低蛋白饲粮添加限制性氨基酸对生长阉公猪生产性能、血清生化指标、营养物质表观消化率及氮排放的影响

■ 李美君 廖 鹏 邓灶福 龙 涛 李运虎*

（1.湖南生物机电职业技术学院动物科技学院，湖南长沙 410127；2.中国科学院亚热带农业生态研究所，湖南长沙 410125；3.湖南农业大学继续教育学院，湖南长沙 410128）

蛋白质饲料资源短缺，畜禽养殖污染，是当前我国畜牧业高质量发展必须解决的突出问题。2022年，随着国际环境恶化，蛋白质饲料原料价格大幅上涨，豆粕价格突破5 500 元/t，造成养殖成本居高不下[1]。“十三五”期间，我国每年畜禽粪污排放量约38 亿吨、占农业源污染排放量的86%以上，其中生猪粪污每年排放量约18 亿吨、占畜禽粪污排放量的47%以上，控制畜禽以及生猪养殖污染物成为控制农业面源污染的关键[2]。《中共中央国务院关于做好2023 年全面推进乡村振兴重点工作的意见》(中发[2023]1 号)、《国务院办公厅关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》(国办发[2017]48 号)、《国务院办公厅关于促进畜牧业高质量发展的意见》(国办发[2020]31 号)等明确提出，加力扩种大豆油料，深入实施饲用豆粕减量替代行动；坚持源头减量、过程控制、末端利用的治理路径，全面推进畜禽养殖废弃物资源化利用；调整优化饲料配方结构，全面推进饲料精准配方和精细加工技术。而低蛋白饲粮技术是保障豆粕等饲粮安全、实现蛋白营养精准供给、畜禽污染从源头减量的有效途径。大量研究表明，在生长猪玉米-豆粕型低蛋白饲粮中，补充赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸4 种最易缺乏的限制性氨基酸(以下简称4 种限制性氨基酸)，添加缬氨酸、谷氨酸等特定功能性氨基酸，粗蛋白（CP）水平在美国NRC 基础上降至14%，能保证生长性能，具有减少氮排放量的良好效果[3-5]。作为支链氨基酸的重要成员，异亮氨酸被认为是猪的第五位或第六位限制性氨基酸，在调节蛋白质代谢、脂肪酸代谢、葡萄糖转运和免疫等方面发挥着重要作用[6]，但目前关于生长猪低蛋白饲粮补充4 种限制性氨基酸的条件下添加异亮氨酸鲜有报道。因此，本试验以18% CP 饲粮为对照，将饲粮蛋白质水平降低3～5 个百分点，添加4 种限制性氨基酸和异亮氨酸，研究其对生长阉公猪生产性能、血清生化指标、营养物质表观消化率及氮排放量的影响，旨在为开发理想的兼具促生长和生态效益的生长猪饲料提供数据支撑，为饲料“精准配方”、畜禽粪污“源头减量”、蛋白饲粮“需求端压减，供给端替代”提供新理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计与饲粮组成

选取初始体重（24.16±2.23） kg 的“杜×长×大”阉公猪32 头，由永兴县马田扬家坳农业开发有限公司提供，随机分为4 组，每组8 个重复，每个重复1 头猪。采用单因素试验设计，对照组（A 组）饲粮CP 水平为18%，试验B、C、D 组饲粮CP 水平分别为15%、14%和13%，依据标准回肠可消化氨基酸及净能体系配制饲粮，参照美国NRC(2012)生长猪可消化氨基酸需要量平衡赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸和异亮氨酸。基础饲粮组成及营养水平见表1。

1.2 饲养管理

试验猪代谢笼内单独饲养，每天饲喂2 次（上午08：00 和14：00），喂量以料槽略有余料为宜，以笼为单位记录每日采食量，自由饮水。猪舍保持通风、清洁和干燥。每天观察试验猪健康状况，记录腹泻、发病及死亡情况。按猪场常规程序免疫和驱虫，试验期35 d。

1.3 检测指标

1.3.1 生产性能

根据各阶段开始、结束时的称重结果及每天记录的饲料消耗量，计算平均日采食量(ADFI)、平均日增重(ADG)、料重比(F/G)。

1.3.2 血清生化指标

试验结束时，即第36天早晨，每头猪空腹进行前腔静脉采血，室温下静置20 min，3 000 r/min离心10 min，分离血清，-20 ℃冰箱保存，备用。

血清总蛋白（TP）、白蛋白（ALB）、血糖（GLU）、胆固醇（CHO）、三酰甘油（TG）、尿素氮（BUN）含量采用GEMSTAR全自动血液生化分析仪测定。

1.3.3 营养物质表观消化率

试验最后5 d，采用全收粪法收集记录每头猪每天的排粪量。测定收集饲料样品和粪样中干物质（DM）、CP、粗脂肪（EE）、粗纤维（CF）、粗灰分（Ash）含量，其含量按照张丽英[7]主编的《饲料分析及饲料质量检测技术》中的方法进行测定。

营养物质表观消化率（%）=[（饲粮中营养物浓度×采食量）-（粪中营养物浓度×排粪量）/（饲粮中营养物浓度×采食量）]×100

1.3.4 粪、尿中氮含量的测定

试验最后5 d，用全收粪尿法收集粪尿。每天收集的粪样按粪重10%加入10%盐酸及甲苯数滴防腐，于-20 ℃冰箱保存；收集的尿样加入10%盐酸及甲苯数滴，-20 ℃冰箱保存。代谢试验结束后，将5 d的粪样和尿样以个体为单位混合。按鲜粪重10%进行“四分法”取样，置于65 ℃烘箱内烘干，室温下回潮24 h，粉碎过40目筛，4 ℃保存，以备粪氮测定。将5 d的尿样混合取100 mL装入塑料瓶中，4 ℃冰箱保存，以备测尿氮。

粪、尿中的氮含量采用GB/T 6432—2018 的方法测定。

1.3.5 经济效益

根据饲料成本和料重比计算增重成本。

增重成本（元/kg）=饲料成本（元/kg）×料重比

1.4 数据统计分析

试验数据经Excel 2007 初步整理后，采用 SPSS 20.0 软件进行单因素方差分析（one-way ANOVA），并采用Duncan’s 法进行多重比较，结果用“平均值±标准误”表示，P＜0.05表示差异显著，P＜0.01表示差异极显著。

2 结果与分析

2.1 低蛋白饲粮添加限制性氨基酸对生长猪生产性能的影响

由表2 可知，与对照组相比，试验B、C 组末重、平均日采食量、平均日增重以及料重比均无显著差异（P＞0.05）；但试验D组即使添加5种限制性氨基酸，生长猪末重、平均日采食量和平均日增重仍显著降低（P＜0.05）。

表2 低蛋白饲粮添加限制性氨基酸对生长猪生产性能的影响

2.2 低蛋白饲粮添加限制性氨基酸对生长猪血清生化指标的影响

由表3 可知，与对照组相比，试验B、C、D 组血清尿素氮含量随饲粮蛋白质水平降低而显著下降（P＜0.05）。各组之间血清总蛋白、白蛋白、血糖、胆固醇、三酰甘油含量无显著差异（P＞0.05）。

表3 低蛋白饲粮添加限制性氨基酸对生长猪血清生化指标的影响

2.3 低蛋白饲粮添加限制性氨基酸对生长猪营养物质表观消化率的影响

由表4 可知，各组之间干物质、CP、粗脂肪、粗纤维以及粗灰分的营养物质表观消化率差异不显著（P＞0.05）。

表4 低蛋白饲粮添加限制性氨基酸对生长猪营养物质表观消化率的影响（%）

2.4 低蛋白饲粮添加限制性氨基酸对生长猪氮排放量的影响

由表5 可知，生长猪的食入氮及粪氮、尿氮、总氮排放随饲粮蛋白水平下降而降低。与对照组相比，试验B、C、D组尿氮、总氮排放量均极显著降低（P＜0.01），尿氮排放量分别降低了37.86%、46.11%和52.21%，总氮排放量分别降低了22.57%、28.80%和32.48%。各组氮沉积和氮沉积率无显著差异（P＞0.05），试验B、C、D组氮表观生物学价值均高于对照组，但无显著差异（P＞0.05）。

表5 低蛋白饲粮添加限制性氨基酸对生长猪氮排放量的影响

2.5 经济效益分析

由表6可知，各组增重成本差异不显著（P＞0.05），但试验B 组与试验C 组增重成本均有下降趋势，分别较对照组下降1.99%和1.94%。

表6 经济效益分析

3 讨论

3.1 低蛋白饲粮添加限制性氨基酸对生长猪生产性能的影响

大量研究表明，在美国NRC（2012）标准基础上，生长猪（25～50 kg）饲粮蛋白水平降低1%～3%，补充了4 种限制性氨基酸，能保证生长性能。但降至14%以下，对生产性能影响的研究结果报道不一。张俊杰等[8]研究发现，在补充4 种限制性氨基酸的基础上，生长猪饲粮蛋白水平降至14%，对生产性能、肉品质、血液生化指标无显著差异，能一定程度提高肌肉抗氧化能力。张思轩等[9]研究表明，生产猪饲粮蛋白水平降至14%，补充4种限制性氨基酸，对生长性能不会造成负面 影 响。Hinson 等[10]、Martinez-Aispuro 等[11]研 究 发现，生长猪饲粮蛋白水平降至14%，即使补充4 种限制性氨基酸，14%低蛋白组平均日增重显著低于17%组。He 等[12]将饲粮蛋白水平降至12%，补充4 种限制性氨基酸，极显著降低生长猪末重、平均日增重，提高料重比。饲粮CP水平降至14%及以下对生长猪生产性能的负面影响，可能与饲粮蛋白水平降低过多导致一些必需氨基酸乃至非必需氨基酸缺乏有关，这些缺乏的氨基酸成为限制因子，影响氨基酸平衡，进而影响动物生产性能和健康状况。

功能性氨基酸是指除了可合成蛋白质、维持动物正常生长外，还可合成其他各种生物活性物质、具有其他特殊功能的氨基酸，主要包括支链氨基酸、谷氨酸、精氨酸等。对此，有学者基于补充4 种限制性氨基酸进一步添加功能性氨基酸及促生长物质，研究低蛋白饲粮对生长猪生产性能等指标的影响，以探究低蛋白饲粮中蛋白质添加极限水平。Zhao 等[13]将生长猪（25～50 kg）饲粮CP 水平下降4个百分点，仅补充赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸，其生产性能显著降低，但在此基础上添加缬氨酸，生产性能无显著差异。林维雄等[14]将饲粮CP 水平降至14%，添加赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸和植酸酶，能显著提高生长猪平均日增重。由此可见，生长猪饲粮CP 水平降至14%及以下，合成添加4 种限制性氨基酸和缬氨酸、谷氨酸等特定功能性氨基酸及促生长物质，可提高平均日增重、保证生产性能。

异亮氨酸是一种非常重要和有效的支链氨基酸，具有刺激其他氨基酸转氨基和氧化、促进动物营养物质分解代谢和蛋白质最佳沉积等作用。有研究表明，常规饲料原料按正常推荐水平配制的饲粮一般不会出现异亮氨酸缺乏，但配制低蛋白饲粮极易导致异亮氨酸缺乏，需外源添加以平衡饲粮中氨基酸。罗燕红等[15]研究表明，饲粮中异亮氨酸水平对糖类、脂肪、蛋白质三大营养物质代谢会产生影响，缺乏时能显著降低肥育猪血清中游离的必需氨基酸和非必需氨基酸、总氨基酸浓度以及脂类代谢相关指标，对生产性能、肉品质有负面影响。郑春田等[16]研究发现，高血球粉低蛋白饲粮补充异亮氨酸能显著提高仔猪平均日增重和平均日采食量，降低料重比，提高血球粉饲用价值，建议低蛋白饲粮支链氨基酸亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸理想比例为2∶1∶1。赵玉梅[17]研究饲粮蛋白水平降至14%不同必需氨基酸添加模式对育肥猪的影响，与只添加赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸组相比，进一步补充缬氨酸（包括缬氨酸和缬氨酸+异亮氨酸）能显著提高平均日采食量和平均日增重，而进一步单独补充异亮氨酸会降低平均日采食量和料重比。本试验饲粮经添加异亮氨酸，各试验组支链氨基酸比例与郑春田等[16]的建议比例基本一致，试验结果显示，生长猪饲粮蛋白水平降低至14%，添加4 种限制性氨基酸和异亮氨酸，不影响生长猪的平均日增重、料重比和平均日采食量，但蛋白水平降低至13%时，显著降低末重、平均日增重以及平均日采食量，其原因是否与蛋白质水平降至过低，导致其他氨基酸缺乏或失衡所引起，有待进一步深入研究。

3.2 低蛋白饲粮添加限制性氨基酸对生长猪血清生化指标的影响

血清中总蛋白、白蛋白含量反映机体蛋白质合成和营养状况，血清总蛋白含量升高，表明机体合成蛋白质增加，血清白蛋白能够清除自由基，同时能够保护机体免疫系统。大量研究表明，合理降低饲粮蛋白水平并平衡氨基酸，不会对猪的总蛋白、白蛋白等血液生化指标产生显著影响。曾燕霞等[18]研究表明，60 kg 左右的育肥猪饲粮蛋白水平降至13.86%、12.86%，补充4 种限制性氨基酸，肌酐水平显著高于对照组，各组间总蛋白等其他血液生化指标无显著差异。范宏博等[19]研究发现，低蛋白饲粮添加4 种限制性氨基酸和谷氨酸，不影响断奶仔猪血清中总蛋白以及谷草转氨酶、谷丙转氨酶的含量或活性。本试验结果同样显示，低蛋白日粮合成添加4 种限制性氨基酸和异亮氨酸，CP 水平降至15%、14%、13%，对生长猪血清总蛋白、白蛋白含量无显著差异，这说明在一定范围内降低CP 水平对蛋白质合成、机体健康无显著影响。本研究中发现低蛋白饲粮（13% CP）组的总蛋白、白蛋白含量略有上升趋势，其作用机理有待进一步研究。

血清尿素氮是蛋白质和氨基酸的最终产物，其含量与蛋白质及氨基酸的利用率呈负相关，一定程度上反映了动物对蛋白质和氨基酸的利用情况。大量研究表明，低蛋白饲粮氨基酸平衡得好，血清尿素氮水平就低，动物对蛋白质和氨基酸的利用率就高。石宝明等[20]研究发现，60 kg 左右育肥猪分别饲喂添加0.49%丙氨酸、1.00%酪氨酸的低蛋白饲粮（12.52%CP 并补充4 种限制性氨基酸），血清尿素氮含量均显著下降，各组间血液生化指标差异不显著。本试验中CP 水平15%、14%、13%的低蛋白饲粮组血清尿素氮含量均显著低于对照组，表明低蛋白饲粮中较少蛋白质被转化为尿素氮而损失，其氮利用率更高。

血清中胆固醇、三酰甘油和血糖含量是反应动物肌体脂类代谢、糖代谢功能正常与否的重要指标。有研究表明，氨基酸平衡模式下，适度降低饲粮蛋白水平不会显著影响血清中胆固醇、三酰甘油和血糖含量。牛培培等[21]研究氨基酸平衡模式下，低蛋白饲粮（16% CP、15% CP、14% CP）饲喂苏淮保育猪，其血清胆固醇、三酰甘油、血糖水平在正常范围内没有显著变化。本试验中，相比对照组，各试验组血清中胆固醇、三酰甘油和血糖含量无显著差异，说明低蛋白饲粮添加4 种限制性氨基酸和异亮氨酸，对生长猪机体脂类代谢、糖代谢功能无负面影响。

3.3 低蛋白饲粮添加限制性氨基酸对生长猪营养物质表观消化率的影响

降低饲粮蛋白质水平对营养物质消化率的影响研究不一致。本试验中，降低饲粮蛋白水平合成添加4种限制性氨基酸和异亮氨酸，不影响生长猪干物质、CP、粗脂肪、粗纤维和粗灰分的表观消化率。崔家军等[22]将生长育肥猪饲粮蛋白水平由16%降低至13%，不影响干物质和CP 的表观消化率，这与本试验研究结果一致。但于树龙[23]研究发现干物质、粗脂肪、粗纤维和粗灰分的表观消化率随饲粮CP 水平的降低而提高，饲粮蛋白水平为14%和15%时，干物质、粗脂肪、粗纤维和粗灰分的表观消化率与17% CP 组差异极显著。Jin 等[24]发现给猪饲喂补充合成氨基酸的低蛋白饲粮，可提高CP 和干物质的表观消化率。而尚秀国等[25]研究发现，生长育肥猪饲粮CP水平降低4个百分点会显著降低CP 表观消化率。高歌等[26]将生长猪饲粮CP 水平由16.45%降低至13.67%，干物质和CP 表观消化率显著降低。结果的差异可能与饲粮蛋白质降低水平、合成氨基酸添加种类和添加水平、饲粮能量水平等有关。

3.4 低蛋白饲粮添加限制性氨基酸对生长猪氮排放量的影响

大量研究表明，按照理想氨基酸模式，以标准回肠可消化氨基酸需要量合理配制低蛋白饲粮，对于氮的减排有良好的效果，可大幅度减少畜禽对环境的污染。Swiech 等[27]研究表明，在不影响猪生产性能的前提下，饲粮蛋白水平每降低1 个百分点可减少8%～10%的总氮排泄量。Wu 等[28]研究发现，饲喂低蛋白饲粮使生长猪粪氮排放量减少更显著。本研究中，饲粮蛋白质水平由18%降低至15%、14%和13% ，总氮排放量可降低22.57%、28.80%和 32.48%，尿氮排放量可降低37.86%、46.11%和52.21%，但各组间粪氮排放量差异不显著，说明氮排放量的减少实质是尿氮排放量的减少，本试验在降低饲粮蛋白水平的基础上平衡赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸和异亮氨酸，使氨基酸平衡程度较好，从而减少过量氨基酸脱氨，多余的氨通过尿液排出，降低尿氮排出，提高氮的利用率，与前面研究中血清尿素氮的减少基本一致。说明氨基酸利用率的提高与过量氨基酸脱氨需求的减少有关。以上研究结果差异可能是由于试验猪生长阶段、饲料配方差异及不同试验环境造成。因此，合理配制低蛋白饲粮既能满足生长猪蛋白质代谢的需要，又可显著降低氮排放量，从而有效减少氮排放对环境的污染。

3.5 低蛋白饲粮添加限制性氨基酸对经济效益的影响

饲料成本占养殖成本的50%～80%，是养殖者非常关心的问题。由于我国蛋白质饲料资源短缺、进口依存度大，导致近年来蛋白质饲料原料供给安全形势更为严峻、价格持续攀高。如何减少饲粮中蛋白原料的使用，降低饲料成本，提高养猪业经济效益，成为保障饲粮安全降低养殖成本和猪肉等稳价保供的热点问题。和玉丹等[29]研究发现，将饲粮CP 水平由18%下降至15%并补充赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸，低蛋白饲粮组不仅不影响猪的生产性能，且造肉成本较高蛋白组降低了0.17 元/kg，提高了经济效益。梁利军等[30]研究表明，饲喂低蛋白饲粮显著降低增重成本，且对生产性能无影响。本研究根据当时的饲料价格，与18% CP组相比，15% CP和14% CP组增重成本最低，表明其经济效益最好，说明适度降低生长猪饲粮CP 水平，不仅不影响生产性能，还可以降低饲料成本，提高经济效益。

4 结论

在本试验条件下，低蛋白饲粮合成添加4 种限制性氨基酸和异亮氨酸，CP 水平降至14%时，对生长猪的生产性能、氮沉积、氮沉积率、氮表观生物学价值指标以及血清中总蛋白、白蛋白、血糖、胆固醇、三酰甘油含量无显著影响，血清尿素氮和尿氮、总氮排放量显著或极显著降低，且增重成本较低，但进一步降至13%时会显著降低生猪的末重、平均日增重及平均日采食量，提高料重比，增加增重成本。因此建议，生长猪（25～50 kg）低蛋白饲粮添加4种限制性氨基酸和异亮氨酸，CP 水平降至14%，增重成本较低，兼具理想的促生长和生态效益。