低蛋白质饲粮补加过瘤胃赖氨酸对多浪羊生长性能、养分表观消化率、瘤胃发酵参数及氮代谢的影响

2024-04-02王明根朱振宇俄广旭邓沭洋王继姝郭雪峰

动物营养学报 2024年3期

王明根朱振宇杨成俄广旭邓沭洋王继姝卢冬郭雪峰,*

(1.塔里木大学动物科学与技术学院,阿拉尔 843300;2.塔里木大学,新疆生产建设兵团塔里木畜牧科技重点实验室,阿拉尔 843300)

我国蛋白质饲料资源极度匮乏且非粮蛋白质资源利用率极低[1],大豆等优质蛋白质资源高度依赖进口[2],严重制约我国畜牧业发展。多浪羊又称麦盖提羊或“刀郎羊”,是阿富汗脂臀羊与喀什当地羊杂交而成的绵羊品种[3],具有抗寒、抗病、耐粗饲等特性[4],南疆地区养殖户长期、大量饲喂棉籽壳(蛋白质含量为4%～6%[5])和棉花秸秆(蛋白质含量为3.9%～6.8%[6])作为其主要饲粮或唯一饲粮,多浪羊对这种低蛋白质饲粮表现出较好的适应性。有报道称,适当降低反刍动物饲粮蛋白质水平,在不影响生长性能的同时,还可提高饲粮氮转化效率,降低氮排放,缓解环境压力,提高经济效益[7]。但低蛋白质水平饲粮意味着缺乏必需氨基酸[8]。赖氨酸作为常见的限制性氨基酸之一,在反刍动物生长性能、瘤胃发酵及微生物区系组成等方面有着重要影响[9],在低蛋白质水平饲粮中极易缺乏。对绵羊来说,直接添加赖氨酸会被瘤胃微生物降解而降低其生物功效,因此常以过瘤胃赖氨酸(RPLys)的形式添加[10-11]。赵若含等[12]研究表明,适当降低饲粮蛋白质水平并平衡氨基酸不影响奶牛生产性能且可减少氮排放。王超[13]研究发现,低蛋白质饲粮对山羊的生长性能、营养物质表观消化率及瘤胃发酵功能无显著影响,但易琼等[14]研究发现,在低蛋白质饲粮中添加RPLys具有与高蛋白质水平饲粮同样的发酵效果,且RPLys添加比例以1%最好。目前针对多浪羊低蛋白质水平饲粮补饲RPLys的研究鲜有报道。本试验旨在降低多浪羊饲粮蛋白质水平的同时补饲RPLys,研究其对多浪羊生长性能、营养物质表观消化率、瘤胃发酵参数及氮代谢的影响,为多浪羊饲喂低蛋白质饲粮提供数据支撑和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验羊购买自新疆喀什某羊场,所用饲粮购于新疆某饲料有限公司。RPLys由杭州某饲料有限公司提供,赖氨酸(Lys)含量60%,过瘤胃率85%,小肠释放率达90%。

1.2 试验设计与饲养管理

选择体况良好、健康无病、体重[(40.00±3.60) kg]、体况相近且安装永久性瘘管的多浪羊羯羊9只,编号并随机分成3个组,每组3只。采用3×3拉丁方设计,CK组饲喂蛋白质水平为14.02%的饲粮,DP组饲喂蛋白质水平为12.01%的饲粮,LP组饲喂蛋白水平为12.01%的饲粮+14.0 g/d RPLys。整个试验分3期进行,每期28 d,其中预试期15 d,正试期13 d。试验前对圈舍及代谢笼进行清洁和消毒,并对试验羊注射伊维菌素进行驱虫处理。单笼饲养,每天于09:00和18:00饲喂全混合日粮,自由采食,自由饮水。

参照《肉羊营养需要量》(NY/T 816—2021)并结合生产实际,按照等能原则配制基础饲粮,精粗比为40∶60,试验饲粮组成及营养水平见表1。

表1 试验饲粮组成及营养水平(风干基础)

1.3 消化代谢试验

于饲养试验中期采用全收粪收尿法开展消化代谢试验。每组选取3只试验羊,分别单独置于特定的消化代谢笼中饲喂,连续7 d,自由饮水。

1.4 样本采集

进入消化代谢试验正试期后,每日10:00收集、称取和记录每只试验羊前1 d的排粪量和排尿量。粪样按其总量的10%取2份样分别装入自封袋中,一份加10%硫酸待测粪中粗蛋白质(CP)含量,一份待测粪中常规养分含量,均于-20 ℃保存;向集尿盆中加入10%硫酸100 mL,收集每只羊每天的尿液,按其总量的10%取样,倒入专用的尿样瓶中,-20 ℃保存待测尿氮;于正试期最后1 d晨饲前采集每只羊进食前的瘤胃液100 mL,瘤胃液采集后立即测定pH,经4层纱布过滤后,保存于-20 ℃冰箱,待测氨态氮(NH3-N)和挥发性脂肪酸(VFA)含量,经2层纱布过滤,保存于-20 ℃冰箱,待测微生物蛋白(MCP)含量。

1.5 测定指标

1.5.1 生长性能

分别于饲养试验正试期第1天及结束当天晨饲前对试验羊空腹称重,作为初始体重和终末体重。每日饲喂前清理收集剩料并称重,计算干物质采食量(DMI)。

平均日增重(ADG)=(终末体重-初始体重)/饲养天数;料重比(F/G)=DMI/ADG。

1.5.2 养分表观消化率

常规养分中的干物质(DM)、CP、粗脂肪(EE)、粗灰分(Ash)、钙(Ca)、磷(P)、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量分别根据GB/T 6435—2014、GB/T 6432—2018、GB/T 6433—2006、GB/T6438—2007、GB/T 6436—2018、GB/T 6437—2018、GB/T 20806—2022和NY/T 1459—2007测定,并计算养分表观消化率,计算公式如下:

养分表观消化率(%)=[(养分摄入量-粪便养分排泄量)/养分摄入量]×100。

1.5.3 瘤胃发酵参数

使用FE28 pH计测定瘤胃液pH;根据冯宗慈等[15]的比色法测定NH3-N含量;依据考马斯亮蓝法[16]测定MCP含量;采用高效液相色谱法[17]测定VFA含量。

1.5.4 氮代谢指标

氮代谢指标计算公式如下:

粪氮(g/d)=[粪中CP含量(g/d)×每日排粪量(g/d)]/6.25;尿氮(g/d)=[尿中CP含量(g/d)×每日排尿量(g/d)]/6.25;总排出氮(g/d)=粪氮(g/d)+尿氮(g/d);沉积氮(g/d)=食入氮(g/d)-[粪氮(g/d)+尿氮(g/d)];氮生物学价值(%)=100×沉积氮(g/d)/[食入氮(g/d)-粪氮(g/d)];氮利用率(%)=100×沉积氮(g/d)/食入氮(g/d)。

1.6 数据统计

应用Excel 2010软件对数据进行整理,采用SPSS 23.0软件中one-way ANOVA进行单因素方差分析,并采用Duncan氏法进行组间多重比较检验。结果以平均值与均值标准误(SEM)表示,P>0.05表示差异不显著,P<0.05表示差异显著,P<0.01表示差异极显著。

2 结果

2.1 低蛋白质饲粮补加RPLys对多浪羊生长性能的影响

由表2可知,各组间的初始体重及干物质采食量无显著差异(P>0.05),LP组的ADG极显著高于CK组和DP组(P<0.01),CK组和DP组的ADG差异不显著(P>0.05),LP组的F/G显著低于CK组和DP组(P<0.05),CK组和DP组的F/G差异不显著(P>0.05)。

表2 低蛋白质饲粮补加RPLys对多浪羊生长性能的影响

2.2 低蛋白质饲粮补加RPLys对多浪羊养分表观消化率的影响

由表3可知,各组间DM、NDF、ADF和EE的表观消化率差异不显著(P>0.05);LP组CP表观消化率极显著高于CK组和DP组(P<0.01),CK组CP表观消化率极显著高于DP组(P<0.01);LP组OM表观消化率极显著高于CK组和DP组(P<0.01),CK组和DP组OM表观消化率差异不显著(P>0.05)。

表3 低蛋白质饲粮补加RPLys对多浪羊养分表观消化率的影响

2.3 低蛋白质饲粮补加RPLys对多浪羊瘤胃发酵参数的影响

由表4可知,低蛋白质饲粮补加RPLys对多浪羊瘤胃NH3-N、BA和VA含量无显著影响(P>0.05);DP组和LP组MCP含量极显著高于CK组(P<0.01);LP组AA和PA含量极显著高于CK组和DP组(P<0.01),CK组和DP组AA和PA含量差异不显著(P>0.05);CK组乙酸/丙酸极显著高于LP组(P<0.01);LP组TVFA含量极显著高于CK组和DP组(P<0.01),CK组和DP组TVFA含量差异不显著(P>0.05)。

表4 低蛋白质饲粮补加RPLys对多浪羊瘤胃发酵参数的影响

2.4 低蛋白质饲粮补加RPLys对多浪羊氮代谢的影响

由表5可知,各组间多浪羊食入氮、尿氮、粪氮、总排出氮、沉积氮、氮利用率和氮生物学价值均差异不显著(P>0.05),但与CK组相比,DP组与LP组的粪氮有降低的趋势(0.05

表5 低蛋白质饲粮补加RPLys对多浪羊氮代谢的影响

3 讨论

3.1 低蛋白质饲粮补加RPLys对多浪羊生长性能的影响

蛋白质水平的高低以及氨基酸是否平衡是影响反刍动物生长性能的关键因素[18],当降低反刍动物饲粮蛋白质水平时,其体内氨基酸含量就会失衡,从而降低其生产性能[19]。Lys是反刍动物关键的限制性氨基酸,按照不同饲粮类型又分为第一或第二限制性作用[20-21],摄入不足会影响氮平衡并对动物健康造成影响,直接补充氨基酸是提高育肥羊生产效率的有效方法,但过瘤胃氨基酸促进作用更显著[20]。陶薪燕等[22]在饲养试验的前、中、后期分别将饲粮蛋白质水平降低0.86%、1.03%和1.12%,西门塔尔牛生长性能受到明显抑制,而李庆敏等[23]在基础饲粮中添加7.5 g/d RPLys和4.5 g/d 过瘤胃蛋氨酸(RPMet)发现对滩羊的生长性能无显著影响,但曹广等[24]研究表明,在玉米-棉籽粕型饲粮中添加3 g/kg RPLys可显著提高育肥湖羊生长性能,Odedra等[25]在繁育母牛饲粮中添加5 g/d RPLys,ADG也获得显著提高。本试验中,基础饲粮的蛋白质水平为14.02%,降低2.01个百分点后与CK组相比,ADG有降低趋势,但差异不显著,这也许是由于多浪羊长期、大量饲用低蛋白质水平粗饲料,从而使瘤胃微生物结构及丰度发生变化,最终适应低蛋白质水平饲粮,甚至产生某种高效利用蛋白质的机制,将劣质蛋白质转变为中等或者优质蛋白质以满足自身生长需要。饲粮Lys的缺失会抑制原虫和瘤胃细菌的繁殖[26],本试验中所添加的RPLys过瘤胃率为85%,理论上将会有15%的Lys在瘤胃中得到补充,从而缓解因Lys缺失导致的原虫及细菌的限制以产生更多MCP。与此同时,85%的Lys进入小肠及后肠道,肠道微生物进行脱氨基及脱羧基反应[27],随后小肠吸收的氨基酸经肝门静脉排流组织进入肝脏从而合成肝脏蛋白质、体蛋白质以及氧化产生脂肪[28]。此外,本试验在将基础饲粮降低2.01个百分点后补加14.0 g/d RPLys的结果表明,低蛋白质饲粮补加RPLys能够显著提高多浪羊的ADG并降低F/G,这与曹广等[24]和Odedra等[25]的研究结果一致。综上所述,低蛋白质饲粮补加14.0 g/d RPLys可以提高多浪羊的生长性能。

3.2 低蛋白质饲粮补加RPLys对多浪羊养分表观消化率的影响

养分表观消化率能够反映动物对养分的消化吸收与利用情况[29]。有研究表明,在蛋白质水平为10.1%的基础饲粮中分别添加2.5、5.0、7.5和10.0 g/d RPLys对山羊NDF和ADF表观消化率无显著影响[30]。刘怡帆等[31]将高(18.05%)、中(16.05%)、低(14.04%)蛋白质水平饲粮周期性波动饲喂发现,饲喂低蛋白质水平饲粮时期,奶牛的ADF表观消化率显著提高。袁鹏等[32]研究表明,不同蛋白质水平饲粮对育成期准噶尔双峰驼NDF和ADF表观消化率无显著影响。而高昌鹏等[33]报道,在饲粮中添加5.0 g/d RPLys+4.5 g/d RPMet,滩羊NDF表观消化率显著提高。本试验研究发现,在饲粮蛋白质水平为12.01%的基础上补加14.0 g/d RPLys对多浪羊的NDF和ADF表观消化率均无显著影响,蛋白质水平、氨基酸过瘤胃率及动物品种的不同可能是造成试验结果不一致的原因。有报道称,在基础饲粮中添加15 g/d过瘤胃氨基酸(RPLys、RPMet、RPLys+RPMet)能够显著提高关岭犊牛CP表观消化率[34]。而薛云等[35]研究表明,不同蛋白质水平(16%、18%、20%、22%)饲粮对各组DM、NDF和ADF表观消化率无显著影响,但CP表观消化率随着饲粮蛋白质水平的降低而降低。本试验中,与CK组相比,12.01%蛋白质水平下,CP表观消化率极显著降低,但在此基础上补饲14.0 g/d RPLys的CP及OM表观消化率得到极显著提高,这可能是由于胃肠道微生物充分利用补饲的Lys进行脱氨基反应从而吸收并合成更多蛋白质、减少氮排放导致的。综上所述,低蛋白质饲粮补加14.0 g/d RPLys能够有效提高多浪羊的CP和OM表观消化率。

3.3 低蛋白质饲粮补加RPLys对多浪羊瘤胃发酵参数的影响

瘤胃液pH是反映反刍动物瘤胃发酵情况的指标之一,其变化主要受饲粮结构及营养水平影响[36]。龙唐晖等[37]研究表明(基础饲粮+0.2%Lys)饲粮对锦江牛瘤胃pH无显著影响。郭庆河等[38]研究发现,浓缩料蛋白质水平的高低对泌乳早期奶牛瘤胃液pH无显著影响,本试验中,饲粮蛋白质水平对多浪羊瘤胃pH无显著影响,与上述研究结果一致,推测是瘤胃尿素氮或氨的缓冲作用导致的[31]。

反刍动物瘤胃中的NH3-N是合成MCP的主要氮来源,而MCP是合成宿主蛋白质的主要氮来源[39]。研究表明,当饲粮蛋白质水平由12%降至8%时,牦牛瘤胃NH3-N含量由5.9 mg/dL下降到3.3 mg/dL,但瘤胃MCP合成效率保持不变[40]。李红丽等[41]研究发现,低蛋白质水平(12%)饲粮能够显著降低育肥牦牛瘤胃MCP含量,但对NH3-N含量无显著影响。王雅倩等[42]研究发现,随着饲粮蛋白质水平降低,湖羊瘤胃NH3-N含量也随之降低。涂瑞[43]研究发现,饲粮低蛋白质水平下,添加RPLys可显著降低MCP和NH3-N含量。本试验中,与CK组相比,降低饲粮蛋白质水平NH3-N含量有降低趋势,但差异不显著,补饲14.0 g/d RPLys对NH3-N含量无显著影响,但MCP含量显著提升,这与上述报道的结果相反,推测是因在本试验低蛋白质水平饲粮情况下,动物现有MCP含量不足以维持自身需要,从而充分利用NH3-N进一步合成MCP。此外,饲粮蛋白质水平降低幅度、饲粮过瘤胃速率及饲养周期等的不同均是可能导致本试验结果的原因,具体机理有待进一步研究。

VFA是反刍动物的能量来源之一,主要由饲粮中纤维、淀粉等发酵产生,包括AA、PA、BA和VA等,其中AA、PA、BA含量占TVFA的95%[44]。AA是合成乳脂的前体物质,PA通过糖异生转化为葡萄糖,为机体提供更多能量[45]。马丽娜等[46]研究表明,犊牛饲喂高蛋白质水平(19.65%)饲粮,瘤胃AA含量明显增加,PA、VA含量显著提高,使瘤胃发酵类型偏向AA、PA型,更利于机体获得能量。孙光明等[47]报道称,蛋白质水平对育肥牦牛VFA及乙丙比无显著差异。而全英凯[48]研究发现,饲喂低蛋白质饲粮能够提高奶牛瘤胃AA和BA含量,与占今舜等[49]的研究结果一致。本研究中,低蛋白质饲粮补加14.0 g/d RPLys显著提升了多浪羊瘤胃AA、PA和TVFA的含量,同时乙酸/丙酸显著降低,促进了瘤胃发酵。饲粮结构、瘤胃微生物的发酵类型及动物类别等的不同也许是导致VFA结果不同的部分因素,深层次的原因需进一步探究。

3.4 低蛋白质饲粮补加RPLys对多浪羊氮代谢的影响

蛋白质在反刍动物体内经过消化、吸收与利用等代谢过程后,主要以粪氮、尿氮形式排出,从而污染环境[50]。降低饲粮蛋白质水平对缓解畜禽氮排泄带来的环境污染具有正向作用,而添加过瘤胃氨基酸是平衡反刍动物小肠可吸收氨基酸的最有效途径[51]。大多研究结果表明,饲粮中补加过瘤胃氨基酸对反刍动物的食入氮无显著影响[33,51],本试验研究结果与其一致。动物种类的不同会导致粪氮和尿氮排出量存在一定差异[52-53]。王晓慧等[54]研究发现,给秦川牛饲喂蛋白质水平为10.59%的饲粮,其粪氮和尿氮均显著低于13.23%蛋白质水平组,而李文杨等[55]用啤酒糟替代不同比例精料饲喂湖羊的结果表明,蛋白质水平降低1.51%、1.07%和0.40%可显著降低湖羊的粪氮,本试验中,饲粮蛋白质水平降低2.01个百分点及在此基础上补加14.0 g/d RPLys,多浪羊的粪氮、尿氮随之降低,说明补加RPLys没有对其造成氨基酸的代谢负担。马姜静等[56]研究表明,在低蛋白质饲粮(CP水平为15.0%)中添加2.8 g/kg Lys,荷斯坦肉牛氮沉积提高了63.95%,而本研究中,补加14.0 g/d RPLys后氮沉积仅提高了2.69%,分析是因为本试验中的动物为瘘管羊且体重较大,机体对氮的需求较正常的羔羊更低。有报道称[23],在低蛋白质水平(11.18%)饲粮中添加7.5 g/d RPLys+4.5 g/d RPMet能够将滩羊的氮利用率和氮的生物学价值分别提高21.12%和21.54%,本试验在降低饲粮蛋白质水平2.01%的基础上补加14.0 g/d RPLys,多浪羊的氮利用率和生物学价值分别提高14.09%和11.06%,这可能是由于动物采食低氮饲粮后,其体内尿素氮循环再利用机制对体内氮循环代谢进行调节以充分合成、利用氮并减少氮损失导致的[57]。综上所述,在低蛋白质饲粮中补加14.0 g/d RPLys能够降低粪氮、尿氮和总排出氮,提高氮利用率和生物学价值。