胴体重的比值显著高于低蛋白质日粮组，因此低蛋白质日粮组猪的维持能量需要量更低，从而等能条件下更多能量转化为脂肪；③低蛋白质日粮中谷物类原料含量更高、饼粕类原料含量较低，相应的淀粉含量更多，而淀粉沉积脂肪的效率高于蛋白质。但随着净能体系的应用，低蛋白质日粮使猪胴体变肥这一问题随之而解[14]。

进入21世纪后，本课题组针对生长猪不同阶段低蛋白质日粮条件下净能[15]、蛋白质和SⅠD AA需要量[16-17]进行了长达15年以上的研究，并系统探索了低蛋白质日粮对猪生长性能[18]、胴体品质、肉品质[19-20]、氮排放[21]、肠道健康[22-23]以及氨基酸代谢与其他营养物质的互作[24]等方面的研究，为我国低蛋白质日粮事业的发展提供了坚实可靠的数据支撑[14]。根据本课题组研究成果，基于低蛋白质日粮体系的生长猪各阶段日粮净能、粗蛋白质和氨基酸的推荐量见表1。

表1 生长猪日粮蛋白质、净能和SⅠD必需氨基酸需要量

近来有研究表明，低蛋白质日粮中补充非蛋白氮（Non-protein nitrogen，NPN）有进一步提高猪生长性能和增强肉品质的效果[25-26]。然而，目前关于低蛋白质日粮中添加NPN的试验研究较少，尚处于摸索阶段，还需进一步大规模的试验加以验证。

3 低蛋白质日粮在我国的应用现状

随着我国畜牧业和饲料工业迅速发展，我国优质蛋白质饲料资源越来越紧缺，近几年大豆进口量的平均增长率在10%左右，据国家海关总署2018年1月12日公布的数据，2017年我国大豆进口量达9 554万t，占全国大豆总用量80%以上。此外，随着我国《畜禽规模养殖污染防治条例》《水污染防治行动计划》（水十条）和“南方水网地区生猪养殖布局调整优化的指导意见”等一系列条例的颁布和实行，畜禽养殖带来的环境污染问题已成为制约我国畜牧业可持续发展的瓶颈。最近几年，我国在低蛋白质、低豆粕日粮的推广应用上做了不少尝试和努力，但推广面仍然不大，主要限制性因素在于：①我国多年形成的以饲料蛋白质含量判定饲料质量的思维习惯短时间内难以纠正，养殖场（户），特别是小的养猪场（户）以饲料中豆粕含量和CP水平来判定饲料的质量优劣；②高蛋白质日粮有促进动物生长的作用，在部分饲料企业利益的驱使下，相当数量的养殖场（户）将蛋白质含量高的小猪料一直饲喂到育肥，造成大量蛋白质浪费；③蛋白质含量高的日粮配方容易配制，不用过多考虑能氮和氨基酸平衡等较为复杂的技术问题；④我国预混料产量很大，各饲料企业推荐配方中豆粕用量很大；⑤我国2008年发布的推荐性国家标准《仔猪、生长肥育猪配合饲料》（GB/T 5915-2008）《产蛋后备鸡、产蛋鸡、肉仔鸡》（GB/T 5916-2004）均规定了饲料蛋白质的最低要求，一些饲料执法机构将这2个标准中的蛋白质含量作为饲料质量合格的执法依据。

由于以上限制因素，导致我国低蛋白质日粮配制技术的推广进程一直比较缓慢，仅限于如新希望六和股份有限公司、铁骑力士集团、辽宁禾丰牧业股份有限公司、广东温氏食品集团股份有限公司等大型饲料和养殖企业的小规模试用，中小型饲料企业以及散户等由于技术和日粮配制理念缺失，还一直处于观望态势。2018年对于低蛋白质日粮配制技术的推广应用是一个契机，豆粕价格在2018年10月中旬已突破3 900元/t，创近年来新高，采用低蛋白质日粮配制技术平均可降低猪各阶段日粮CP水平2%～3%，可减少豆粕使用量5个百分点左右[14]，折合每吨可降低50 kg左右的豆粕，而我国每年猪配合饲料消耗量大约2.1亿t，因此每年猪饲料可减少1 050万t的豆粕使用量，折合大豆1 313万t（每吨大豆可产出0.8 t豆粕）；此外，“饲料原料来源多元化”是低蛋白质日粮配制技术的另一大优势，如菜粕中含有较多的含硫氨基酸，尤其是蛋氨酸，而棉粕中精氨酸含量较高，采用这2种原料代替部分豆粕可以减少饲料中CAA的使用量。因此，日粮中通过添加适量棉粕、菜粕、花生粕、玉米胚芽粕等非常规蛋白原料，可进一步减少豆粕使用量，从而缓解豆粕价格上涨对我国猪生产的负面效应。

4 展 望

基于目前低蛋白质日粮应用存在的问题，今后的研究还需注意以下几个要点：

（1）本课题组前期研究发现（尚未发表），低蛋白质日粮在猪体内的能量代谢可能与正常蛋白水平日粮有所差异，这也是造成低蛋白质日粮在实际生产中应用不稳定的重要影响因素；此外，由于某些氨基酸（如谷氨酸）可用于肠道供能，低蛋白质条件下此类氨基酸不足也会影响到动物胃肠道的正常功能。因此，探究日粮不同蛋白水平下适宜的能氮比对于动物的生长性能极为重要。

（2）低蛋白质日粮中麦麸和米糠粕等副产物较多，纤维含量较高，日粮中适量的纤维可促进肠道的发育并维持正常的胃肠道功能；但另一方面也会阻碍营养物质的消化和吸收，造成饲料转化效率降低。因此，如何平衡日粮蛋白质和纤维之间的互作也是低蛋白质日粮研究需要继续探索的命题。

（3）猪食入的饲料蛋白质在肠道内消化酶作用下被降解为游离氨基酸或肽段，其中，氨基酸残基小于10的称为寡肽，2～3个氨基酸残基为小肽。已有研究表明，当日粮蛋白质水平极低时，无论如何补充CAA，猪的生长性能均达不到理想状态[27]。有学者指出，哺乳动物对小肽有某种特殊的需求，完整的蛋白质是日粮中不可缺少的组成部分；但也有研究表明，日粮中小肽的添加并不会影响动物本身的氨基酸平衡和蛋白质沉积。因此，该结论尚需进一步验证。

（4）由于ⅠAAP模型是低蛋白质日粮的研究基础，低蛋白质日粮是ⅠAAP模型的初步实践，因此，如何在现有基础上进一步优化低蛋白质日粮的氨基酸结构，提高低蛋白质日粮的使用效率，最终实现向ⅠAAP模型的最高阶“全氨基酸纯合日粮”的发展成为低蛋白质日粮的最终目标。

5 总 结

我国饲料工业在发展初期主要借鉴于美国基于玉米和豆粕的猪日粮配制模式，没有充分利用好国内的饲料资源，加之其他一些限制性因素使低蛋白质日粮的推广进程缓慢。但随着饲料和养殖企业对畜牧高级人才和高新技术的重视，“饲料原料来源多元化”的思维逐步深入，将有利于低蛋白质日粮优势的进一步发挥，同时也为饲料行业在国家倡导的高效利用和节能减排的可持续发展理念中注入新的动力。