低蛋白、植酸酶、发酵豆粕和有机铜锌对生长猪生长性能和粪污排放的影响

王 曼，熊兆龙，何元庆，李 敏，何 健*

（1.西南科技大学生命科学与工程学院，四川绵阳 621010；2.四川铁骑力士集团冯光德实验室，四川绵阳 621010）

随着畜禽规模化、集约化养殖迅速发展，畜禽粪污排放量加大，对环境造成的污染问题逐渐突出。畜禽配方中的蛋白质、钙磷和铜锌是饲料中昂贵的原材料，未消化的氮磷铜锌通过粪便排放到环境中会造成环境污染。因此畜禽废弃物不仅需要从污水处理设备和畜禽粪便的有效利用进行处理，还需要从源头（饲料营养配方）上进行处理[1]。

2018 年10 月26 号，中国饲料工业协会发布《仔猪、生长育肥猪配合饲料》低蛋白新标准，有效推动了畜禽源头减排和绿色可持续发展。大量研究表明，降低日粮蛋白质水平并补充合成氨基酸，采用高消化率蛋白质原料以及应用“理想蛋白”模式等可以减少猪排泄物中氮含量[2-3]。日粮中蛋白质每降低1 个百分点，猪排泄物中的氮排放量可减少10%[4]。1907 年已有研究报道，非反刍动物可利用植酸磷来提高日粮中钙磷的消化率，从而极大提高了磷的利用率[5]。研究还发现，植酸酶有助于蛋白质、氨基酸和微量元素的消化利用[6-7]。生物发酵饲料不仅能提高饲料本身的营养价值，还可以提高饲料消化率，减少粪污排放。Koo等[8]研究发现，发酵饲料可以减少饲料中水溶性非淀粉多糖的含量和释放植物饲料中的植酸磷，从而提高氨基酸和磷的消化率。有机微量元素作为一种新型的微量元素添加剂，具有稳定性强、吸收率高等特点，不仅可以替代无机微量元素，还可以促进生长发育，减少粪便中重金属含量[9]。低蛋白、植酸酶、发酵豆粕和有机铜锌均有益于营养物质的消化吸收，但这几种减排方式在猪上联用未见报道。本试验旨在研究联用低蛋白、植酸酶、发酵豆粕和有机铜锌4 种减排方式对生长猪生长性能和粪便中氮磷、铜锌消化率的影响，为提高氮磷和铜锌在生产上的利用率、减少畜禽粪便污染等方面的研究和应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料 植酸酶（武汉新华扬生物股份有限公司）活力为5 000 U/g。CuSO4·5H2O 纯度为96%（铜含量为25%），ZnSO4·H2O(成都蜀星饲料公司) 纯度为99%（锌含量为31.8 %）。蛋氨酸铜的铜含量为15 %、羟基蛋氨酸含量为80 %，蛋氨酸锌的锌含量为16 %、羟基蛋氨酸含量为76 %，均为诺伟司国际贸易有限公司（上海）产品。发酵豆粕为铁骑力士自产发酵豆粕，按照豆粕:玉米为9:1 的比例进行发酵，所有原料均检测基本营养指标再进行配制配方，具体营养成分见表1。

表1 发酵豆粕的营养成分（分析值）%

1.2 试验设计和试验日粮 选取68 日龄、（25.05±3.69）kg的杜× 长× 大三元杂交猪40 头，按照体重一致、公母各半的原则随机分为4 个处理，每处理10 个重复，每个重复1 头猪，试验期28 d。对照组饲喂基础日粮（粗蛋白水平为16.57%，CuSO4·5H2O 62.5 mg/kg，ZnSO4·H2O 127.06 mg/kg）；有机铜锌组将基础日粮中的无机铜锌分别替换成蛋氨酸铜（100 mg/kg）和蛋氨酸锌（250 mg/kg）；低蛋白+植酸酶+发酵豆粕组将基础日粮的蛋白质水平降低为13.4 %，并添加800 mg/kg（4 000 U/kg）植酸酶和用10% 发酵豆粕替代10% 普通豆粕；低蛋白有机铜锌组将低蛋白+植酸酶+发酵豆粕组的无机铜锌等量替换成有机铜锌。基础日粮为玉米-豆粕型日粮，按照ΝRC 2012（除粗蛋白质外）的标准进行配制，饲粮按照铁骑力士绵阳A 厂的正常生产工艺进行配制，日粮组成及主要营养成分见表2。

表2 生长猪日粮组成及主要营养成分（风干基础）

1.3 饲养管理 试验于2019 年4 月—5 月在铁骑力士花荄试验基地进行。选用一栋40 个圈的猪舍进行饲养试验。每头猪在单独的代谢笼进行饲养，在饮水中添加多维和葡萄糖，待猪恢复较好后提供少量饲料，采用逐级过渡的方法进行预试，预试7 d 后开始正式试验。试验期间自由饮水和采食，每天20:00 称量每个重复余料并估计浪费料量，记录每天的采食量。圈舍温度保持在（25±1）℃，相对湿度为60%～70%。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 生长性能 在试验开始和试验结束时，空腹12 h后进行测定体重，按照重复计算平均日增重。每日记录每个重复的采食量，计算平均日采食量。根据平均日增重和平均日采食量计算耗料增重比。

1.4.2 营养成分的表观消化率 于试验期第21 天开始连续7 d 进行全收粪、尿液，按鲜粪重量和尿液体积的10%滴加10%稀硫酸和数滴甲苯防腐。混合每天收集到的尿液取200 mL 备用，用于尿氮分析。混合每天收集的粪样，混匀，称重，取总粪重的1%。再将7 d 收集到的粪样称重再混合、取样、烘干、粉碎，待测定粪氮、磷、铜、锌的含量风干以备分析[10]。饲料和粪样中磷含量用《饲料中总磷的测定分光光度法》（GBT 6437-2018）方法测定，粪、尿中的氮含量采用《饲料中粗蛋白的测定凯氏定氮法》（GB/T 6432-2018）的方法测定。用《饲料中钙、铜、铁、镁、锰、钾、钠和锌含量的测定原子吸收光谱法》（GB/T 13885-2017）的方法测定饲料和粪样中的铜锌含量。

1.5 统计分析 采用Excel 2016 对数据进行整理，通过SAS8.1 软件GLM 模型对数据进行单因素方差分析，每个指标以每头猪为统计单位，差异显著再进行Duncan´s 多重比较，以P＜0.05 为差异显著，结果以平均值±标准差进行显示。

2 结果

2.1 低蛋白、植酸酶、发酵豆粕和有机铜锌对生长猪生长性能的影响 从表3 可以看出，与对照组相比，日粮中有机铜锌等量替代无机铜锌对猪的末重、平均日采食、平均日增重和耗料增重比无显著影响；低蛋白+植酸酶+发酵豆粕组、低蛋白有机铜锌组2 组猪的平均日采食和平均日增重提高（P＜0.05），耗料增重比降低（P＜0.05）。

2.2 低蛋白、植酸酶、发酵豆粕和有机铜锌对生长猪氮磷排放的影响 从表4 可以看出，各组采食量和排放量无显著变化。低蛋白+植酸酶+发酵豆粕组、低蛋白有机铜锌组的粪污排放率较对照组均降低（P＜0.05）。各处理的生长猪食入氮磷无显著差异，低蛋白日粮、植酸酶和发酵豆粕的添加与对照组相比粪氮、尿氮、氮排放率和磷排放率均降低（P＜0.05）。

表4 低蛋白、植酸酶、发酵豆粕和有机铜锌对生长猪氮磷排放量的影响

2.3 低蛋白、植酸酶、发酵豆粕和有机铜锌对生长猪粪便中铜锌含量的影响 从表5 可以看出，各处理饲料中铜和锌含量无显著差异。低蛋白+植酸酶+发酵豆粕组、低蛋白有机铜锌组2 组粪便中的铜和锌含量均较对照组降低（P＜0.05），铜和锌的表观消化率增加（P＜0.05）。

表5 低蛋白、植酸酶、发酵豆粕和有机铜锌对生长猪粪便中铜锌含量的影响

3 讨论

3.1 低蛋白、植酸酶、发酵豆粕和有机铜锌对生长猪生长性能的影响 研究发现，日粮中添加低剂量的有机微量元素等量替代无机微量元素对生长育肥猪的生长性能无显著差异[11-12]。本试验也发现，与对照组相比，用15 mg/kg 有机铜锌替代日粮中的无机铜锌源对生长猪生长性能无显著影响。但Apgar 等[13]研究发现，日粮中额外添加200 mg/kg 有机铜能够一定程度上提高猪的生长性能。以上研究结果表明，与添加低剂量无机铜相比，在生长猪日粮添加中低剂量有机铜不会对猪的生长性能产生显著影响。

研究发现，日粮中添加发酵豆粕可以显著提高动物的生长性能，减少疾病发生[14]。Jones 等[15]研究表明，饲喂6%发酵豆粕后仔猪平均日增重提高了6.27%；Wang 等[16]研究发现，6% 嗜热链球菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母混合发酵豆粕可将仔猪平均日增重提高6.56%。在生长猪阶段低蛋白日粮对生长性能的影响比较小，但可以有效提高饲料报酬[17-19]。同时植酸酶可以水解植酸，产生肌醇和正磷酸，解除抗营养作用，释放氨基酸、消化酶、脂肪酸等，促进动物对营养物质吸收，改善生长性能[20]。因此，在本研究中添加低蛋白+植酸酶+发酵豆粕的两组生长性能高于其他组，可能是添加10%发酵豆粕和高剂量的植酸酶提高了仔猪采食量，从而提高其整体生长性能。

3.2 低蛋白、植酸酶、发酵豆粕和有机铜锌对生长猪氮磷排放的影响 猪摄入的蛋白质数量越接近与其本身的需要量，对氮的利用率越高，相对的氮排放量就越低[21]。猪饲粮中的蛋白质的水平每降低1%，总氮排放量可降低8%～10%[22-23]。本研究中，各处理的配方日粮均按照ΝRC 2012 标准进行配制，并对各处理营养参数进行实验室检测分析，除了粗蛋白质含量偏低，其余各营养成分的分析值与ΝRC 2012 基本符合。与对照组相比，添加低蛋白+植酸酶+发酵豆粕组和低蛋白+植酸酶+发酵豆粕+有机铜锌组的日粮配方中降低了3.2%百分点，同时氮的排放率也分别降低了26.26%和28.00%。发酵技术可以通过生物手段对豆粕进行预消化处理，微生物能够将豆粕中的蛋白质分解成易吸收的小肽和氨基酸。在本试验条件下，发酵豆粕中小肽的含量在6.7%。小肽可以避免氨基酸的吸收竞争，以完整的形式被吸收并进入循环系统而被组织利用，促进氨基酸和蛋白质的的吸收[24]。微生物的代谢产物——有机酸也有益于蛋白质的消化吸收。张益焘等[25]研究发现，在仔猪日粮中添加发酵豆粕可以减少粪便中氨气的排放。植酸酶可以将大分子的蛋白质从蛋白-植酸螯合物中释放出来，提高胃蛋白酶消化蛋白质的消化率[26]。孙宏选等[27]研究发现，在鸡日粮中添加2 000～8 000 U/kg 植酸酶，粗蛋白质的利用率较未添加植酸酶组高1.43%～7.83%。有机微量元素对氮排放的影响较低[28]。在本试验条件下，蛋白质的消化吸收提高可能与低蛋白日粮、发酵豆粕和高剂量的植酸酶相关。

磷是动物必需的矿物质元素，对动物的生长发育有重要作用。添加植酸酶可以更多地释放出饲料中的磷，还可以降低植酸对磷的螯合作用。添加高剂量的植酸酶可以充分释放饲料中的磷，减少植酸的螯合作用，增加磷的消化率，降低磷的排放率[29]。Zeng 等[30]在生长猪日粮中添加20 000 FTU/kg 植酸酶，植酸的表观消化率提高到90% 以上，还可以显著提高磷的表观消化率。Shirley 等[31]研究发现，当在饲粮中添加3 000～6 000 U/kg植酸酶时可以分解73.5%～84.9%植酸，而添加375 U/kg的植酸酶只能从植酸中释放49.5% 的磷。Shi 等[32]研究发现，发酵技术可以改善玉米豆粕的质量，释放植酸磷从而提高磷的消化率。因此，在本试验中低蛋白+植酸酶+发酵豆粕组和低蛋白+植酸酶+发酵豆粕+有机铜锌组粪便中磷的排放率均较对照组显著降低。

3.3 低蛋白、植酸酶、发酵豆粕和有机铜锌对生长猪粪便中铜锌含量的影响 微量元素能够保证动物机体健康和促进动物的生长，高剂量的微量元素添加模式不仅会造成成本增加，还会造成环境污染，在畜产品中富集，危害人类健康[33]。在2017 年发布的《饲料添加剂安全使用规范》中大大降低了饲粮中铜锌的使用量，30～60 kg 生长育肥猪铜的最高限量从150 mg/kg 降到25 mg/kg，只有原来的17%；锌的限量从150 mg/kg 更改为25 kg以上限量为80 mg/kg，降低了47%。如何提高微量元素利用率、降低其排放是目前养猪生产亟需解决的问题。本试验中所有处理组的铜含量在21.39～23.65 mg/kg，锌含量在71.07～73.05 mg/kg，均没超过限量标准。同时，本试验采用全收粪法进行消化试验，消化率结果比较准确。本试验中，有机铜锌组的微量元素吸收率与对照组无显著差异。也有研究发现，粪便中铜锌的排放率与饲料中添加的铜锌含量有关，与添加形式无明显联系[34]，这与本研究的结果一致。植物性饲料中多含有植酸，植酸在一定条件下能与饲料和消化道中的微量元素结合产生不易消化的植酸盐，尤其是对锌的络合力最强[35]。本试验中，低蛋白+植酸酶+发酵豆粕组粪便中的铜锌排放明显降低，吸收率明显提高，可能是由于日粮中添加植酸酶和发酵豆粕提高了微量元素的利用率，与金渭武等[36]的研究结果相似。

4 结论

本研究结果表明，降低生长猪日粮中蛋白质浓度并添加发酵豆粕和高剂量的植酸酶有助于提高动物的生长性能，降低氮磷和铜锌的排放；单一添加有机铜锌对铜锌的排放率无明显影响。