动物营养学报    2019, Vol. 31 Issue (1): 148-158    PDF    
产蛋鸡低蛋白质饲粮中标准回肠可消化总含硫氨基酸与赖氨酸比例研究
郭丹1, 王晶1, 齐广海1, 张涛2, 高俊2, 张海军1, 武书庚1     
1. 中国农业科学院饲料研究所, 农业部饲料生物技术重点开放实验室, 北京 100081;
2. 赢创德固赛(中国)投资有限公司, 北京 100026
摘要: 本试验旨在研究在标准回肠可消化氨基酸(SID AA)模式下,产蛋鸡低蛋白质饲粮中总含硫氨基酸(TSAA)与赖氨酸(Lys)的适宜比例。选取整齐度为92%、30周龄京红蛋鸡540只,随机分为6组,每组6个重复,每个重复15只。试验采用玉米-豆粕型饲粮,对照组为正常蛋白质组(16.5%粗蛋白质),TSAA/Lys为91%;试验组为低蛋白质组(13.5%粗蛋白质),TSAA/Lys分别为85%、88%、91%、94%和97%(饲粮中Lys含量固定,蛋氨酸添加量不同)。试验预试期1周,正试期10周。结果表明:1)在SID AA模式下,低蛋白质组各期平均日采食量、产蛋率、平均日产蛋量和平均蛋重均显著低于对照组(P < 0.05),全期产蛋率随TSAA/Lys升高呈先升高再降低的二次曲线变化(P < 0.05),TSAA/Lys为91%时产蛋率最高。除蛋黄颜色低蛋白质组较对照组显著加深(P < 0.05)外,其他蛋品质和蛋组分各指标2组之间均未见显著差异(P>0.05);随TSAA/Lys升高,低蛋白质组哈氏单位呈二次曲线变化(P < 0.05)。与对照组相比,低蛋白质组蛋鸡血浆尿酸含量显著降低(P < 0.05),血浆尿素氮含量有降低的趋势(0.05 ≤ P < 0.10);低蛋白质组TSAA/Lys为88%~94%时产蛋鸡血浆总蛋白含量较高,且血浆尿酸和尿素氮含量处于较低水平。2)通过分别对产蛋率、料蛋比和平均日产蛋量拟合二次曲线,得出TSAA/Lys分别为90.15%、91.61%和90.31%时对应指标最佳,平均值为90.69%。综上,推荐低蛋白质SID AA模式下30~40周龄京红蛋鸡饲粮TSAA/Lys为90.69%。
关键词: 低蛋白质饲粮     标准回肠可消化氨基酸     总含硫氨基酸     赖氨酸     京红蛋鸡    
Standard Ileum Digestible Total Sulfur Amino Acids to Lysine Ratio in Low Protein Diet for Laying Hens
GUO Dan1, WANG Jing1, QI Guanghai1, ZHANG Tao2, GAO Jun2, ZHANG Haijun1, WU Shugeng1     
1. Key Open Laboratory of Feed Biotechnology of Ministry of Agriculture, Feed Research Institute, The Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China;
2. Evonik Degussa(China) Investment Co., Ltd., Beijing 100026, China
Abstract: The experiment was conducted to evaluate the optimal total sulfur containing amino acid (TSAA) to lysine (Lys) ratio (TSAA/Lys) for laying hens fed low protein diets under standard ileal digestible amino acid (SID AA) pattern. Five hundred and forty Jinghong laying hens aged 30 weeks with 92% uniformity were randomly divided into 6 groups with 6 replicates containing 15 hens each. The corn-soybean meal was used in the experiment and the crude protein level was 16.5% as a common level in the control group with 91% TSAA/Lys, while the crude protein level (constant Lys content and increasing level of methionine) was 13.5% as a low level in the experimental groups with 85%, 88%, 91%, 94% and 97% TSAA/Lys, respectively. The experiment lasted for 10 weeks after 1 week adaption. The result showed as follows:1) under the SID AA pattern, average daily feed intake, egg production, average daily egg mass and average egg weight in the low protein group were significantly lower than those in the control group in each stage (P < 0.05). The egg production was significantly increased with the TSAA/Lys increasing in the whole stage (P < 0.05), which was the highest when the TSAA/Lys was 91%. The indices of egg quality and egg composition had no significant differences between the control group and the low protein group (P>0.05), but the yolk color in the low protein group was significantly deepened compared with the control group (P < 0.05). The Haugh unit in the low protein group showed quadratic curve changes with the TSAA/Lys increasing (P < 0.05). Compared with the control group, the plasma uric acid content of hens in the low protein group was significantly lower (P < 0.05), and the plasma urea nitrogen content of hens in the low protein group tended to be lower (0.05 ≤ P < 0.10). Higher plasma total protein content and lower contents of plasma uric acid and uric nitrogen were observed in the chickens fed diets with TSAA/Lys at 88% to 94% in the low protein group. 2) According to quadratic curve estimation based on egg production, the ratio of feed to egg and average daily egg mass, the optimal TSAA/Lys allowance for laying hens was 90.15%, 91.61% and 90.31%, respectively, which could be averaged to 90.69%. In conclusion, under the SID AA pattern, the optimal TSAA/Lys allowance for Jinghong laying hens of 30 to 40 weeks of age is 90.69% in the low protein diet.
Key words: low protein diet     standard ileal digestible amino acid     total sulfur-containing amino acid     lysine     Jinghong laying hen    

随着我国畜牧业的发展,饲料原料日渐紧缺,尤其是蛋白质资源缺乏。蛋白质饲料一般占饲粮组成的20%~40%、成本的1/3以上。畜牧科研工作者在提高饲粮粗蛋白质利用方面开展了较多工作,低蛋白质饲粮就是其中之一。低蛋白质饲粮基于理想蛋白质概念,按营养需要标准降低饲粮粗蛋白质2~4百分点,通过添加合成氨基酸平衡饲粮氨基酸,满足动物需求[1]。低蛋白质饲粮可在不影响或改善生产性能下条件下,提高饲粮粗蛋白质利用率,减少排放,降低生产成本,已在仔猪、中猪、蛋鸡以及肉鸡等动物上得到确认[2-6]。目前,关于蛋鸡低蛋白质饲粮的研究应用越来越多。研究表明,给蛋鸡饲喂低蛋白质饲粮可改善生产性能,减少氮的排放。低蛋白质饲粮添加0.32%的蛋氨酸(Met),可提高产蛋量达10%[7];在粗蛋白质为14%的饲粮中,添加0.26%~0.44%的Met,随饲粮Met添加量的升高,蛋鸡产蛋率、产蛋量和蛋重显著提高[8]。但也有低蛋白质饲粮补充晶体氨基酸后反而降低产蛋率及产蛋量的报道[9]。关于产蛋鸡低蛋白质饲粮中能量体系的使用,已有相关研究探讨了净能体系的可行性[10-11],但较多的试验仍然沿用代谢能体系并维持代谢能与正常蛋白质相当的水平开展研究[12-14]

关于低蛋白质饲粮中氨基酸的研究,不仅仅是研究氨基酸的补给,还要确定限制性氨基酸的适宜比例,尤其是饲粮中总含硫氨基酸(TSAA)与赖氨酸(Lys)的比例。研究表明,产蛋早期TSAA/Lys为71%,可获得最大产蛋量;20~43周龄TSAA/Lys为97%,效果最佳;44~63周龄TSAA/Lys为92%最佳[4, 15]。饲粮氨基酸总量并不代表动物的可利用量,因此提出了标准回肠可消化(SID)的概念。SID既排除了尿中及微生物后肠发酵产生的氨基酸, 避免了内源氨基酸的影响,还避免了不同源蛋白质氨基酸可消化性变化的差异,符合理想蛋白质的概念和发展趋势[12-13, 16],具有更好的可比性和应用性。因此, 本试验在SID氨基酸模式下,研究饲喂低蛋白质饲粮补充氨基酸条件下,不同TSAA与Lys的比例对30~40周龄产蛋鸡生产性能、蛋品质及血液生化指标的影响,以确定饲粮适宜的TSAA/Lys,为产蛋鸡SID氨基酸低蛋白质饲粮应用提供参考。

1 材料与方法 1.1 试验设计及饲粮

将采食正常、体重相近的健康产蛋高峰京红蛋鸡540只(30周龄,整齐度92%)随机分为6个组,各组间鸡的体重、产蛋率和平均蛋重等差异不显著(P>0.05),每组6个重复,每个重复15只鸡,每3只鸡1个笼(40 cm×37 cm×40 cm)。试验包括预试期1周和正试期10周,预试期饲喂正常的蛋鸡全价料,1周内逐渐换为参试饲粮。晶体氨基酸购自河北和美氨基酸公司。

试验采用完全随机设计,对照组(Ⅰ组)为正常蛋白质组(16.5%粗蛋白质),TSAA/Lys为91%;试验组(Ⅱ组~Ⅵ组)为低蛋白质组(13.5%粗蛋白质),TSAA/Lys分别为85%、88%、91%、94%和97%(饲粮中Lys含量固定,逐渐增加Met添加量)。试验饲粮能量采用代谢能体系,正常蛋白质组和低蛋白质组饲粮代谢能水平相同。试验尽量使每个重复分开,6个组的重复均匀分布在鸡舍。

试验采用玉米-豆粕型饲粮(组成及营养水平见表 1),以湿化学法测定饲料原料总氨基酸含量,经SID氨基酸数据库比对计算各原料蛋鸡SID氨基酸含量;饲粮参照NRC(1994)蛋鸡营养需要量及理想氨基酸模式配制,测定饲粮总氨基酸含量,复检合格后开始试验。

表 1 饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of diets (air-dry basis)
1.2 饲养管理

采用半开放式鸡舍3层立体笼养,每排相连的5个鸡笼为1个重复,每笼3只鸡,各重复平均分布在4排阶梯式笼养架上。早晚补光,光照(白天16 h,夜晚8 h)强度20 lx。自然通风和负压通风相结合。每天布料2次,匀料4次,自由采食;乳头式饮水器,自由饮水;每日09:00捡蛋1次,并记录相关数据。

1.3 测定指标及方法 1.3.1 生产性能

以重复为单位记录每天产蛋数、日产蛋总重量、死亡鸡数,每2周记录鸡的耗料量1次。计算每2周和全期的产蛋率、平均日采食量、料蛋比、平均蛋重及平均日产蛋量等生产性能指标。

1.3.2 蛋品质和蛋组分

以重复为单位,每重复、每次采集接近重复平均蛋重的样品3枚,测定相关指标。蛋壳强度分析仪(Egg Force Reader,Orka Technology Ltd.)测定蛋壳强度;蛋壳厚度测定仪(Egg Shell Thickness Gauge,Orka Technology Ltd.)测定蛋壳厚度;蛋白高度、蛋黄颜色、鸡蛋分级和哈氏单位采用蛋品质自动分析仪(Egg AnalyzerTM,Orka Technology Ltd.)测定;蛋形指数采用日本富士坪公司(Fujihira Industry Co., Ltd.)生产的蛋形指数测定仪测定。

以重复为单位,每重复、每次采集接近重复平均蛋重的样品3枚,称重,分离蛋清和蛋黄,称重,计算蛋壳、蛋清和蛋黄分别占全蛋的比重。

1.3.3 血液生化指标

正试期的第4和10周末,静翅脉采血3 mL,抗凝管存放,3 000 r/min离心10 min制备血浆,上清液装于1.5 mL Eppendorf管中,-20 ℃保存。血浆总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、尿酸(UA)和尿素氮(UN)含量等指标采用南京建成生物工程研究所生产的试剂盒,在CHEM-5型半自动生化分析仪上测定。

1.4 数据处理

采用SPSS 16.0软件的单因素方差分析(one-way ANOVA)对对照组进行时间(周龄)因素分析,采用一般线性模型中的双因素方差分析对试验组中的TSAA/Lys和时间因素进行分析,并对TSAA/Lys因素进行线性和二次分析,对二次效应显著的采用回归分析中的二次曲线模拟得到回归方程,并计算最适比例。采用Duncan氏多重比较及t检验进行差异显著性检验,P < 0.05为差异显著,0.05≤P < 0.10为有显著趋势,数据采用“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析 2.1 不同时间与TSAA/Lys对产蛋鸡生产性能的影响

表 2可以看出,对照组产蛋鸡生产性能在试验期内时间效应不显著(P>0.05),产蛋率随周龄推迟而下降。试验组的双因素方差分析显示,时间因素对产蛋率、平均日采食量和料蛋比均有显著影响(P < 0.05),产蛋率随时间推移显著下降(P < 0.05),试验后4周产蛋率显著低于试验初始4周(P < 0.05);平均日采食量也随时间延长而降低,其中试验第3~4周最低,并且该期料蛋比也最佳。双因素方差分析和趋势分析均表明,TSAA/Lys对产蛋率、料蛋比、平均日产蛋量和平均蛋重具有显著影响(P < 0.05),在TSAA/Lys为88%~91%时产蛋性能较佳,并且上述指标均呈二次曲线变化(P < 0.05)。多重比较结果显示,产蛋率方面,Ⅳ组显著高于Ⅴ组和Ⅵ组(P < 0.05);料蛋比方面,Ⅲ组和Ⅳ组料蛋比显著低于Ⅱ组和Ⅵ组(P < 0.05);平均日产蛋量方面,Ⅳ组显著高于除Ⅲ组之外的其他各试验组(P < 0.05)。以上结果提示TSAA缺乏或过量均影响生产性能。t检验显示,全期各低蛋白质组的产蛋率、平均日采食量、平均日产蛋量和平均蛋重均显著低于正常蛋白质组(P < 0.05),该结果可能与TSAA缺乏或过量降低生产性能有关。

表 2 不同时间与TSAA/Lys对产蛋鸡生产性能的影响 Table 2 Effects of different time and TSAA/Lys on performance of laying hens
2.2 不同时间与TSAA/Lys对产蛋鸡蛋品质和蛋组分的影响 2.2.1 不同时间与TSAA/Lys对产蛋鸡蛋品质的影响

表 3可以看出,蛋壳强度、蛋壳厚度和蛋黄颜色受时间影响显著(P < 0.05)。试验第6、8和10周时蛋壳强度显著低于试验第2和4周时(P < 0.05);蛋壳厚度以试验第4周时为最高,随时间推移略微降低;哈氏单位在正常蛋白质组内无显著变化(P>0.05),而在低蛋白质组内呈现先升高后降低的趋势,且在试验第6周时最高;蛋黄颜色在试验第2和4周时较深,试验第10周时最浅。t检验显示,低蛋白质组蛋黄颜色较正常蛋白质组较深。低蛋白质组中,仅见鸡蛋哈氏单位随TSAA/Lys升高呈二次曲线变化(P < 0.05),TSAA/Lys在85%~94%时哈氏单位显著高于TSAA/Lys为97%时(P < 0.05)。

表 3 不同时间与TSAA/Lys对产蛋鸡蛋品质的影响 Table 3 Effects of different time and TSAA/Lys on egg quality of laying hens
2.2.2 不同时间与TSAA/Lys对产蛋鸡蛋组分的影响

表 4可以看出,对照组产蛋鸡蛋组分在不同时间点无显著差异(P>0.05)。试验组蛋黄比重在试验第8周时显著高于除试验第10周时外的其他时间点(P < 0.05),蛋清比重在试验第2和4周时显著高于试验第8和10周时(P < 0.05),蛋壳比重在试验第2、6和10周时显著高于试验第4和8周时(P < 0.05)。t检验显示,低蛋白质组和正常蛋白质组之间蛋组分无显著差异(P>0.05)。双因素分差分析表明,TSAA/Lys对蛋组分无显著影响(P>0.05),仅见试验第4周TSAA/Lys为91%时蛋壳比重显著高于其他组(结果未显示),因此交互作用显著(P < 0.05)。

表 4 不同时间与TSAA/Lys对产蛋鸡蛋组分的影响 Table 4 Effects of different time and TSAA/Lys on egg components of laying hens
2.3 不同时间与TSAA/Lys对产蛋鸡血液生化指标的影响

表 5可以看出,对照组产蛋鸡血液生化指标受时间因素影响不显著(P>0.05),试验第10周时血浆UA和UN含量有低于第4周时的趋势(0.05≤P < 0.10);试验组产蛋鸡试验第10周时血浆ALB含量显著低于试验第4周时。t检验显示,低蛋白质组与正常蛋白质组相比,血浆UA显著降低(P < 0.05),血浆UN含量呈下降趋势(0.05≤P < 0.10)。双因素方差分析和趋势分析表明,TSAA/Lys对血液生化指标无显著影响(P>0.05)。

表 5 不同时间与TSAA/Lys对产蛋鸡血液生化指标的影响 Table 5 Effects of different time and TSAA/Lys on blood biochemical parameters of laying hens
2.4 二次回归模型估测低蛋白质饲粮适宜TSAA/Lys

表 2表 3可以看出,低蛋白质饲粮随TSAA/Lys提高,产蛋率、料蛋比、平均日产蛋量、平均蛋重和哈氏单位呈二次曲线变化。因此表 6给出了产蛋率、料蛋比、平均日产蛋量、平均蛋重和哈氏单位的二次拟合方程。

表 6 30~40周龄产蛋鸡饲粮适宜TSAA/Lys回归拟合 Table 6 Regression fitting for the optimum TSAA/Lys for laying hens from 30 to 40 weeks of age

表 6给出的二次曲线拟合方程可知,平均蛋重和哈氏单位拟合度(R2)较低,不作为参考。根据产蛋率、料蛋比及平均日产蛋量拟合估测出适宜的SID TSAA/Lys分别为90.15%、91.61%和90.31%。综上,在低蛋白质饲粮条件下,30~40周龄京红蛋鸡适宜的SID TSAA/Lys为90.69%。

3 讨论

本试验的目的是研究低蛋白质饲粮中适宜TSAA/Lys,饲粮添加0.187%~0.281% Met,使得SID TSAA/Lys在85%~97%,研究表明,产蛋鸡对Met的反应敏感,在Met添加量变动幅度为0.094%的较小空间内,产蛋性能即发生较大的变化。

3.1 低蛋白质饲粮SID氨基酸模式下TSAA/Lys对产蛋鸡生产性能的影响

畜禽对饲粮蛋白质的需求,就是对氨基酸的需求[15]。低蛋白质饲粮补充氨基酸提高了必需氨基酸含量,降低了非必需氨基酸含量,从而提高了蛋白质的利用率。有相关研究表明,蛋鸡饲喂低蛋白质饲粮,不影响生产性能[14-16],也有研究认为采食量有下降趋势[17],这与本研究结果相似,除影响蛋鸡平均日采食量外,未见影响其他生产性能指标;低蛋白质饲粮也有显著影响平均蛋重的报道[18-19]。本试验中也发现平均蛋重有降低的现象,虽然饲粮中补充的晶体氨基酸较多,并且利用SID氨基酸模式衡量基础氨基酸,必需氨基酸更平衡,但仅有TSAA/Lys为88%时平均蛋重与正常蛋白质组相当,由此也表明适宜的TSAA/Lys对产蛋鸡的蛋重维持十分重要。

本试验中,低蛋白质组随时间推移产蛋率下降显著,而正常蛋白质组虽然下降幅度较大但统计不显著,此结果应该与统计时使用的重复数量有关,正常蛋白质组仅有6个重复,而低蛋白质组共有30个重复。研究显示,低蛋白质饲粮添加Met,可缓解对产蛋率及平均蛋重降低的影响,但不能缓解对产蛋量降低的影响[7]。肉鸡低蛋白质饲粮中Met、TSAA及Lys水平与正常蛋白质饲粮相一致时,可获得相同体重,但Met缺乏或过量均影响生长[20],这与本试验结果一致。本试验中,试验组TSAA/Lys为91%时生产性能最接近对照组,TSAA/Lys为85%和97%时生产性能较其他组较差,即Met缺乏及过量均会造成不良影响。随着TSAA/Lys提高,产蛋率、平均日产蛋量及平均蛋重均呈现先升高后降低的趋势,料蛋比呈现先降低后升高的趋势。可见TSAA与Lys在低蛋白质饲粮中比例过低或过高都不宜。通过对产蛋率、平均日产蛋量和料蛋比拟合二次曲线,得出在低蛋白质饲粮SID氨基酸模式下,饲粮适宜TSAA/Lys为90.69%。

3.2 低蛋白质饲粮SID氨基酸模式下TSAA/Lys对产蛋鸡蛋品质和蛋组分的影响

本试验显示,随TSAA/Lys提高,蛋壳强度、蛋形指数、蛋壳厚度及蛋白高度均无显著变化,这与前人研究的Met水平对蛋品质等相关指标无显著影响的结果[21-22]基本相一致。有研究表明,低蛋白质饲粮会影响蛋黄颜色,不影响蛋白高度及哈夫单位等指标[14],本试验与该研究结果相符。低蛋白质饲粮影响蛋黄颜色[12, 15],系因低蛋白质饲粮中富含色素的玉米比例大[23],采食低蛋白质饲粮鸡只摄入的玉米量较多,色素在蛋黄中沉积量多,因此蛋黄颜色深。

研究表明,降低饲粮粗蛋白质水平会降低蛋清比重,提高蛋黄比重[4, 24],也有低蛋白质饲粮对蛋组分无影响的报道[12, 25-26],这与本试验中蛋组分未受影响的结果相一致。饲粮中TSAA含量的增加并未影响蛋清、蛋黄及蛋壳的比重[4, 27]。本试验结果显示,随TSAA/Lys提高,蛋组分未见显著影响,与前人研究相符。

3.3 低蛋白质饲粮SID氨基酸模式下TSAA/Lys对产蛋鸡血液生化指标的影响

血液生化指标是机体新陈代谢机能及营养素在机体代谢状态的集中反映。本试验主要测定血浆TP、ALB、UA和UN等与蛋白质代谢相关的指标。血浆TP是反映机体蛋白质代谢的重要指标,其含量的高低反映了饲粮氨基酸平衡及蛋白质的利用程度。ALB是血浆TP的主要成分,起到维持血液胶体渗透压和运输体内代谢物质的作用。TP及ALB含量的升高说明肝脏蛋白质合成能力加强,一定程度上反映了机体蛋白质的吸收和代谢状况[27]。UA、UN及氨是衡量动物机体蛋白质代谢及氨基酸平衡的重要指标。动物机体未利用的氨基酸会被分解为氨和碳架,之后合成UA及UN释放入血液[12],本试验低蛋白质组较对照组血浆UA和UN含量均有不同程度降低。UA和UN含量降低表明蛋白质利用率高,有利于蛋白质在体内的沉积,饲粮氨基酸平衡良好[27]。本试验中,试验组TSAA/Lys为88%~94%时产蛋鸡血浆TP含量较高,且血浆UA和UN含量处于较低水平,表明此状态时蛋白质吸收及代谢能力较强,有助于鸡只生产性能的发挥。因此,低蛋白质饲粮SID氨基酸模式下TSAA/Lys的推荐值为88%~94%。

4 结论

当饲粮粗蛋白质水平由16.5%降低到13.5%时,30~40周龄京红蛋鸡在SID氨基酸模式下,适宜的饲粮TSAA/Lys为90.69%。

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