低蛋白技术系列之:母猪低蛋白配方与氨基酸营养

养猪 07月03日

  母猪饲养是养猪生产中最重要的环节之一。母猪的营养尤其是蛋白质和氨基酸营养不仅直接影响仔猪的生长性能,而且对母猪的使用年限和繁殖性能也会产生很大的影响。母猪蛋白质及氨基酸营养受品种、胎次、母猪体况、产仔数、泌乳量、采食量、哺乳期长短等等诸多因素影响,增大了母猪氨基酸营养的研究难度。同时母猪个体较大、研究成本高、实验群体偏小、数据采集困难以及试验误差较大等问题也限制了母猪蛋白质及氨基酸营养的系统研究。赢创微课堂将会陆续对母猪的氨基酸营养进行综述,旨在为养猪生产实践中母猪日粮的合理配制提供参考。

 

  一、低蛋白日粮与母猪营养

 

  A什么是低蛋白日粮?

 

  低蛋白日粮,也叫理想氨基酸日粮,平衡氨基酸日粮,也可以称为精准氨基酸日粮,是在科学认知动物氨基酸需求和饲料原料氨基酸供给的基础上,通过添加晶体合成氨基酸,达到精准满足动物平衡氨基酸的需求。应用低蛋白概念配制的日粮与按NRC推荐标准的日粮蛋白质水平相比,可以降低粗蛋白水平2%-4%,保持动物生产性能和健康状况不降低的同时,减少了蛋白原料的添加水平,提高动物对蛋白原料的利用,降低了生产成本和动物代谢负担,而且还可以改善肉质,提高瘦肉率,保障动物健康,减少了粪污排放。随着合成氨基酸生产规模的扩大,其成本呈下降趋势,低蛋白日粮的应用将越来越广泛。

 

  B泌乳母猪的氨基酸营养

 

  蛋白质营养水平,即氨基酸营养水平显著影响泌乳母猪生产性能,泌乳母猪必须摄入适宜比例的各种必需氨基酸才能发挥最大生产潜力。研究表明,泌乳母猪氨基酸摄入适宜会使产奶量增加,乳成分改善,仔猪生长速度加快,同时体重损失、背膘厚损失减少,断奶后发情间隔时间也缩短。母猪饲粮蛋白质水平影响后代仔猪生长发育。王立辛等[2]报道,母猪饲粮蛋白缺乏(12%)降低仔猪初生重,减小仔猪肌纤维直径,对仔猪抑肌素基因表达有提高趋势;增加母猪饲粮蛋白水平(14%和16%)提高仔猪初生重,高蛋白(16%)饲粮有促进仔猪肌细胞生成素基因表达量的趋势。

 

  C低蛋白日粮与热应激

 

  可消化脂肪、淀粉、蛋白质和日粮纤维产生的热增耗平均可以占代谢能的10、18、42和42%[3]。因此,减少日粮中的粗蛋白水平和纤维水平会降低热量产生,进而缓解高热气候条件下的应激反应。Renaudeau等[4]研究评估不同蛋白水平和不同温度环境下(20℃或29℃)对泌乳母猪性能,喂养和仔猪性能的影响。实验分三个粗蛋白水平:对照日粮(NP;17.6%CP),低蛋白日粮(LP;14.2%CP)和低蛋白加油脂日粮(4%油脂,LPF;15.2%CP);这三种日粮的NE:ME比例分别为74.3,75.6和75.8%。试验结果显示,在29℃的高温环境下,母猪采食量与20℃环境下采食量相比严重降低(3.825 vs.6.647 g/d),窝增重降低(2.152 vs.2.914 kg/d),体重损失增加(-16 vs.-34kg)。在20℃的环境下,两个低蛋白日粮处理组LP,LPF相比较常规蛋白处理组NP,哺乳期体重损失(-15,-18 vs.-16kg),背膘厚损失(-3.5,-2.5 vs.-3.7mm)差异不显著,总的氮排放(3.10,3.67 vs.4.37kg)有大幅降低。在29℃的高温环境下,两个低蛋白日粮处理组LP,LPF比较常规蛋白处理组NP,哺乳期体重损失(-29,-31 vs.-41kg),背膘厚损失(-4.0,-3.6 vs.-4.5mm)和总的氮排放(2.16,2.39 vs.2.74kg)改善更大,效果更明显。在高温环境下使用低蛋白日粮可以缓解热应激带来的影响。

 

  一些因素会影响母猪的氨基酸需求如:基因型,胎次,采食量,产仔数、养殖环境和能量水平等。在进一步的研究中,不同繁殖阶段母猪氨基酸需要量与理想蛋白模式及其影响因素是研究重点。研究中应该区分组织生长和泌乳蛋白质的需求,以及母猪典型蛋白质饲料原料与非常规蛋白质饲料来源的开发利用及营养价值。这些相关的因素都会影响妊娠和哺乳期母猪的氨基酸需要量与最终氨基酸模式。

 

  第一期母猪的氨基酸营养之赖氨酸

 

  赖氨酸是典型猪日粮中的第一限制性氨基酸,赖氨酸是决定母猪生产力的主要因素。当赖氨酸摄入不足时,母猪会动员身体的蛋白质和脂肪储备来支持胎儿发育、产奶和仔猪生长。与经产母猪相比,初产母猪还需要从日粮中获得更多的营养以用于母体自身生长。

 

  妊娠期

 

  从妊娠第80天到第110天,杂交初产母猪体增重随着日粮中标准化回肠可消化赖氨酸(SID Lys)水平的增加而增加(P=0.044)。随着日粮中SID Lys含量增加,出生窝重变异呈二次曲线下降变化(P=0.021),同时在日粮SID Lys 0.70%水平时出生窝重变化差异最小。初产母猪饲喂SID Lys 0.70%日粮,其初乳中的干物质含量(P=0.031)和蛋白质含量(P=0.044)最高。研究得出妊娠初产母猪妊娠80天后SID Lys的需要量为21g/d,高于NRC(2012)的推荐量(妊娠90天之后SID Lys 16.7 g/d)。作者认为该结果与实验母猪采食量大于NRC(2012)采食量有关(3 kg/d vs.2.53 kg/d),同时其相应代谢能摄入量也要高(37.67 MJ/d vs.33.20 MJ/d)。[2]
 

 

  基于氮存留测定,得出现代初产母猪SID Lys需要量在妊娠早期和中期至少是13 g/d,妊娠后期是17 g/d。[3]

 

  在妊娠中、后期增加赖氨酸摄入量会增加猪初乳中的总干物质和蛋白质含量。[5][6]

 

  哺乳期

 

  母猪哺乳期赖氨酸摄入水平会影响哺乳和之后的繁殖表现。

 

  随着哺乳母猪日粮中赖氨酸水平从0.86%增加到1.25%,母猪体重损失和眼肌损失呈二次曲线减少。[8]

 

  也有研究发现赖氨酸摄入量从0.85%提高到1.6%对母猪体重变化无影响,总赖氨酸需要量大约为55–90g/d。[9]

 

  高产母猪每天需要摄入55 g赖氨酸以获得最佳泌乳性能量。[10]

 

  实验

 

  Huang等[11]设计一个2x2因素实验,以研究两个总赖氨酸水平(0.95%和1.10%)和两个粗蛋白水平(17.5%和19.0%)对经产母猪连续两个哺乳期哺乳和繁殖性能的影响。

 

  在第一次哺乳期,母猪的实际赖氨酸摄入量为43.4-55.9 g/d。哺乳期母猪舒适的环境温度范围是16到22℃,产房温度上升会导致热应激和哺乳母猪采食量减少[12]。该实验中在低采食量条件下(28.3±1.7℃),增加赖氨酸摄入量有利于减少哺乳期组织动员和减少断奶后21天母猪仍未发情的淘汰比例。

 

  在第二个哺乳期,母猪的实际赖氨酸摄入量为55.4-61.0g/d。在正常饲喂条件(23.4±2.2℃)下,增加赖氨酸摄入量反而加重了母猪哺乳期失重和断奶后21天母猪仍未发情的淘汰比例。

 

  杜敏清,吴德等[13]研究分别饲喂总赖氨酸水平为0.9%(试验组1)、1.0%(试验组2)、1.1%(试验组3)和1.2%(试验组4)的饲粮对泌乳母猪生产性能、血液指标及乳汁中氨基酸浓度的影响,日粮通过添加5种合成氨基酸保证4组饲粮中可消化赖氨酸∶可消化缬氨酸∶可消化苏氨酸∶可消化含硫氨基酸∶可消化色氨酸的值(100:85:66:60:19)一致。结果表明:

 

  试验组2仔猪断奶窝增重分别比试验组1和试验组4提高了4.48%和4.34%(P<0.01),仔猪平均日增重分别比试验组1和试验组4提高了5.46%和4.74%(P<0.01);

 

  试验组2血浆尿素氮浓度显著低于其他处理(P<0.05)。

 

  理想氨基酸模型下,泌乳母猪饲粮赖氨酸水平为1.0%时,能够获得最高的氨基酸利用率和最好的生产性能。因此,母猪的实际总赖氨酸需要量对哺乳期母猪和仔猪的生产表现至关重要。当赖氨酸摄入量超过母猪的需要时,母猪或小猪的表现并不总是正面的。

 

  第二期母猪的氨基酸营养之蛋氨酸[1]

 

  蛋氨酸是一种含硫氨基酸,具有多种生物功能,如参与蛋白质合成、氧化应激和50个以上的转甲基反应义。特别对于新生儿,不仅需要蛋氨酸用于蛋白质的周转和生长,而且蛋氨酸还为快速扩张的甲基化产物储备提供基质[2]。蛋氨酸缺乏导致蛋白质合成减少,改变mTOR/S6K1信号通路,并可能影响细胞的氧化状态。蛋氨酸缺乏会导致机体对ETEC感染的自噬反应减少,从而增加了IPEC-1细胞的死亡[3]。一些关于乳腺上皮细胞和组织的研究表明,蛋氨酸和苏氨酸是乳腺中蛋白质合成的限制性底物;蛋氨酸也是一种潜在的母乳蛋白合成的调节剂。

 

  目前有关母猪的营养研究,特别是对于现代的瘦肉型母猪蛋氨酸或含硫氨基酸需要量的研究很少。

 

  哺乳期

 

  哺乳期母猪体重损失程度与日粮中赖氨酸的含量有关,当日粮中含硫氨基酸大于0.39%时,该体重损失反应消失。[4]

 

  哺乳期间每天摄入34 g的含硫氨基酸会使仔猪体重增加最大化。[5]

 

  试验1[6]

 

  试验目的

 

  测定增加日粮氨基酸水平和提高蛋氨酸对赖氨酸的比例对于母猪泌乳性能的影响

 

  试验动物
 

 

  196头约克夏母猪(137头头胎,59头二胎)和97头汉普夏猪母猪(55头头胎,42头二胎)

 

  试验处理

 

  赖氨酸0.43 g MJ-1 DE,没有另外补充氨基酸;

 

  在赖氨酸0.68 g MJ-1 DE水平,补充晶体苏氨酸和蛋氨酸,苏氨酸和蛋氨酸对赖氨酸的比例分别为0.6和0.26;

 

  在日粮处理2的基础上,增加蛋氨酸对赖氨酸的比例为0.3。

 

  试验结果

 

  日粮处理2和3与处理1相比显著增加(P<0.05)哺乳期母猪体重和背膘厚。对于二胎约克夏母猪,日粮3显著增加哺乳母猪体重和背膘厚和仔猪体增重,但汉普夏母猪没有上述变化。表明不同品种存在蛋氨酸的需求差异。约克夏猪的日粮处理3仔猪增重提高,而汉普夏猪没有该变化。这些结果表明氨基酸需要量与品种有关,同时也可能是由于母猪产奶量不同所造成的。日粮处理2和3显著降低(p<0.05)约克夏母猪血清尿素氮浓度,这表明氨基酸分解代谢减少。Kirchgessner等[5]也得出同样结论,母猪日粮中蛋氨酸增加导致血浆尿素氮浓度降低。

 

  试验2[7]

 

  试验动物

 

  160头体重70公斤约克夏初产母猪

 

  试验处理

 

  动物随机分为四组。

 

  在第一阶段,四组日粮处理中蛋氨酸与赖氨酸的比例分别为24.7%,31.5%,38.2%和44.9%。

 

  在第二和第三阶段,母猪饲喂相同的妊娠期和泌乳期日粮。

 

  试验持续249天。

 

  试验结果

 

  31.5%、38.2%和44.9%蛋氨酸/赖氨酸比例处理组的分娩后母猪体重和妊娠期母猪体重增加要显著高于24.7%蛋氨酸/赖氨酸比例组(P<0.05)。平均出生窝重和平均活仔猪重随着日粮蛋氨酸与赖氨酸比例增加而显著增加(P<0.05)。结果表明,增加日粮中蛋氨酸/赖氨酸比例可以增加初产母猪生长指标和繁殖性能,其中38.2%的蛋氨酸/赖氨酸比值组具有最高的性能。

 

  在蛋氨酸的研究中我们更倾向于研究含硫氨基酸的需要量,而不仅仅是蛋氨酸。另外蛋氨酸在氧化应激和提供甲基方面有重要的作用,应该深入研究其对母猪和仔猪的作用。

 

  第三期母猪的氨基酸营养之缬氨酸[1]

 

  亮氨酸(Leu)、异亮氨酸(Ile)和缬氨酸(Val)具有独特的分支链结构,被称为支链氨基酸。这三种支链氨基酸共享其分解代谢的前两个步骤,竞争同样的降解酶。尽管支链氨基酸是机体健康生长所必需的,但其中任意一个,尤其是亮氨酸过量会导致三种支链氨基酸拮抗。在血浆中,支链氨基酸约占总必需氨基酸的40%。当饥饿、长时间运动时,支链氨基酸会作为骨骼肌肉的能量来源,同时支链氨基酸还用于母乳合成和乳腺维持[2]。

 

  通常认为缬氨酸是继赖氨酸和苏氨酸后泌乳母猪的第三种限制氨基酸。一些母猪[3]和山羊[4]的研究认为,在乳腺氨基酸中缬氨酸的氧化率最高,可以为母乳中的乳糖和脂肪酸的合成提供能量。Trottier等[3]在母猪中使用乳腺插管技术,发现乳腺中的缬氨酸含量要比分泌的母乳蛋白中的缬氨酸含量多30%。Guan等[5]报道乳腺细胞中缬氨酸用于代谢而不是用于蛋白质合成的比例是34%,这一比例似乎不受日粮氨基酸的影响。这表明在乳腺中有相当一部分的缬氨酸可能要参与代谢过程,包括氧化代谢。Yang[11]指出,在泌乳母猪饲粮中添加赖氨酸虽可提高饲粮蛋白质品质,但也易造成缬氨酸缺乏,进而影响母猪的产奶量和仔猪的增重。支链氨基酸还作为氮源用于丙氨酸和谷氨酰胺的合成,并随后在肝脏中用于糖质异生。谷氨酰胺是许多快速分裂细胞的重要营养物质,特别是在肠道和免疫系统中。因此研究确定母猪的缬氨酸需要量是重要的。

 

  试验1[6]

 

  试验动物

 

  80头杂交初产母猪,从怀孕的第90天开始到再次发情结束

 

  试验处理
 

 

  Val/Lys比例75%,90%,105%和120%

 

  试验结果

 

  在整个泌乳期,120%Val/Lys比例组的平均每日采食量明显高于75%组(p<0.01)。

 

  在分娩第14天,在120%和105%组的血清尿素氮含量显著低于75%和90%组(p<0.05)。

 

  120%Val/Lys比例组在初乳和第14天母乳中的乳脂肪、非脂固型物和乳蛋白含量等指标显著高于75%和90%组(p<0.05)。

 

  120%Val/Lys比例组的仔猪平均体重比75%组重0.68kg(p<0.05)。

 

  Tokach等[7]报道,在总赖氨酸含量为0.90%的日粮中,缬氨酸由0.75%增加到0.90%,可以提高断奶仔猪重和断奶窝重。同样,Richert等[8,9]发现,日粮缬氨酸从0.75%增加到1.15%会使得窝增重线性提高。

 

  Lei等[30]综述了玉米-豆粕型日粮中支链氨基酸对母猪泌乳性能的影响:

 

  母猪的日粮中,缬氨酸的总含量从0.85%增加到1.15%可促进乳猪的生长;

 

  增加母猪日粮中缬氨酸的含量,从0.64%增加到1.44%,可以刺激仔猪的体重增加;

 

  在母猪的基础日粮(含0.55%缬氨酸)中另外添加缬氨酸,使其含量达到0.85%至1.45%可以提高母乳生产和母奶蛋白产量;

 

  在哺乳期的前两周内,将母猪日粮(含0.72%的缬氨酸和1.36%的亮氨酸)中的异亮氨酸的总含量从0.5%增加到0.85%和1.2%,可以线性增加仔猪窝增重;

 

  将母猪日粮(含有异亮氨酸0.5%和亮氨酸1.36%)中的缬氨酸的总含量从0.72%提高到1.07%和1.42%,在哺乳期的第二周,仔猪窝重呈线性增加。

 

  试验2[11]

 

  试验动物

 

  母猪,妊娠第107天起直到第28天哺乳结束

 

  试验处理

 

  饲喂母猪含有Val/Lys比例分别为63、83、103、123%的玉米豆粕型日粮。

 

  试验结果

 

  发现随着Val/Lys比例的提高母猪日采食量和仔猪平均日增重呈线性增长(P<0.05),同时母猪背膘损失呈线性下降(P<0.05)。

 

  随着Val/Lys比例的提高母猪初乳中的氨基酸含量,以及母猪和仔猪血浆中缬氨酸含量呈线性增长(p<0.05)。

 

  利用线性断点模型分析得出,日粮中Val/Lys比例为88%时背膘损失最小,113%时满足最大仔猪生长速率。

 

  以上这些研究结论都超过NRC(2012)推荐的85%比例。现代瘦肉型母猪对于产奶具有较高的遗传潜力。所有的数据表明,随着窝产仔数和仔猪生长速度的增加,支链氨基酸对于母猪和仔猪的作用,尤其是在母乳合成和乳腺维护方面的作用变得越来越重要。不同研究结论对于哺乳母猪的缬氨酸需要量仍有很大的差异。不仅是母猪的管理、年龄、遗传等方面对哺乳母猪的缬氨酸需要量有影响,日粮中的亮氨酸和异亮氨酸含量也会产生影响,这方面需要更多的研究。

 

  第四期母猪的氨基酸营养之苏氨酸和色氨酸[1]

 

  苏氨酸

 

  苏氨酸是大多数猪日粮中的第二限制性氨基酸。Kim等[2]基于体组织高度动员的泌乳母猪,将苏氨酸列为第一限制性氨基酸,其他状况时为第三限制性氨基酸,即与母体组织的存储与消耗有关。泌乳母猪苏氨酸需要量的研究十分有限。苏氨酸不仅在机体蛋白质合成中起重要作用,而且在机体免疫等生理功能中也发挥着重要作用。苏氨酸与畜禽的免疫有着重要联系,是形成免疫球蛋白分子主要的限制性氨基酸,缺乏时抑制免疫球蛋白、T淋巴细胞、B淋巴细胞的产生,从而影响免疫功能,苏氨酸缺乏时会显著抑制猪的生产性能,降低仔猪个体重、产仔数、存活率。

 

  Cooper等[3]报道,共210头PIC母猪被用来试验研究最佳的苏氨酸营养水平。配制了一种含0.80%总赖氨酸的泌乳日粮,苏氨酸是赖氨酸添加比例的37.5%,之后每个处理依次增加苏氨酸的0.05%添加量,最大苏氨酸总水平为0.65%(与赖氨酸的比例为81.3%)。结果表明,苏氨酸的总需求量为37.6g/d(SID苏氨酸需要量为32.6g/d),苏氨酸与赖氨酸的最佳配比为68∶100。Levesque等[4]发现母猪在妊娠早期需要总苏氨酸6.1g/d,妊娠后期需要13.6g/d,而NRC(1998)建议妊娠期摄入量为10g/d。

 

  色氨酸

 

  色氨酸(Trp)对于母猪,不仅有维持生长、胎儿生长和母乳生成等作用,同时色氨酸还是5-羟色胺的前体,5-羟色胺在调节饲料摄入和应激反应方面起着关键作用。增加日粮中色氨酸供给量可以显著增加采食量,并减少泌乳母猪的体重损失。由于色氨酸可以用于5-羟色胺的合成,适量的色氨酸可以会降低母猪的生产应激。此外,色氨酸还分解代谢进入犬尿氨酸途径,在免疫反应控制中发挥作用。因此充足的色氨酸供应对于优化母猪的健康状况和猪群的整体生产力至关重要。

 

  玉米中色氨酸的含量非常低,当玉米作为猪饲料的主要成分时,色氨酸通常是排名第三或第四限制性氨基酸。关于母猪,特别是哺乳母猪色氨酸需要量的数据有限。Libal等[5]观察到,当哺乳母猪自由采食含0.75%赖氨酸日粮时,日粮色氨酸水平从0.12提高到0.17%可以提高采食量和降低母猪哺乳期体重损失。NRC(1998)建议哺乳期母猪的表观回肠可消化(AID)色氨酸需要量为0.11-0.14%。NRC(2012)推荐哺乳母猪标准回肠可消化(SID)色氨酸需要量,初产母猪为0.14–0.17%和经产母猪的范围是0.13–0.16%。Paulicks等[6]报道,提高日粮色氨酸:赖氨酸比例(10.6,14.1,17.5,24.4,31.3和45.1%)可以显著提高了母猪采食量,当色氨酸:赖氨酸比例为24.4%时达到最大采食量6.1kg/d。1-28 d整体窝增重随着饲粮中色氨酸:赖氨酸比例增加而提高。日粮色氨酸:赖氨酸比例也影响母猪体重和产奶量。当色氨酸:赖氨酸比例为24.4%时,泌乳其母猪体重损失最小,日粮产奶量最大。这些改善主要是饲料采食量增加,而采食量的增加是由于日粮色氨酸比率的提高。