低蛋白日粮成败分析

1、猪和肉鸡低蛋白日粮的成败分析味之素(中国)有限公司乔岩瑞摘要：低蛋白日粮具有节省成本，提高能量水平，降低氮污染等经济的和环境的优势。试验表明，肉猪低蛋白日粮的研究比肉鸡低蛋白日粮的研究更成功。利用猪的理想蛋白比例、采用可消化氨基酸和净能系统等技术配制以玉米和豆粕为主要原料的猪日粮时，可以不对日粮粗蛋白水平做最低限制。这样配制的猪日粮其粗蛋白水平较低，而饲养效果与限制最低粗蛋白水平的日粮相同。早期报道猪日粮的粗蛋白水平在小猪、中猪和大猪阶段可以分别降低4%、4%和3%。相比之下，肉鸡日粮的粗蛋白水平可降低的幅度较小。资料表明，对肉鸡的理想蛋白模型的研究需要进一步深化，一些非必需氨基酸也可能会成为

2、肉鸡理想蛋白的成员。从理论上来讲，动物对氨基酸的需求可以通过纯化日粮(purified diets)来提供。在这种情况下，动物不需要通过日粮中的蛋白质提供它所需要的氨基酸，日粮的蛋白质水平可以是零。从生物化学角度来看，动物对日粮蛋白质的需求本质上是对氨基酸的需求。日粮配方更需要设定的是氨基酸而不是粗蛋白水平。这是降低日粮粗蛋白水平、配制低蛋白日粮的营养学基础。过去，由于工业生产的氨基酸品种有限，人们只能通过蛋白质保障氨基酸的需求，导致传统日粮中多种氨基酸过量、饲料粗蛋白水平偏高。随着越来越多的工业氨基酸(L-赖氨酸，L-苏氨酸，DL-蛋氨酸和L-色氨酸)的面市和价格的逐渐降低，通过使用工业氨基

3、酸、降低蛋白原料的用量来满足动物的氨基酸需求、减少饲料中的粗蛋白含量成为一种现实的可能。低蛋白日粮的开发和实施的直接驱动力来自于养殖业的竞争和对生存的渴望。在成本和环保的压力下，低蛋白日粮成为自九十年代以来欧洲和北美动物营养研究领域的热点。其一，在低蛋白日粮中，价格相对昂贵的蛋白原料的用量得以减少，而价格便宜的谷物原料的用量得以增加，因此，低蛋白日粮普遍具有降低饲料成本的特点。其二，养殖业对环境的污染迫使越来越多的国家(包括中国)对污染的排放做出限制，为了进一步扩大生产规模和避免环境问题导致的处罚，养殖业更积极地审视自身造成的环境问题。这些问题包括氮的排放，矿物质例如磷的排放，以及对空气中臭气

4、的排放。在这类污染中，至少氮排放污染和臭气的污染直接和日粮中的粗蛋白含量有关。目前，低蛋白日粮研究的成果及影响已经超越了最初拟定的目标。这些研究推动人们更深刻地从理论上认识动物的代谢需求，在动物营养科学的发展历程上留下了划时代的印迹。例如，为了解决某些低蛋白日粮导致猪胴体变肥，人们对猪的能量需要从代谢能水平深入到了净能的层次。在法国INRA(国家农业研究院)的研究人员的努力下，欧洲的猪日粮配方进入了净能的时代。再例如，尽管满足了理想蛋白所规定的各种(必需)氨基酸的需要，肉鸡对日粮蛋白水平降低的幅度仍然比较敏感，这一现象引发了人们对肉鸡非必需氨基酸需要的思考，越来越多的科研人员开始关注这方面的研

5、究。下面通过实例考察猪和肉鸡低蛋白日粮开发取得的成果，探讨饲料企业和养殖场如何安全、有效地利用本学科发展的最新成果。低蛋白日粮低氨基酸日粮低蛋白日粮的基础是理想蛋白比例。严格地说，所谓低蛋白日粮，就是在配制日粮时根据理想蛋白设定必需氨基酸水平，而日粮的粗蛋白水平由配方程序自动选定的日粮。这样配制的日粮因为尽可能使用多种工业氨基酸，动物的必需氨基酸的需要得到了满足，非必需氨基酸过量的程度大大减少。因此，日粮的粗蛋白水平较现有的推荐标准有不同程度的下降。日粮粗蛋白水平能够降低多少，这取决于能够利用的工业氨基酸的种类。配制低蛋白日粮时需要注意的一个问题是，低蛋白日粮的赖氨酸水平必须和高蛋白日粮一致，

6、而且，其他必需氨基酸和赖氨酸的比例要达到理想蛋白的标准，才能保证动物的生产性能不受负面的影响。凡是降低粗蛋白的同时降低了日粮赖氨酸水平的试验，无一例外都损害了动物的生长。例如，Kerr等(1995)比较了降低日粮粗蛋白水平时补充和不补充赖氨酸、苏氨酸和色氨酸对8-21公斤、21-55公斤和55-92公斤阶段对猪生产性能的影响。如果不补充氨基酸，仔猪料在降低4%的粗蛋白(从19%到15%)后，日粮的赖氨酸含量从1.04%降低至0.75%；中猪料在降低4%的粗蛋白(从16%到12%)后，日粮的赖氨酸含量从0.82%降低至0.53%；大猪料在降低3%的粗蛋白(从14%到11%)后，日粮的赖氨酸含量从

7、0.82%降低至0.53%。在这个试验中，降低蛋白水平后不补充氨基酸，仔猪的增重从420克/日下降为370克/日，增重/饲料比0.55下降到0.48，中猪的增重从770克/日下降为650克/日，增重/饲料从0.40下降到0.36，而大猪的增重从870克/日下降为780克/日，增重/饲料从0.32下降到0.27。所有的指标差异均显著。但是，降低蛋白补充氨基酸这一处理组的生产性能和高蛋白日粮组没有显著差异。此例说明，成功的低蛋白日粮降低粗蛋白但不降低赖氨酸水平。在肉鸡，Bregendahl等(2002)的试验也说明降低粗蛋白水平时降低赖氨酸水平对肉鸡生长表现的危害。该试验之目的是比较饲喂高、低蛋白

8、水平日粮(分别补充必需和非必需氨基酸)的7-21日龄肉鸡的生长情况。在试验一，粗蛋白水平从23.4%最多降低到18.90%，在试验二，粗蛋白水平从23.99最多降低至18.48%，在试验三，粗蛋白水平从23.37%最多降低至18.26%。在所有的试验中，低蛋白日粮组的增重/饲料比显著低于高蛋白日粮组。在试验一和二，低蛋白日粮组的增重显著低于高蛋白日粮组。只有在试验三，高蛋白组的增重和低蛋白组没有差别。但是，试验一的低蛋白日粮可消化赖氨酸的含量只有0.99%(而高蛋白组为1.24%)，试验二的低蛋白日粮可消化赖氨酸的含量在1.03%-1.11%(而高蛋白组为1.18%)，试验三的低蛋白日粮可消化

9、赖氨酸的含量只有1.03%-1.13%(而高蛋白组为1.19%)。由于赖氨酸对蛋白质沉积的第一限制性作用，所以，肉鸡生产性能的差异可以用赖氨酸含量降低来解释，试验结果并不能完全归结于低蛋白日粮。所以，成功的低蛋白日粮，它的粗蛋白水平降低，但它的赖氨酸水平不降低，而且其他必需氨基酸和赖氨酸的比例需要保持在理想蛋白的水平。这是降低粗蛋白水平但不影响动物生长和生产性能的前提条件。猪：各阶段的日粮蛋白水平仔猪对日粮的粗蛋白含量不敏感。满足了赖氨酸需求和保持必需氨基酸平衡(理想蛋白)的仔猪日粮，其粗蛋白水平最多可以降低4%而不影响猪的生产性能(Kerr等，1995)。由于仔猪对于整个生长阶段的重要性，作

10、者已经对仔猪的低蛋白日粮进行了专门的介绍(乔岩瑞，2003)，在这里不做赘述。同仔猪日粮一样，中、大猪日粮粗蛋白水平也可以在降低数个百分点的情况下，不影响猪的生产性能。表一列出降低粗蛋白水平补充氨基酸对猪生产性能的作用。表一添加L-赖氨酸，L-苏氨酸，DL-蛋氨酸和L-色氨酸的低蛋白日粮对猪生长的影响(Kies等，1992：阉猪和母猪，生长期26到60公斤，肥育期60到95公斤，采食量根据体重变化而调节)处理组蛋白水平(%)生长期/肥育期一18/16二15/13三12/10效果赖氨酸，%0.94/0.860.94/0.860.94/0.86-苏氨酸，%赖氨酸含硫氨基酸，%赖氨酸色氨酸，%赖氨酸

11、采食量(生长期+肥育期)，克/日氮保留，生长期，克/日/公斤0.75氮保留，肥育期，克/日/公斤0.75增重，克/日71632320231.221.0884560601919891.111.1084060601920171.040.94820-NSNSNSNS在这个例子里，中、大猪日粮的粗蛋白水平最多降低了6%，在保证氨基酸供给的情况下，猪的采食量、氮保留和日增重不受影响。很显然，在高蛋白组(处理组一)中，苏氨酸、含硫氨基酸和色氨酸是多余的。在中期和后期，只要保证必需氨基酸的供给，日粮的粗蛋白水平可以分别设定在12%和10%(中、后期，处理组三)。氨基酸的平衡最直观的表述是理想蛋白。体蛋白的氨

12、基酸组成一般不依赖于体重、基因型和品种而变化(Hess,1999)。根据这个发现，对于理想蛋白的比例，中国土种猪和三元杂交猪的差别不大。它们对必需氨基酸需求的不同很可能是由赖氨酸需求的不同而造成的。配制稳妥的低蛋白猪日粮需要以理想蛋白为基础。反过来，低蛋白日粮的研究是对猪的理想蛋白模型的严格检验。猪的低蛋白日粮的成功，显示了猪理想蛋白模型的日渐成熟，已经达到了可实际应用的程度。表二报道了Henry(1993)，Wang和Fulller(1989)以及Chung和Baker(1992)发表的理想蛋白数据。表二猪的理想蛋白质必需氨基酸相对赖氨酸的最低值HenryWang和Fuller Chung和

13、Baker 文献出处赖氨酸苏氨酸含硫氨基酸色氨酸异亮氨酸缬氨酸猪：非必需氨基酸供给不受影响(1993)1006060186070(1989)1007263186075(1992)1006560186068按照理想蛋白比例，粗蛋白中的必需氨基酸要达到总氮的45%以上。很多学者(如Lenis等，1999)的研究都显示：为了使氮的利用率最优化，必需氨基酸和非必需氨基酸的比例应该在50%:50%。必需氨基酸(45%)和非必需氨基酸(55%)的这一比例等同于6.5%的赖氨酸:粗蛋白的比例。这一赖氨酸:粗蛋白的比例可以使氮保留达到最佳。在商品日粮中，从非必需氨基酸中来的氮一般占总氮的50%以上，从必需氨基

14、酸中来的氮经常占总氮量的50%以下(或甚至少于45%)。此外，商业饲料中大多数日粮的赖氨酸:粗蛋白比例都低于6.5%，说明商业饲料的必需氨基酸不足或非必需氨基酸多余这种现象是普遍存在的，降低日粮粗蛋白水平这一工作仍然有潜力可挖。必需氨基酸和非必需氨基酸在总氮中的比例似乎和日粮的粗蛋白水平没有关系。这一观点源自于：当减少日粮中的蛋白水平时，必需氨基酸(组氨酸，苯丙氨酸，亮氨酸)和非必需氨基酸都减少了。必需的和非必需的氨基酸同时减少，它们的比例一般保持在45:55左右。这种情况在Le Bellego等(2001，表三)的试验日粮里有详细表述。因此，为了提高必需氨基酸和非必需氨基酸的比例，在降低粗蛋

15、白的同时添加工业氨基酸似乎是最有效的方法。表三 Le Bellego等(2001)的试验：将日粮中氮分为必需氨基酸和非必需氨基酸日粮生长期育肥期粗蛋白，%1原料小麦玉米豆粕麦麸L-赖氨酸盐酸盐L-蛋氨酸L-苏氨酸L-色氨酸L-异亮氨酸L-缬氨酸维生素和矿物质可消化赖氨酸，%日粮2总赖氨酸，%日粮3氮含量，克/公斤日粮氮，日粮氮，必需氨基酸氮，非必需氨基酸氮/总氮，%2必需氨基酸非必需氨基酸20.132.7434.9626.552.503.250.871.0232.014.517.5455515.638.4640.8013.552.500.430.100.170.040.030.083.850.

16、860.9724.411.213.2465417.535.537.920.782.503.200.710.8427.812.315.5445613.341.4343.218.152.500.410.070.150.040.040.073.950.690.7920.69.211.445551干物质87.3%；2从分析值计算；3分析值猪：低蛋白日粮提高了日粮的净能水平开发能量水平较高的低蛋白日粮时，人们发现，在没有改变代谢能水平的情况下，低蛋白日粮组的猪，其能量利用发生了变化。例如，Noblet等(1987)研究低蛋白日粮对猪的生长和能量沉积的影响时，比较对照日粮(含17.8%的粗蛋白)同两种低蛋

17、白日粮(含15.3%的蛋白质，添加或不添加L-赖氨酸)时发现，摄食低蛋白日粮组的猪能量沉积多了5.1%-11.2%(表四)。表四日粮中的粗蛋白含量对能量利用产生的影响 (Noblet等, 1987: 母猪,始重19.5公斤，饲喂7周，喂养水平限制在22.0千焦/天)处理组粗蛋白，%赖氨酸摄入量，克/日代谢能摄入量，MJ/日脂肪沉积，克/日肌肉沉积，克/日增重，克/日一17.812.9a22118 a338 a700 a二15.310.8 b22132 c294 b649 b三15.3+L-赖氨酸12.8 a22124 b337 a699 a效果P<0.01-P<0.01P<0

18、.01P<0.01表四表明，在保持代谢能供给不变的情况下，给猪饲喂低蛋白日粮时，能量保留会提高，显示猪对能量的利用得到了改善。但是，当日粮缺乏足够的氨基酸供给而没有达到最佳生长水平时，这些多余出来的能量更多地以脂肪的形式保留下来。那么，这部分多余的能量是从哪里来的？为什么没有多余代谢能的日粮，在降低粗蛋白水平、蛋白质沉积不受影响的情况下，却有多余的能量作为脂肪保留下来？为了回答这个问题，一些试验就低蛋白日粮对能量利用做了重新评估。Le Bellego 等(2001，2002)的试验证明，降低生长猪日粮的粗蛋白含量是通过以下途径节省能量的：1)减少尿中与氮代谢相关的能量排泄(尿能)：摄入的

19、蛋白每减少1克，可减少3.5千焦的尿能损失。2)减少能量以热的形式损失(热能)：摄入的蛋白每减少1克，可节省7.0千焦的热能损失。由于代谢能没有考虑热能的损失，所以，代谢能不能够准确描述低蛋白日粮的能量代谢情况。正因为如此，在欧洲，人们将猪饲料配方的能量体系从代谢能深入到净能。按LeBellego等(2001，2002)的试验数据来计算，降低1%的粗蛋白水平，采食量为1公斤/日的猪每天可多摄入105千焦(25.1千卡)的净能用于生长，这相当于变相提高了日粮的能量水平。在没有额外氨基酸用于蛋白质沉积的情况下，根据能量保守的原则，这部分能量只能变成脂肪而沉积。将能量代谢深入到净能水平之后，胴体变肥

20、这一现象得到了科学的解释。这个研究对于中国养猪业具有特别的意义。对于能量水平偏低的中国猪日粮而言，配制低蛋白日粮可以提高偏低的日粮能量特别是净能的水平，从而缓解能量供应的不足。因此，低蛋白日粮无疑是提高我国低能量饲料品质的一种途径。肉鸡的低蛋白日粮降低饲料的粗蛋白水平也是肉鸡营养学的研究内容。和猪日粮一样，成功的肉鸡低蛋白日粮，它的赖氨酸水平和其它必需氨基酸水平应该满足生长的需要。由于苏氨酸是日粮肉鸡中第三限制性氨基酸，所以，降低肉鸡日粮的粗蛋白水平必须考虑添加L-苏氨酸的问题。Kidd等(2002)研究使用工业生产L-苏氨酸代替蛋白原料里的苏氨酸，发现在小鸡日粮中添加600克苏氨酸 /吨饲料

21、，可以使粗蛋白水平从21.92%降低至20.46%(降低1.46%)而不影响肉鸡(公、母)的增重和饲料转化率；在肉中鸡日粮中，添加272克苏氨酸/吨饲料，使粗蛋白水平从20.73%降低至20.07%(降低0.66%)，不影响肉鸡的增重和饲料转化率，但是当苏氨酸添加量大于272克/吨饲料而使粗蛋白水平低于20.07%时，肉鸡的增重和饲料转化率显著降低(P<0.01)；在肉大鸡日粮中，添加600克/吨饲料使粗蛋白水平从17.53%降低至16.25%(降低1.28%)，也不影响肉鸡的增重和饲料转化率。这说明，添加L-苏氨酸可以降低肉鸡日粮的粗蛋白水平。在一定粗蛋白水平上，工业苏氨酸和蛋白质中所

22、含的苏氨酸对肉鸡生产的意义是等同的。至今为止，与猪不同的是，肉鸡饲料的粗蛋白水平很少能够成功地降低2%-3%以上。即使保持赖氨酸水平不变，根据理想蛋白(没有考虑非必需氨基酸)配制日粮，粗蛋白水平也很难像猪日粮一样降低3%-6%而不影响生产性能的。这一情况引发了人们对肉鸡非必需氨基酸的研究。试验显示，参与尿酸和嘌呤合成的甘氨酸，其需要量并不代表非必需氨基酸的需要量，这是由于在日粮中添加谷氨酸(Heger和Pack, 1996；Schutte等，1997)或谷氨酰胺(酸)或天门冬酰胺(酸)(Bregendahl等，2002)或脯氨酸(Jiang等, 2001)不能改善甘氨酸缺乏日粮的生产性能。从而

23、使人们认识到甘氨酸的作用。Schutte等(1997)估计肉鸡甘氨酸加丝氨酸的需要量为1.8-1.9%，这大大高于NRC(1994)的推荐量(1.25%)。已知苏氨酸可以转化为甘氨酸，因此，苏氨酸具有节省甘氨酸的作用(Baker等 1972)。但是，在非必需氨基酸缺乏的日粮中添加苏氨酸并没有恢复肉鸡的生长，而在日粮中添加甘氨酸则部分恢复了肉鸡的生长速度(Jiang等, 2001)。该试验说明，除了甘氨酸之外，可能有其它必需或非必需氨基酸也是限制性的。针对出口型肉鸡企业的全植物蛋白日粮比添加了动物蛋白的日粮更容易缺乏甘氨酸。低蛋白日粮：补充氨基酸，提高日粮能量水平，降低成本低蛋白日粮其实是减少了

24、多余氨基酸的日粮。因此，低蛋白日粮需要补充更多的工业氨基酸。由于苏氨酸是猪或肉鸡日粮中的第二或第三限制性氨基酸，所以，降低日粮的粗蛋白水平必须补充工业苏氨酸。下面考察降低相当于1%粗蛋白水平的豆粕用量对日粮(假设该日粮是玉米豆粕型的中、大猪饲料或肉鸡饲料，赖氨酸、苏氨酸、含硫氨基酸满足需要，其他氨基酸过量)品质的影响。降低豆粕腾出的配方空间用工业氨基酸和玉米进行填充。表五是有关原料的营养含量和价格。表五玉米、豆粕、豆油和工业氨基酸的营养含量和参考价格粗蛋白(%)豆粕43.61玉米L-赖氨酸盐酸盐8.21194.4DL-蛋氨酸L-苏氨酸豆油93.072.40赖氨酸(%)含硫氨基酸(%)苏氨酸(%

25、)2.4611.0711.6010.2610.4010.34178.8000098.0000098.50000猪消化能(Kcal/公斤)32802猪代谢能(Kcal/公斤)3170334102331034780343403564035350341203377037970379203猪净能(Kcal/公斤)肉鸡代谢能(Kcal/公斤)2价格(元/公斤)19203235022.2026503324021.00338033350317.5413034630326.0293033000328.071103910036.51谯仕彦等(2002)；2中国饲料成分及营养价值表(1997)；3D. Sauva

26、nt等(2002).降低1%的日粮粗蛋白水平相当于降低2.29%的豆粕用量。表六是按四个方案分别补充工业氨基酸产品，使日粮中的赖氨酸、苏氨酸或含硫氨基酸达到原来日粮的水平时，对日粮粗蛋白、氨基酸、能量和价格的影响。从表六可看到，由于补充了玉米和氨基酸，日粮的粗蛋白降低并不到1%。表六降低来源于豆粕的1%的日粮粗蛋白、补充氨基酸和玉米对日粮的影响需要降低豆粕的用量(公斤/吨)豆粕方案一-22.93补充原料(公斤/吨)方案二方案三方案四L-赖氨酸盐酸盐L-苏氨酸DL-蛋氨酸玉米000+22.93+0.6400+22.29+0.64+0.300+21.99+0.65+0.30+0.16+21.82L-赖氨酸-0.0500营养水平变化(%)00L-苏氨酸含硫氨基酸粗蛋白-0.029-0.015-0.81-0.