低蛋白日粮技术在牛羊生产中的应用研究进展

朱元芳，韩永胜*，张建胜，王艳菲，林秀蔚，姚美玲，李青莹，张茹菊，刘 文，薛沾枚

1.黑龙江省农业科学院畜牧兽医分院，黑龙江齐齐哈尔 161000；

2.江苏省农业科学院畜牧所，江苏南京 210018

近年来，随着“十四五”规划的实施以及人们对牛羊肉消费水平的增加，我国牛羊产业快速发展，饲料的消耗也较快增长，对蛋白原料的需求也随之增加。而我国饲用蛋白原料近一半来源于国外进口（郑爱荣等，2023），目前，又受多种因素的影响，优质蛋白饲料原料（豆粕）价格大幅上涨，使得蛋白质饲料原料资源紧缺，供求矛盾紧张加剧（申军士等，2023）；另外，全世界都在关注反刍动物的温室气体排放、氮排泄物和大气中的 NH3排放会导致气候变化和各种环境问题（Van den Bossche 等，2023），牛羊产业的快速发展势必会加重这些问题，尤其是牛羊粪尿氮排放污染问题已经成为制约反刍动物发展的重要因素。如何在当下的形势解决蛋白质饲料资源短缺和畜禽养殖污染的问题，守住畜禽的“口粮”已成为饲料行业关注的热点。

2023 年，中央一号文件明确要求，要深入实施饲用豆粕减量替代行动。同年4 月份，农业农村部办公厅印发了《饲用豆粕减量替代三年行动方案》对豆粕减量替代提出了任务目标：到2025 年饲料中豆粕用量占比从2022 年的14.5%降至13% 以下。农业农村部（2023）指出，推动提效节粮重点是推广低蛋白日粮技术。其具有生产成本低、蛋白能源消耗少、可减少氮排放等优势（霍天琢等，2023）；能够有效提升粗蛋白质（CP）的消化利用和氮的利用率，对养殖业的健康可持续发展具有十分重要的意义。设计低蛋白日粮一方面能够有效降低饲料成本，减少排泄物中氮对环境的污染，推动全行业节本增效和促进畜牧行业健康可持续发展。另一方面也积极响应了我国目前饲用豆粕减量替代行动，确保了饲料粮的供给，稳定畜牧业的生产。近年来，在单胃动物方面的研究显示，低蛋白日粮可以改善单胃动物肉品质和减少粪便氮排放（如猪和鸡）（张 俊 峰 等，2023 ；Zhu 等，2022;Li 等，2018）。本文主要聚焦近年来低蛋白日粮对反刍动物牛羊生长性能、氮排泄、肉品质、泌乳性能这四个方面的影响研究进展进行综述，以期为低蛋白日粮在反刍动物生产中应用提供理论参考。

1 低蛋白日粮

低蛋白日粮技术基于理想蛋白质理论产生，“理想蛋白质”（ideal protein，IP）概念提出是在上世纪五十年代（杨凤，2001）。之后，随着科学研究的不断深入，以及理想氨基酸模式的建立和发展工业化生产氨基酸技术的不断成熟，低蛋白日粮的配制和应用逐渐成为动物营养领域的研究热点（马倩倩，2022）。低蛋白日粮也叫平衡氨基酸日粮或理想氨基酸日粮，也可称为精准氨基酸日粮（赵卿尧等，2020）。通常是指根据NCR（1988）推荐标准，将日粮粗蛋白质水平降低2%～4%，通过添加工业合成氨基酸并减少蛋白质原料的用量，以满足动物对氨基酸的需求（王超，2020）。也就是说，在不降低动物生产性能同时，降低添加蛋白原料的量，从而达到提高动物对蛋白原料的利用率和减少粪污氮排放目的（王芳等，2022）。

目前，国内低蛋白日粮技术在猪、禽生产中应用较为成熟，并且猪、肉鸡、蛋鸡等主要畜禽品种低蛋白低豆粕多元化日粮生产技术规范已经以中国饲料工业协会团体标准形式发布，而在反刍动物上的研究相对较少。不过，后续相关部门将会推动肉鸭、肉牛等低蛋白、低豆粕多元化日粮团体标准的制定。

2 低蛋白日粮的优势

2.1 减少蛋白饲料消耗，增加经济效益

国内蛋白饲料原料（豆粕）严重依赖进口，饲料成本受疫情、天气、国际形势等因素影响不断上涨（高鹏翔等，2023）。而低蛋白日粮可以通过添加工业化生产的氨基酸代替部分蛋白质原料（谯仕彦，2019）。一方面减少了蛋白饲料粮不合理消耗，提高了饲料利用率。随着生产工艺的进步，工业合成氨基酸的成本下降，氨基酸平衡低蛋白日粮可降低饲料成本，增加经济效益，真正达到降本增效的目的（李慧，2022；郭伟等，2020）。另一方面，蛋白饲料原料用量的减少，不仅可以节约蛋白饲料原料，同时也可缓解大豆进口的依赖程度。

2.2 减少氮的排放，保护环境

现代化、集约化的养殖方式，使得动物粪便、尿液排放较为集中，而粪尿中残留的氮磷等会对环境造成一定的污染。当日粮 CP减少时，平均日增重和平均日采食量保持不变，日粮中的 CP 降低一个百分点时，饲料转化率提高 1.3%。同样的 CP减少量可使每日氮（N）排泄量减少 10.4%（Théophane等，2023）。通过低蛋白日粮控制动物的蛋白质采食量，可提高氮的消化利用，降低养殖生产中氮的排放量，减轻对环境的污染（Lavery，2022）。

2.3 有利于动物健康

降低动物日粮中的蛋白水平，能缓解其肠道压力，调节肠道菌群，进而有效减少肠道疾病的发生。粪污中蛋白含量的减少有助于抑制致病微生物的增殖，改善肠道健康，增强免疫功能，有利于动物健康（Xin 等，2023 ；宋博等，2023）。

3 低蛋白日粮在牛羊生产中的应用

3.1 低蛋白日粮对牛羊生长性能的影响

动物在不同生理阶段对CP和氨基酸需求不同，适当降低日粮CP水平同时补充平衡理想蛋白质比例所需的氨基酸能影响动物采食量、平均日增重，从而影响其生长性能。邹松岩等（2023）研究发现，低蛋白日粮中补充1.15%亮氨酸（Leu）和0.26%色氨酸（Trp）可提高断奶期犊牛的平均日增重和平均日采食量，改善犊牛生长性能。低蛋白日粮添加过瘤胃蛋氨酸（RPMet）+ 亮氨酸（RPLeu）+异亮氨酸（RPIle）可以显著提高后备牛评价日增重（ADG）（P＜0.05），可能由于Met、Leu、Ile 三种氨基酸之间可能存在协同作用，共同促进了机体生长发育（李国栋，2020）。同样的，张俊峰（2023）在研究低蛋白日粮对藏香猪生产性能影响和Xin（2023）研究对肉鸡生产性能影响也得出了类似的结果，低蛋白日粮都能提高其生产性能。易琼等（2021）研究指出，在低CP 日粮中同时补饲1%的过瘤胃赖氨酸(RPLys)可显著提高山羊的CP，对瘤胃微生物发酵没有不良影响，且有与高CP 水平同样的发酵效果。郭伟等（2020）研究表明，饲粮蛋白质水平降低1～4 个百分点并补充过瘤胃赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、精氨酸和尿素能够使杜寒杂交肉羊生长性能达到正常水平，与饲喂正常蛋白质水平饲粮的肉羊无显著差异，表明在杜寒杂交肉羊育肥阶段采用低蛋白质饲粮并补充过瘤胃氨基酸是可行的，而且能够节省蛋白质饲料资源。陶薪燕等（2023）研究表明，降低饲粮CP 水平可使400～500 kg 中国西门塔尔牛太行类群ADG 降低、养殖效益减少，对其生长不利。由此发现，仅仅单一降低饲粮CP 水平并不利于动物生长，应该在适当降低饲粮CP 水平的同时，并补充必需氨基酸，满足动物对氨基酸的需要，从而减少蛋白质缺乏带来的负面影响。

Yanbing 等（2023）在研究不同日粮蛋白水平对寒季牦牛生长性能影响时发现，寒季高蛋白日粮可促进瘤胃微生物粗蛋白合成，促进牦牛生长性能。这种现象可能主要是由于饲喂高蛋白质日粮的牦牛将DM 摄入量增加了18%，这也意味着能量摄入增加了 18%，增加的膳食蛋白质含量增强了牦牛的血浆味觉转导途径，这可能是改善平均日采食量（ADFI）的原因之一。但是，孙光明等（2023）研究报道，饲喂高蛋白质水平（13.89%）日粮会降低牦牛的饲料转化效率和抗氧化功能，提高血清尿素氮浓度，不利于生长性能的提高。可能由于高CP 日粮通常会导致氮利用效率低下，瘤胃降解蛋白（RDP）的增加会导致瘤胃中产生过量的氨，而过量的氨被吸收到血液中，在肝脏中转化为尿素，随后随尿液排出体外，排出的氮随后会流失到环境中，导致陆地和水生生态系 统 恶 化（Schwab 和Broderick，2017；Hristov等，2015）。综上所述，与单一降低日粮CP 水平相比，适当降低日粮蛋白质水平的同时补充过瘤胃保护氨基酸对牛羊生长性能有较好的促进作用，并能够减少蛋白质类饲料原料的用量。

3.2 低蛋白日粮对牛羊氮排放的影响

反刍动物占全球氮 （N） 排放量的较大份额，据报道，营养调控和精确饲喂可以提高反刍动物的氮利用效率（Zhang 等，2022），减少氮的排放、降低对环境的污染。有研究指出日粮CP 水平的降低有利于减少粪便中的氮排泄和氨排放，在原有水平上降低15% 的粗蛋白质可减少22.6% 的氮排放（Woyengo 等，2023；赵楠，2018）。在不影响动物生长性能的前提下，降低日粮蛋白水平并补充晶体氨基酸是减少氮排泄的有效途径之一（张志鹏等，2023）。李国栋（2020）研究发现，在日粮中以过瘤胃保护形式添加蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸，适当降低日粮蛋白水平后不影响生长性能，一定程度上提高了日粮氮转化效率和减少粪尿氮排放。低蛋白日粮（CP 降低10%）能够降低育肥湖羊血清尿素-N 和瘤胃NH3-N，且对其生长性能没有影响；另外，低蛋白日粮中可溶性蛋白（SP）比例为 25%～30% 时获得了更高的氮效率（Zhang 等，2022）。冯蕾等（2021）研究表明，在日粮中以过瘤胃保护形式添加Met、Leu、Ile，适当降低日粮蛋白水平不影响后备牛生长性能，一定程度上提高了日粮氮转化效率。降低日粮蛋白水平可以减少奶牛氮排泄尤其是尿氮排泄，提高氮利用效率（秦肖莉等，2017）。Lee 等（2023）在饲喂以玉米青贮和苜蓿干草为基础日粮、缺乏代谢蛋白（MP） 的高产奶牛中发现，缺乏MP 的日粮明显提高了牛奶中氮的利用率，并显著减少了尿中氮的损失，根据以前的观察，这有望减少粪便中的氨，并可能减少一氧化二氮的排放。同样的，Chowdhury 等（2023）研究报道，饲喂以红苜蓿和青草青贮或苜蓿和玉米青贮为基础的低CP日粮可将奶牛的表观氮利用效率提高约 25%。但对奶牛的营养消化率或产奶量影响不大。由此可见降低饲粮粗蛋白质（CP）浓度，可以降低奶牛生产的经济成本和环境影响。

综上，反刍动物氮损失的主要驱动因素是日粮的氮摄入量。因此，低蛋白日粮是降低反刍动物氮排泄量和 NH3排放量的有效策略，不仅可以减少牛羊氮的摄入，提高氮的利用效率，减少牛羊粪便中氮的损失；还能降低牛羊饲料成本，从而提高养殖整体盈利能力和缓解养殖带来的环境压力。

3.3 低蛋白日粮对牛羊肉品质的影响

肉质评价的指标有很多，比如肉色值、滴水损失、剪切力等。有研究报道，在低蛋白日粮中添加甘氨酸可以在不影响动物生长的情况下改善其肉品质（Shengwang 等，2023）。低蛋白日粮对肉色有一定的影响，周婷（2020）研究表明，低蛋白日粮（CP:5.52%）提高了黑山羊肌肉宰后24 h 的肉色L*值（P＜0.05），但对肌肉pH、眼肌面积、失水率（P＞0.05）等指标无显著影响。同样的，陈文勋等（2022）研究报道，低蛋白日粮（CP:5.52%）能够提高湘东黑山羊母羊宰后24 h 肌肉的亮度，这说明了低蛋白日粮对肉色亮度有积极的影响；但蛋白供给不足会减少肌肉中氨基酸的沉积，同时减少多不饱和脂肪酸的沉积，进而影响黑山羊肌肉的风味，对山羊肉质产生不利影响。滴水损失与大理石花纹评分、肉色显著相关，往往滴水损失越低呈现出的肉质越好（永锋等，2022）。石丰运等（2022）研究表明，育肥期绵羊全混合日粮蛋白质水平由13.5%降低至8.5%，绵羊肌肉滴水损失显著降低117.59%（P＜0.05），同时n-6 与n-3 脂肪酸的比值显著降低20.74%（P＜0.05）。这也反映了降低日粮蛋白质水平能提高绵羊肉质同时也能改善其营养价值和风味。李庆敏（2022）试验指出，低蛋白日粮中添加RPLys 和RPMet 能够提高滩羊营养物质表观消化率，增加氮沉积，且添加过瘤胃脂肪（RPF）可提高滩羊肌肉脂肪含量。 Jiao等（2020）在评估西藏绵羊和小尾寒羊饲喂低蛋白含量和不同能量日粮的胴体参数和肉质时发现，饲喂低蛋白（7%）日粮时，随着饮食能量水平的增加，西藏绵羊和小尾寒羊一些胴体参数和肉质得到改善。Cortese 等（2019）发现，饲喂低蛋白日粮不影响育肥夏洛莱公牛整体肉质性状；此研究是将蛋白质水平从DM 的15%降低到13.5%，在夏洛莱公牛的生长和育肥阶段，可能日粮中13.5%的CP含量并不能完全满足机体对CP 的需求，故对肉质性质没有产生积极影响。综上所述，适量降低日粮粗蛋白质水平对羊肉滴水损失、肉色等肉质性状指标具有改善作用。对牛肉的影响不大，可能由于目前低蛋白日粮在牛肉品质上的研究数据较少。此外，在实际生产中，降低日粮蛋白水平时应考虑合理补充反刍动物平衡的氨基酸，进而提高反刍动物蛋白利用率，更好的发挥改善肉品质这一作用。

3.4 低蛋白日粮对牛羊泌乳性能的影响

目前，低蛋白日粮对反刍动物泌乳性能的研究主要集中在奶牛上。并且其应用主要表现在对产奶量以及乳腺的影响方面。秦肖莉等(2017）研究报道，低蛋白日粮补饲瘤胃保护氨基酸（RPleu、RPIle、RPThr、RPMet），能够显著增加荷斯坦奶牛乳产量和乳蛋白产量。同样的，赵凯（2017）研究发现，低蛋白日粮添加过瘤胃Leu 和Ile 会影响乳腺组织mTOR 的磷酸化状态，促进乳蛋白合成。 添加Met、Leu 和Ile 会增加产奶量，并且存在加性效应。吕家栋（2017）研究表明，日粮中添加过瘤胃氨基酸(Met、Thr、Ile、Leu 及其组合)，能够通过影响氨基酸转运载体、葡萄糖转运载体表达量的变化及胰岛素信号通路进而调节乳腺功能。Zhao 等（2019）在LP 日粮中补充RP-Met 可提高牛奶和牛奶蛋白产量（P＜0.05），增加牛奶尿素氮含量，并倾向于提高牛奶氮效率。秦绪岭等（2021）指出，低蛋白质日粮补充0.4 g/kg 包被蛋氨酸对奶牛泌乳量、采食量和养分消化均无负面影响，但可改善乳脂肪和尿素氮含量，降低瘤胃pH。这意味着日粮氮效率的提高主要是由于吸收的氨基酸参与牛奶蛋白合成。在低蛋白日粮中补充 RP-Met 和 RP-Lys 或补充RP-His 并不会影响 DMI、泌乳性能或 MNE。在低蛋白日粮中添加 RP-Met、RP-Lys 和 RP-His后，牛奶中的尿素氮和尿氮排泄量在数量上有所增加，这表明过量 His 的分解代谢增加（Van den Bossche，2023）。综上所述，低蛋白日粮中补充RP-AA 有调节乳腺功能、促进乳蛋白合成、改善乳脂肪和尿素氮含量、增加产奶量的作用，其相关的机理仍需大量试验研究去进一步解释。

4 小结与展望

低蛋白日粮在反刍动物牛羊生产中具有重要意义，对于牛羊生长性能的提高、肉品质的改善以及氮排放等方面都具有促进作用。虽然我国大豆类蛋白质饲料资源的需求量仍不断增加，但我国低蛋白日粮技术的研发应用和豆粕减量替代政策已经取得了显著成效，基于此低蛋白日粮在我国牛羊生产中具有广阔的应用前景。

因此，建议未来可以从以下几个方面进行推进：（1）持续推行低蛋白质饲粮技术的研发和应用。（2）加强非常规饲料、新型饲料的开发利用。（3）积极探索新的优质蛋白饲料源。（4）持续增加优质牧草苜蓿草、燕麦草青绿饲料的选育以保障蛋白质资源的充足供给，节约精料使用。（5）尽快制定发布有关肉牛、肉羊低蛋白日粮生产技术规范，同时与各大科研院所和饲料相关企业加强合作大力推广低蛋白多元化饲料精准配方技术，从而加快低蛋白日粮在牛羊生产中的普及和应用，积极研发出具有中国特色的低蛋白日粮体系，推动我国畜牧业健康可持续发展。