高温环境下降低蛋白质及补饲氨基酸对育肥猪生长性能和血液生化指标的影响

易 琼，马政发,郭子義，吴文旋,2*，赵 鹏,吴佳海

(1.贵州大学 西南特色药用资源开发利用教育部工程研究中心，贵州省生化工程中心，动物科学学院， 动物营养与饲料科学研究所，贵州 贵阳 550025； 2.贵州大学 新农村发展研究院，贵州省山地畜禽养殖污染控制与资源化技术工程实验室，贵州 贵阳 550025； 3. 遵义市动物疫病预防控制监测站，贵州 遵义563000；4.贵州省畜牧兽医研究所，550005 贵州 贵阳)

夏季炎热气候是养猪生产必然会经历的环境应激，集中在每年7～8月，此时温度、相对湿度显著增加，温热指数(temperature-humidity index, THI)随之上升，导致生猪采食量明显降低，体内代谢紊乱[1]；且无论是急性或持续热应激均会损害猪肠道的完整性、功能和代谢，增加内毒素的渗透性，最终使猪的生产性能下降[2-3]。目前通过提高日粮消化能、调整日粮蛋白质水平和添加中草药添加剂等营养调控措施可改善高温对生产性能所造成的不良影响，增加猪的抗热应激能力。

采用低蛋白饲粮技术，将饲粮粗蛋白质水平按NRC(1998)或我国《猪饲养标准》(NY/T 65-2004)推荐标准降低2～4个百分点，可满足动物氨基酸需求、减少蛋白质原料的用量、降低粪尿中氮排泄，提高饲料利用率，成为从源头减轻环境污染的重要营养调控措施，是当前研究的热点。蛋白质水平的降低会影响氨基酸的合成，引起生产性能的下降，因此必须同时在饲料中补充氨基酸(amino acid, AA)来满足机体所需。研究表明，在正常的饲养管理条件下，低蛋白饲粮补饲氨基酸能保证猪[4]、鸡[5]、鸭[6]的生长性能，减轻动物代谢负担，并可降低粪氮含量。

育肥期是养猪生产的重要环节，饲料用量占全期的75%～80%，是降低饲料成本、提高养猪效益和减少粪污排放的关键期，可见配制育肥猪低蛋白氨基酸平衡饲粮成为解决蛋白质饲料资源缺乏和环境污染问题的重要途径。据笔者所知，现有文献较少有炎热环境中育肥猪降低蛋白质及补饲AA效应的报道。因此本试验以育肥猪为试验对象，参照《猪饲养标准》(NY/T 65-2004)的推荐标准，降低饲粮蛋白质水平2个百分点并补充赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸等4种必需氨基酸，研究在高温条件下低蛋白补饲氨基酸饲粮对育肥猪生长性能与血液生化指标的影响，为提高蛋白质利用率，丰富猪低蛋白质饲粮的合理配制与生产应用提供数据参考和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于7～8月在某规模猪场进行。采用单因子随机设计，将90头体况健康，年龄与体重(58.3±1.0)kg接近的杜×长×大杂交育肥猪随机分为3个处理(对照组、处理Ⅰ组、处理Ⅱ组)，每个处理6个重复，每个重复5头猪。对照组饲喂蛋白质水平为14%的基础饲粮，处理Ⅰ组饲喂蛋白质水平为12%(较对照组降低2个百分点)，处理Ⅱ组在处理Ⅰ组的基础上补充AA(赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸、苏氨酸)。试猪基础饲粮参照《猪饲养标准》(NY/T 65-2004)配制，保证能量、蛋白水平一致，低蛋白质日粮按照《猪饲养标准》(NY/T 65-2004)建议补充Lys、Met、Trp和Thr等4种必需氨基酸。每天8:00、14:00、18:00定时饲喂，试验共持续49 d，包括预试期7 d，正试期42 d。

试验期间，圈舍温度32℃、湿度76%，计算温湿指数(THI)=[(1.80×T)+32.00]-[0.55×(RH /100)]×[(1.80 ×T +32.00)-58.00]。式中：T表示空气温度(℃)；RH表示相对湿度(%)[7]。根据公式计算THI为76.39，属中度热应激环境。饲养管理按照猪场常规方式进行，保证圈舍清洁卫生、光照充足、通风良好，自由采食及饮水。试猪饲粮组成及营养成分见表1。

表1 试猪饲粮组成及营养水平(饲喂基础)Table 1 Ingredients and nutrients level of diets for pigs(as-fed basis)

1.2 指标测定

1.2.1 生长性能 以重复为单位，准确记录试猪的晨饲前始重与末重、采食量，测定平均日采食量(ADFI)、平均日增重(ADG)和料重比(F/G)。

试验期间，每2天采集少量饲粮样品用于测定常规养分，并于试验结束前5 d连续收集新鲜粪样，加入10%的HCl固氮保存，按《饲料分析及饲料质量检测技术》[8]方法，采用CP全自动凯氏定氮仪(K1100F，济南海能)测定饲料样和粪样蛋白质含量。蛋白质消化率采用内源指示剂法(酸不溶灰分法，AIA)测定，按如下计算公式：

蛋白质消化率(%)=100-100×(饲料中AIA含量/粪中AIA含量×粪中蛋白质含量/饲料中蛋白质含量)

1.2.2 血液生化指标 饲养试验结束后经前腔静脉采血，1006.2×g离心15 min，收集血浆，测定总蛋白(TP)、葡萄糖(Glu)、白蛋白(Alb)、尿素氮(BUN)、碱性磷酸酶(AKP)、甘油三酯(TG)、总胆固醇(T-CHO)、谷草转氨酶(GOT)。试剂盒购自南京建成生物工程研究所。

1.3 数据统计分析

试验数据采用SAS 9.2进行单因素方差分析，平均值多重比较采用Duncan's法进行。试验数据结果以平均值±标准差表示，P<0.05表示各组间差异显著。

2 结果与分析

2.1 生长性能

由表2可以看出，与对照组相比，降低饲粮蛋白质水平(处理Ⅰ组)及在此基础上补饲AA(处理Ⅱ组)未对生长性能指标产生影响，各组差异不显著(P>0.05)。但从全期来看，虽然差异不显著，处理Ⅱ组的末重、日增重稍高，使其饲料转化率也相对较高。同时，处理Ⅱ组蛋白质消化率最佳，显著高于对照组6.38%(P<0.05)；处理Ⅰ组也显著高于对照组(5.53%；P<0.05)。

表2 低蛋白补饲氨基酸饲粮对育肥猪生长性能的影响Table 2 Effects of low protein diet with amino acids supplementation on growth performance of finishing pigs

2.2 血液生化指标

由表3可以看出，至试验结束时，处理Ⅰ组TP水平高于对照组17.59%，高于处理Ⅱ组15.46%，差异均显著(P<0.05)。处理Ⅱ组Alb高于对照组85.67%(P<0.05)，BUN含量低于对照组32.02%(P<0.05)。各组间血液Glu、TG、T-CHO、AKP、GOT水平差异不显著(P>0.05)。

表3 低蛋白补饲氨基酸饲粮对育肥猪血液生化指标的影响Table 3 Effects of low protein diet with amino acids supplementation on blood metabolites of finishing pigs

3 讨 论

3.1 生长性能

猪的皮脂较厚，汗腺也不发达，生长肥育猪最佳生长环境温度为18～21 ℃，所以当外界温度高于猪等热区中的舒适区上限时会出现非特异性应激，改变猪的体热调节过程和能量代谢效率，对猪的新陈代谢和生理机能产生负面影响，使其平均日增重降低、料重比升高，合成代谢减弱，引起生长性能下降。张闯等[9]研究表明，与对照组(适温23 ℃)相比，热应激组(33 ℃)猪的末重、ADFI、ADG显著降低，F/G显著升高。杨培歌等[10]报道，30 ℃的持续环境高温应激下，肥育猪的ADFI、ADG显著下降，肌肉粗蛋白质水平显著增加。

饲粮中摄取的所有蛋白质并不能在猪体内被全部吸收利用，过量的蛋白质还可能加重肝、肾等器官的负担，近年的研究结果表明，在传统的玉米-豆粕型基础日粮情况下，适当降低饲粮CP水平不会对育肥猪的生长性能产生负面影响，且可以减少蛋白质饲料用量，降低饲养成本，提高经济效益[11-12]。与大多数试验环境不同，本试验所处炎热环境条件下，试猪属中度热应激。从结果来看，与对照组相比，热应激条件下单纯降低饲粮CP水平(处理Ⅰ组)后，总增重、平均日增重分别降低2.24%、3.28%，料重比增加4.85%。在正常饲养条件下，Kerr等[13]研究发现，在不补充外源氨基酸的条件下，体重55～92 kg的育肥猪日粮蛋白水平降低4%时，显著降低了猪的生长性能、饲料转化率以及胴体品质。因为CP作为动物最重要的营养物质，对动物生长具有决定性的作用，降低CP水平必然使其生长受阻，造成生长性能下降。

大量研究表明，在降低饲粮CP水平的同时额外添加AA，能够满足机体的营养需要，改善和解决生长性能下降的问题。王晶等[14]指出，饲喂在正常蛋白质水平基础上降低2%并添加相应合成氨基酸的饲粮，不会对生长育肥猪的生长性能和健康状态产生不良影响。Upadhaya等[15]也研究发现，当肥育猪日粮蛋白水平降低4%时添加赖氨酸、苏氨酸、酪氨酸、蛋氨酸、亮氨酸和缬氨酸可以维持正常的生长性能。由于蛋白质沉积率低于淀粉和脂肪，动物在消化利用蛋白质中会产生更多的热量，在高温环境下降低日粮中CP可减少消化产热，防止动物采食量的降低。但是在高温环境下，蛋白质的合成和分解代谢作用会减弱，降低CP也会引起热应激加重，降低饲料转化率和日增重。Stahly等[16]研究表明在高温条件下，饲喂添加赖氨酸的低蛋白质日粮可促进猪的生长，Kerr等[17]报道指出与高蛋白质日粮相比，低蛋白质氨基酸平衡日粮可使生长猪的总产热量显著下降。这提示即使是在热应激状态下，低CP饲粮并补饲AA依旧具有提高生产性能的效果。

同时，本试验中，在降低饲粮CP水平同时补饲AA(处理Ⅱ组)后，总增重、平均日增重较对照组分别增加3.55%、3.17%，料重比降低2.12%，生长性能得到改善也证实了这一结论。同时，该处理组的CP消化率高于对照组，说明日粮蛋白质利用率有所提高，这与相关研究报道一致。甄吉福等[18]研究发现，与对照组相比，低蛋白质饲粮中添加Glu可显著降低育肥猪的CP摄入量和日均CP摄入量/平均日增重，提高蛋白质利用效率。其他研究也表明，降低CP水平时补饲AA或合理调整AA比例可提高CP的消化利用率，有利于猪体内氮平衡[19-21]。当动物长期处于热应激状态时，肠道容易出现缺血缺氧反应，组织细胞发生氧化应激并出现损伤和大量凋亡，肠道组织受到损伤[22]。在热应激的影响下，猪肠道内组织结构和微生物屏障功能会遭到破坏，小肠绒毛受损，消化酶活性下降，微生态菌群平衡失衡，猪对营养物质的消化吸收严重受阻，影响猪的生长发育[23]；同时，肠道内源性蛋白质的氨基酸组成也会发生变化，加大蛋白质和氨基酸损耗[24]。本试验中处理Ⅱ组的生长性能指标与对照和处理Ⅰ组对比有所提升，补饲的AA发挥出了营养性条件功能，提高了猪的抗氧化能力，直接增加小肠内可代谢氨基酸供应，减轻了炎热环境对猪的环境热应激。CP消化率的显著增加也提示补饲AA可消除CP水平降低引起的生长受阻，有利于合成体内蛋白质。这也可从处理Ⅱ组BUN水平显著低于对照组和相关研究结果得到印证。

3.2 血液生化指标

Glu、TG、T-CHO是衡量动物对脂类和糖代谢利用情况的常用指标。高温环境下血糖的水平变化并不是固定的，持续高温会引起机体肾上腺皮质和髓质机能亢进，血浆中糖皮质激素水平会大幅提升而增强机体的分解代谢活动，血糖含量上升，来抵抗高温环境引发的机体压力，因此高温使糖水平升高。但在长时间的热应激状态下，动物为了降低自身产热的目的，会通过分解糖原来产生能量，提高机体对热应激的抵抗能力，血糖水平又会出现下降现象。热应激还能使甲状腺激素水平下降，此激素和机体代谢紧密关联，因此也会引起血糖水平的减少。刘圈炜等[25]研究发现，高温试验组生长猪的血清葡萄糖(第2天)、总胆固醇(第1、2、4天)及甘油三酯(第1天水平显著低于适温自由采食组。本试验中，各组Glu、TG、T-CHO含量均无显著差异，表明饲喂低CP水平饲粮并未对育肥猪葡萄糖和脂肪代谢过程产生影响，这得到其他研究报道的支持[26-27]。

BUN、TP、ALB指标可以反映机体内蛋白质吸收代谢的状态，其含量与动物的营养状况及氨基酸代谢相关。TP由Alb和Glb组成，Alb是机体组织合成和废物代谢的介质，随着动物生长代谢的增强，血清中含量随之增加[28]；Glb具有免疫作用，白球比是恒定机体抵抗力的关键指数。TP含量与机体组织蛋白合成代谢呈正相关，当营养不平衡或采食量减少时，血清中含量下降，含量升高能够促进动物组织器官的生长和提高饲料转化率[29]。热应激会阻碍动物机体内的免疫运作机制，增强机体分泌皮质醇，进而使蛋白的分解代谢活动加强，降低血清TP、ALB、GLB 浓度[25,30]。高登营等[31]研究发现，与(28±1)℃条件下的对照组相比，热应激使血清TP、Alb和Glb含量显著下降，在第4 d达到最低。而本试验中，处理Ⅰ组TP水平显著高于对照组和处理Ⅱ组，表明适当降低CP水平不会对育肥猪蛋白质的沉积利用产生不利影响，此结果与霍永久等[27]研究一致。此外本试验结果表明，2个处理组Alb均高于对照组且处理Ⅱ组水平显著高于对照组，表明低CP水平饲粮能够满足生长需要，且氨基酸的平衡可以有效提高日粮CP的利用率。

BUN是机体内蛋白质、氨基酸代谢的终产物，可以衡量机体对日粮CP的代谢情况。日粮CP高于机体所需或蛋白质的分解代谢加强，会引起血清中BUN升高，适当降低日粮CP且氨基酸平衡时或增加蛋白质的合成，BUN浓度会下降[32-34]。本试验中，2个处理组的BUN水平均低于对照组，且处理Ⅱ组达到差异显著水平，提示氨基酸的平衡能很好地使机体蛋白质合成率增加，改善机体蛋白质代谢状态。这得到相关研究报道的支持[20,35-36]。

肝脏是机体重要的新陈代谢器官，在脂质的吸收、转运、分解代谢过程中具有重要作用。GOT主要分布在于肝细胞及其他组织细胞内，正常情况下它们在血液中的活性很低，临床上常以血液中的活性变化作为诊断肝功能的重要指标[37]。

热应激会使育肥猪机体脂肪组织和肝脏的脂肪代谢作用加强[38]，持续的热应激会导致育肥猪肝脏的代谢通路发生改变，如蛋白质非折叠响应和水解、脂肪酸的降解等[39]。高登营等[31]报道指出，与对照组相比，热应激使血清GOT在第4天和第10天显著下降，在第8天显著提高，AKP随热应激处理时间显著上升，在第4天时到达峰值。本试验中，2个处理组GOT水平与对照组相比基本没有差异，说明降低蛋白水平并未影响维持肝脏的正常功能，但在高温环境下添加AA可以降低GOT活性。此外本试验中，2个处理组AKP水平与对照组差异不显著，这与生长性能数据相符，说明降低日粮蛋白水平不影响动物的增重。

需要指出的是，本试验仅初步明确了高温环境条件下低蛋白补饲AA有利于改善育肥猪生长性能与改善血液生化指标，有关其对体内热应激指标、屠宰性能、肠道微生物状态、肉品质、与生长代谢相关基因蛋白表达水平以及信号通路的影响，尚待进一步深入研究。

4 结 论

本研究结果表明，在高温环境中降低CP水平时补饲AA比单纯降低CP水平具有更好的效果，能够改善育肥猪的生长性能，提高CP消化率，增强机体组织对蛋白质的吸收利用。