飼糧中添加胍基乙酸對(duì)羔羊生長(zhǎng)性能和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化代謝的影響

劉笑梅 郝小燕 崔 喬 張宏祥 武喜明 耿海霞 張洪亮 張春香 張建新*

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，太谷 030801；2.山西祥和嶺上農(nóng)牧開發(fā)股份有限公司，右玉 037200；3.山西安弘檢測(cè)技術(shù)有限公司，太原 030000)

養(yǎng)羊業(yè)是我國(guó)畜牧業(yè)的重要支柱產(chǎn)業(yè)和扶持方向。集約化舍飼養(yǎng)殖逐漸成為養(yǎng)羊業(yè)重要的生產(chǎn)方式，在“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全”的發(fā)展要求下，通過肉羊營(yíng)養(yǎng)精準(zhǔn)調(diào)控，提高飼料轉(zhuǎn)化率和生長(zhǎng)性能，改善產(chǎn)品品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)“節(jié)本、提質(zhì)、增效”，是現(xiàn)代肉羊產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。胍基乙酸(guanidineacetic acid，GAA)作為一種功能性飼料添加劑，可以應(yīng)用在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中。目前研究表明，GAA在促進(jìn)豬、雞、牛、羊生長(zhǎng)方面均有一定效果，還可以提高機(jī)體的抗氧化功能，提高動(dòng)物的屠宰性能，改善肉品質(zhì)[1-3]。Li等[4]研究表明，飼糧中添加GAA可以提高安格斯肉牛的干物質(zhì)(dry matter，DM)、粗蛋白質(zhì)(crude protein，CP)表觀消化率，提高動(dòng)物的生長(zhǎng)性能；Liu等[5]研究了飼糧中添加GAA及GAA與包被葉酸(coated folic acid，CFA)互作對(duì)安格斯牛的影響，發(fā)現(xiàn)GAA組、GAA×CFA組平均日增重(ADG)顯著升高，各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀代謝率均升高，肝臟中胰島素樣生長(zhǎng)因子-1(insulin-like growth factor-1，IGF-1)、磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)、哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)等基因的表達(dá)量均升高。這表明GAA作為功能性飼料添加劑對(duì)反芻動(dòng)物有一定的作用效果。目前，關(guān)于GAA在反芻動(dòng)物上的應(yīng)用尚處于研究初期，我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部對(duì)GAA在牛、羊上的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)還未確定，而且關(guān)于GAA對(duì)反芻動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化代謝的研究較少。因此，本試驗(yàn)旨在研究飼糧中添加GAA對(duì)羔羊生長(zhǎng)性能和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化代謝的影響，為GAA在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用提供一定的基礎(chǔ)研究依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019年在山西祥和嶺上農(nóng)牧開發(fā)有限公司完成。試驗(yàn)選取48只4月齡、體重[(24.8±1.3) kg]相近的杜泊×小尾寒羊F1代公羔，采用完全隨機(jī)分組試驗(yàn)設(shè)計(jì)分為4組，每組12只羊。各組分別在基礎(chǔ)飼糧中添加0(對(duì)照組)、300(300GAA組)、600(600GAA組)、900 mg/kg(900GAA組)的GAA，每只羊采取單欄飼養(yǎng)。預(yù)試期15 d，正試期70 d，共計(jì)85 d。

試驗(yàn)飼糧參考NRC(2007)營(yíng)養(yǎng)需要量進(jìn)行配制，基礎(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平見表1。GAA由北京某農(nóng)牧科技股份有限公司提供，有效成分含量≥95%。

表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ)) Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (air-dry basis) %

1.2 飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)開始前3 d對(duì)試驗(yàn)羊舍進(jìn)行打掃，做全面消毒處理。預(yù)試期期間做好準(zhǔn)備工作，為所有試驗(yàn)羊剃毛，對(duì)試驗(yàn)羊進(jìn)行分組、編號(hào)和驅(qū)蟲處理。正試期期間，每天給羊飼喂2次，08:00和17:30各飼喂1次，自由飲水，每天飼喂量根據(jù)前1天采食情況進(jìn)行調(diào)整，為了使試驗(yàn)羊達(dá)到增重和飽食的效果，保證有剩料，但剩料不超過5%，記錄每天的采食量。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 飼糧常規(guī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的測(cè)定

飼糧DM、粗灰分(Ash)、粗脂肪(EE)和CP含量參照AOAC(2012)[7]方法測(cè)定，中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含量參照Van Soest等[8]方法測(cè)定，鈣(Ca)含量采用原子吸收法[9]測(cè)定，磷(P)含量采用釩鉬黃比色法[10]測(cè)定。

1.3.2 生長(zhǎng)性能指標(biāo)的測(cè)定

試驗(yàn)羊共稱3次重，在正試期第1天晨飼前對(duì)所有羊空腹稱重，作為初重；在正試期第30天進(jìn)行第2次稱重；在正試期結(jié)束當(dāng)天晨飼前進(jìn)行第3次稱重，作為末重。根據(jù)每只羊的采食量計(jì)算平均日采食量(ADFI)，根據(jù)初重和末重計(jì)算平均日增重，根據(jù)平均日采食量和平均日增重計(jì)算料重比(F/G)。

1.3.3 糞樣、尿樣指標(biāo)的測(cè)定

飼養(yǎng)試驗(yàn)結(jié)束后第2天，每組隨機(jī)選取6只體重相近的試驗(yàn)羊安置于代謝籠里，采用全收糞收尿的方法進(jìn)行消化代謝試驗(yàn)，試驗(yàn)預(yù)試期4 d，正試期3 d。正試期每日晨飼前需要進(jìn)行全收糞收尿，并記錄每日采食量、糞重和尿量。收糞時(shí)每100 g糞樣添加25 mL濃度為10%的硫酸進(jìn)行固氮處理，將正試期所收集糞樣混勻后-20 ℃冷凍保存。尿液則需經(jīng)4層紗布過濾處理，隨后每100 mL尿樣中添加2 mL濃度為10%的硫酸做固氮處理，將所收集尿液混合后-20 ℃冷凍保存。

將收集的糞樣混勻，于65 ℃烘箱中烘48 h，回潮24 h，稱重，用于計(jì)算糞樣初水分。將烘好的樣品經(jīng)0.4 mm篩子粉碎，置于自封袋，用于測(cè)定糞樣中的DM、有機(jī)物(OM)、CP、NDF和ADF含量，其中采用AOAC(2012)[7]方法測(cè)定糞樣中DM和OM含量；采用Van Soest等[8]方法測(cè)定糞樣中NDF和ADF含量；尿能(UE)和糞能(FE)采用氧彈量熱儀(TJHY-5000，鶴壁市天健電子科技有限公司)測(cè)定；糞樣和尿樣中CP和氮含量使用全自動(dòng)凱氏定氮儀(K9860)測(cè)定；尿樣中尿酸含量依據(jù)試劑盒(南京建成生物工程研究所)說(shuō)明書進(jìn)行測(cè)定；采用分光光度計(jì)(UV1100，上海天美科學(xué)儀器有限公司)對(duì)尿樣中尿囊素、黃嘌呤和次黃嘌呤含量進(jìn)行測(cè)定；用Chen等[11]方法間接估算瘤胃微生物蛋白(MCP)含量。各指標(biāo)計(jì)算公式如下：

某營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率(%)=100×[(食入
該營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量-糞中該營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量)/
食入該營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量]；
氮的表觀消化率(%)=100×(攝入氮-
糞氮)/攝入氮；
沉積氮(g/d)=攝入氮-糞氮-尿氮；
氮沉積率(%)=100×沉積氮/攝入氮；
消化能(MJ/d)=總能-糞能；
總能表觀消化率(%)=100×消化能/總能；
代謝能(MJ/d)=消化能-尿能-甲烷能；
總能代謝率(%)=100×代謝能/總能；
嘌呤衍生物(PD)排出量(mmol/d)=0.84x+
0.150W0.75×e-0.25x；
MCP(g/d)=x×70×6.25/(0.116×0.83×1 000)。

式中：甲烷能根據(jù)趙一廣等[12]的甲烷排放量的預(yù)測(cè)模型進(jìn)行估算；x為嘌呤吸收量(mmol/d)；W為試驗(yàn)羊的平均體重。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

利用Excel 2010初步整理數(shù)據(jù)，應(yīng)用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)，差異顯著時(shí)用Duncan氏法進(jìn)行多重比較，并采用正交多項(xiàng)式進(jìn)行線性和二次效應(yīng)分析。P<0.05表示差異顯著，0.05≤P<0.10表示有趨勢(shì)。

2 結(jié) 果

2.1 飼糧中添加GAA對(duì)羔羊生長(zhǎng)性能的影響

由表2可知，900GAA組的末重和平均日增重顯著高于對(duì)照組、300GAA組和600GAA組(P<0.05)，料重比顯著低于對(duì)照組、300GAA組和600GAA組(P<0.05)。飼糧中添加GAA對(duì)羔羊的平均日采食量無(wú)顯著影響(P>0.05)。

表2 飼糧中添加GAA對(duì)羔羊生長(zhǎng)性能的影響Table 2 Effects of dietary GAA on growth performance of lambs (n=12)

2.2 飼糧中添加GAA對(duì)羔羊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的影響

由表3可知，900GAA組的DM、OM、CP和NDF表觀消化率均顯著高于對(duì)照組、300GAA組和600GAA組(P<0.05)。飼糧中添加GAA對(duì)ADF表觀消化率無(wú)顯著影響(P>0.05)。

表3 飼糧中添加GAA對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的影響Table 3 Effects of dietary GAA on nutrient apparent digestibility of lambs (n=6) %

2.3 飼糧中添加GAA對(duì)羔羊能量代謝的影響

由表4可知，飼糧中添加GAA對(duì)糞能、尿能無(wú)顯著影響(P>0.05)。900GAA組的攝入總能、消化能、甲烷能和代謝能均顯著高于對(duì)照組、300GAA組和600GAA組(P<0.05)；其中，900GAA組的攝入總能、消化能、甲烷能和代謝能較對(duì)照組分別提高了16.05%、20.94%、29.41%和20.91%。900GAA組的總能表觀消化率和總能代謝率均顯著高于對(duì)照組、300GAA組和600GAA組(P<0.05)。

表4 飼糧中添加GAA對(duì)羔羊能量代謝的影響Table 4 Effects of dietary GAA on energy metabolism of lambs (n=6)

2.4 飼糧中添加GAA對(duì)羔羊氮代謝的影響

由表5可知，飼糧中添加GAA對(duì)糞氮、尿氮無(wú)顯著影響(P>0.05)。900GAA組的攝入氮、可消化氮顯著高于對(duì)照組、300GAA組和600GAA組(P<0.05)；其中，900GAA組的攝入氮和可消化氮較對(duì)照組分別提高了16.02%和19.01%。900GAA組的沉積氮顯著高于對(duì)照組、300GAA組和600GAA組(P<0.05)。900GAA組的氮表觀消化率顯著高于對(duì)照組、300GAA組和600GAA組(P<0.05)，且分別提高了2.44%、2.05%和3.20%。900GAA組的氮沉積率顯著高于對(duì)照組(P<0.05)，但與300GAA組和600GAA組無(wú)顯著差異(P>0.05)。

表5 飼糧中添加GAA對(duì)羔羊氮代謝的影響Table 5 Effects of dietary GAA on nitrogen metabolism of lambs (n=6)

2.5 飼糧中添加GAA對(duì)羔羊尿中嘌呤衍生物和瘤胃MCP含量的影響

由表6可知，300GAA組、600GAA組和900GAA組的尿酸含量顯著高于對(duì)照組(P<0.05)，較對(duì)照組分別提高了32.00%、19.00%和28.00%。900GAA組的MCP含量顯著高于對(duì)照組、300GAA組和600GAA組(P<0.05)。飼糧中添加GAA對(duì)羔羊尿囊素、黃嘌呤+次黃嘌呤和總嘌呤衍生物含量均無(wú)顯著影響(P>0.05)。

表6 飼糧中添加GAA對(duì)羔羊尿中嘌呤衍生物和瘤胃MCP含量的影響Table 6 Effects of dietary GAA on urinary purine derivatives and MCP contents of lambs (n=6)

3 討 論

3.1 飼糧中添加GAA對(duì)羔羊生長(zhǎng)性能的影響

肌酸在機(jī)體能量代謝過程中發(fā)揮著重要作用，GAA是機(jī)體合成肌酸的唯一前體物，飼糧中添加GAA能提高機(jī)體內(nèi)肌酸的含量，從而提高了磷酸肌酸/ATP的比值，提高能量的利用率，進(jìn)而促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，提高飼料利用率[13]。江濤[1]在肉雞飼糧中添加GAA后，各試驗(yàn)組平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率顯著提高，GAA適宜添加劑水平為600 mg/kg。潘寶海等[14]研究表明，飼糧中添加500 mg/kg GAA顯著提高了育肥豬的平均日增重，顯著降低了料重比，但對(duì)平均日采食量無(wú)顯著影響。飼糧中添加GAA可以有效提高機(jī)體的飼料轉(zhuǎn)化率，促進(jìn)豬和肉雞的生長(zhǎng)，進(jìn)而提高生長(zhǎng)性能[15]，這與本試驗(yàn)研究結(jié)果一致。本試驗(yàn)結(jié)果表明，飼糧中添加900 mg/kg GAA可顯著提高羔羊的平均日增重，顯著降低料重比。這主要是因?yàn)轭~外補(bǔ)充GAA使GAA內(nèi)源合成減少。精氨酸和甘氨酸是體內(nèi)合成GAA至關(guān)重要的物質(zhì)，額外補(bǔ)充GAA會(huì)使動(dòng)物體內(nèi)精氨酸、甘氨酸的消耗量減少，從而使精氨酸、甘氨酸更好地參與到動(dòng)物機(jī)體氨基酸和蛋白質(zhì)的合成中去，以此來(lái)加速機(jī)體的生長(zhǎng)[2]。此外，有研究表明，GAA能促進(jìn)γ-氨基丁酸分泌，進(jìn)而推進(jìn)下丘腦分泌促生長(zhǎng)激素釋放激素，最終推進(jìn)垂體分泌生長(zhǎng)激素[16]，進(jìn)而促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)。

3.2 飼糧中添加GAA對(duì)羔羊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率和氮代謝的影響

DM、OM、NDF、ADF、CP表觀消化率是衡量飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)，提高各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率可以有效提高動(dòng)物的生長(zhǎng)性能[17]。反芻動(dòng)物中的瘤胃微生物可以將飼糧中的纖維物質(zhì)進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)生VFA，作為反芻動(dòng)物的主要能量來(lái)源，且這些纖維物質(zhì)還可以增加動(dòng)物的飽腹感和改善胴體品質(zhì)，NDF、ADF表觀消化率則可以反映出動(dòng)物對(duì)纖維的利用情況[18]。本試驗(yàn)表明，飼糧中添加900 mg/kg GAA顯著提高了羔羊DM、OM、CP、NDF表觀消化率，這與Li等[4]研究結(jié)果一致。這說(shuō)明GAA可以改善消化道環(huán)境，提高機(jī)體消化能力，進(jìn)而提高機(jī)體對(duì)飼料的利用率，主要原因有以下幾個(gè)方面：首先，在羔羊飼糧中添加GAA后可提高其后段消化道的消化能力，本試驗(yàn)之前的研究結(jié)果表明，飼糧中添加GAA可顯著提高羔羊回腸的長(zhǎng)度和重量[19]，促進(jìn)了腸道的發(fā)育，進(jìn)而提高了機(jī)體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化與吸收；其次，Li等[4]研究表明，飼糧中添加GAA可顯著提高安格斯肉牛瘤胃液中的果膠酶、蛋白酶等活性，表明GAA可以有效改善瘤胃發(fā)酵，促進(jìn)腸道內(nèi)消化酶活性，進(jìn)而提高動(dòng)物對(duì)飼料各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化代謝，加快動(dòng)物的生長(zhǎng)。900GAA組CP表觀消化率顯著升高，充分說(shuō)明飼糧中添加GAA后改善了羔羊的氮利用率，這也進(jìn)一步解釋了飼糧中添加GAA后羔羊平均日增重提高的原因。

動(dòng)物的采食量能直接反映攝入氮[20]。Galbraith等[21]研究表明，飼糧中添加肌酸可以提高大鼠的采食量，GAA作為合成肌酸的唯一前體物，可以達(dá)到同樣的效果。本試驗(yàn)中，飼糧中添加GAA提高了羔羊的平均日采食量，進(jìn)一步提高了羔羊的攝入氮，符合上述結(jié)論。動(dòng)物體在采食飼糧后，經(jīng)過消化、吸收等途徑被利用，此過程伴隨著一部分蛋白質(zhì)的損失，其中糞氮、尿氮為損失的重要部分，而氮沉積率可以體現(xiàn)飼料的優(yōu)越性[6]。氮表觀消化率、氮沉積也可以反映機(jī)體對(duì)飼料氮的代謝狀況，其中氮沉積能反映出反芻動(dòng)物對(duì)飼料蛋白質(zhì)的吸收。MCP是反芻家畜小腸可消化蛋白質(zhì)的重要組成部分之一，也是評(píng)定飼料可發(fā)酵營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用效率的重要指標(biāo)[22]。飼糧中的蛋白質(zhì)經(jīng)動(dòng)物采食后，進(jìn)行消化代謝，其一部分在機(jī)體利用，形成MCP，未被瘤胃微生物所降解的部分進(jìn)入小腸，與MCP共同構(gòu)成集體的代謝蛋白[23]。通常人們利用尿嘌呤衍生物來(lái)推算瘤胃液中MCP的合成量[24]，這主要是瘤胃微生物可以將飼糧中的碳水化合物、含氮物質(zhì)降解，從而合成MCP，合成的MCP有80%左右的氮以肽、游離氨基酸、蛋白質(zhì)的形式存在，大約20%的氮在核酸中存在，核酸降解后形成嘌呤，進(jìn)入小腸黏膜，以嘌呤衍生物的方式最終從尿中排出。有研究表明，飼糧中添加GAA可以提高瘤胃液中總菌、嗜淀粉瘤胃桿菌等的數(shù)量，進(jìn)而提高了對(duì)氮的利用率[4]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，900GAA組的氮表觀消化率和氮沉積率均顯著高于對(duì)照組，各試驗(yàn)組MCP含量隨飼糧GAA添加水平的增加呈顯著上升趨勢(shì)，說(shuō)明飼糧添加GAA能夠提高M(jìn)CP的合成，促進(jìn)非蛋白氮的分解，因?yàn)轱暭Z中添加適宜水平的GAA提高了瘤胃內(nèi)微生物的數(shù)量，進(jìn)而使MCP含量提高，進(jìn)入小腸的代謝蛋白質(zhì)含量增高，且在小腸內(nèi)的利用率提高，最終提高了沉積氮、氮沉積率。

3.3 飼糧中添加GAA對(duì)羔羊能量代謝的影響

動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育以及生命活動(dòng)的主要?jiǎng)恿κ悄芰縖25]。動(dòng)物體內(nèi)的能量是由蛋白質(zhì)、糖類、脂肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氧化分解，而后轉(zhuǎn)化為可被機(jī)體直接利用的ATP來(lái)提供[26]，僅有少量以尿能、糞能、甲烷能、產(chǎn)熱等形式散失。反芻動(dòng)物最主要的能量來(lái)源途徑是可發(fā)酵碳水化合物降解所產(chǎn)生的乙酸、丙酸、丁酸等揮發(fā)性脂肪酸(VFA)。馮仰廉[27]認(rèn)為，VFA所提供的能量約占動(dòng)物經(jīng)飼料攝入消化能的3/4。大量研究表明，飼糧的精粗比對(duì)瘤胃液VFA產(chǎn)量影響不大，但對(duì)乙酸、丙酸、丁酸等VFA在瘤胃內(nèi)所占比例影響很大。當(dāng)飼糧中NDF含量較高時(shí)，乙酸/丙酸就會(huì)升高，那么能量利用率就會(huì)降低，反之能量利用率就會(huì)升高[28]。本試驗(yàn)中，飼糧中添加900 mg/kg GAA可以提高攝入總能、表觀消化能、表觀代謝能、總能表觀消化率和總能代謝率，這主要是因?yàn)镚AA的添加提高了羔羊瘤胃液中總VFA含量，降低了乙酸/丙酸，進(jìn)而促進(jìn)了機(jī)體對(duì)能量的利用率。有研究表明，飼糧中添加GAA可以提高瘤胃液總VFA含量，降低乙酸含量[4,22]。動(dòng)物排出的糞能約占飼糧攝入總能的1/3[29]，這與本試驗(yàn)研究結(jié)果一致。尿能的排出量主要受飼糧結(jié)構(gòu)的影響。甲烷作為飼糧在反芻動(dòng)物瘤胃內(nèi)發(fā)酵后主要的能量損失部分，主要受飼糧精粗比的影響，且甲烷能占飼糧攝入總能的2%～15%[30]。本試驗(yàn)中，甲烷能占飼料攝入總能的10%左右，符合這一結(jié)論，但本試驗(yàn)飼糧中添加900 mg/kg GAA顯著提高了甲烷能，這與前人研究結(jié)果一致。Li等[4]的研究表明，飼糧中添加GAA使瘤胃液產(chǎn)甲烷菌的數(shù)量提高，甲烷產(chǎn)量增加，甲烷能升高。本試驗(yàn)下一步也將進(jìn)一步研究GAA與其他添加劑配伍使用，以降低甲烷的排放。

4 結(jié) 論

飼糧中添加適宜水平的GAA可以提高DM、OM、CP、NDF表觀消化率，提高氮表觀消化率、氮沉積率，提高總能表觀消化率、總能代謝率，進(jìn)而提高羔羊的生長(zhǎng)性能。本試驗(yàn)條件下，飼糧中GAA的適宜添加水平為900 mg/kg。