添加包被賴氨酸和蛋氨酸低蛋白質(zhì)日糧對西門塔爾牛生產(chǎn)性能及氮排放的影響

桂紅兵， 張建麗， 李隱俠， 張 俊， 王建球， 劉小軍， 曹少先， 王慧利， 孟春花， 錢 勇， 仲躋峰

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧研究所，江蘇南京210014；2.農(nóng)業(yè)部種養(yǎng)結(jié)合重點實驗室，江蘇南京210014；3.連云港市亨得利畜牧有限公司，江蘇連云港222399；4.江蘇優(yōu)源奶業(yè)產(chǎn)業(yè)研究院有限公司，江蘇南京211106)

隨著中國畜牧業(yè)的迅速發(fā)展，人畜爭糧矛盾愈演愈烈，畜禽氮排放等帶來的環(huán)境污染問題也制約了畜牧業(yè)的發(fā)展。蛋白質(zhì)是畜禽日糧中重要的營養(yǎng)組成成分，也是畜禽氮排放的原料來源[1-2]。探索將日糧中的粗蛋白質(zhì)(Crude protein)水平適當(dāng)降低，同時添加適宜含量的合成必需氨基酸(Synthetic essential amino acids)，滿足動物對氨基酸的需求，開發(fā)不影響動物生長性能、產(chǎn)品品質(zhì)和免疫機(jī)能的低蛋白質(zhì)日糧，達(dá)到既可以減少飼料中蛋白質(zhì)添加量，又可以使日糧中必需氨基酸的比例和數(shù)量上滿足動物需求，達(dá)到供給與需要之間平衡的效果[3-4]。補(bǔ)充反芻動物第一和第二限制性必需氨基酸——賴氨酸(Lys)和蛋氨酸(Met)可提高小腸氨基酸利用效率[4-5]。添加Lys和Met可提高日糧粗蛋白質(zhì)利用率，增加氮在機(jī)體的沉積。添加必需氨基酸的低蛋白質(zhì)日糧能充分發(fā)揮動物的蛋白質(zhì)合成潛力，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，減少養(yǎng)分排泄與浪費(fèi)。飼喂添加Lys和Met的低蛋白質(zhì)日糧可改善多種動物的飼料轉(zhuǎn)化率和氮利用率，加快動物生長速度，提高經(jīng)濟(jì)效益，減少日糧中蛋白質(zhì)飼料的添加量，從而減少氨氮排放，促進(jìn)畜牧業(yè)綠色、可持續(xù)發(fā)展[3-6]。

由于牛羊等反芻動物的消化特性，飼料中的大部分蛋白質(zhì)會被瘤胃中的微生物分解消耗，導(dǎo)致進(jìn)入真胃和腸道中的蛋白質(zhì)數(shù)量大大減少，不能滿足反芻動物的生長需要。瘤胃保護(hù)性氨基酸(Rumen-protected amino acid)又稱過瘤胃氨基酸，可以避免日糧中的氨基酸在瘤胃中發(fā)生脫氨基作用，從而順利到達(dá)消化道后段，豐富小腸中的氨基酸組成，優(yōu)化小腸中氨基酸比例，飼料中蛋白質(zhì)能夠更好地被反芻動物消化吸收利用[7]。而過瘤胃賴氨酸(Rumen-protected lysine，RPLys)、過瘤胃蛋氨酸(Rumen-protected methionine，RPMet)經(jīng)過包被處理，可滿足反芻動物對賴氨酸、蛋氨酸的需要，且能提高飼料利用率和生產(chǎn)性能[8-10]。目前，低蛋白質(zhì)日糧添加包被賴氨酸和包被蛋氨酸的效果在豬和禽等單胃動物中的研究較多[11-13]。西門塔爾牛是乳肉兼用牛，低蛋白質(zhì)日糧添加過瘤胃必需氨基酸對其生產(chǎn)性能和氮排放影響尚需進(jìn)行研究。

本試驗根據(jù)肉牛營養(yǎng)需要，利用CPM-Dairyv3.0軟件設(shè)計日糧基礎(chǔ)配方、低蛋白質(zhì)日糧配方和RPLys和RPMet可能的添加劑量，探究西門塔爾牛養(yǎng)殖中降低飼料成本和氮排放的可能途徑，為乳肉兼用牛的綠色、健康養(yǎng)殖提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗選用7月齡西門塔爾公牛27頭，平均體質(zhì)量為(200±10) kg，隨機(jī)分為3組，每組9頭，栓系飼養(yǎng)，自由飲水。分別于每日08:00、18:00飼喂2次，控制每天的剩料量不超過飼喂量的5%。對照組飼喂基礎(chǔ)日糧(表1)；試驗Ⅰ組日糧：基礎(chǔ)日糧下調(diào)粗蛋白質(zhì)含量1.0個百分點，補(bǔ)充RPLys 20 g/d和RPMet 10 g/d；試驗Ⅱ組日糧：基礎(chǔ)日糧下調(diào)粗蛋白質(zhì)含量1.5個百分點，補(bǔ)充RPLys 30 g/d和RPMet 15 g/d。根據(jù)《肉牛營養(yǎng)需要》(NRC2016)中的相應(yīng)生長階段氨基酸需要量，應(yīng)用康奈爾凈碳水化合物-蛋白質(zhì)體系(CNCPS)評定配方中飼料原料的營養(yǎng)價值。

表1 試驗各組日糧組成(以風(fēng)干物質(zhì)計)

1.2 樣品采集和測定指標(biāo)

1.2.1 生長性能測定 稱量試驗0 d、30 d、60 d和90 d晨飼喂前空腹體質(zhì)量，計算其平均體質(zhì)量和平均日增質(zhì)量。

1.2.2 血液氨基酸濃度測定 分別于試驗0 d、30 d、60 d和90 d采集尾根靜脈外周血，采用氨基酸自動分析儀(日立835-50)測定血液中氨基酸含量。

1.2.3 糞樣采集及糞氮測定 分別于試驗0 d、30 d、60 d和90 d的上午、下午及晚上分次采集各組牛的新鮮糞便，每樣取2份，每份100 g，分別做如下處理：一份加入20 ml 10%硫酸，用凱氏定氮法測定其糞氮含量；另一份樣品在烘箱(65 ℃)中干燥48 h后，置于室內(nèi)冷卻至室溫后粉碎過40目篩，混勻、密封置于-20 ℃下保存。

1.2.4 尿樣采集及尿氮測定 分別于試驗0 d、30 d、60 d和90 d，在采集糞樣樣品的時候同時收集尿樣樣品，尿樣用粗紗布過濾后放入50 ml試管中，每管中加入10%硫酸固氮，密封置于-20 ℃下保存?zhèn)錅y。測定時先將尿樣恢復(fù)到常溫后混勻，再取樣應(yīng)用凱氏定氮法測定尿氮含量。

1.3 經(jīng)濟(jì)效益計算

經(jīng)濟(jì)效益=肉牛日增質(zhì)量經(jīng)濟(jì)收入-每日添加過瘤胃氨基酸成本-每日日糧成本，增收效益=試驗組經(jīng)濟(jì)效益-對照組經(jīng)濟(jì)效益。

1.4 統(tǒng)計與分析

所有試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行One-way ANOVA單因素方差分析和回歸分析，多重比較采用Duncan’s法進(jìn)行。表中數(shù)據(jù)均以平均值和平均標(biāo)準(zhǔn)差表示，差異顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)為P<0.05。

2 結(jié)果

2.1 添加包被賴氨酸和蛋氨酸低蛋白質(zhì)日糧對西門塔爾公牛生長性能的影響

如表2所示，與對照組相比，試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組飼喂添加包被賴氨酸和包被蛋氨酸的低蛋白質(zhì)日糧30 d、60 d 和90 d，顯著促進(jìn)了西門塔爾公牛的生長，其中試驗Ⅰ組飼喂60 d、試驗Ⅱ組飼喂30 d和90 d促生長效果顯著(P<0.05)，且試驗Ⅰ組在第3個月內(nèi)日增質(zhì)量極顯著高于對照組(P<0.01)，達(dá)到1.51 kg/d。

2.2 添加包被賴氨酸和蛋氨酸低蛋白質(zhì)日糧對西門塔爾公牛尿氮含量的影響

如表3所示，與對照組相比，飼喂添加包被賴氨酸和蛋氨酸低蛋白質(zhì)日糧30～90 d的試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組尿氮含量，除飼喂30 d的試驗Ⅰ組外，均顯著低于對照組(P<0.05)。

2.3 添加包被賴氨酸和蛋氨酸低蛋白質(zhì)日糧對西門塔爾公牛糞氮含量的影響

如表4所示，與對照組相比，飼喂添加包被賴氨酸和蛋氨酸低蛋白質(zhì)日糧30 d、60 d和90 d的試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組糞氮含量，除飼喂30 d的試驗Ⅰ組外，均顯著低于對照組(P<0.05)。

表2 低蛋白質(zhì)日糧添加包被賴氨酸和蛋氨酸對西門塔爾公牛生長性能的影響

表3 低蛋白質(zhì)日糧添加包被賴氨酸和蛋氨酸對西門塔爾公牛尿氮含量的影響

表4 低蛋白質(zhì)日糧添加包被賴氨酸和蛋氨酸對西門達(dá)爾公牛糞氮含量的影響

2.4 添加包被賴氨酸和蛋氨酸低蛋白質(zhì)日糧對西門塔爾公牛血液氨基酸含量的影響

如表5所示，與對照組相比，試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組飼喂添加包被賴氨酸和蛋氨酸低蛋白質(zhì)日糧30 d、60 d和90 d，試驗肉牛血液中蛋氨酸和賴氨酸含量一直高于對照組(P<0.05)。飼喂添加包被賴氨酸和蛋氨酸低蛋白質(zhì)日糧30 d，試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組外周血中僅有蘇氨酸含量低于對照組(P<0.05)。隨著飼喂時間的延長，外周血中多種氨基酸水平受到顯著影響。到飼喂90 d時，除蛋氨酸和賴氨酸含量依然高于對照組以外，試驗Ⅰ組的精氨酸以及試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組的亮氨酸含量也顯著高于對照組(P<0.05)，試驗Ⅱ組蘇氨酸、異亮氨酸和酪氨酸含量顯著低于對照組(P<0.05)。

2.5 添加包被賴氨酸和蛋氨酸低蛋白質(zhì)日糧對西門塔爾公牛經(jīng)濟(jì)效益的影響

如表6所示，與對照組相比，試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組采食量均無明顯差異，但是試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組料重比較對照組均有所下降，且試驗Ⅰ組料重比最低，較對照組降低約16.17%。試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組飼喂90 d每日養(yǎng)殖毛利潤明顯提高，尤其是試驗1組，每日養(yǎng)殖毛利潤大幅提升。

表5 低蛋白質(zhì)日糧添加包被賴氨酸和蛋氨酸對西門塔爾公牛血液氨基酸含量的影響

表6 低蛋白質(zhì)日糧添加包被賴氨酸和蛋氨酸對肉牛經(jīng)濟(jì)效益的影響

3 討論

3.1 添加包被賴氨酸和蛋氨酸低蛋白質(zhì)日糧對西門塔爾公牛生產(chǎn)性能的影響

反芻動物小腸中蛋白質(zhì)的氨基酸比例和組成是限制反芻動物生產(chǎn)性能的重要因素，反芻動物小腸中蛋白質(zhì)主要由瘤胃發(fā)酵產(chǎn)生微生物蛋白質(zhì)和瘤胃非降解蛋白質(zhì)，以及少量的內(nèi)源蛋白質(zhì)組成[14]。蛋氨酸和賴氨酸是反芻動物中第一和第二限制性氨基酸，對其生長發(fā)育非常重要[7]。Mitsuru等將荷斯坦公牛的日糧中蛋白質(zhì)水平從生長發(fā)育早期17.2%、生長發(fā)育后期14.5%分別降低至生長發(fā)育早期14.4%、生長發(fā)育后期11.4%，添加RPLys和RPMet后，未影響荷斯坦公牛的生長性能[3-4]。閆金玲等在降低蛋白質(zhì)含量的荷斯坦公牛日糧中添加RPLys和RPMet，未影響其養(yǎng)分表觀消化率、生長性能、屠宰性能及肉品質(zhì)[15]。殷溪瀚在荷斯坦公牛的日糧中添加RPMet和RPLys提高了荷斯坦公牛生產(chǎn)速度和胴體品質(zhì)，并且聯(lián)合應(yīng)用的效果明顯好于單獨(dú)應(yīng)用的效果[16]。本試驗也取得了類似的結(jié)果，在日糧蛋白質(zhì)水平降低1.0～1.5百分點的條件下，添加RPMet和RPLys能顯著促進(jìn)西門塔爾公牛的生長，降低日糧成本，增加收益。綜上所述，西門塔爾公牛生長性能受日糧中蛋白質(zhì)水平的影響，在降低日糧中蛋白質(zhì)水平的同時添加過瘤胃賴氨酸和蛋氨酸可使其生長性能不受影響或有所提高。

3.2 添加包被賴氨酸和蛋氨酸低蛋白質(zhì)日糧對西門塔爾公牛氮排放的影響

日糧中氮的含量和種類均影響氮的排出[17]。奶牛采食的氮與糞氮、尿氮及總氮的排放量呈正相關(guān)[18]。日糧中粗蛋白質(zhì)水平?jīng)Q定反芻動物氮素代謝，當(dāng)日糧中的氮素超過機(jī)體所需要的量，超過部分的氮素基本上都會隨著尿液排出體外[19-21]。日糧中粗蛋白質(zhì)含量降低，氮排放量則顯著降低[3-4]。趙若含等應(yīng)用添加包被賴氨酸和蛋氨酸的低蛋白質(zhì)日糧飼喂荷斯坦奶牛，2個試驗組在基礎(chǔ)日糧配方基礎(chǔ)上分別減少0.80%和1.66%的粗蛋白質(zhì)，分別添加RPLys 24.6 g/d+RPMet 10.4 g/d、RPLys 25.7 g/d+RPMet 9.4 g/d平衡日糧中的氨基酸含量，結(jié)果表明，相對于對照組，2個試驗組尿氮排放量分別降低了7.67%和15.19%(P<0.05)[5]。本研究中獲得了類似的研究結(jié)果：飼喂添加RPMet和RPLys的低蛋白質(zhì)日糧90 d時，試驗Ⅰ組較對照組的尿氮含量和糞氮含量分別降低了34.88%和13.79%，試驗Ⅱ組較對照組的尿氮和糞氮分別降低了39.53%和17.24%。其中，試驗Ⅱ組尿氮和糞氮排放降低程度大于試驗Ⅰ組，這是由于試驗Ⅱ組日糧中粗蛋白質(zhì)含量降低幅度(1.5個百分點)大于試驗Ⅰ組(1.0個百分點)。

本研究條件下，試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組中雖然飼料中粗蛋白質(zhì)含量較對照組分別下降1.0個百分點和1.5個百分點，但供試西門塔爾公牛的生產(chǎn)性能較對照組均有所提高，原因可能是添加RPMet和RPLys改善了氮素平衡和氨基酸平衡，使動物機(jī)體充分利用日糧氮，顯著提高氮的利用率，降低氮的排放。2個試驗組在降低蛋白質(zhì)使用量的同時，顯著降低了氮的排放量，減少了氮排放對環(huán)境的污染。

3.3 添加包被賴氨酸和蛋氨酸低蛋白質(zhì)日糧對西門塔爾公牛血漿中氨基酸含量的影響

血液中的氨基酸來自機(jī)體組織蛋白質(zhì)的分解和小腸中營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，血漿中的游離氨基酸是氨基酸代謝庫的組成成分，血漿中游離氨基酸含量的變化可以反映機(jī)體組織蛋白質(zhì)的分解以及氨基酸在體內(nèi)合成、代謝、吸收等之間的動態(tài)平衡狀態(tài)。在本試驗中，試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組飼喂添加RPMet和RPLys低蛋白質(zhì)日糧30 d、60 d和90 d的西門塔爾公牛外周血中Met和Lys含量均顯著高于對照組，說明日糧中RPMet和RPLys能有效通過瘤胃，到達(dá)消化道后端，被小腸吸收利用，進(jìn)而提高了血液中Met和Lys含量。這與前人的研究結(jié)果一致。劉飛等的研究結(jié)果表明，在奶牛日糧中增加RPMet和RPLys，奶牛血漿中Met和Lys含量也隨之增加[22]。Wang等在奶牛日糧中添加賴氨酸鹽酸鹽和蛋氨酸羥基類似物，同樣也提高了奶牛動脈血中Met和Lys的含量[6]。可見低蛋白質(zhì)日糧中添加包被賴氨酸和蛋氨酸可優(yōu)化西門塔爾牛血液中的氨基酸組成。

飼喂添加包被賴氨酸和蛋氨酸低蛋白質(zhì)日糧30 d，試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組外周血中蘇氨酸含量就已顯著低于對照組(P<0.05)；到飼喂90 d時，血液中除蛋氨酸和賴氨酸含量依然高于對照組以外，亮氨酸含量也顯著高于對照組(P<0.05)，可能是因為日糧中補(bǔ)充的RPMet和RPLys部分在瘤胃中被瘤胃微生物利用，促進(jìn)了瘤胃微生物的生長繁殖，使得瘤胃微生物合成的蛋白質(zhì)量增加，小腸中微生物蛋白質(zhì)總量隨之增加，進(jìn)而增加了小腸中可以吸收利用的氨基酸總量。另外，蘇氨酸、異亮氨酸和酪氨酸是反芻動物的必需氨基酸，飼喂90 d時，試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組西門塔爾公牛外周血中蘇氨酸含量顯著低于對照組(P<0.05)，試驗Ⅱ組西門塔爾公牛外周血中異亮氨酸、酪氨酸含量也顯著低于對照組，可能需要額外適量地添加蘇氨酸、異亮氨酸和酪氨酸，添加量需要進(jìn)步一探索。Overton等的研究結(jié)果表明，在日糧中添加RPMet，奶牛血漿中Met含量隨之增加，但是顯著降低血漿中組氨酸(His)的含量，并且血漿中精氨酸(Arg)、Lys和鳥氨酸(Orn)的含量有降低的趨勢[23]。本研究中補(bǔ)充RPMet和RPLys后30 d、60 d和90 d試驗Ⅰ組His濃度有下降趨勢，補(bǔ)充RPMet和RPLys后90 d試驗Ⅱ組His濃度有下降趨勢，但均未達(dá)到顯著水平。補(bǔ)充RPMet和RPLys后30 d和60 d時，試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組外周血中Arg含量有上升趨勢，到90 d時試驗Ⅱ組Arg含量顯著上升(P<0.05)，可能是因為飼糧在一定程度上可以通過影響微生物群體結(jié)構(gòu)來影響微生物氨基酸組成比例，進(jìn)而影響血漿中其他氨基酸含量。

4 結(jié)論

在本試驗條件下，適當(dāng)降低西門塔爾公牛日糧的粗蛋白質(zhì)水平1.0～1.5個百分點，同時添加20 g/d的RPMet和10 g/d的RPLys，補(bǔ)充Met和Lys的缺乏，可顯著提高西門塔爾公牛的生產(chǎn)性能，增加養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益。