2. 湖南家禽 安全生产工程技术研究中心, 长沙 410128
2. Hunan Co-Innovation Center of Safety Animal Production, Changsha 410128, China
精氨酸是一种条件性必需氨基酸。哺乳动物可以在体内合成精氨酸[1]，但当其在受到损害(创伤、冷热应激等)或者处于幼龄、孕期及禁食等情况下，自身合成的精氨酸不足以满足生长代谢等生理需要，需要额外补充精氨酸[2]。家禽由于体内缺乏甲酰磷酸酶等合成精氨酸的酶，自身不能合成精氨酸，必须从饲粮中获取，因此，精氨酸是家禽的必需氨基酸，家禽饲粮必须额外补充精氨酸[3]。研究表明，精氨酸有较强的自由基清除能力以及一定的还原力，且以精氨酸为底物的衍生物也被证实具有抗氧化能力[4]。有研究表明，在饲粮中补充1%的精氨酸能够明显提高低出生重仔猪的肝脏抗氧化能力[5]；寒冷应激条件可以破坏生物体促氧化与抗氧化之间的平衡，而在饲粮中补充适量精氨酸能够使产蛋初期攸县麻鸭获得一定的抗氧化能力[6]。精氨酸在体内参与蛋白质的合成，是尿素、多胺、谷氨酸、脯氨酸等活性物质的合成前体物[7]，可以在精氨酸酶的作用下分解生成尿素和鸟苷酸，鸟苷酸是生成多胺类物质的前体，而多胺对细胞的生长和分化均有重要的调节作用。精氨酸可以加强鸟氨酸-尿素循环，促进氮的保留，提升动物的平均日增重和饲料报酬[8]；有效促进氮平衡，减少手术造成的体内氮流失，增强机体的营养支持[9]。
精氨酸在一氧化氮合成酶(NOS)的作用下分解产生一氧化氮(NO)，NO广泛存在于畜禽各种组织内，具有改善肠道缺血、缺氧以及维持血管通透性等生理功能，参与机体多种免疫功能，能够缓解畜禽免疫应激[10]，提高家禽免疫功能[11]。早期雏鸭通常体内代谢较为旺盛，对营养物质的需求量大，然而其体温调节机制及消化吸收系统均不够完善，会出现抵抗能力弱的现象，而雏鸭饲粮中的精氨酸能否满足其机体代谢需求并达到最佳生长性能便显得尤为重要。目前，对于鸡饲粮中精氨酸水平的研究报道较多，而鸭饲粮中精氨酸水平的研究相对较少。临武鸭是湖南地区肉蛋兼用的优良鸭种，临武鸭对精氨酸的营养需要及精氨酸对临武鸭生理代谢影响的研究尚为空白。因此，开展临武鸭的精氨酸营养需要研究，对于提高临武鸭生长性能、健康水平和养殖效益具有重要意义。本试验以8~35日龄临武鸭为试验动物，旨在探讨饲粮中精氨酸水平对临武鸭生长性能及血清生化、抗氧化和免疫指标的影响，以期为科学配制临武鸭饲粮提供参考依据。
1 材料与方法 1.1 试验材料与试验设计试验用精氨酸为L-精氨酸，纯度为99%。
选用560只7日龄健康且体重相近的雌性临武鸭，随机分成5个组，每组7个重复，每个重复16只鸭。各组临武鸭初始体重差异不显著(P>0.05)。各组饲粮精氨酸水平分别为0.9%、1.0%、1.1%、1.2%和1.3%，其他营养水平保持一致。试验期28 d。
1.2 试验饲粮试验饲粮参照湖南省地方标准《临武鸭营养需要》推荐的营养水平进行配制，其组成及营养水平见表 1。
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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) |
饲养试验在湖南省畜牧兽医研究所水禽试验场进行。临武鸭购自湖南舜华鸭业养殖有限责任公司。1日龄购进后进行网上平养，对1~7日龄雏鸭饲喂雏鸭料，7日龄分组后进入试验期，饲喂各组试验饲粮。每重复为1栏，自由采食，采用乳头饮水器自由饮水。按常规流程进行饲养和免疫。
1.4 测定指标与方法 1.4.1 生长性能试验开始和试验结束当天08:00按重复称量试验鸭体重，试验结束前1天20:00断料并称量剩料重，按重复计算平均日采食量、平均日增重和料重比。
1.4.2 血清生化、抗氧化和免疫指标试验鸭35日龄时，分别从各组每重复中选择1只接近该组平均体重的健康试验鸭，空腹12 h后翅下静脉采血20 mL，将血样静置1 h后用离心机4 000 r/min离心10 min，分离血清分装到Ep管中，于-20 ℃冰箱中保存备测。
采用全自动生化仪(URIT-8000，Urit公司，美国)测定血清中葡萄糖(GLU)、尿酸(UA)、尿素氮(UN)、甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)含量及碱性磷酸酶(AKP)、天门冬氨酸氨基转移酶(AST)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)活性。采用多功能酶标仪(Thermo Fisher Scientific公司，美国)测定血清中丙二醛(MDA)、NO含量，超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性，总抗氧化能力(T-AOC)，试剂盒购自南京建成生物工程研究所。采用全自动生化仪测定血清中总蛋白(TP)和白蛋白(ALB)含量，并计算血清球蛋白(GLB)含量与白球比(A/G)。采用酶联免疫吸附测定(ELISA)法测定血清中免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)和免疫球蛋白M(IgM)含量。
1.5 数据统计分析采用SPSS 19.0统计软件进行单因素方差分析，并采用Duncan氏法进行多重比较，试验结果以“平均值±标准差”表示，P＜0.05表示差异显著。对饲粮精氨酸水平影响显著的指标用线性和二次曲线模型进行回归分析，确定饲粮适宜精氨酸水平。
2 结果 2.1 饲粮精氨酸水平对8~35日龄临武鸭生长性能的影响由表 2可知，饲粮精氨酸水平对8~35日龄临武鸭末重、平均日增重和平均日采食量均无显著影响(P>0.05)，对料重比有显著影响(P < 0.05)。随着饲粮精氨酸水平的增加，料重比先降低后升高，1.1%和1.2%精氨酸水平组的料重比显著低于0.9%精氨酸水平组(P < 0.05)。
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表 2 饲粮精氨酸水平对8~35日龄临武鸭生长性能的影响 Table 2 Effects of dietary arginine level on growth performance of Linwu ducks during 8 to 35 days of age |
由表 3可见，饲粮精氨酸水平对8~35日龄临武鸭血清葡萄糖、尿酸、尿素氮、甘油三酯、总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇含量和天门冬氨酸氨基转移酶活性均无显著影响(P＞0.05)，对血清碱性磷酸酶和丙氨酸氨基转移酶活性有显著影响(P < 0.05)。1.2%和1.3%精氨酸水平组的血清碱性磷酸酶活性显著高于0.9%、1.0%和1.1%精氨酸水平组(P < 0.05)。随着饲粮精氨酸水平的增加，血清丙氨酸氨基转移酶活性先升高后降低，1.2%精氨酸水平组最高；1.0%、1.1%、1.2%和1.3%精氨酸水平组的血清丙氨酸氨基转移酶活性显著高于0.9%精氨酸水平组(P < 0.05)，分别提高了69.49%、73.37%、226.86%和136.69%。
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表 3 饲粮精氨酸水平对8~35日龄临武鸭血清生化指标的影响 Table 3 Effects of dietary arginine level on serum biochemical indexes of Linwu ducks during 8 to 35 days of age |
由表 4可知，饲粮精氨酸水平对8~35日龄临武鸭血清丙二醛含量、总抗氧化能力及谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性均无显著影响(P＞0.05)。
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表 4 饲粮精氨酸水平对8~35日龄临武鸭血清抗氧化指标的影响 Table 4 Effects of dietary arginine level on serum antioxidant indexes of Linwu ducks during 8 to 35 days of age |
由表 5可知，饲粮精氨酸水平对8~35日龄临武鸭血清总蛋白、白蛋白、球蛋白、IgA、IgG、IgM含量及白球比均无显著影响(P＞0.05)，对血清NO含量有显著影响(P < 0.05)。1.1%、1.2%和1.3%精氨酸水平组的血清NO含量显著高于0.9%精氨酸水平组(P < 0.05)，分别提高了45.38%、70.71%和44.78%。
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表 5 饲粮精氨酸水平对8~35日龄临武鸭血清免疫指标的影响 Table 5 Effects of dietary arginine level on serum immune indexes of Linwu ducks during 8 to 35 days of age |
由表 2和表 5可知，饲粮精氨酸水平对8~35日龄临武鸭料重比和血清NO含量有显著影响，通过二次曲线回归模型分析，建立饲粮精氨酸水平与料重比和血清NO含量的二次曲线回归方程。如表 6所示，X为饲粮精氨酸水平，Y为所测指标，随着饲粮精氨酸水平的增加，料重比呈先下降后升高的二次曲线变化趋势，血清NO含量呈先升高后下降的二次曲线变化趋势，分别对其进行求导得到二次曲线最低点和最高点的精氨酸水平分别为1.15%和1.20%，因此，8~35日龄临武鸭饲粮适宜精氨酸水平为1.15%~1.20%。
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表 6 二次曲线模型估计饲粮精氨酸适宜水平 Table 6 Quadratic curve model estimate dietary appropriate level of arginine |
精氨酸对于家禽是必须通过饲料供给的氨基酸之一，研究表明，饲粮精氨酸水平为0.62%时，3~6周龄樱桃谷鸭的增重和采食量均降低；饲粮精氨酸水平为1.12%时，增重效果最好[12]。饲粮精氨酸不足会显著抑制北京鸭的采食量，降低日增重和胸肌产量，分别以日增重、料重比和胸肉率为评判指标，生长前期北京鸭精氨酸需要量为0.95%、1.16%和0.99%[13]。在研究1~14日龄北京鸭适宜氨基酸水平的试验中表明，赖氨酸水平为1.1%时，0.9%精氨酸水平组的采食量显著高于1.15%、1.40%和1.65%精氨酸水平组，且较高的赖氨酸水平能缓解精氨酸不足对生长性能的影响[14]。本研究发现，与0.9%精氨酸水平组相比，1.1%和1.2%精氨酸水平组的平均日采食量有所降低，且料重比显著降低。由于本试验各组饲粮精氨酸水平均不属于缺乏和供应不足的状态，因而各组平均日采食量无显著差异。氨基酸水平对动物采食量有重要的调节作用，精氨酸是调节动物采食量的主要氨基酸之一[15]。饲粮精氨酸水平分别为0.66%、0.78%、0.90%、1.02%和1.14%时，对91~120日龄清远麻鸡的平均日采食量、平均日增重和料重比均无显著影响[16]。以上研究表明，精氨酸对不同日龄家禽的影响程度有所不同，对幼龄和育成前期家禽的生长性能影响显著，而对育成后期家禽无显著影响。通过二次曲线回归模型分析，建立饲粮精氨酸水平与料重比的二次曲线回归方程，得出8~35日龄临武鸭的饲粮适宜精氨酸水平为1.15%。以料重比为评价指标，91~120日龄清远麻鸡的饲粮适宜精氨酸水平为0.94%[16]，1~21日龄樱桃谷鸭的饲粮适宜精氨酸水平为1.12%[12]，1~14日龄北京鸭的饲粮适宜精氨酸水平为0.946%(赖氨酸水平为1.1%)[13]。饲粮适宜精氨酸水平因家禽品种、日龄等因素而有所不同，且受到饲粮中赖氨酸等必需氨基酸水平的影响，故本研究得出的饲粮适宜精氨酸水平与其他研究结果不尽相同。
3.2 饲粮精氨酸水平对8~35日龄临武鸭血清生化指标的影响本研究发现，随着饲粮精氨酸水平的增加，血清总胆固醇含量有所降低，在饲粮精氨酸水平为1.2%时最低。姜丽丽等[17]研究发现，当1~28日龄金定蛋雏鸭饲粮的精氨酸水平为1.05%、1.15%、1.25%和1.35%时，与精氨酸水平为0.95%的对照组相比，血清总胆固醇含量显著降低，与本试验研究结果相一致。精氨酸与脂质代谢有关，精氨酸能够抑制肝脏脂肪酸合成酶mRNA表达，增强心脏中肉毒碱棕榈酰转移酶和3-羟烷基-CoA脱氢酶的基因表达，从而降低肉仔鸡血浆中腹部脂肪和甘油三酯的含量[18]。在尼罗罗非鱼饲粮中添加1%或2%的精氨酸能够减少肝脏中脂肪沉积，减少血清甘油三酯和总胆固醇含量[19]。
本研究还发现，1.2%和1.3%精氨酸水平组的血清碱性磷酸酶活性显著高于0.9%、1.0%和1.1%精氨酸水平组，且随着饲粮精氨酸水平的增加，血清丙氨酸氨基转移酶活性表现为先升高后降低的二次曲线变化趋势，饲粮精氨酸水平为1.2%时最高，饲粮精氨酸水平为1.3%时有所降低。碱性磷酸酶广泛存在于动物机体内，血清碱性磷酸酶是一组同工酶，主要来源于骨骼、肝脏和小肠，在健康动物空腹采血的状况下，血清中来自肝脏和小肠的碱性磷酸酶活性相对稳定，碱性磷酸酶活性的升高可能与成骨细胞增生且功能增强、成骨细胞的碱性磷酸酶大量释放进入血液有关[20]，而血清碱性磷酸酶与骨骼矿物质沉积有很强的相关性，碱性磷酸酶活性的升高提示动物骨骼生长代谢功能旺盛，而精氨酸与骨骼矿物沉积是否具有相关性尚不清楚，需进一步试验研究。丙氨酸氨基转移酶是一种参与蛋白质代谢的酶，广泛存在于动物肝脏、心肌、脑、肾脏的组织细胞内，在肝脏中活性最高，丙氨酸氨基转移酶对维持动物正常的葡萄糖和氨基酸代谢有重要作用[21]，在正常范围内，丙氨酸氨基转移酶活性较高提示动物肝脏氨基酸代谢功能旺盛。
姜丽丽等[17]研究发现，随着饲粮精氨酸水平升高，1~28日龄金定雏鸭血清葡萄糖和尿酸含量显著降低；舒燕等[6]在90~132日龄雌性攸县麻鸭基础饲粮(精氨酸水平0.93%)中添加0.2%精氨酸，显著降低了血清尿酸含量。而本试验中，随着饲粮精氨酸水平的增加，血清葡萄糖和尿酸含量虽然有所降低，但差异未达显著水平，与他人研究结果的差异可能是由于试验鸭的品种、日龄、饲养环境、温度及饲粮精氨酸水平等因素不同引起的。
3.3 饲粮精氨酸水平对8~35日龄临武鸭血清抗氧化指标的影响本研究中，饲粮精氨酸水平对8~35日龄临武鸭的血清丙二醛含量、总抗氧化能力及谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性均无显著影响。范秋丽等[16]对91~120日龄清远麻鸡进行试验发现，与精氨酸水平为0.66%的对照组相比，饲粮精氨酸水平为0.90%、1.02%和1.14%的3个试验组的血清谷胱甘肽过氧化物酶活性显著升高，丙二醛含量显著降低；而饲粮精氨酸水平为0.90%、1.02%和1.14%的3个试验组之间的血清丙二醛含量、总抗氧化能力及谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性无显著差异，这与本试验研究结果一致。而姜丽丽等[17]研究发现，在1~28日龄金定雏鸭饲粮(精氨酸水平0.95%)中添加0.1%、0.2%和0.3%精氨酸，与不额外添加精氨酸的对照组相比，显著降低了血清丙二醛含量，并一定程度提高了血清总抗氧化能力及谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性。这与本研究结果不一致，差异产生的原因可能与饲粮中赖氨酸等其他氨基酸水平有关。由于家禽体内不能够合成精氨酸，因而对于家禽来说精氨酸和赖氨酸都是必需氨基酸，二者存在互作效应，在赖氨酸水平较高时，可以缓解精氨酸不足对家禽的影响[14]。姜丽丽等[17]的试验中基础饲粮赖氨酸水平为0.69%，其试验结果中试验组与对照组之间的显著性差异可能是由于基础饲粮赖氨酸水平较低引起，精氨酸水平差异并非单一影响因素。舒燕等[6]在90~132日龄雌性攸县麻鸭基础饲粮(精氨酸水平0.93%)中添加0.2%、0.5%和0.8%精氨酸，与饲喂基础饲粮组相比，显著降低了血清丙二醛含量，显著提高了血清过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性。这与本研究结果存在差异，可能是由于试验动物的生长阶段不同而产生的。
3.4 饲粮精氨酸水平对8~35日龄临武鸭血清免疫指标的影响本研究发现，随着饲粮精氨酸水平的增加，血清IgA含量有增加趋势，与范秋丽等[16]的研究结果一致。在玉米-豆粕饲粮中添加0.3%和0.6%的精氨酸提高了肉鸡血清IgM和IgG含量[11]。在肉鸡饲粮中分别添加0.3%和0.6%的精氨酸，提高了球虫攻毒肉鸡血清IgG和IgM含量，增强了肉鸡对球虫的抵抗力和免疫功能[11]。方勇军[22]对3~42日龄樱桃谷鸭研究发现，基础饲粮(精氨酸水平0.70%)中添加1.0%精氨酸，显著提高了21日龄樱桃谷鸭的脾脏、胸腺和法氏囊重；基础饲粮中添加0.25%、0.375%、0.5%和1.0%精氨酸，显著提高了42日龄樱桃谷鸭的脾脏重；基础饲粮中添加0.375%和1.0%精氨酸，显著提高了42日龄樱桃谷鸭的胸腺重。饲粮添加精氨酸还能够提高雏鸡的淋巴器官(法氏囊、脾脏、胸腺)比率[23]。由此可见，饲粮精氨酸水平较高时，能够提高血清中免疫球蛋白含量和免疫器官重量，提高机体免疫功能。
作为家禽的必需氨基酸之一的精氨酸是蛋白质合成的重要底物，不仅参与机体营养物质的合成代谢和分解代谢，还对调节和改善机体免疫功能起着关键作用[24]。精氨酸是功能性分子NO的前体物质，在生物体内NOS的作用下分解产生具有生物活性的NO[25]。精氨酸能够促进细胞再生和修复伤口，生成多胺并激活巨噬细胞，作为底物精氨酸能够促分解释放NO，通过NO的合成途径来调控巨噬细胞功能，从而调控机体免疫功能。NO能够促进肠液和电解质的分泌[26]，参与机体多种免疫功能，影响体液和细胞的免疫反应[23]。精氨酸还可以通过尿素循环降低血氨浓度，减少机体细胞损伤。本试验中，饲粮精氨酸水平对血清NO含量有显著影响，1.0%、1.1%、1.2%和1.3%精氨酸水平组的血清NO含量分别较0.9%精氨酸水平组高26.05%、45.38%、70.71%和44.78%。因此，本试验中饲粮添加精氨酸能够提高8~35日龄临武鸭的免疫功能。
4 结论本试验条件下，饲粮适宜精氨酸水平显著降低了8~35日龄临武鸭的料重比，提高了血清NO含量，提高了生长性能，改善了机体免疫功能。通过二次曲线回归模型分析，8~35日龄临武鸭饲粮适宜精氨酸水平为1.15%~1.20%。
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