低蛋白质日粮补充植酸酶对育肥猪生长性能、粪便特征及甲烷排放的影响

2021-11-02王若绮

中国饲料 2021年18期

王若绮，李哲

（吉林工程职业学院，吉林四平 136001）

养猪生产造成的环境污染是一个亟需解决的问题，因为其二氧化碳、甲烷等温室气体的排放量较大。由于我国是养猪生产及猪肉消费大国，且随着未来人口的增长，将增加对猪肉的需求，因此，在提高集约化养猪生产程度的基础上，需降低温室气体的排放。二氧化碳、一氧化二氮和甲烷会降低臭氧层，进而导致全球变暖。此外，猪的配合饲料通常比其他动物含有更多的蛋白质，导致粪便中含有较多未消化的蛋白质排出。邓冲等（2015）报道，低蛋白质日粮通过补充脂肪在宿主代谢中发挥有益作用，同时降低日粮蛋白质水平也会影响猪的肌肉氨基酸代谢和肉质。因此，降低动物氮排放可能是减少温室气体排放的一个策略。Fan等（2017）研究表明，在NRC推荐营养标准的基础上将日粮粗蛋白质水平降低2%～4%，同时补充必需氨基酸，可提高氮利用率，降低饲料成本和氮排泄，促进肠道健康，同时对猪的生长性能无负面影响。猪饲料中的营养成分主要由谷物型原料提供，但植物原料中含有植酸，其与磷结合形成植酸盐，而猪无内源性植酸酶，不能分解植酸盐，导致磷的利用率低，其中大部分摄入的磷通过粪便或尿液排出（窦勇等，2015）。在商业集约化养猪生产中，改善猪的生长性能，降低生产成本是目标，因此，改善猪日粮中磷的利用率，降低营养源损失，不仅可以节约成本还可以降低环境污染。日粮中添加植酸酶可以水解植酸，从而提高猪的磷利用率，因为植酸酶是一种添加到动物饲料中的酶，目的是提高植物性成分中植酸结合磷的利用率，减少日粮配方中无机磷的含量，从而减少排泄到粪便和环境中的植酸磷含量（王德海等，2016）。因此，本试验旨在评估低蛋白质日粮补充植酸酶对育肥猪生长性能、粪便特征及甲烷排放的影响。

1 材料与方法

1.1 动物分组试验将520头平均体重为（32.21±0.05）kg的73日龄商品猪随机分为4组，每组5个重复，每个重复26头。试验日粮采用2×2因子设计，即2种粗蛋白质水平（14.0%和16.0%）及2个植酸酶添加水平（0和150 mg/kg），饲养试验为期3周。

表1 低蛋白质日粮组成及营养水平

1.2 数据记录在试验开始和结束时对每个重复的猪进行称重，每天记录饲料用量和猪群的死淘数，试验结束后计算平均日增重、平均日采食量、料重比和死亡率。

1.3 样品采集与分析饲养3周结束时，每组随机抽取4头猪，连续3d采集新鲜粪便和尿液。尿液和粪便样本在收集后立即储存在冰箱中，然后分别将4个样本进行混合，以40∶60粪便：尿液制成浆液。参考Lala等（2020）的方法分析粪尿样品中甲烷、二氧化碳、硫化氢和氮含量。粪尿样品的总固形物、挥发性固形物、氮和磷浓度参考Motsa和Roy（2008）的方法测定。

1.4 数据分析试验数据采用SPSS软件Multiaway ANOVA方差分析模型进行统计分析，采用Turkey法进行多重比较，同时研究两个因素的交互效应，P＜0.05表示组间差异显著。

2 结果与分析

2.1 低蛋白质日粮添加植酸酶对育肥猪生长性能的影响由表2可知，日粮补充植酸酶对育肥猪末重、日增重和日采食量的影响均无显著差异（P＞0.05），低蛋白与高蛋白质日粮组育肥猪日采食量无显著差异（P＞0.05）。高蛋白质日粮组育肥猪末重、日增重和饲料效率均显著高于低蛋白质日粮组（P＜0.05）。无论日粮蛋白质水平如何，补充150 mg/kg植酸酶显著提高了育肥猪的饲料效率（P＜0.05），且日粮蛋白与植酸酶水平对育肥猪料重比的影响具有显著交互作用（P＜ 0.05）。

表2 低蛋白质日粮添加植酸酶对育肥猪生长性能的影响

2.2 低蛋白质日粮添加植酸酶对育肥猪粪便特征的影响由表3可知，高蛋白质日粮组育肥猪粪便pH、总固形物、氮和磷浓度均显著高于低蛋白质日粮组（P＜0.05）。无论日粮蛋白质水平如何，补充150 mg/kg植酸酶可显著降低育肥猪粪便pH和磷含量（P＜0.05），显著提高粪总固形物和挥发性固形物浓度（P＜0.05）。日粮粗蛋白质和植酸酶水平对育肥猪粪便总固形物和挥发性固形物浓度的影响均有显著交互作用（P＜ 0.05）。

表3 低蛋白质日粮添加植酸酶对育肥猪粪便特征的影响

2.3 低蛋白质日粮添加植酸酶对育肥猪甲烷排放的影响由表4可知，高蛋白质日粮组育肥猪粪中甲烷、氮和硫化氢浓度显著高于低蛋白质日粮组（P＜0.05）。日粮补充150 mg/kg植酸酶显著降低粪中甲烷、氮和硫化氢浓度（P＜0.05）。

表4 低蛋白质日粮添加植酸酶对育肥猪甲烷排放的影响

3 讨论

在本研究中，虽然基础日粮中添加了必需氨基酸，但低蛋白组猪的末重、日增重和饲料效率较差，这可能是由于日粮中其他非必需氨基酸供应减少造成的。Morales等（2015）发现，蛋白质限制不仅减少了氨基酸供应，而且改变了日粮中氨基酸的组成。与未添加植酸酶相比，补充150 mg/kg植酸酶育肥猪的末重、日增重和采食量无显著差异，但可改善饲料效率，这与McCormick等（2016）报道的结果一致。

Wood等（2012）报道，总固形物含量是基质可获得性的一个指标，可产生甲烷和氨气，与添加合成氨基酸的低蛋白质日粮组相比，高蛋白质日粮组中蛋白质含量更高，导致粪浆中氮随蛋白质含量的增加而增加。Morales等（2015）报道，日粮粗蛋白质含量从18%降低到14%线性降低了总氮排泄。因此，在本研究中低蛋白质日粮组降低了氮和磷排泄，同时补充植酸酶也降低了磷排泄，结果提示，日粮补充植酸酶可以改善蛋白质和磷的利用效率，这与Fan等（2005）报道的结果一致。低蛋白组育肥猪粪pH较低的原因可能与日粮铵态氮缓冲能力降低有关，因为pH低于7.0才能使释放的氮保持在非挥发状态（Kerr等，2006）。

在未添加植酸酶的情况下，高蛋白组猪的甲烷排放量最高，这证实了前面所说粪浆高pH与增加铵态氮的缓冲能力有关。甲烷的产生受pH、温度和理化特性的影响，其中产生甲烷的细菌对不适当的操作条件最敏感，当抑制时，有机酸会积累，同时产甲烷菌比生成酸的细菌生长缓慢，且对pH非常敏感（Kaufmann，2015）。植酸酶与二氧化碳排放和养分利用率直接相关，Clark等（2006）观察到，随着养分利用效率的提高，二氧化碳产量下降。低蛋白组或补充植酸酶组硫化氢的减少可能是酸化降低了厌氧微生物的活性，由于微生物将更多的蛋白质用作能量来源，从而导致粪便中气味化合物的浓度更高，蛋白质水平的增加导致粪便中硫化氢含量更高。