动物营养学报    2021, Vol. 33 Issue (7): 4009-4017    PDF    
低蛋白质饲粮中精氨酸水平对离乳期梅花鹿仔鹿生长性能和营养物质表观消化率的影响
范玉洁 , 王晓旭 , 鲍坤 , 钟伟 , 李光玉 , 王凯英     
中国农业科学院特产研究所, 特种经济动物分子生物学国家重点实验室, 长春 130112
摘要: 本试验旨在研究低蛋白质饲粮中精氨酸水平对离乳期梅花鹿仔鹿生长性能和营养物质表观消化率的影响。选取3月龄体重[(20.68±4.26)kg]相近的健康雄性梅花鹿20只,随机分为4组,每组5只。Ⅰ组(对照组)饲喂不添加精氨酸的基础饲粮(粗蛋白质水平为14.55%),试验组分别饲喂添加0.26%(Ⅱ组)、0.46%(Ⅲ组)和0.66%(Ⅳ组)精氨酸的试验饲粮(粗蛋白质水平为12.28%)。预试期为15 d,正试期为35 d。结果表明:1)各组之间初重、末重、体高、体长、胸围、平均日增重、平均日采食量和料重比均无显著差异(P>0.05)。2)Ⅲ组的粗蛋白质、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)表观消化率极显著高于对照组和Ⅱ、Ⅳ组(P < 0.01)。对照组的粗蛋白质表观消化率与Ⅱ、Ⅳ组无显著差异(P>0.05),而NDF、ADF表观消化率极显著低于Ⅱ、Ⅳ组(P < 0.01)。对照组的粗脂肪(EE)表观消化率极显著低于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组(P < 0.01);Ⅲ组的EE表观消化率极显著高于Ⅳ组(P < 0.01),显著高于Ⅱ组(P < 0.05)。3)Ⅲ组精氨酸表观消化率极显著高于对照组和Ⅱ组(P < 0.01),显著高于Ⅳ组(P < 0.05):Ⅱ组的精氨酸表观消化率极显著高于对照组(P < 0.01)。Ⅲ组的苏氨酸(Thr)、亮氨酸(Leu)、苯丙氨酸(Phe)、组氨酸(His)、丝氨酸(Ser)、谷氨酸(Glu)、丙氨酸(Ala)、脯氨酸(Pro)、半胱氨酸(Cys)表观消化率极显著高于对照组和Ⅱ、Ⅳ组(P < 0.01)。Ⅲ组的缬氨酸(Val)、异亮氨酸(Ile)、天冬氨酸(Asp)、甘氨酸(Gly)、酪氨酸(Tyr)表观消化率显著高于对照组(P < 0.05),极显著高于Ⅱ、Ⅳ组(P < 0.01)。由此可见,适当降低饲粮粗蛋白质水平并优化精氨酸水平,可在保证仔鹿生长性能的同时,提高营养物质表观消化率。本试验条件下,低蛋白质饲粮中适宜精氨酸水平为0.46%。
关键词: 梅花鹿    精氨酸    生长性能    低蛋白质饲粮    
Effects of Arginine Levels in Low Protein Diet on Growth Performance and Nutrient Apparent Digestibility of Sika Deer during Weaning Period
FAN Yujie , WANG Xiaoxu , BAO Kun , ZHONG Wei , LI Guangyu , WANG Kaiying     
State Key Laboratory of Special Economic Animal Molecular Biology, Institute of Special Animal and Plant Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Changchun 130112, China
Abstract: This experiment was conducted to investigate the effects of arginine levels in low protein diet on growth performance and nutrient apparent digestibility of sika deer during weaning period. Twenty 3-month-old male sika deer with similar body weight[(20.68±4.26) kg] were randomly divided into 4 groups with 5 deer in each group. The control group was fed a basal diet without arginine (crude protein level was 14.55%), and the experimental groups were fed experimental diets supplemented with 0.26% (group Ⅱ), 0.46% (group Ⅲ) and 0.66% (group Ⅳ) arginine, respectively. The pre-experimental period lasted for 15 days, and the experimental period lasted for 35 days. The results showed as follows: 1) there were no significant differences in the initial weight, final weight, body height, body length, chest circumference, average daily gain, average daily feed intake and feed to gain ratio among all groups (P>0.05). 2) The apparent digestibility of crude protein, neutral detergent fiber (NDF) and acid detergent fiber (ADF) of group Ⅲ was significantly higher than that of the control group and groups Ⅱ and Ⅳ (P < 0.01). There was no significant difference in crude protein apparent digestibility between control group and groups Ⅱ and Ⅳ (P>0.05), while the apparent digestibility of NDF and ADF of the control group was significantly lower than that of groups Ⅱ and Ⅳ (P < 0.01). The apparent digestibility of ether extract (EE) of the control group was significantly lower than that of groups Ⅱ, Ⅲ and Ⅳ(P < 0.01); the EE apparent digestibility of group Ⅲ was significantly higher than that of group Ⅳ (P < 0.01), and significantly higher than that of group Ⅱ (P < 0.05). 3) The arginine apparent digestibility of group Ⅲ was significantly higher than that of the control group and group Ⅱ (P < 0.01), and significantly higher than that of group Ⅳ (P < 0.05); the arginine apparent digestibility of group Ⅱ was significantly higher than that of the control group (P < 0.01). The apparent digestibility of threonine (Thr), leucine (Leu), phenylalanine (Phe), histidine (His), serine (Ser), glutamate (Glu), alanine (Ala), Proline (Pro) and cysteine (Cys) of group Ⅲ was significantly higher than that of the control group and groups Ⅱ and Ⅳ (P < 0.01). The apparent digestibility of valine (Val), isoleucine (Ile), aspartate (Asp), glycine (Gly) and tyrosine (Tyr) of group Ⅲ was significantly higher than that of the control group (P < 0.05), and significantly higher than that of groups Ⅱ and Ⅳ (P < 0.01). In conclusion, reducing dietary crude protein level and optimizing arginine level can ensure the growth performance of infant deer, and improve the nutrient digestibility. In this study, the optimal arginine level in low protein diet is 0.46%.
Key words: sika deer    arginine    growth performance    low protein diet    

梅花鹿属哺乳纲、偶蹄目、鹿科、鹿属的草食性动物,是世界上现存41种可再生茸的鹿科动物之一[1-2]。梅花鹿全身都是宝,如鹿茸、鹿角、鹿鞭、鹿尾、鹿血、鹿胎等产品均为名贵中药材,经济价值较高。鹿茸是我国梅花鹿养殖业的主要产品,其质量和产量与梅花鹿仔鹿的培育状况息息相关。梅花鹿仔鹿生长发育迅速、蛋白质代谢旺盛,因此对蛋白质需要量也较高。精氨酸作为幼龄哺乳动物的条件性必需氨基酸,是体内合成蛋白质和DNA最主要的氮源,因幼龄动物自身合成量无法满足机体需要,在饲粮中额外补充精氨酸可以促进蛋白质合成,提高动物生长性能[3-5]。目前精氨酸在动物营养生理的研究主要集中在猪、鸡等畜禽,反刍动物相关研究较少,关于梅花鹿的研究报道则更少,尤其是梅花鹿仔鹿能否取得跟猪、鸡等类似的效果,及其适宜需要量等均属空白,需开展深入研究。本试验以梅花鹿仔鹿作为试验对象,在低蛋白质饲粮中添加精氨酸配制氨基酸平衡饲粮,测定仔鹿的生长性能和营养物质表观消化率,探究精氨酸能否促进幼龄梅花鹿生长发育,并确定其在梅花鹿仔鹿饲粮中的适宜添加量,为精氨酸更好地应用于梅花鹿产业提供理论支撑和科学依据。

1 材料与方法 1.1 试验动物和试验设计

选择3月龄健康离乳雄性梅花鹿仔鹿20只,平均体重为(20.68±4.26) kg,随机分为4组,每组5只。Ⅰ组(对照组)饲喂不添加精氨酸的基础饲粮(粗蛋白质水平为14.55%),试验组分别饲喂添加0.26%(Ⅱ组)、0.46%(Ⅲ组)和0.66%(Ⅳ组)精氨酸的试验饲粮(粗蛋白质水平为12.28%)。试验期为50 d,其中预试期为15 d,正试期为35 d。

1.2 试验饲粮及饲养管理

以玉米、豆粕、酒糟蛋白、玉米胚芽、苜蓿草粉、糖蜜、食盐、预混料等为饲料原料,为保证各组饲粮精料、粗料比值相同,赖氨酸和蛋氨酸含量一致,以及粗蛋白质水平相对应,按不同比例配制成基础饲粮和试验饲粮,试验饲粮按照试验设计添加不同水平的精氨酸。原料混匀后,制成直径0.4 cm、长1.2~1.5 cm的全混合日粮(TMR)颗粒料。试验饲粮组成及营养水平见表 1,试验饲粮氨基酸含量见表 2。试验于2019年8月22日至2019年10月10日在中国农业科学院特产研究所茸鹿试验基地进行。每日分2次(06:30和14:30)定量饲喂,自由饮水。

表 1 试验饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of experiment diets (air-dry basis) 
表 2 试验饲粮氨基酸含量(风干基础) Table 2 Amino acid contents of experiment diets (air-dry basis) 
1.3 粪样采集和指标测定

在正试期的最后3 d连续收集粪样,每日08:00—09:00在每个鹿圈内定5个点采集新鲜粪样,每个点收集100 g左右,尽量剔除杂质。所采粪样于65 ℃烘箱内烘干,粉碎后过0.425 mm筛。饲料及粪样中的干物质(dry matter,DM)、有机物(organic matter,OM)、粗蛋白质(crude protein,CP)、粗脂肪(ether extract,EE)、中性洗涤纤维(neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber,ADF)、钙(calcium,Ca)、磷(phosphorus,P)含量参照《饲料分析及饲料质量检测技术(第3版)》[6]测定,氨基酸含量采用日立L-8900全自动氨基酸分析仪测定,以酸不溶灰分(acid insoluble ash,AIA)为指示剂测定营养物质表观消化率[7]。计算公式如下:

1.4 体重及体尺指标测量

分别于预试期第1天和正试期最后1天的早晨在饲喂前对仔鹿进行麻醉,麻醉后使用电子秤(XK3190-A12+E,上海耀华称重系统有限公司)空腹称重(精确到0.01 kg),记录体重,计算平均日增重(ADG);记录每日的采食量,计算平均日采食量(ADFI)和料重比(F/G)。

体尺指标:用皮尺测量仔鹿的体高、体长、胸围,测定方法参照《养牛生产学》[8]

1.5 统计方法

数据采用SAS 9.4软件的ANOVA进程进行单因素方差分析,采用Duncan氏法多重比较分析组间差异显著性,P<0.05为差异显著,P<0.01为差异极显著。

2 结果 2.1 低蛋白质饲粮中精氨酸水平对仔鹿生长性能的影响

表 3可知,各组之间初重、末重、体高、体长、胸围、平均日增重、平均日采食量和料重比均无显著差异(P>0.05)。但在数值上,随着精氨酸水平的升高,仔鹿末重呈现先上升后下降的趋势,平均日采食量则逐渐下降,平均日增重呈现先下降后上升再下降的趋势,料重比呈现先上升后下降再上升的趋势。各组体高、体长、胸围在数值上相差不大。

表 3 低蛋白质饲粮中精氨酸水平对仔鹿生长性能的影响 Table 3 Effects of arginine levels in low protein diet on growth performance of infant deer
2.2 低蛋白质饲粮中精氨酸水平对仔鹿营养物质表观消化率的影响

表 4可知,随着精氨酸水平的升高,各营养物质的表观消化率呈先上升后下降的趋势。Ⅲ组的CP、NDF和ADF表观消化率极显著高于对照组和Ⅱ、Ⅳ组(P < 0.01)。对照组的CP表观消化率与Ⅱ、Ⅳ组无显著差异(P>0.05),而NDF、ADF表观消化率极显著低于Ⅱ、Ⅳ组(P < 0.01)。对照组的EE表观消化率极显著低于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组(P < 0.01);Ⅲ组的EE表观消化率极显著高于Ⅳ组(P < 0.01),显著高于Ⅱ组(P < 0.05)。Ⅱ、Ⅳ组之间各营养物质表观消化率均无显著差异(P>0.05)。

表 4 低蛋白质饲粮中精氨酸水平对仔鹿营养物质表观消化率的影响 Table 4 Effects of arginine levels in low protein diet on nutrient apparent digestibility of infant deer 
2.3 低蛋白质饲粮中精氨酸水平对仔鹿氨基酸表观消化率的影响

表 5可知,在试验组中,随着精氨酸添加水平的提高,各种氨基酸表观消化率均呈现先上升后下降的趋势。Ⅲ组的精氨酸表观消化率极显著高于对照组和Ⅱ组(P < 0.01),显著高于Ⅳ组(P < 0.05);Ⅱ组的精氨酸表观消化率极显著高于对照组(P < 0.01)。Ⅲ组的赖氨酸(Lys)表观消化率极显著高于对照组和Ⅱ组(P < 0.01),与Ⅳ组无显著差异(P>0.05)。Ⅲ组的苏氨酸(Thr)、亮氨酸(Leu)、苯丙氨酸(Phe)、组氨酸(His)、丝氨酸(Ser)、谷氨酸(Glu)、丙氨酸(Ala)、脯氨酸(Pro)、半胱氨酸(Cys)表观消化率极显著高于对照组和Ⅱ、Ⅳ组(P < 0.01)。Ⅲ组的缬氨酸(Val)、异亮氨酸(Ile)、天冬氨酸(Asp)、甘氨酸(Gly)、酪氨酸(Tyr)表观消化率显著高于对照组(P < 0.05),极显著高于Ⅱ、Ⅳ组(P < 0.01)。各组之间蛋氨酸(Met)表观消化率无显著差异(P>0.05)。除组氨酸和精氨酸外,对照组其余氨基酸表观消化率与Ⅱ、Ⅳ组均无显著差异(P>0.05)。

表 5 低蛋白质饲粮中精氨酸水平对仔鹿氨基酸表观消化率的影响 Table 5 Effects of arginine levels in low protein diet on amino acid apparent digestibility of infant deer 
3 讨论 3.1 低蛋白质饲粮中精氨酸水平对仔鹿生长性能的影响

精氨酸是机体蛋白质中最丰富的氮载体[9],参与多种代谢途径,其产生的代谢产物都发挥着重要的生理功能[10]。据文献报道,精氨酸通过机体代谢产生一氧化氮(NO)来调控动物肠道发育,修复肠黏膜损伤,以及增强肠道屏障功能,从而促进机体对营养物质的吸收,提高生长性能[11-12]。Tan等[13]对育肥猪的研究发现,饲粮中添加精氨酸组与未添加精氨酸组相比,平均日增重提高了6.5%,平均日采食量和料重比均无显著差异。Wu等[14]研究表明,断奶仔猪饲粮中添加0.6%精氨酸可提高仔猪的平均日增重,但对平均日采食量没有显著影响。Hu等[15]研究表明,在21日龄断奶仔猪基础饲粮中分别添加1.0%、1.5%和2.0%精氨酸,仔猪体重与未添加精氨酸的对照组相比均显著增加,但各添加精氨酸组之间体重差异不显著。Liu等[16]研究发现,随着饲粮中精氨酸添加水平的提高,肉鸡的体增重随之提高,料重比不断降低,以14.7 g/kg为最适添加水平,当精氨酸添加量超过14.7 g/kg时并不能改善肉鸡的生长性能。Yang等[17]对4日龄仔猪的研究发现,各组仔猪平均日增重和料重比均随着精氨酸水平增加呈现先上升后下降的趋势,各组之间平均日采食量无显著差异。姜丽丽[18]对1~28日龄蛋雏鸭的研究也得到类似结果。以上研究结果皆表明,精氨酸缺乏是限制其最大生长性能的主要因素。有研究报道,饲粮中精氨酸水平不足时,会导致动物采食量及体重下降,严重时甚至会出现生长发育迟缓等症状[19];而精氨酸水平过高时,也会抑制动物的生长发育[20]。Zhan等[21]对仔猪进行的饲养试验结果表明,饲粮中添加1.2%精氨酸导致仔猪平均日增重降低,使其生长受阻,仔猪生长性能无法得到提高。结合本试验结果可知,在低蛋白质饲粮中添加适宜水平精氨酸可以平衡饲粮蛋白质下降对仔鹿的不利影响,使其生长性能达到或略优于对照组,说明精氨酸有一定的促生长作用,并且能降低梅花鹿饲养成本。Si等[22]在育成期梅花鹿饲粮中分别添加2.5和5.0 g/d精氨酸,与对照组相比,梅花鹿的平均日增重和末重均无显著差异,造成育成期梅花鹿的促生长作用不显著。原因可能是精氨酸对幼龄反刍动物促生长作用更为明显;其次可能是因为仔鹿不具备发育成熟的瘤胃器官。

3.2 低蛋白质饲粮中精氨酸水平对仔鹿营养物质表观消化率的影响

有研究表明,L-精氨酸通过刺激哺乳动物生长激素和胰岛素的分泌,在蛋白质、碳水化合物、脂肪和核酸的代谢方面起着重要调节作用[23]。小肠是精氨酸代谢的重要场所,饲粮中40%的精氨酸在小肠吸收,从而影响营养物质的消化吸收。不同于成年梅花鹿具有发育成熟的瘤胃器官,离乳期仔鹿的瘤胃结构及其功能未发育完全,对营养物质的消化利用更接近于单胃动物[24]。姚康等[25]研究表明,饲粮添加0.6%、0.8%的精氨酸显著提高了哺乳仔猪血浆中生长激素和胰岛素含量,哺乳仔猪平均日增重显著提高,但平均日采食量无显著差异;促进了仔猪对营养物质的消化利用和组织蛋白质的合成,进而提高生长性能。赵宏丽等[26]研究表明,在细毛羊饲粮中添加1.50 g/d过瘤胃精氨酸能显著提高肠道黏膜蛋白质合成率,促进细毛羊生长发育。孙皓然[27]研究发现,育成期雌性蓝狐饲粮中添加0.8%精氨酸组的蛋白质消化率最高,显著高于对照组。随着精氨酸添加水平的不断提高,本试验4组仔鹿平均日采食量和平均日增重无显著差异,但各营养物质表观消化率总体呈先上升后下降的趋势,Ⅲ组为最高。由此可见,适量添加精氨酸可促进营养物质的消化吸收,使低蛋白质饲粮组仔鹿获得了与对照组相当,甚至略高的平均日增重,说明饲粮中适量添加精氨酸可以平衡饲粮蛋白质水平低的不足。随着仔鹿采食量的增加和快速发育,相应地,其瘤胃结构不断完善,瘤胃内环境逐渐稳定,瘤胃微生物区系逐步建立,使得瘤胃逐渐发挥着重要的营养生理功能,从而可能影响某些营养物质的表观消化率[24]。本试验中,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组的NDF和ADF表观消化率均极显著高于对照组,可能是因为降低粗蛋白质水平补充精氨酸后,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组饲粮氨基酸组成及比例更适宜仔鹿瘤胃发酵,从而提高了NDF和ADF表观消化率,印证了孙云章等[28]适当改变饲粮品质(降低饲粮精粗比)可促进瘤胃发酵、提高苏甲基纤维素酶活性的研究结果。Davenport等[29]在羔羊饲粮中分别添加低水平精氨酸(0.50 g/d)和高水平精氨酸(0.75 g/d),结果发现饲粮消化率随着精氨酸水平上升而显著下降,低水平精氨酸组羔羊末重、平均日增重均显著高于高水平精氨酸组。本试验结果与Davenport等[29]研究类似,随着精氨酸水平的提高,仔鹿平均日采食量并未受到影响,营养物质表观消化率先升高后下降,Ⅳ组为精氨酸水平最高组,营养物质的消化吸收受到明显抑制。

3.3 低蛋白质饲粮中精氨酸水平对仔鹿氨基酸表观消化率的影响

小肠不仅负责营养物质的最终消化和吸收,而且摄入的饲粮中大部分精氨酸和几乎所有的天冬氨酸和谷氨酸都被小肠黏膜分解代谢而不被肠外组织利用,小肠黏膜在降解精氨酸、脯氨酸和支链氨基酸方面也起着重要作用[30-32]。不同于单胃动物,梅花鹿作为反刍动物,其瘤胃寄生着大量特有的微生物种群,瘤胃发酵功能独特,机体70%蛋白质合成量由微生物蛋白提供,因此瘤胃在反刍动物氨基酸的代谢调节中发挥着重要的作用[33]。但由于梅花鹿仔鹿的消化器官处于发育阶段,对营养物质的消化吸收机制与单胃动物类似[24],因此精氨酸在单胃动物上的相关研究对本试验仍有一定的参考价值。曾黎明[34]研究报道,体外培养猪肠道上皮细胞时,添加精氨酸可以促进细胞相关碱性氨基酸转运载体的表达。由此可见,精氨酸可能提高肠道内部分氨基酸的吸收率,从而提高了蛋白质表观消化率。王录军等[35]对肉兔的研究发现,饲粮添加5 g/kg精氨酸极显著提高了精氨酸的回肠表观消化率,赖氨酸、亮氨酸、甘氨酸的回肠表观消化率也有所增加。本试验与上述结果类似,Ⅲ组大部分氨基酸表观消化率显著或极显著高于对照组,而各组之间蛋氨酸表观消化率差异不显著。一方面,精氨酸能够促进饲粮氨基酸的消化,是由于其代谢产物NO可以刺激血管舒张,促进肠道微循环系统的发育,进而改善肠黏膜对氨基酸和各种营养物质的吸收[36];另一方面,需考虑饲粮中的氨基酸在通过肠黏膜被吸收时,不同氨基酸被截留和在肠黏膜中代谢的程度不同而造成蛋氨酸消化率变化趋势与其他氨基酸不一致[37]。本试验随着精氨酸水平的提高,大部分氨基酸表观消化率明显被抑制。相关研究报道,精氨酸作为碱性氨基酸,若过量添加可能与其他碱性氨基酸如赖氨酸、组氨酸在吸收上产生竞争性抑制[38-39]。为维持体内氨基酸平衡,不可过量添加精氨酸,否则会对机体造成不良影响,抑制仔鹿生长发育。

4 结论

低蛋白质饲粮中补充适宜水平的精氨酸,在保证仔鹿获得与常规饲粮相当的生长性能的同时,可提高营养物质表观消化率。低蛋白质饲粮(粗蛋白质水平为12.28%)中适宜精氨酸水平为0.46%。

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