Study on Amino Acid Limiting Sequence and Requirement Model of Medium-Growing Yellow-Feathered Broilers Aged from 1 to 30 Days Fed with Low-Protein Corn-Miscellaneous Meal Diets

HUANG Bing; LI Zhihang; XIANG Fengyu; TAN Dayan; FAN Xiangqi; ZHANG Feiran; MAO Xiangbing

doi:10.12418/CJAN2025.305

2025 , Vol. 37 >Issue 6: 3713 - 3727

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2025.305

RESEARCH PAPER

Study on Amino Acid Limiting Sequence and Requirement Model of Medium-Growing Yellow-Feathered Broilers Aged from 1 to 30 Days Fed with Low-Protein Corn-Miscellaneous Meal Diets

HUANG Bing ,
LI Zhihang ,
XIANG Fengyu ,
TAN Dayan ,
FAN Xiangqi ,
ZHANG Feiran ,
MAO Xiangbing ^,^*

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Key Laboratory of Animal Disease-Resistant Nutrition of Sichuan Province, Key Laboratory of Animal Disease-Resistant Nutrition and Feed of Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Key Laboratory for Animal Disease-Resistance Nutrition of Ministry of Education, Institute of Animal Nutrition, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China

* professor, E-mail: acatmxb2003@163.com

Received date: 2024-11-27

Online published: 2025-06-12

Fold

Abstract

This study was conducted to investigate the amino acid limiting sequence and requirement model of medium-growing yellow-feathered broilers aged from 1 to 30 days when fed low-protein corn-miscellaneous meal diets using partial amino acid deduction method. Seven hundred and twenty 1-day-old female chicks of medium-growing yellow-feathered broilers were selected and randomly divided into 6 groups with 6 replicates per group and 20 chickens in each replicate. Chicks in control group (NP group) fed a normal protein diet. The protein level of low-protein group (LP group) was 2% lower than that of the diet for NP group, and the amino acid levels were the same as those of the diet for NP group. In the low-protein and low-lysine group (LP-Lys group), low-protein and low-methionine group (LP-Met group), low-protein and low-threonine group (LP-Thr group), and low-protein and low-isoleucine group (LP-Ile group), the levels of lysine (Lys), methionine (Met), threonine (Thr), isoleucine (Ile) were reduced by 20% on the basis of the diet for LP group. The experimental period was 30 days. The results showed as follows: 1) diets with different protein levels and low-protein diets with amino acids deficiency had no significant effects on the carcass quality and organ indexes of yellow-feathered broilers (P>0.05). 2) Compared with the NP group, there were no significant changes in the growth performance, jejunal tissue morphology, and the expression of genes related to the jejunum barrier function of yellow-feathered broilers in the LP group (P>0.05), the content of urea nitrogen (UN) in serum was significantly decreased (P<0.05), and the content of immunoglobulin A (IgA) in serum and the activity of glutathione peroxidase (GSH-Px) in serum and jejunum were significantly increased (P<0.05). 3) Compared with the LP group, the average daily gain (ADG) of yellow-feathered broilers in the LP-Lys group, LP-Met group and LP-Thr group was significantly decreased (P<0.05), and the content of UN in serum was significantly increased (P<0.05); the feed/gain ratio (F/G) of yellow-feathered broilers in the LP-Lys group and LP-Met group was significantly increased (P<0.05); the content of IgA in serum of yellow-feathered broilers in the LP-Lys group, LP-Met group, LP-Thr group and LP-Ile group was significantly decreased (P<0.05); the activity of GSH-Px in serum of yellow-feathered broilers in the LP-Met group and LP-Thr group was significantly decreased (P<0.05); the crypt depth of the jejunum of yellow-feathered broilers in the LP-Thr group was significantly increased (P<0.05), the mRNA relative expression levels of Claudin-1 and villus height/crypt depth ratio (V/C) of the jejunum were significantly decreased (P<0.05); the activity of GSH-Px in jejunum of yellow-feathered broilers in the LP-Lys group, LP-Thr group and LP-Ile group was significantly decreased (P<0.05). 4) For low-protein corn-miscellaneous meal diet, using F/G as the evaluation index, the amino acid limiting sequence was Lys>Met>Ile>Thr, and the proper proportion of Lys, Met, Thr and Ile was 100∶37∶60∶60; using serum GSH-Px activity as the evaluation index, the amino acid limiting sequence was Met>Thr>Lys>Ile, and the proper proportion of Lys, Met, Thr and Ile was 100∶69∶56∶44; using jejunal V/C as the evaluation index, the amino acid limiting sequence was Thr>Ile>Met>Lys, and the proper proportion of Lys, Met, Thr and Ile was 100∶39∶75∶70. In conclusion, the low-protein corn-miscellaneous meal diet with balanced amino acids has no negative effects on the growth performance, carcass quality, antioxidant capacity and intestinal health of medium-growing female yellow-feathered broilers aged from 1 to 30 days. However, when there is a deficiency of amino acids in this diet, it will have adverse effects on the growth performance, antioxidant capacity and intestinal health of broilers. The limiting sequence and requirement models of Lys, Met, Thr and Ile vary depending on the evaluation indexes.

Key words： yellow-feathered broilers; low-protein diet; amino acid limiting sequence; amino acid requirement model

Cite this article

HUANG Bing , LI Zhihang , XIANG Fengyu , TAN Dayan , FAN Xiangqi , ZHANG Feiran , MAO Xiangbing . Study on Amino Acid Limiting Sequence and Requirement Model of Medium-Growing Yellow-Feathered Broilers Aged from 1 to 30 Days Fed with Low-Protein Corn-Miscellaneous Meal Diets[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2025 , 37(6) : 3713 -3727 . DOI: 10.12418/CJAN2025.305

近年来,杂粕型低蛋白质饲粮在畜禽养殖领域逐渐受到重视,其通过使用棉籽粕、菜籽粕等杂粕替代传统饲粮中的豆粕,降低饲粮蛋白质水平,以实现节约成本及提高饲料利用率的目的^[1]。然而,由于杂粕中必需氨基酸组成不平衡,在使用杂粕型低蛋白质饲粮时,畜禽常面临营养不足的风险。因此,合理补充合成氨基酸成为保障杂粕型低蛋白质饲粮营养均衡的关键所在^[2]。有研究表明,在杂粕型低蛋白质饲粮中添加赖氨酸(Lys)、蛋氨酸(Met)、苏氨酸(Thr)等必需氨基酸,有助于提高家禽的生长性能和饲料利用率,改善胴体品质^[2-3]。合理平衡饲粮中的氨基酸还可以有效降低肉鸡的氮排泄量,减轻对环境的负面影响^[4-5]。然而,不同的杂粕组合及其氨基酸平衡方案可能会产生不同的生理效应,因此需要进一步研究以优化饲粮配方。

在此背景下,净能体系的应用为杂粕型低蛋白质饲粮提供了更大的发展空间。与消化能和代谢能体系相比,净能体系不仅考虑了饲粮的消化吸收情况,还考虑了热增耗效应,能准确估算动物可吸收的能量,使饲粮设计更加精确,从而提高饲粮的实际能量利用率^[6-7]。在低蛋白质饲粮中,应用净能体系尤为重要,因其能够优化蛋白质和能量的分配,减少蛋白质资源浪费和降低氮排泄量,提高饲料转化效率及畜禽的生长表现^[8-9]。

本研究基于净能体系,探究不同蛋白质水平饲粮及低蛋白质氨基酸缺乏饲粮对黄羽肉鸡生长性能、胴体品质、抗氧化能力和肠道健康的影响,旨在优化氨基酸平衡模式,确定1~30日龄中速型黄羽肉鸡玉米-杂粕型低蛋白质饲粮中关键氨基酸的限制性顺序,以期在倡导节能减排的大背景下实现肉鸡的最佳生长和饲料资源的高效利用。

1 材料与方法

1.1 伦理声明

动物试验经四川农业大学动物管理与福利委员会批准,批准号:SICAU-2024-116。

1.2 试验动物与试验设计

选取720只体重[(35.09±0.02) g]相近、健康状况良好的1日龄中速型黄羽肉鸡母雏作为试验对象。试验第1天,对所有雏鸡进行称重,根据体重相近原则,随机分为6个组,每组6个重复,每个重复20只鸡。其中,对照组(NP组)饲粮营养水平[蛋白质水平为21%,Lys、Met、Thr和异亮氨酸(Ile)水平分别为1.10%、0.44%、0.74%和0.74%]均符合1~30日龄中速型黄羽肉鸡饲养标准需要量;低蛋白质组(LP组)饲粮蛋白质水平较NP组饲粮降低2%,各氨基酸水平与NP组饲粮相同;低蛋白质低赖氨酸组(LP-Lys组)、低蛋白质低蛋氨酸组(LP-Met组)、低蛋白质低苏氨酸组(LP-Thr组)和低蛋白质低异亮氨酸组(LP-Ile组)饲粮则是在LP组饲粮的基础上分别将Lys、Met、Thr和Ile的水平降低20%,饲粮配制时未达到20%限制水平的氨基酸根据其实际缺乏值补充,其他营养水平不变。试验期30 d。

1.3 试验饲粮和饲养管理

饲养试验在四川农业大学动物营养研究所教学科研基地进行。试验肉鸡采用平养方式,自由采食和饮水。试验饲粮参照《黄羽肉鸡营养需要量》(NY/T 3645—2020)进行配制,其组成及营养水平见表1。配制饲粮前,测定饲料原料的粗蛋白质和氨基酸等养分含量,然后根据实测值调整饲粮配方。

表1 试验饲粮组成及营养水平(风干基础)

Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets (air-dry basis) %

项目 Items	组别Groups
项目 Items	NP	LP	LP-Lys	LP-Met	LP-Thr	LP-Ile
原料Ingredients
玉米Corn	43.758	48.550	48.550	48.550	48.550	48.550
小麦Wheat	13.000	13.000	13.000	13.000	13.000	13.000
玉米胚芽粕Corn germ meal	4.000	4.000	4.000	4.000	4.000	4.000
豆粕Soybean meal	22.850	17.460	17.460	17.460	17.460	17.460
棉籽粕Cottonseed meal	5.000	5.000	5.000	5.000	5.000	5.000
菜籽粕Rapeseed meal	6.000	6.000	6.000	6.000	6.000	6.000
大豆油Soybean oil	1.750	1.078	1.078	1.078	1.078	1.078
L-赖氨酸盐酸盐L-Lys·HCl	0.135	0.315	0.035	0.315	0.315	0.315
L-蛋氨酸L-Met	0.104	0.131	0.131	0.042	0.131	0.131
L-苏氨酸L-Thr	0.012	0.100	0.100	0.100		0.100
L-异亮氨酸L-Ile		0.098	0.098	0.098	0.098
食盐NaCl	0.300	0.300	0.300	0.300	0.300	0.300
磷酸氢钙CaHPO₄	1.335	1.550	1.550	1.550	1.550	1.550
石粉Limestone	1.104	1.766	2.046	1.855	1.866	1.864
抗氧化剂Antioxidant¹⁾	0.050	0.050	0.050	0.050	0.050	0.050
抗球虫药Anti-coccidiosis drug²⁾	0.120	0.120	0.120	0.120	0.120	0.120
防霉剂Antifungal agent	0.050	0.050	0.050	0.050	0.050	0.050
植酸酶Phytase	0.002	0.002	0.002	0.002	0.002	0.002
维生素预混料Vitamin premix³⁾	0.030	0.030	0.030	0.030	0.030	0.030
氯化胆碱Choline chloride (50%)	0.200	0.200	0.200	0.200	0.200	0.200
矿物质预混料Mineral premix⁴⁾	0.200	0.200	0.200	0.200	0.200	0.200
合计Total	100.000	100.000	100.000	100.000	100.000	100.000
营养水平Nutrient levels⁵⁾
净能NE/(MJ/kg)	8.47	8.47	8.47	8.47	8.47	8.47
粗蛋白质CP	21.32	19.79	19.73	19.80	19.68	19.73
赖氨酸Lys	1.11	1.12	0.93	1.10	1.11	1.11
蛋氨酸Met	0.44	0.45	0.44	0.36	0.45	0.46
苏氨酸Thr	0.73	0.74	0.75	0.73	0.66	0.76
异亮氨酸Ile	0.72	0.74	0.76	0.76	0.76	0.66

1)抗氧化剂为乙氧基喹啉(60%)。The antioxidant is ethoxyquin (60%).
2)抗球虫药的主要成分为青蒿粉。The main component of anti-coccidiosis drug was Artemisia annua powder.
3)维生素预混料为每千克饲粮提供 The vitamin premix provided the following per kg of diets:VA 12 000 IU,VD₃ 3 000 IU,VE 30 mg,VK₃ 4.8 mg,VB₁ 3 mg,VB₂ 9.6 mg,VB₆ 6 mg,VB₁₂ 0.3 mg,烟酸 nicotinic acid 60 mg,泛酸钙 calcium pantothenate 18 mg,叶酸 folic acid 1.5 mg,生物素 biotin 1.8 mg。
4)矿物质预混料为每千克饲粮提供 The mineral premix provided the following per kg of diets:Fe 80 mg,Cu 7 mg,Zn 80 mg,Mn 60 mg,I 0.7 mg,Se 0.15 mg。
5)净能依据《中国饲料成分及营养价值表(2021年第32版)》中各原料对应数值进行计算,其余为实测值。NE was calculated according to the corresponding values of each raw material in Tables of Feed Composition and Nutritive Values in China (32nd edition, 2021), while the others were measured values.

1.4 样品采集

饲料样品的采集:利用采样器按GB/T 14699.1—2005采样规则采集样品,4 ℃保存,用于测定常规营养成分含量。

在31日龄时对禁食12 h的试验鸡进行称重,每个重复按照平均体重选取1只鸡,采集其颈静脉血液,室温静置30 min后,4 ℃下以1 031×g的离心力离心15 min,取上清液于-20 ℃冰箱中保存备用。采血后,将试验鸡颈静脉放血处死。摘取各器官,滤纸吸去器官上的血液,剥离脂肪称重,并分别记录重量,计算器官指数;取胸肌、腿肌、腹脂进行称重,测定胴体品质指标;取2段空肠,一段用生理盐水清洗后放入液氮中冷冻备用,另一段(约2 cm)直接放入4%多聚甲醛溶液中进行固定,用于制备肠道组织切片。

1.5 指标测定及方法

1.5.1 常规营养成分含量

粗蛋白质和氨基酸含量分别参照GB/T 6432—2018和GB/T 18246—2019进行测定。

1.5.2 生长性能

每天观察试验鸡的健康状态和死亡情况,记录死亡鸡只数。于试验第30天晚上断料供水,次日早晨以重复为单位进行称重,记录1~30日龄的耗料量,计算平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)和料重比(F/G)。

1.5.3 胴体品质和器官指数

取胸肌、腿肌、腹脂称重后,计算胸肌率(占活重的百分数)、腿肌率(占活重的百分数)和腹脂率(占活重的百分数)。

取各器官称重后,计算心脏指数(占活重的百分数)、肝脏指数(占活重的百分数)、胸腺指数(占活重的百分数)、脾脏指数(占活重的百分数)和法氏囊指数(占活重的百分数)。

1.5.4 血清生化、免疫指标

血清总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLOB)、尿酸(UA)、尿素氮(UN)含量以及谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)活性通过全自动生化分析仪(3100型,日立公司,日本)进行检测。

血清免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白M(IgM)含量采用泉州市睿信生物科技有限公司生产的酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒测定。

1.5.5 抗氧化相关指标

空肠组织样品预处理:取0.1 g(精确至0.001 g)空肠组织样品于1.5 mL的EP管中,按照重量(g)∶体积(mL)=1∶9的比例加入9倍体积的预冷生理盐水,于匀浆机中充分匀浆,然后4 ℃下1 031×g离心10 min,吸取上清,用于相关指标的测定。

血清和空肠组织中丙二醛(MDA)含量、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性以及总抗氧化能力(T-AOC)采用南京建成生物工程研究所生产的试剂盒严格按照说明书进行检测。

1.5.6 肠道组织形态

将在4%多聚甲醛溶液中固定的空肠组织取出,采用梯度酒精脱水、二甲苯透明、石蜡包埋,制成5 μm的切片,进行苏木精-伊红(HE)染色。在显微镜下每张切片随机选取10根完整绒毛,测定肠道绒毛高度和隐窝深度,并计算绒毛高度与隐窝深度比值(V/C)。

1.5.7 肠道屏障功能相关基因的mRNA相对表达量

采用荧光定量PCR法测定空肠组织中屏障功能相关基因闭锁蛋白(Occludin)、闭合小环蛋白-1(ZO-1)、封闭蛋白-1(Claudin-1)的mRNA相对表达量,以β-肌动蛋白(β-actin)为参比基因,引物序列见表2,具体步骤参考Mao等^[10]的方法进行。

表2 引物序列

Table 2 Primer sequences

基因Genes	登录号Accession number	引物序列Primer sequences (5'—3')
β-肌动蛋白 β-actin	NM_205518.2	F:CCGTGCTGTGTTCCCATCTA R:TCTGGGCTTCATCACCAACG
闭锁蛋白 Occludin	NM_205128.1	F:TCATGCTCATCGCCTCCATC R:CCACGGTGCAGTAGTGGTAG
闭合小环蛋白-1 ZO-1	XM_046925214.1	F:TCACAGGATAGCCTTGCAGC R:CGTAGCTCGTTCATCTCGCT
封闭蛋白-1 Claudin-1	NM_001013611.2	F:GGTATGGCAACAGAGTGGCT R:CAGCCAATGAAGAGGGCTGA

1.5.8 氨基酸限制性顺序以及适宜比例的计算

本研究采用的是氨基酸部分扣除法,其基本原理是:动物的相关指标(如生长性能、抗氧化能力、肠道健康等)取决于第一限制性氨基酸,扣除饲粮中非限制性氨基酸对指标无显著影响。因此,将所有氨基酸的限制性水平与第一限制性氨基酸保持一致,即每种氨基酸的直线斜率一致,最后通过Y=a+bX得到回归方程,计算出氨基酸需要量和限制性氨基酸顺序。参考李雪玲^[11]和陈正玲^[12]的方法,限制性氨基酸斜率的计算公式如下:

限制性氨基酸斜率=△评价指标/△限制性氨基酸摄入量。

例如:以F/G作为评价指标计算Lys的斜率,Lys的斜率={[F/G(LP-Lys组)-F/G(LP组)]/F/G(LP组)}/{[Lys摄入量(LP-Lys组)-Lys摄入量(LP组)]/Lys摄入量(LP组)}。

1.6 数据处理与分析

试验数据经Excel 2016初步整理后,NP组和LP组数据利用SPSS 20.0软件进行非配对t检验;LP组与各氨基酸缺乏组(LP-Lys组、LP-Met组、LP-Thr组和LP-Ile组)数据利用SPSS 20.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA),并采用Duncan氏法进行组间多重比较,P<0.05为差异显著。结果用“平均值±标准误”表示。

2 结果与分析

2.1 不同蛋白质水平饲粮及低蛋白质氨基酸缺乏饲粮对黄羽肉鸡生长性能的影响

由表3可知,NP组与LP组肉鸡的生长性能无显著差异(P>0.05)。与LP组相比,LP-Lys组和LP-Met组的ADG显著降低(P<0.05),F/G显著升高(P<0.05),ADFI无显著变化(P>0.05);LP-Thr组的ADG显著降低(P<0.05),ADFI和F/G无显著变化(P>0.05);LP-Ile组的生长性能无显著变化(P>0.05)。此外,LP-Lys组和LP-Met组的F/G显著高于LP-Thr组和LP-Ile组(P<0.05),且LP-Lys组的F/G显著高于LP-Met组(P<0.05)。

表3 不同蛋白质水平饲粮及低蛋白质氨基酸缺乏饲粮对黄羽肉鸡生长性能的影响

Table 3 Effects of diets with different protein levels and low-protein diets with amino acids deficiency on growth performance of yellow-feathered broilers

项目 Items	组别Groups						P值P-value
项目 Items	NP	LP	LP-Lys	LP-Met	LP-Thr	LP-Ile	t检验 t-test	方差分析 ANOVA
始重Initial body weight/g	35.08±0.02	35.10±0.05	35.08±0.05	35.08±0.04	35.05±0.03	35.12±0.04	0.765	0.631
末重Final body weight/g	755.70±7.23	753.55±7.07^a	711.18±7.76^b	725.05±7.93^ab	721.84±10.75^b	730.00±10.74^ab	0.833	0.029
平均日采食量ADFI/g	43.07±0.40	42.96±0.42	43.50±0.42	42.90±0.38	41.65±0.59	42.13±0.64	0.859	0.097
平均日增重ADG/g	24.02±0.24	23.99±0.28^a	22.54±0.26^b	22.80±0.21^b	22.89±0.36^b	23.16±0.36^ab	0.929	0.030
料重比F/G	1.79±0.01	1.79±0.01^c	1.93±0.15^a	1.88±0.01^b	1.82±0.01^c	1.82±0.02^c	0.881	<0.001

	对NP组与LP组数据进行非配对t检验,NP组数据标注“*”表示与LP组相比差异显著(P<0.05)。LP组、LP-Lys组、LP-Met组、LP-Thr组、LP-Ile组之间,同行数据肩标不同字母表示差异显著(P<0.05),相同字母或无字母表示差异不显著(P>0.05)。下表同。
	Values in the NP group with “*” represented significant difference compared with the LP group (P<0.05). Among LP, LP-Lys, LP-Met, LP-Thr and LP-Ile groups, values in the same row with different letter superscripts mean significant difference (P<0.05), while with the same letter or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

2.2 不同蛋白质水平饲粮及低蛋白质氨基酸缺乏饲粮对黄羽肉鸡胴体品质和器官指数的影响

由表4可知,饲喂不同蛋白质水平饲粮及低蛋白质氨基酸缺乏饲粮对黄羽肉鸡胴体品质和器官指数均无显著影响(P>0.05)。

表4 不同蛋白质水平饲粮及低蛋白质氨基酸缺乏饲粮对黄羽肉鸡胴体品质和器官指数的影响

Table 4 Effects of diets with different protein levels and low-protein diets with amino acids deficiency on carcass quality and organ indexes of yellow-feathered broilers %

项目 Items	组别Groups						P值P-value
项目 Items	NP	LP	LP-Lys	LP-Met	LP-Thr	LP-Ile	t检验 t-test	方差分析 ANOVA
胸肌率Breast muscle percentage	10.42±0.13	10.34±0.37	10.04±0.43	10.03±0.20	9.90±0.29	10.20±0.40	0.821	0.924
腿肌率Thigh muscle percentage	13.22±0.30	12.00±0.54	12.66±0.35	12.09±0.12	12.68±0.16	12.31±0.59	0.068	0.661
腹脂率Abdominal fat percentage	1.42±0.15	1.76±0.11	1.53±0.13	1.63±0.18	1.69±0.26	1.58±0.20	0.120	0.925
心脏指数Heart index	0.53±0.02	0.54±0.02	0.58±0.02	0.52±0.03	0.56±0.02	0.55±0.03	0.712	0.470
肝脏指数Liver index	2.33±0.09	2.40±0.23	2.38±0.08	2.20±0.07	2.46±0.03	2.37±0.12	0.780	0.651
脾脏指数Spleen index	0.13±0.02	0.19±0.03	0.16±0.01	0.17±0.02	0.15±0.02	0.20±0.02	0.084	0.403
胸腺指数Thymus index	0.56±0.05	0.74±0.10	0.63±0.05	0.55±0.04	0.53±0.08	0.67±0.04	0.120	0.201
法氏囊指数Bursa of Fabricius index	0.24±0.03	0.29±0.02	0.30±0.05	0.28±0.03	0.26±0.01	0.33±0.06	0.191	0.752

2.3 不同蛋白质水平饲粮及低蛋白质氨基酸缺乏饲粮对黄羽肉鸡血清生化指标的影响

由表5可知,与NP组相比,LP组血清UN含量显著降低(P<0.05)。与LP组相比,LP-Lys组、LP-Met组和LP-Thr组血清UN含量显著升高(P<0.05);各氨基酸缺乏组血清UA、TP、ALB、GLOB含量和ALT、AST活性均无显著变化(P>0.05)。

表5 不同蛋白质水平饲粮及低蛋白质氨基酸缺乏饲粮对黄羽肉鸡血清生化指标的影响

Table 5 Effects of diets with different protein levels and low-protein diets with amino acids deficiency on serum biochemical indexes of yellow-feathered broilers

项目 Items	组别Groups						P值P-value
项目 Items	NP	LP	LP-Lys	LP-Met	LP-Thr	LP-Ile	t检验 t-test	方差分析 ANOVA
谷丙转氨酶ALT/(U/L)	10.29±0.91	10.92±0.62	10.03±1.01	8.08±0.88	8.43±0.71	8.36±0.83	0.595	0.113
谷草转氨酶AST/(U/L)	206.20±6.21	219.20±5.56	210.68±8.71	222.81±13.56	197.62±7.84	206.38±6.03	0.161	0.282
总蛋白TP/(g/L)	30.14±1.05	30.03±1.40	28.45±0.43	28.72±1.54	28.93±0.94	31.74±1.80	0.950	0.355
白蛋白ALB/(g/L)	12.81±0.62	12.41±0.22	12.16±0.28	11.46±0.49	11.71±0.57	12.78±0.33	0.586	0.187
球蛋白GLOB/(g/L)	17.33±0.52	17.60±1.31	16.32±0.23	16.62±1.09	17.22±0.46	18.95±1.75	0.843	0.477
尿素氮UN/(mmol/L)	0.20±0.02^*	0.13±0.01^b	0.23±0.03^a	0.23±0.03^a	0.23±0.01^a	0.20±0.02^ab	0.039	0.030
尿酸UA/(μmol/L)	223.30±29.76	220.90±23.15	328.65±68.15	255.74±23.66	225.73±38.13	254.93±39.24	0.956	0.465

2.4 不同蛋白质水平饲粮及低蛋白质氨基酸缺乏饲粮对黄羽肉鸡血清免疫、抗氧化指标的影响

由表6可知,与NP组相比,LP组血清IgA含量和GSH-Px活性显著升高(P<0.05),血清IgG、IgM和MDA含量及T-AOC无显著变化(P>0.05)。与LP组相比,LP-Lys组、LP-Met组、LP-Thr组和LP-Ile组血清IgA含量显著降低(P<0.05);LP-Met组和LP-Thr组血清GSH-Px活性显著降低(P<0.05)。LP-Met组血清GSH-Px活性较其他氨基酸缺乏组显著降低(P<0.05)。各氨基酸缺乏组血清IgG、IgM和MDA含量及T-AOC与LP组无显著差异(P>0.05)。

表6 不同蛋白质水平饲粮及低蛋白质氨基酸缺乏饲粮对黄羽肉鸡血清免疫、抗氧化指标的影响

Table 6 Effects of diets with different protein levels and low-protein diets with amino acids deficiency on serum immune and antioxidant indexes of yellow-feathered broilers

项目 Items	组别Groups						P值P-value
项目 Items	NP	LP	LP-Lys	LP-Met	LP-Thr	LP-Ile	t检验 t-test	方差分析 ANOVA
免疫球蛋白A IgA/(μg/mL)	60.58±22.78^*	185.15±45.29^a	90.43±23.43^b	76.03±20.28^b	104.13±16.36^b	48.96±16.30^b	0.049	0.013
免疫球蛋白G IgG/(μg/mL)	1 674.00±483.20	1 750.30±496.88	1 212.70±372.98	776.49±150.06	1 255.40±454.79	555.60±82.35	0.915	0.191
免疫球蛋白M IgM/(μg/mL)	0.36±0.09	0.65±0.26	0.74±0.28	1.17±0.43	0.73±0.26	0.64±0.20	0.268	0.729
总抗氧化能力T-AOC/(U/mL)	12.81±0.78	13.91±1.28	14.13±1.80	15.02±1.05	13.99±1.27	15.60±1.29	0.467	0.885
丙二醛MDA/(nmol/mL)	1.98±0.0.35	1.86±0.20	2.19±0.41	2.56±0.10	1.79±0.28	2.43±0.31	0.783	0.362
谷胱甘肽过氧化物酶 GSH-Px/(U/mL)	4 768.00±420.80^*	6 098.90±231.85^b	5 354.40±228.72^bc	3 892.60±168.75^d	5 165.80±404.26^c	7 234.80±253.85^a	0.037	<0.001

2.5 不同蛋白质水平饲粮及低蛋白质氨基酸缺乏饲粮对黄羽肉鸡空肠组织形态、抗氧化能力和屏障功能相关基因表达的影响

由表7可知,与NP组相比,LP组空肠GSH-Px活性显著升高(P<0.05),但空肠组织形态、MDA含量、T-AOC及Occludin、ZO-1、Claudin-1的mRNA相对表达量无显著变化(P>0.05)。与LP组相比,LP-Lys组、LP-Thr组和LP-Ile组空肠GSH-Px活性显著降低(P<0.05);LP-Thr组空肠隐窝深度显著增加(P<0.05),V/C和Claudin-1的mRNA相对表达量显著降低(P<0.05)。LP-Thr组空肠隐窝深度和V/C与其他氨基酸缺乏组存在显著差异(P<0.05),且Claudin-1和ZO-1的mRNA相对表达量与LP-Lys组和LP-Ile组存在显著差异(P<0.05)。各氨基酸缺乏组空肠绒毛高度、MDA含量、T-AOC和Occludin的mRNA相对表达量与LP组无显著差异(P>0.05)。

表7 不同蛋白质水平饲粮及低蛋白质氨基酸缺乏饲粮对黄羽肉鸡空肠组织形态、抗氧化能力和屏障功能相关基因表达的影响

Table 7 Effects of diets with different protein levels and low-protein diets with amino acids deficiency on tissue morphology, antioxidant capacity and barrier function related gene expression in jejunum of yellow-feathered broilers

项目 Items	组别Groups						P值P-value
项目 Items	NP	LP	LP-Lys	LP-Met	LP-Thr	LP-Ile	t检验 t-test	方差分析 ANOVA
绒毛高度Villus height/μm	1 468.00±68.73	1 611.00±110.64	1 713.50±103.97	1 490.90±102.07	1 596.10±57.31	1 440.10±137.87	0.285	0.394
隐窝深度Crypt depth/μm	171.90±4.54	156.42±13.08^b	181.36±14.45^b	173.16±19.64^b	245.95±12.64^a	160.71±12.72^b	0.259	0.003
绒毛高度与隐窝深度比值V/C	8.59±0.53	10.56±0.99^a	9.60±0.62^a	9.32±0.71^a	6.51±0.11^b	8.97±0.61^a	0.099	0.006
总抗氧化能力 T-AOC/(U/mg prot)	0.468±0.068	0.413±0.029	0.588±0.038	0.514±0.032	0.574±0.026	0.558±0.122	0.476	0.143
丙二醛MDA/(nmol/mg prot)	0.337±0.127	0.113±0.030	0.282±0.127	0.134±0.088	0.094±0.036	0.235±0.041	0.200	0.426
谷胱甘肽过氧化物酶 GSH-Px/(U/mg prot)	5 310.00±387.20^*	7 921.70±253.58^a	6 711.00±395.59^bc	7 151.10±273.96^ab	6 073.80±315.38^cd	5 592.40±323.31^d	<0.001	0.002
闭锁蛋白Occludin	0.83±0.21	1.00±0.03	0.99±0.11	0.96±0.08	0.69±0.11	0.98±0.24	0.539	0.363
闭合小环蛋白-1 ZO-1	0.74±0.19	1.00±0.10^ab	1.07±0.14^a	0.88±0.13^ab	0.64±0.11^b	1.07±0.12^a	0.285	0.039
封闭蛋白-1 Claudin-1	1.02±0.17	1.00±0.07^a	1.08±0.14^a	0.89±0.11^ab	0.56±0.11^b	1.03±0.14^a	0.998	0.048

2.6 1~30日龄中速型黄羽肉鸡获得最佳F/G、血清GSH-Px活性和空肠V/C的氨基酸限制性顺序和适宜比例

1~30日龄中速型黄羽肉鸡获得最佳F/G(生长性能)、GSH-Px活性(抗氧化能力)和空肠V/C(肠道组织形态)时氨基酸顺序和比例计算结果见表8。

表8 黄羽肉鸡获得最佳F/G、血清GSH-Px活性和空肠V/C的氨基酸限制性顺序和适宜比例

Table 8 Amino acid limiting sequence and proper proportion for yellow-feathered broilers to obtain the optimal F/G, serum GSH-Px activity and jejunal V/C

组别 Groups	料重比F/G				谷胱甘肽过氧化物酶活性GSH-Px activity				空肠绒毛高度与隐窝深度比值Jejunal V/C
组别 Groups	S	P	C	R	S	P	C	R	S	P	C	R
LP-Lys	-0.491	1.000	1.120	100	0.767	0.909	1.018	100	0.571	0.878	0.983	100
LP-Met	-0.250	0.921	0.414	37	1.799	1.000	0.45	69	0.584	0.847	0.381	39
LP-Thr	-0.124	0.905	0.670	60	1.131	0.950	0.703	56	2.835	1.000	0.740	75
LP-Ile	-0.134	0.915	0.677	60	-1.486	0.771	0.571	44	1.201	0.936	0.693	70

S:斜率,数值代表限制性氨基酸摄入量对F/G、GSH-Px活性和空肠V/C的影响;P:氨基酸缺乏组维持与LP组同样的F/G、GSH-Px活性和空肠V/C所需的氨基酸量(与LP组的比例);C:氨基酸缺乏组维持与LP组同样的F/G、GSH-Px活性和空肠V/C所需的氨基酸量[mg/(kg BW^0.75·d)];R:所有氨基酸相对于赖氨酸的比例。

S: slope, the value indicated the effects of limited amino acid intake on F/G, GSH-Px activity andjejunal V/C; P: amino acid requirements (calculated as the proportion of LP group) in the groups with amino acid deficiency required to maintain the same F/G, GSH-Px activity and jejunal V/C as LP group; C: amino acid requirements [mg/(kg BW^0.75·d)] in the groups with amino acid deficiency required to maintain the same F/G, serum GSH-Px activity and jejunal V/C as LP group; R: all amino acid proportions of lysine.

以F/G作为评价指标,获得最佳F/G时LP-Lys组、LP-Met组、LP-Thr组和LP-Ile组的斜率分别为-0.491、-0.250、-0.124和-0.134,氨基酸限制性顺序为Lys>Met>Ile>Thr,且Lys、Met、Thr、Ile的适宜比例为100∶37∶60∶60;以血清GSH-Px活性作为评价指标,获得最佳血清GSH-Px活性时LP-Lys组、LP-Met组、LP-Thr组和LP-Ile组的斜率分别为0.767、1.799、1.131和-1.486,氨基酸限制性顺序为Met>Thr>Lys>Ile,且Lys、Met、Thr、Ile的适宜比例为100∶69∶56∶44;以空肠V/C作为评价指标,获得最佳空肠V/C时LP-Lys组、LP-Met组、LP-Thr组和LP-Ile组的斜率分别为0.571、0.584、2.835和1.201,氨基酸限制性顺序为Thr>Ile>Met>Lys,且Lys、Met、Thr、Ile的适宜比例为100∶39∶75∶70。

3 讨论

3.1 不同蛋白质水平饲粮及低蛋白质氨基酸缺乏饲粮对黄羽肉鸡生长性能和血清生化指标的影响

饲粮蛋白质水平对肉鸡生长性能起着决定性作用,蛋白质不仅是肉鸡生长发育、组织修复及免疫功能的基础,还直接关系着饲料转化率与经济效益^[13]。本研究发现,以净能为基础,在氨基酸平衡的条件下饲粮蛋白质水平降低2个百分点,对1~30日龄中速型黄羽肉鸡(雌性)的生长性能并无显著影响。van Harn等^[14]的研究将罗斯308雄性肉鸡饲粮蛋白质水平降低1个百分点中得到了类似结果。本研究还发现,LP组黄羽肉鸡血清UN含量显著低于NP组,这与李葱晓等^[15]研究得出的低蛋白质饲粮对肉鸡影响的结果相似。血清UN含量可间接反映尿氮的排出情况^[16],这表明在不影响生长性能的前提下,饲喂低蛋白质饲粮可减少肉鸡的氮排放。因此,适度降低饲粮蛋白质水平不但可以降低饲料成本,还可以减少氮排放,保护环境,有利于黄羽肉鸡养殖的绿色可持续发展。

相较于蛋白质水平,饲粮氨基酸比例和平衡程度对动物的健康生长和高效生产具有更为重要的意义^[17]。本试验结果表明,Lys、Met和Thr的缺乏均显著影响了1~30日龄黄羽肉鸡(雌性)的生长性能,尤其是Lys和Met的缺乏,这一结果进一步支持了前人在肉鸡研究中的相关结论^[18-20]。Lys和Met是畜禽的必需氨基酸,也是畜禽饲粮中排位靠前的限制性氨基酸。Lys是蛋白质合成过程中的关键氨基酸之一,当饲粮中Lys含量不足时,肉鸡的生长速率下降,这可能源于Lys缺乏导致其他氨基酸代谢不完全,从而降低了蛋白质合成效率^[21];而Met作为一种含硫氨基酸,不仅参与机体蛋白质的合成,还会显著影响家禽皮肤和羽毛的健康^[22],并对其免疫功能和抗氧化能力具有调节作用^[23]。Met一般被认为是家禽的第一限制性氨基酸,但在本试验中,以生长性能(F/G)为评价指标时,Lys的限制性大于Met。这可能是因为本试验采用的是玉米-杂粕型低蛋白质饲粮,其中Lys的生物利用率下降;且快速生长期的肉鸡需要大量氨基酸用于肌肉生长,在这种情况下,Lys的缺乏更容易成为限制性因素^[24]。

当氨基酸缺乏时,机体蛋白质周转代谢、嘌呤代谢和肾脏功能等会受到显著影响,并激活代偿性代谢等多种机制^[25],从而导致血清UN含量升高。血清UN含量可在一定程度上反映机体对于饲粮氮的利用情况^[26]。本研究发现,饲粮缺乏Lys、Met、Thr和Ile均会提高黄羽肉鸡血清UN含量。有研究也发现,当肉鸡饲粮中Lys不平衡时,会使机体蛋白质利用率降低,进而导致血清UN含量显著升高^[27]。这些结果可以从机体蛋白质代谢和饲粮氮利用方面说明饲粮氨基酸缺乏对黄羽肉鸡生长的影响。

3.2 不同蛋白质水平饲粮及低蛋白质氨基酸缺乏饲粮对黄羽肉鸡胴体品质的影响

前人研究表明,在氨基酸平衡的条件下饲粮蛋白质水平降低1.5~3.0个百分点,对黄羽肉鸡的胴体品质无显著影响^[28]。Htoo^[29]指出,低蛋白质饲粮添加合成氨基酸后,只要净能和氨基酸水平能满足动物营养需求,就不会对胴体品质产生影响。本试验基于净能体系,配制低蛋白质氨基酸平衡饲粮,结果发现其对黄羽肉鸡的胴体品质无显著影响,与前人研究结果相符。

本研究还发现,饲粮Lys、Met、Thr和Ile的缺乏对1~30日龄黄羽肉鸡(雌性)的胴体品质无显著影响,前人的一些研究也有类似的结果^[30-32]。但也有研究发现限制低蛋白质饲粮中的Thr会导致43~63日龄黄羽肉鸡胸肌率显著降低,对胴体品质造成负面影响^[33]。以上研究结果存在差异,可能是由于肉鸡在不同生长阶段对氨基酸的需要量不同所致。

3.3 不同蛋白质水平饲粮及低蛋白质氨基酸缺乏饲粮对黄羽肉鸡免疫功能和抗氧化能力的影响

免疫功能和抗氧化能力是影响机体生长和健康的重要因素。免疫球蛋白是机体免疫功能的重要组成部分,主要用于识别和中和动物体内的病原体(如细菌、病毒等)^[34]。本研究结果表明,饲粮蛋白质水平降低2个百分点显著提高了黄羽肉鸡血清IgA含量,这与崔玉铭^[35]关于低蛋白质饲粮对肉鸡免疫功能影响的研究结果相似。由此可以推测,低蛋白质饲粮具有增强肉鸡免疫功能的潜力,尤其是可通过促进免疫球蛋白的合成来应对潜在的免疫挑战。然而,本研究还发现,饲喂缺乏Lys、Met、Thr和Ile的低蛋白质饲粮会导致黄羽肉鸡血清IgA含量降低。这一结果也支持了前人研究的结论^[20,36]。因此,氨基酸平衡对维持免疫系统的正常功能至关重要。

正常情况下,机体的氧化还原状态处于动态平衡中,受机体氧化系统和抗氧化系统的调节。作为机体抗氧化系统的重要组成部分,GSH-Px的主要功能是清除过氧化氢和有机过氧化物,防止细胞受到氧化损伤^[37]。本研究显示,与饲喂正常蛋白质饲粮相比,低蛋白质饲粮可以显著提高1~30日龄黄羽肉鸡(雌性)血清和空肠GSH-Px活性,这与张俊杰等^[38]的研究结果相似。刘升国等^[39]和吴邦元^[40]研究发现,适当提高低蛋白质饲粮中Thr和Met水平,可显著提高肉鸡血清GSH-Px活性,从而提高抗氧化能力;还有研究表明饲粮Lys和Ile水平也会对肉鸡的抗氧化状态产生影响^[41-42]。本研究发现,低蛋白质饲粮缺乏Met和Thr会显著降低黄羽肉鸡血清GSH-Px活性;缺乏Lys、Thr和Ile会显著降低黄羽肉鸡空肠GSH-Px活性。这些结果可能源于饲喂低蛋白质饲粮降低了机体对多余蛋白质的代谢,从而减少了代谢过程中自由基的产生^[43],使得对GSH-Px的消耗减少,其活性得以提升;而当氨基酸缺乏时,机体的代谢强度增加,导致对GSH-Px的消耗增加,使其活性下降。此外,不同种类氨基酸的缺乏对血清和空肠GSH-Px活性的影响不同,这可能是由于不同组织对氨基酸的需要和作用存在差异。因此,在氨基酸平衡的基础上,适当降低饲粮蛋白质水平可以提高机体的抗氧化能力;但若低蛋白质饲粮中某些氨基酸缺乏,则会降低机体抗氧化能力。

3.4 不同蛋白质水平饲粮及低蛋白质氨基酸缺乏饲粮对黄羽肉鸡肠道健康的影响

肠道是食物消化吸收主要器官,也是机体的第1道屏障,机体的健康生长离不开肠道健康^[44]。本研究分析了黄羽肉鸡肠道健康的相关指标,包括抗氧化能力、空肠形态结构和紧密连接蛋白基因的表达。结果表明,与饲喂正常蛋白质饲粮相比,饲喂氨基酸平衡的低蛋白质饲粮对黄羽肉鸡空肠形态结构和紧密连接蛋白基因表达无显著影响;但低蛋白质饲粮缺乏Thr对黄羽肉鸡空肠形态结构和紧密连接蛋白基因表达造成了负面影响。Kim等^[45]和Chen等^[46]的研究表明,在饲粮中补充Thr可显著改善肉鸡的肠道健康。这主要是由于Thr为肠道黏膜蛋白的主要成分,相关研究显示,机体肠道氧化的Thr仅占摄入Thr总量的2%~9%,但用于合成黏膜蛋白的Thr可占71%^[47]。因此,确保饲粮必需氨基酸(尤其是Thr)的平衡对肉鸡肠道健康至关重要。

3.5 黄羽肉鸡获得最佳F/G、GSH-Px活性和回肠V/C的氨基酸限制性顺序和适宜比例

饲粮中氨基酸限制性顺序和适宜比例的研究源于“木桶理论”,必需氨基酸只有在种类齐全且数量均衡的条件下,机体才能合成满足自身需求的蛋白质,达到最优生长性能。ARC于1981年首次提出理想氨基酸模式,对理想蛋白质做了更加全面的解释,并指出理想蛋白质是氨基酸具有最佳平衡的蛋白质^[48]。王薇薇等^[33]研究发现,22~42日龄快大型黄羽肉鸡饲粮氨基酸中Lys∶Met∶Thr∶Trp∶Ile=100.0∶55.6∶97.2∶25.0∶95.8时生长性能和氮存留率最高;刘庚等^[49]以日产蛋量为参照指标推算出30~38周龄产蛋鸡的氨基酸限制顺序为Met>Lys>Thr>Trp,且标准回肠可消化赖氨酸(SIDLys)、标准回肠可消化Met、标准回肠可消化Trp和标准回肠可消化Thr的最佳比例为100∶46∶24∶73。本试验以生长性能、抗氧化能力和肠道健康作为评价指标,得出的1~30日龄中速型黄羽肉鸡(雌性)饲喂玉米-杂粕型低蛋白质饲粮的氨基酸限制性顺序及适宜比例与前人的研究存在差异,说明不同评价指标、不同品种、不同日龄甚至是不同饲养环境均可能会影响其氨基酸限制性顺序和适宜比例,但此方面的研究报道较少,在未来还需要更多的试验研究进行论证。

4 结论

① 氨基酸平衡的玉米-杂粕型低蛋白质饲粮对1~30日龄中速型黄羽肉鸡(雌性)的生长性能、胴体品质、抗氧化能力和肠道健康均无负面作用,但当该饲粮中氨基酸缺乏时,会对肉鸡的生长性能、抗氧化能力和肠道健康造成不良影响。

② 在1~30日龄中速型黄羽肉鸡(雌性)玉米-杂粕型低蛋白质饲粮中,Lys、Met、Thr和Ile的限制性顺序和适宜比例因评价指标(F/G、GSH-Px活性和回肠V/C)的不同而有所差异。以F/G为评价指标,氨基酸限制性顺序为Lys>Met>Ile>Thr,Lys、Met、Thr、Ile的适宜比例为100∶37∶60∶60;以血清GSH-Px活性为评价指标,氨基酸限制性顺序为Met>Thr>Lys>Ile,Lys、Met、Thr、Ile的适宜比例为100∶69∶56∶44;以回肠V/C为评价指标,氨基酸限制性顺序为Thr>Ile>Met>Lys,Lys、Met、Thr、Ile的适宜比例为100∶39∶75∶70。

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