2. 北京农学院动物科学技术学院, 北京 100081
2. College of Animal Science and Technology, Beijing Agricultural Collage, Beijing 100081, China
鸡蛋的蛋清品质是生产者和消费者关注的主要蛋品质问题之一。随着我国蛋鸡养殖生产向着集约化、规模化发展，饲料原料豆粕资源短缺、蛋品质下降问题日益突出。在不影响蛋清品质的情况下，合理开发潜在的豆粕替代物，降低饲粮粗蛋白质水平，可在缓解豆粕资源短缺的同时，降低氮排放和环境污染。黑水虻(Hermitia illucens L.)幼虫和成虫富含粗蛋白质(46.25%)和粗脂肪，且氨基酸种类全面，纤维素含量少，不饱和脂肪酸和微量元素充足[1-3]。研究发现，将基础饲粮中的能量和氮含量调平，以10%黑水虻虫粉等比例替代鱼粉，对仔猪体增重和料重比无负面影响[4]；幼年大菱鲆饲料中添加33%黑水虻预蛹粉，不影响其采食量和饵料系数[5]；24~45周龄蛋鸡饲粮中用黑水虻蛋白完全替代豆粕，可提高饲料效率[6]。以上研究皆证实了黑水虻蛋白作为饲料蛋白质原料的可行性，但蛋鸡饲粮添加黑水虻蛋白对蛋品质方面尤其是蛋清品质的相关研究较少。低粗蛋白质水平饲粮在其他动物上使用效果较好，但在蛋鸡中使用会影响鸡蛋重量和蛋清品质，通过蛋白质原料之间的互补和必要的氨基酸补充，可以降低饲粮粗蛋白质水平，而作为优质动物蛋白质原料，黑水虻蛋白氨基酸的可利用性较好，可用于平衡蛋鸡饲粮氨基酸。因此，本试验在标准回肠可消化氨基酸(SIDAA)平衡模式下配制试验饲粮，使黑水虻蛋白与豆粕提供等量的粗蛋白质，探讨不同饲粮粗蛋白质水平(16.50%、14.85%和13.20%)下黑水虻蛋白替代豆粕对产蛋高峰期蛋鸡生产性能、蛋清品质及血清蛋白质代谢指标的影响，旨在为黑水虻蛋白的利用提供理论参考。
1 材料与方法 1.1 试验材料豆粕购于三河汇福粮油集团饲料蛋白有限公司，黑水虻蛋白购自苏州恺利尔环保科技有限公司，晶体氨基酸购自石家庄石兴氨基酸公司。以湿化学法测得饲料原料总氨基酸含量，经SIDAA数据库比对计算各原料饲料SIDAA含量(Evonik Degussa GmbH公司北京实验室技术支持)。表 1为本试验所用玉米、豆粕和黑水虻蛋白的粗蛋白质、SIDAA含量及代谢能。
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表 1 玉米、豆粕和黑水虻蛋白的粗蛋白质、SIDAA含量及代谢能 Table 1 CP, SIDAA contents and ME of corn, soybean meal and Hermitia illucens L. protein |
试验选取252只产蛋率相近的33周龄健康罗曼白蛋鸡，采用单因子完全随机设计，随机分为3组，每组7个重复，每重复12只鸡。参照NY/T 33—2004[7]和理想氨基酸模式[8]，在等能(代谢能11.29 MJ/kg)、相同SIDAA平衡模式下，配制3种不同粗蛋白质水平(16.50%、14.85%、13.20%)的玉米-豆粕-黑水虻蛋白试验饲粮，饲粮中黑水虻蛋白与豆粕提供等量的粗蛋白质。试验饲粮组成、营养水平及SIDAA含量见表 2。预试期2周，正试期12周。
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表 2 试验饲粮组成、营养水平及SIDAA含量(风干基础) Table 2 Composition, nutrient levels and SIDAA contents of experimental diets (air-dry basis) |
试验采用半开放式鸡舍3层阶梯笼养，将3个组的共21个重复均匀分布于舍内。自由采食和饮水，自然光照加人工补光，光照周期16L : 8D，强度16 lx，舍内温度(16±2) ℃，相对湿度50%~60%，自然通风结合纵向负压通风，每2周带鸡消毒1次。每天清粪1次，每2周结料1次。
1.4 指标测定 1.4.1 生产性能以重复为单位，计算正试期内的平均产蛋率、日产蛋量(日产蛋总数/鸡只数)、平均蛋重、平均日采食量和料蛋比。
1.4.2 蛋清品质试验结束时，每重复采集接近平均蛋重的5枚蛋样，称重，计算平均蛋重；采用SONOVA蛋品质自动分析(Egg AnalyzerTM，Orka Technology Ltd)测定鸡蛋蛋白高度、哈氏单位。分离蛋清称重，计算蛋清重、蛋清比例；全蛋清在40目筛子上停留2 min，筛上物为浓蛋白，去除系带后分离浓蛋白称重，计算浓蛋白重。
1.4.3 血清蛋白质代谢指标试验结束时，每重复选取中间笼的1只健康蛋鸡翅静脉采血3 mL并分离血清，于-20 ℃保存待分析。血清谷草转氨酶(AST)、谷丙转氨酶(ALT)活性及总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、尿酸(UA)含量采用半自动生化分析仪(卓越300型全自动生化分析仪，上海科华生物工程股份有限公司)测定，试剂盒购于上海科华生物工程股份有限公司。
1.4.4 输卵管膨大部组织切片试验结束时，每重复随机选取1只健康蛋鸡，颈静脉放血处死，剖腹取输卵管，在膨大部中间部位剪下2 cm组织，用生理盐水冲洗后置于10%甲醛溶液中固定，待做组织切片。膨大部冠状面(环状)取材、脱水、石蜡包埋、切片苏木精-伊红(HE)染色，观察样本组织学变化，于100倍显微镜下拍摄图片。
1.5 统计分析数据经Excel 2010处理，采用SAS 8.0软件ANOVA程序进行单因素方差分析，并用Duncan氏法进行多重比较，结果以平均值和均值标准误(SEM)表示，P≤0.05为差异显著标准，0.05＜P＜0.10为有显著趋势。
2 结果 2.1 不同饲粮粗蛋白质水平下黑水虻替代豆粕对蛋鸡生产性能的影响由表 3可知，与16.50%组相比，14.85组%和13.20%组的产蛋率和平均日采食量无显著影响(P>0.05)，平均蛋重显著降低(P < 0.05)，料蛋比显著升高(P < 0.05)；13.20%组的产蛋量显著降低(P < 0.05)，14.85%组的产蛋量无显著差异(P>0.05)。
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表 3 不同饲粮粗蛋白质水平下黑水虻替代豆粕对蛋鸡生产性能的影响 Table 3 Effects of soybean meal replaced by Hermitia illucens L. protein in different dietary crude protein levels on performance of laying hens (n=12) |
由表 4可知，试验开始前(0周)，各组的鸡蛋清品质无显著差异(P>0.05)。试验期末(12周)，与16.50%组相比，14.85%组的平均蛋重、蛋清重、浓蛋白重、蛋白高度、哈氏单位和蛋清比例均无显著差异(P>0.05)；13.20%组的平均蛋重、浓蛋白重、蛋白高度显著降低(P < 0.05)，蛋清重和哈氏单位呈下降趋势(P=0.051 3和P=0.067 3)。
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表 4 不同饲粮粗蛋白质水平下黑水虻蛋白替代豆粕对鸡蛋蛋清品质的影响 Table 4 Effects of soybean meal replaced by Hermitia illucens L. protein in different dietary crude protein levels on egg albumen quality of laying hens (n=12) |
由表 5可知，不同饲粮粗蛋白质水平下黑水虻蛋白替代豆粕对蛋鸡血清AST、ALT活性及TP、ALB、UA含量无显著影响(P>0.05)。
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表 5 不同饲粮粗蛋白质水平下黑水虻蛋白替代豆粕对蛋鸡血清蛋白质代谢指标的影响 Table 5 Effects of soybean meal replaced by Hermitia illucens L. protein in different dietary crude protein levels on serum proteometabolism indexes of laying hens (n=12) |
图 1显示的各组连续饲喂12周之后的膨大部组织切片，如图所示，在膨大部病理学方面，16.50%组局部固有层间质可见散在淋巴细胞浸润，固有层未见炎症病灶；输卵管黏膜皱襞缩小不明显，固有层腺体内糖原及分泌颗粒减少，部分皱襞局部固有层管状腺体轻度萎缩，但腺体数量未见明显减少。14.85%组输卵管黏膜固有层结构清晰，未见炎症细胞浸润；输卵管黏膜皱襞粗大，固有层腺体发达，腺体数量多、密度大，管状腺腺细胞肥大，管状腺内可见大量糖原及分泌颗粒，未见腺体萎缩。13.20%组局部间质小血管充血，可见散在淋巴细胞浸润，未见炎症病变，黏膜皱襞缩小不明显，固有层腺体数量未见减少，固有层腺体内糖原及分泌颗粒减少，局部腺体轻度萎缩。综上表明，16.50%和13.20%饲粮粗蛋白质水平对蛋鸡输卵管膨大部分泌功能有轻微不良影响。
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图 1 输卵管膨大部组织病理学观察 Fig. 1 Histopathological observation of magnum tubae uterinae (100×) |
本试验结果表明，随着饲粮粗蛋白质水平的降低，蛋鸡平均蛋重、产蛋量显著降低，料蛋比显著升高。任冰[9]研究发现，在SIDAA模式下，降低饲粮粗蛋白质水平至15%，海兰灰蛋鸡平均蛋重显著降低，这与本试验结果一致。研究发现，饲粮粗蛋白质水平对蛋鸡平均日采食量无显著影响[10]。刘学林等[11]用餐厨垃圾饲喂黑水虻，并将其添加在肉鸡饲粮中，发现黑水虻替代豆粕比例为12%时，不影响肉鸡采食量。Maurer等[12]研究表明，以黑水虻作为蛋鸡唯一饲粮蛋白质来源，对蛋鸡采食量也无显著影响。这与本试验结果结果相一致。但由于14.84%组和13.20%组蛋重相较于16.50%组显著降低，故其料蛋比显著升高。此外，蛋白质的摄入量显著影响蛋重[13]。本试验中，饲粮粗蛋白质水平为16.50%时，显然可满足蛋鸡对蛋白质的需要量，13.20%组除产蛋率和平均日采食量外，其他生产性能指标显著降低。研究发现，随着饲粮粗蛋白质水平的降低，通过添加晶体氨基酸可以最大限度地维持蛋鸡的生产性能，但氨基酸平衡的饲粮粗蛋白质水平降低到一定程度时，即使添加晶体氨基酸，也无法改善其生产性能[14]。本试验中，13.20%组生产性能显著降低，且试验各组饲粮均在SIDAA模式下配制，推测可能是蛋鸡对于小肽、非必需氨基酸具有最低需要量[15]。蛋鸡非必需氨基酸和小肽等无法得到有效地补充或晶体氨基酸吸收速率与蛋白质原料降解的其他氨基酸不匹配，影响蛋白质利用。这提示我们，在蛋鸡低粗蛋白质水平饲粮中，不仅要注意必需氨基酸的平衡，也要关注非必需氨基酸，可以通过不同蛋白质源之间的互补来起到补充非必需氨基酸和小肽的作用。
3.2 不同饲粮粗蛋白质水平下黑水虻蛋白替代豆粕对鸡蛋蛋清品质的影响蛋清占蛋重比例的63%，衡量鸡蛋蛋清品质的主要指标是蛋白高度和哈氏单位，蛋白高度越高，蛋清越浓稠，蛋清品质越好[16-17]。哈氏单位是蛋白高度和蛋重共同决定的，同时也受蛋鸡遗传和饲粮粗蛋白质水平的影响[18]。本试验中，蛋白高度随饲粮粗蛋白质水平的下降而下降，与16.50%组相比，14.84%组的蛋清品质无显著差异。研究发现，用黑水虻幼虫饲喂47周龄散养环境的海兰褐蛋鸡发现，当饲粮粗蛋白质水平为184.2 g/kg时，蛋鸡每日摄入黑水虻幼虫为15 g时，对鸡蛋蛋白高度和哈氏单位无显著影响[19]。这与本试验结果一致。而13.20%组的鸡蛋平均蛋重、浓蛋白重、蛋白高度显著下降，蛋清重呈下降趋势。研究表明，蛋重下降主要表现为蛋清重的下降[17]，蛋清重的下降系浓蛋白重量的下降，且蛋白高度和浓蛋白含量成正比。在SIDAA模式下，粗蛋白质水平降至16%，对平均蛋重和浓蛋白高度有不利影响[20]。为降低饲粮粗蛋白质水平，节约蛋白质资源，故在SIDAA模式下，蛋鸡饲粮中添加黑水虻蛋白可以将饲粮粗蛋白质水平降低至14.85%，且对产蛋高峰期蛋鸡的鸡蛋蛋清品质无不良影响。
3.3 不同饲粮粗蛋白质水平下黑水虻蛋白替代豆粕对蛋鸡血清蛋白质代谢指标的影响AST和ALT是心脏和肝脏中活性最高的2种转氨酶，且在机体氨基酸代谢中发挥重要作用。肝脏发生损伤，肝细胞不能保持其结构和功能的完整性，AST和ALT活性会显著升高[21]。TP和ALB是评价家禽健康状况的重要指标，血清蛋白质在维持机体稳态方面发挥重要作用，且ALB是机体蛋白质合成中最有利的氨基酸来源[22]。UA是家禽的主要代谢废物，其在血清中的含量反映了机体对蛋白质的代谢能力[23]。本试验中，各组之间血清蛋白质代谢指标无显著差异，说明不同饲粮粗蛋白质水平下黑水虻蛋白替代豆粕并未对蛋鸡肝脏和肾脏产生损伤。这与Marono等[6]用黑水虻幼虫粉完全替代豆粕在24~45周龄蛋鸡中影响的研究结果一致。
3.4 不同饲粮粗蛋白质水平下黑水虻蛋白替代豆粕对蛋鸡输卵管膨大部组织学形态的影响蛋黄形成后会脱离卵巢运行到输卵管膨大部，停留3 h用于蛋清中浓稀蛋白的合成和分泌，膨大部黏膜层包括固有层和管状腺细胞，是蛋清蛋白的分泌部位[24]。本试验中，13.20%组的膨大部管状腺体轻度萎缩，局部间质小血管充血且固有层间质可见散在淋巴细胞浸润，可能是因为蛋白质摄入不足，从而导致固有层向管状腺供应营养不足，导致输卵管发生炎症，腺体萎缩，分泌功能减弱，蛋白质分泌不足，进而影响蛋清品质。但16.50%组在蛋白质供应充足的情况下，膨大部固有层管状腺轻度萎缩致分泌颗粒减少，这与蛋清品质的结果不相一致。猜测是因为膨大部分泌多种蛋清蛋白，如卵清蛋白、卵转铁蛋白、卵类黏蛋白和卵黏蛋白等[25]，而蛋清稀化主要原因是卵黏蛋白β亚基的降解[26]。这说明膨大部颗粒细胞的减少并未影响卵黏蛋白的合成和分泌，同时16.50%组黑水虻蛋白添加过多可能对蛋鸡输卵管膨大部其他蛋白质的分泌产生不良影响，具体机制有待于进一步研究。
4 结论饲粮等能、相同SIDAA模式下，使用黑水虻蛋白替代豆粕并使饲粮粗蛋白质水平降低至14.85%时对鸡蛋蛋清品质无不良影响。
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