凈能體系下環保日糧在生長育肥豬上的應用研究進展

黃 強 ，孫亞楠 ，朱秋鳳 ，齊志明，劉鳳美 ，張衛輝 ，邵彩梅 *

（1.北京三元禾豐牧業有限公司，北京 昌平 102202；2.河南禾豐牧業有限公司，河南 開封 475000；3.開封市畜產品質量監測檢驗中心，河南 開封 475000）

近年來，隨著我國養豬業和飼料行業的迅猛發展，導致國內優質蛋白質飼料資源嚴重不足，大豆進口數量逐年增加，養殖環境污染問題也日趨嚴重。當前如何更有效地提高蛋白質的利用率，降低大豆進口依賴度，減少氮排放，已經成為我國養豬業和飼料行業努力提高經濟效益、社會效益和生態效益的重要課題。采用低氮排放環保日糧可以降低粗蛋白質水平，提高蛋白質和能量的利用率，有助于緩解飼料資源緊張和養殖環境壓力，目前已經受到國內外動物營養學者們的密切關注。豬低氮排放環保日糧是指將日糧粗蛋白質水平在NRC推薦標準下降低2～4個百分點，并添加適宜水平的合成氨基酸，在維持豬正常

生長的條件下，降低機體多余氮素排放，以減少氮素消化吸收過程中的能量損失，從而實現蛋白質和能量利用率的最大化。

國內外學者的大量研究表明，利用凈能（Net energy，NE）體系配制低氮排放環保日糧能夠更真實地反映豬的生長速度與賴氨酸、能量之間的關系，更有效地改善生長育肥豬的生產性能、調節脂肪沉積和胴體脂肪含量、降低日糧消化能（Digestible energy，DE）的需要量、提高氮利用率、減少氮排放和增加養殖利潤等[1-4]。目前，對于低氮排放環保日糧的理論研究，大多集中在日糧粗蛋白質水平的降低程度、合成氨基酸的添加量以及賴氨酸與DE比或賴氨酸酸與代謝能（Metabolizable energy，ME）比，而對如何平衡賴氨酸與NE水平之間的關系的研究極少。另外，NE體系在歐洲國家已經廣泛盛行，主要用于克服DE和ME體系的局限性，而NE體系研究在我國還處于起步階段。因此，大力推動NE體系在低氮排放環保日糧上的研究，對緩解我國蛋白質飼料資源匱乏、提高養豬效益和減少環境污染，實現我國養豬業和飼料加工業的健康可持續發展具有重要的理論意義和實踐價值。

1 豬的能量體系

1.1 能量體系的基本概念

能量是飼料中的重要組成部分，在飼料成本中占相當大的比例，動物的營養需要或營養供給均可以用能量為基礎表示，其中能夠被動物利用的能量稱為有效能。飼料的有效能可以用不同的能量體系來表達，根據能量被動物消化利用的途徑可以分為DE、ME和NE。豬只對飼料中能量的利用如圖1所示。其中，NE又分為生產凈能（NE for production，NEp）和維持凈能（NE for maintenance，NEm）， 其中NEp主要用于合成蛋白質、脂肪以及母乳合成和胎兒發育等，NEm主要用于維持肌肉運動、組織周轉代謝和體溫等[5-6]。

1.2 能量體系的比較

在以往的低氮排放環保日糧研究中，使用DE或ME體系一般會過高估計了高蛋白質或高纖維日糧的有效能值，而過低估計了高脂肪或高淀粉日糧的有效能值，沒有更好地發揮出低氮排放環保日糧的優勢[7-8]。NE體系可以使日糧能量值與動物能量需要在同一基礎上得以表達，而與所含飼料組成成分無關，并且NE值是基于可消化營養物質的能量效率而獲得，即考慮了糞能、尿能、甲烷能和體增熱的損失，這樣可以更準確地預估豬用于維持和生產過程的能量需要，比DE值或ME值更接近于有效能值[9-10]。

豬的生長速度主要依賴于日糧蛋白質（賴氨酸）與能量的水平及比例。NRC（1998）[11]指出生長育肥豬存在最佳賴氨酸與能量比，且以日糧能量水平表示的生長育肥豬氨基酸需要量會隨日糧能量水平的增加而增加。如果利用合適的氨基酸與NE比，可以更準確地配制日糧，從而有效地提高氮的利用率，減少氮排放和能量損失以及降低飼料成本。據筆者多年經驗，利用NE體系配制的生長豬日糧，在保證豬只生長性能的同時，能夠有效降低飼料成本50～100元/t。

因此，利用NE體系預估飼料的有效能值，并在生長育肥豬日糧中通過平衡必需氨基酸的組成來降低粗蛋白質水平，對實現豬的最佳生長潛力和最大經濟效益具有重要意義。

圖1 生長育肥豬日糧能量利用示意圖[5-6]

2 NE體系配制低氮排放環保日糧的技術基礎

2.1 理想蛋白質理論

理想蛋白質是指日糧含有適宜的氮素含量和最佳的氨基酸比例，可以同時滿足動物對必需氨基酸和非必需氨基酸的營養需要。該理論認為，在理想蛋白質條件下動物對氨基酸的有效利用率可以達到100%，并且日糧中的必需氨基酸都具有同等限制性。豬的理想蛋白質模式如表1所示。

表1 豬的理想蛋白質模式

2.2 可消化理想氨基酸模式

可消化氨基酸是指動物攝入的日糧蛋白質經胃腸道消化后可以被吸收的氨基酸?？上硐氚被崾侵竸游飻z入的日糧蛋白質中所含可消化氨基酸的組成與動物所需氨基酸的組成及比例一致，動物對該種蛋白質的利用率達到100%。在實際生產中，準確地測定日糧中可消化氨基酸的含量及動物可消化氨基酸的需要量是配制低氮排放環保日糧的技術關鍵。不同體重豬的可消化理想氨基酸模式見表2。

2.3 人工合成氨基酸技術

在蛋白質營養理論中，動物對蛋白質的需求實質上是對可消化氨基酸的利用。在玉米-豆粕型日糧中，可消化賴氨酸、可消化蘇氨酸、可消化蛋氨酸和可消化色氨酸分別為第一、第二、第三和第四限制性氨基酸，它們的含量及其平衡程度會直接影響蛋白質的利用率和經濟效益。目前，賴氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸和色氨酸等4種限制性氨基酸的人工合成技術已經完全成熟，并且在豬的低氮排放環保日糧配制中成功應用，使得日糧氨基酸供給更加均衡、養殖環境改善更加顯著和非常規飼料資源利用更加廣泛，這將給養豬業和飼料行業帶來巨大的經濟價值和社會生態效益。

2.4 小肽營養理論

研究表明，日糧中的完整蛋白質或小肽是動物獲得最佳生長性能所必需的營養物質，同時，完整蛋白質或小肽的某些特殊營養生理作用也是合成氨基酸無法代替的[13]。在人體吸收的蛋白質中，大約67%是以小肽的形式吸收，只有接近33%是以氨基酸的形式吸收。Boza等[14]的研究發現，含有小肽的日糧在機體蛋白質的沉積上明顯優于以游離氨基酸混合組成的日糧。因此，大幅度降低日糧粗蛋白質水平，利用合成氨基酸大量替代完整蛋白質，可能會減少日糧氨基酸以小肽形式的可用性。但日糧粗蛋白質水平最低達到多少，仍能滿足動物對完整蛋白質或小肽的需要，保證最佳生長性能，尚有待于進一步研究。總之，小肽營養理論的提出為研究低氮排放環保日糧提供了更加科學的理論基礎和技術支持。

3 NE體系下低氮排放環保日糧在生長育肥豬上的應用

3.1 對生長育肥豬生產性能的影響

大量研究表明，在生長育肥豬日糧中添加適宜水平的必需氨基酸可以緩解因日糧粗蛋白質水平降低而引起的生長性能下降的問題。當生長育肥豬日糧粗蛋白質水平降低2%～3%并添加必需氨基酸，不會改變豬的生長性能[15-18]。筆者及所在單位自2011年以來，一直從事低氮排放環保日糧對生長育肥豬生長性能的課題研究，通過大量對照試驗發現，利用NE體系將日糧的粗蛋白質水平在NRC（1998）推薦標準上降低2%，并添加適宜水平的賴氨酸、色氨酸、蛋氨酸和蘇氨酸，無論是生長豬還是育肥豬，其生長性能都沒有顯著變化，而且在豬的毛色體質和生長趨勢方面更優于高蛋白日糧對照組（見表3），這與以上研究表明的結果是一致的。

表2 生長育肥豬可消化理想氨基酸模式

表3 低氮排放環保日糧對生長育肥豬生長性能的影響

當日糧粗蛋白質水平降低4%或4%以上時，添加必需氨基酸對生長育肥豬生長性能的研究結果尚存在爭議。Yi等[1]、Shriver等[19]和周平[20]研究表明，日糧粗蛋白質水平降低4%時，不影響生長育肥豬的生產性能；而Deng等[21]、Powell[22]和 Zhang 等[23]報 道，生長育肥豬日糧粗蛋白質水平降低4%或4%以上時對其生長性能會有負面影響，這可能與粗蛋白質水平降低的程度、合成氨基酸添加的種類和數量有－定的關系。另外，粗蛋白質水平下降的幅度過大，無論補充多少單體氨基酸也會對動物的生長造成抑制，因為根據小肽營養理論，氨基酸的很多生物學功能是通過小肽來完成的，單體氨基酸并不能完全取代小肽的功能。

3.2 對育肥豬胴體品質的影響

如何改善育肥豬的背膘厚度和胴體瘦肉率一直是我國養豬業亟需解決的一個重要問題，因為它直接關乎到養殖者的經濟效益。景紹紅[24]研究認為，日糧營養水平特別是能量對豬的胴體組成性狀有很大的影響，蛋白質或氨基酸與能量之比直接決定了豬體蛋白質和脂肪沉積的比例。近年來很多研究表明，日糧中降低粗蛋白質水平并添加合成氨基酸，可以減少氮素消化吸收過程中的能量損失，抑制多余氨基酸的脫氨基作用以及尿素的合成和排泄，同時也能降低體蛋白質的周轉代謝和熱增耗，使能量在體內的利用效率最大化[25-26]。從表4可以看出，與DE或ME體系比較，采用NE體系配制低氮排放環保日糧，能有效改善育肥豬胴體品質。這主要是因為利用DE或ME體系使得低氮排放環保日糧的NE值增加，當豬采食日糧時，機體消耗在氨基酸脫氨基以及蛋白質周轉方面的能量減少，產生的熱量也就減少，多余的能量會以脂肪的形式沉積在動物體內，從而增加豬背膘厚度，胴體變肥。

表4 低氮排放環保日糧對生長育肥豬胴體品質的影響

3.3 對環境的影響

隨著我國生豬養殖規模的不斷發展，生豬存欄量逐年增長，而豬的糞尿所產生的污染也逐漸超出了自然環境的承載能力，尤以糞尿中含有的大量未被消化利用的氮素對環境的污染最為嚴重。低氮排放環保日糧的一個最重要作用就是降低氮素排放和改善養殖環境。已有大量研究表明，在理想蛋白質模型下，降低生長育肥豬日糧中粗蛋白質水平并添加合成氨基酸，可以提高飼料氮利用率、減少糞尿中氮的排泄和氨氣的排放，從而緩解養豬業對周圍環境的污染。表5所示為日糧粗蛋白質水平對豬氮利用率和排泄量的影響。

表5 日糧粗蛋白質水平對豬氮利用率和排泄量的影響

4 小結和展望

在當前蛋白質飼料資源緊張、養殖環境污染日益嚴重的情況下，利用凈能體系配制低氮排放環保日糧已經顯現出了極高的經濟價值和社會生態效益，不僅不會影響豬的生長性能和胴體品質，還會顯著降低氮排放和養殖成本，這對緩解我國蛋白質飼料資源匱乏、提供經濟和高效的豬飼料產品以及減少養殖環境污染，實現我國養豬業和飼料加工業的健康可持續發展具有重要的理論意義和實踐價值。

總之，利用凈能體系配制低氮排放環保日糧并非簡單地降低日糧粗蛋白質水平，其技術要求相當復雜。未來，隨著凈能體系研究的不斷深入，理想蛋白質理論、可消化理想氨基酸模式和小肽營養理論的不斷發展，人工合成氨基酸技術的日趨成熟，低氮排放環保日糧技術將會成為飼料行業發展的主導技術。