低蛋白質(zhì)日糧補(bǔ)充植酸酶對育肥豬生長性能、糞便特征及甲烷排放的影響

王若綺，李 哲

（吉林工程職業(yè)學(xué)院，吉林四平 136001）

養(yǎng)豬生產(chǎn)造成的環(huán)境污染是一個亟需解決的問題，因?yàn)槠涠趸?、甲烷等溫室氣體的排放量較大。由于我國是養(yǎng)豬生產(chǎn)及豬肉消費(fèi)大國，且隨著未來人口的增長，將增加對豬肉的需求，因此，在提高集約化養(yǎng)豬生產(chǎn)程度的基礎(chǔ)上，需降低溫室氣體的排放。二氧化碳、一氧化二氮和甲烷會降低臭氧層，進(jìn)而導(dǎo)致全球變暖。此外，豬的配合飼料通常比其他動物含有更多的蛋白質(zhì)，導(dǎo)致糞便中含有較多未消化的蛋白質(zhì)排出。鄧沖等（2015）報道，低蛋白質(zhì)日糧通過補(bǔ)充脂肪在宿主代謝中發(fā)揮有益作用，同時降低日糧蛋白質(zhì)水平也會影響豬的肌肉氨基酸代謝和肉質(zhì)。因此，降低動物氮排放可能是減少溫室氣體排放的一個策略。Fan等（2017）研究表明，在NRC推薦營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上將日糧粗蛋白質(zhì)水平降低2%～4%，同時補(bǔ)充必需氨基酸，可提高氮利用率，降低飼料成本和氮排泄，促進(jìn)腸道健康，同時對豬的生長性能無負(fù)面影響。豬飼料中的營養(yǎng)成分主要由谷物型原料提供，但植物原料中含有植酸，其與磷結(jié)合形成植酸鹽，而豬無內(nèi)源性植酸酶，不能分解植酸鹽，導(dǎo)致磷的利用率低，其中大部分?jǐn)z入的磷通過糞便或尿液排出（竇勇等，2015）。在商業(yè)集約化養(yǎng)豬生產(chǎn)中，改善豬的生長性能，降低生產(chǎn)成本是目標(biāo)，因此，改善豬日糧中磷的利用率，降低營養(yǎng)源損失，不僅可以節(jié)約成本還可以降低環(huán)境污染。日糧中添加植酸酶可以水解植酸，從而提高豬的磷利用率，因?yàn)橹菜崦甘且环N添加到動物飼料中的酶，目的是提高植物性成分中植酸結(jié)合磷的利用率，減少日糧配方中無機(jī)磷的含量，從而減少排泄到糞便和環(huán)境中的植酸磷含量（王德海等，2016）。因此，本試驗(yàn)旨在評估低蛋白質(zhì)日糧補(bǔ)充植酸酶對育肥豬生長性能、糞便特征及甲烷排放的影響。

1 材料與方法

1.1 動物分組 試驗(yàn)將520頭平均體重為（32.21±0.05）kg的73日齡商品豬隨機(jī)分為4組，每組5個重復(fù)，每個重復(fù)26頭。試驗(yàn)日糧采用2×2因子設(shè)計，即2種粗蛋白質(zhì)水平（14.0%和16.0%）及2個植酸酶添加水平（0和150 mg/kg），飼養(yǎng)試驗(yàn)為期3周。

表1 低蛋白質(zhì)日糧組成及營養(yǎng)水平

1.2 數(shù)據(jù)記錄 在試驗(yàn)開始和結(jié)束時對每個重復(fù)的豬進(jìn)行稱重，每天記錄飼料用量和豬群的死淘數(shù)，試驗(yàn)結(jié)束后計算平均日增重、平均日采食量、料重比和死亡率。

1.3 樣品采集與分析 飼養(yǎng)3周結(jié)束時，每組隨機(jī)抽取4頭豬，連續(xù)3d采集新鮮糞便和尿液。尿液和糞便樣本在收集后立即儲存在冰箱中，然后分別將4個樣本進(jìn)行混合，以40∶60糞便：尿液制成漿液。參考Lala等（2020）的方法分析糞尿樣品中甲烷、二氧化碳、硫化氫和氮含量。糞尿樣品的總固形物、揮發(fā)性固形物、氮和磷濃度參考Motsa和Roy（2008）的方法測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS軟件Multiaway ANOVA方差分析模型進(jìn)行統(tǒng)計分析，采用Turkey法進(jìn)行多重比較，同時研究兩個因素的交互效應(yīng)，P＜0.05表示組間差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 低蛋白質(zhì)日糧添加植酸酶對育肥豬生長性能的影響 由表2可知，日糧補(bǔ)充植酸酶對育肥豬末重、日增重和日采食量的影響均無顯著差異（P＞0.05），低蛋白與高蛋白質(zhì)日糧組育肥豬日采食量無顯著差異（P＞0.05）。高蛋白質(zhì)日糧組育肥豬末重、日增重和飼料效率均顯著高于低蛋白質(zhì)日糧組（P＜0.05）。無論日糧蛋白質(zhì)水平如何，補(bǔ)充150 mg/kg植酸酶顯著提高了育肥豬的飼料效率（P＜0.05），且日糧蛋白與植酸酶水平對育肥豬料重比的影響具有顯著交互作用（P＜ 0.05）。

表2 低蛋白質(zhì)日糧添加植酸酶對育肥豬生長性能的影響

2.2 低蛋白質(zhì)日糧添加植酸酶對育肥豬糞便特征的影響 由表3可知，高蛋白質(zhì)日糧組育肥豬糞便pH、總固形物、氮和磷濃度均顯著高于低蛋白質(zhì)日糧組（P＜0.05）。無論日糧蛋白質(zhì)水平如何，補(bǔ)充150 mg/kg植酸酶可顯著降低育肥豬糞便pH和磷含量（P＜0.05），顯著提高糞總固形物和揮發(fā)性固形物濃度（P＜0.05）。日糧粗蛋白質(zhì)和植酸酶水平對育肥豬糞便總固形物和揮發(fā)性固形物濃度的影響均有顯著交互作用（P＜ 0.05）。

表3 低蛋白質(zhì)日糧添加植酸酶對育肥豬糞便特征的影響

2.3 低蛋白質(zhì)日糧添加植酸酶對育肥豬甲烷排放的影響 由表4可知，高蛋白質(zhì)日糧組育肥豬糞中甲烷、氮和硫化氫濃度顯著高于低蛋白質(zhì)日糧組（P＜0.05）。日糧補(bǔ)充150 mg/kg植酸酶顯著降低糞中甲烷、氮和硫化氫濃度（P＜0.05）。

表4 低蛋白質(zhì)日糧添加植酸酶對育肥豬甲烷排放的影響

3 討論

在本研究中，雖然基礎(chǔ)日糧中添加了必需氨基酸，但低蛋白組豬的末重、日增重和飼料效率較差，這可能是由于日糧中其他非必需氨基酸供應(yīng)減少造成的。Morales等（2015）發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)限制不僅減少了氨基酸供應(yīng)，而且改變了日糧中氨基酸的組成。與未添加植酸酶相比，補(bǔ)充150 mg/kg植酸酶育肥豬的末重、日增重和采食量無顯著差異，但可改善飼料效率，這與McCormick等（2016）報道的結(jié)果一致。

Wood等（2012）報道，總固形物含量是基質(zhì)可獲得性的一個指標(biāo)，可產(chǎn)生甲烷和氨氣，與添加合成氨基酸的低蛋白質(zhì)日糧組相比，高蛋白質(zhì)日糧組中蛋白質(zhì)含量更高，導(dǎo)致糞漿中氮隨蛋白質(zhì)含量的增加而增加。Morales等（2015）報道，日糧粗蛋白質(zhì)含量從18%降低到14%線性降低了總氮排泄。因此，在本研究中低蛋白質(zhì)日糧組降低了氮和磷排泄，同時補(bǔ)充植酸酶也降低了磷排泄，結(jié)果提示，日糧補(bǔ)充植酸酶可以改善蛋白質(zhì)和磷的利用效率，這與Fan等（2005）報道的結(jié)果一致。低蛋白組育肥豬糞pH較低的原因可能與日糧銨態(tài)氮緩沖能力降低有關(guān)，因?yàn)閜H低于7.0才能使釋放的氮保持在非揮發(fā)狀態(tài)（Kerr等，2006）。

在未添加植酸酶的情況下，高蛋白組豬的甲烷排放量最高，這證實(shí)了前面所說糞漿高pH與增加銨態(tài)氮的緩沖能力有關(guān)。甲烷的產(chǎn)生受pH、溫度和理化特性的影響，其中產(chǎn)生甲烷的細(xì)菌對不適當(dāng)?shù)牟僮鳁l件最敏感，當(dāng)抑制時，有機(jī)酸會積累，同時產(chǎn)甲烷菌比生成酸的細(xì)菌生長緩慢，且對pH非常敏感（Kaufmann，2015）。植酸酶與二氧化碳排放和養(yǎng)分利用率直接相關(guān)，Clark等（2006）觀察到，隨著養(yǎng)分利用效率的提高，二氧化碳產(chǎn)量下降。低蛋白組或補(bǔ)充植酸酶組硫化氫的減少可能是酸化降低了厭氧微生物的活性，由于微生物將更多的蛋白質(zhì)用作能量來源，從而導(dǎo)致糞便中氣味化合物的濃度更高，蛋白質(zhì)水平的增加導(dǎo)致糞便中硫化氫含量更高。

4 結(jié)論

低蛋白質(zhì)日糧（14%粗蛋白質(zhì)）降低了育肥豬的日增重、飼料效率及糞中氮磷濃度，但低蛋白質(zhì)日糧補(bǔ)充150 mg/kg植酸酶可以減少有害氣體的排放。