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猪的“理想蛋白质”模式与高效低蛋白日粮

作者:来源:时间:2008-06-10 15:02点击:

 

  一直以来,猪的日粮采用都是高能量、高蛋白模式。但随着蛋白原料的日趋紧张及化学合成氨基酸产品的开发,低蛋白日粮的应用正越来越受到重视。在这方面,国内外已进行了大量的研究,并取得了令人满意的效果。本文将就猪的“理想蛋白质”营养需要与低蛋白日粮的应用情况作一综述。

  1理想蛋白质

  “理想蛋白质”是指含有最佳氨基酸组合和利用率的饲料蛋白质,同时为动物合成蛋白质提供最佳比例的必需氨基酸(EAA)。在理想蛋白质条件下动物可以实现最高饲粮蛋白质利用率,同时饲粮中的EAA具有同等限制性。重要的“理想蛋白质”体系有英国Rowett研究所Wang和Fuller(1989,1990)的模式、英国ARC(1981)模式、美国Ilinois大学Chung和Baker(1992)的模式(表1,表2)。其中ARC模式是以瘦肉组织中的氨基酸组织中的氨基酸平衡为基础,Fuller等以猪最大氮沉积为基础,Baker等饲喂补充晶体氨基酸的纯合饲粮所得到的数据为基础,而NRC则以文献调研的数据推导为基础。

  在各种“理想蛋白质”模式中,均以必需氨基酸与赖氨酸的比率来描述。

  在典型的玉米-豆粕型日粮中,赖氨酸是第一限制性氨基酸,苏氨酸、蛋氨酸和色氨酸则依次分别为第二、第三和第四限制性氨基酸。最近的研究表明,异亮氨酸、缬氨酸,可能还有组氨酸,在日粮蛋白质含量降低2~4个百分点时也可能具有限制性。

  1.1赖氨酸

  赖氨酸在必需氨基酸中占有重要的地位。赖氨酸是猪玉米-豆粕型日粮中第一限制性氨基酸,是影响猪生长最重要的氨基酸。营养学家对猪的赖氨酸需要量研究最多,而且结果较准确。现在在猪的日粮中补充赖氨酸变得越来越普遍,在进行日粮配方时首先会考虑赖氨酸的需要,并且作为平衡其它氨基酸的参考氨基酸。

  赖氨酸的作用绝大部分用于合成体内蛋白质,不会产生具有生物学意义的次级代谢物。赖氨酸的缺乏将限制蛋白质合成,因此限制增重。结果,未用于合成蛋白质的能量被用于脂肪沉积。在饲料中加入赖氨酸能够使饲料粗蛋白水平降低有同时保持赖氨酸的水平不变,提高饲粮所含粗蛋白的利用率,提高猪的生长性能和胴体瘦肉率,从而保证最佳的生长。赖氮酸与蛋白质之间的比值,实际饲粮中应达到4.5%~5.0%,“理想蛋白质”的目标值是6.5%~6.8%,Wang和Fuller(1980)报道,“理想蛋白质”的赖氨酸与粗蛋白比例为7%。

  1.2苏氨酸

  苏氨酸是最后被发现的必需氨基酸。在大多数植物性蛋白质饲料(尤其是谷物类饲料)中,苏氨酸是第二或第三限制性氨基酸。近年来,合成赖氨酸和蛋氨酸在配合饲料中的应用使苏氨酸逐渐成为影响动物生产性能的限制性因素。“理想蛋白质”概含的流行使苏氨酸的添加显得越发重要。

  动物体内不能合成苏氨酸,必须由食物供给。添加合成苏氨酸以降低日粮蛋白质水平是目前研究的热点。在高蛋白日粮中添加苏氨酸,对动物没有效果;而在低蛋白日粮中添加苏氨酸,则可以平衡猪“理想蛋白”的氨基酸比例,显著提高动物的生长率和饲料利用率。日粮中赖氨酸或蛋氨酸过量时,苏氨酸的需求量增大,添加适量苏氨酸可消除因赖氨酸或蛋氨酸过量造成的体增重下降。而且,添加苏氨酸也可造成色氨酸过量引起的生长抑制。

  几位学者(Chung和Baker,1992;Henry,1992;Baker,2000)的研究表明,当可消化苏氨酸/赖氨酸比值达到65%时,猪的生长达到最佳。

  1.3蛋氨酸和胱氨酸

  动物对蛋氨酸需要量的研究国内外已有了较多报道,蛋氨酸具有较高的营养价值和重要的生理功能。蛋氨酸在动物体内主要用于合成体蛋白和为某些甲基化合物(磷酸肌酸,胆碱等)的合成提供甲基。在动物体内不能直接合成,动物对蛋氨酸的需要只能由由蛋氨酸满足,对胱氨酸的需要则可由蛋氨酸满足,但日粮中含有足够的胱氨酸则可降低蛋氨酸的消耗。

  猪在生长前期尤其是仔猪阶段蛋氨酸需求量大。由于摄取高蛋白质饲料,容易发生腹泻,可以通过添加蛋氨酸而降低日粮蛋白水平。蛋氨酸和胱氨酸需求约是总赖氨酸的60%。

  另外,应当引起注意的是:蛋氨酸是合成蛋白质所需的20种氨基酸中毒性最强的一种,当日粮中蛋氨酸含量过高时,会明显抑制动物生长。

  1.4色氨酸

  色氨酸是动物维持和生长的必需氨基酸,具有多样生理功能,在动物体内不能合成。在常规饲料原料中,它分别是玉米和大豆粕的第二和第三限制性氨基酸。近年来,由于在配合饲料中大量使用合成的赖氨酸和蛋氨酸,使得色氨酸也成为饲料中主要的限制性氨基酸。在饲料中微量添加色氨酸,能产生很明显的效果。

  色氨酸除了和蛋白质沉积有关,还和各类代谢途径有关。色氨酸是一种具有代谢活性的氨基酸,它是合成脑血清素(又名5-羟色胺,5-HT)的前体。饲料中的部分色氨酸到大脑中被代谢成为血清素,后者是一种调节采食量有关的神经递质(Henry等,1992)。作为参与摄食量调节的化合物,色氨酸对猪的营养起着关键的作用。研究表明,色氨酸不足将引起猪的采食量显著降低,进而导致猪的生长速度减慢、饲料转化率低下(伍喜林,1993;林映才,1999)。

  许多学者(Wang和Fuller,1989;Chung和Baker,1992;Henry,1992;Baker,2000)一直以来推荐18%的色氨酸与赖氨酸的比例。然而,最近有试验表明,把这个比例从18%增加到22%后,仔猪的增重会更快。

  1.5缬氨酸、异亮氨酸

  目前市售的饲料级氨基酸产品仅有L-赖氨酸盐酸盐、DL-蛋氨酸、L-苏氨酸、L-色氨酸,由于缺乏工业生产的饲料级缬氨酸和异亮氨酸,在实际生产中,缬氨酸和异亮氨酸不能通过添加饲料级的产品来改变。关于缬氨酸和异亮氨酸的缺乏一直了解很少,Clhung和Baker(1992)推荐缬氨酸、异亮氨酸与赖氨酸的比率分别为68%、60%。

  2为什么考虑用低蛋白日粮

  2.1有利于动物的健康

  对于小猪而言,断奶期腹泻的发生率和严重程度远远超过后期。主要原因是断奶时小猪的食物从液体的母乳变成固体的饲料,尚未完全发育成熟的消化道对食物的酸化能力有限。食物的酸化程度不足导致蛋白质消化的下降和病原微生物的增生。

  限制日粮蛋白质水平有助于减少到达后消化道的未消化蛋白质,而且,可以在一定程度上降低食糜的pH,使之更接近于最佳pH。

  低蛋白日粮更易被消化,有助于降低病原微生物的繁殖,抑制仔猪腹泻的发生(表3)。

  从以上几位研究者的试验中可以看出:蛋白质的水平越低,腹泻的发生率也越低。

  2.2有利于环境保护

  降低日粮的蛋白质使氮的排出减少,同时使能量损失亦减少,过量的蛋白质每超过1%将使能量的可利用率降低约1%,这是因为氮以尿素形式排出,尿素含有能量,同时,未被消化的蛋白质排出体外时,使饮水量增加,并产生过量的热量,造成能量损失。

  在所有的试验里,低蛋白日粮均显著减少氮的排出。平均而言,每减少1%的蛋白质,就可以使氮排出降低10%。如果分阶段饲养,氮排放能够减少50%。另有文献显示,当猪的摄入的蛋白质减少。总之,使用低蛋白日粮可以减少环境污染。

  2.3更好的经济效益

  在进行日粮配制时,大量使用动物性饲料如乳清粉、奶粉、鱼粉等则必将大幅度地提高饲养成本;而若大量使用植物性饲料,尤其是植物性蛋白质饲料如通常所见的豆粕(饼),因其含有能引起仔猪肠道过敏性的抗原成分--大豆球蛋白和β-聚球蛋白,而引起日期断奶仔猪的大批量的腹泻,给生产场带来相当大的经济损失。为防止用大量植物性蛋白质饲料而致使仔猪腹泻,可采用降低日粮蛋白水平的方法。

  在使用合成氨基酸产品配制低蛋白日粮时,不管谷物的价格走向如何,能将豆粕价格波动对饲料成本的影响限制在最小范围内,从而优化饲料成本。

  3低蛋白日粮的技术可行性

  3.1低蛋白日粮的生产性能和高蛋白日粮一样

  动物对蛋白质的需要,实质上是对氨基酸的需要,故通过降低日粮中的蛋白质含量,补充一些人工合成的必需氨基酸,应该是可行的。

  一般认为在补充赖氨酸的条件下,日粮蛋白水平比NRC(1998)推荐水平低2个百分点时,对生长性能不会产生不良影响(Easter和Baker,1980)。但是如果日粮蛋白水平比NRC(1998)推荐的水平低4个百分点时,则必须同时满足赖氨酸、色氨酸和苏氨酸的需要,才能保证猪的生产性能不受影响(Russell等,1983)。试验表明将生长猪日粮的粗蛋白质含量从16%降至14%,同时向低蛋白含量的日粮补加赖氨酸和色氨酸可获得与16%蛋白含量的日粮同样的生产性能。在8~50kg和50~90kg阶段分别采用低于NRC(1998)蛋白标准3个和2个百分点水平的日粮,可导致生长速度和胴体瘦肉率下降,但可通过强加适量氨基酸来弥补这一不足(Kerr等,1995)。研究表明,将生长肥育猪日粮中的粗蛋白水平降低2%,而同时补充必需氨基酸,对于猪的生产性能没有产生不利的影响。张常明等(1999)报道在日粮的蛋白水平降低2个百分点时,用合成赖氨酸和苏氨酸来满足仔猪的氨基酸需要仍能维持仔猪的生长速度,提高饲料报酬和减少腹泻频率。

  当然在日粮中添加合成氨基酸,并不能无限地降低蛋白质水平,只有在蛋白质水平降低幅度不超过标准4个百分点时,才能获得与对照组相似的生产性能。在一定范围内,猪低蛋白质氨基酸平衡日粮可获得较满意的生产性能,但当日粮蛋白质水平低于11%时,同样不可避免猪生产性能的显著下降。

  3.2动物利用游离氨基酸的效率等同利用蛋白中的氨基酸效率

  蛋白质在动物体内必须首先被分解为氨基酸之后才能够被吸收利用。对动物而言,游离氨基酸的效率与吸收的蛋白中的氨基酸对动物的作用是相同的。添加游离氨基酸没有生物学上的限制,关键是要保持氨基酸之间的平衡。

  3.3低蛋白日粮不导致胴体变肥

  通过在日粮中(尤其是低蛋白日粮)添加合成的赖氨酸可以改善猪的胴体品质,增加瘦肉率沉积,减少脂肪的沉积,从而增加猪肉可食用部分的比例。许多试验数据显示,猪日粮中增加赖氨酸可以降低背膘厚度、增加眼肌面积和瘦肉率,这种反应在青年母猪更明显,呈线性反应。Baker(2000)在其早期进行在低蛋白日粮中添加赖氨酸的研究中,与正常对照组比较,低蛋白日粮而不添加赖氨酸的猪的胴体质量差,但添加赖氨酸以后,可以恢复正常。

  4结语

  人们对氨基酸的营养研究正越来越深入,猪日粮的组成模式将由高蛋白模式向氨基酸平衡的低蛋白模式转变,从而创造更好的经济效益。

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