成年反芻動(dòng)物日糧真蛋白質(zhì)減量理論與技術(shù)

■周 明

（安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，安徽 合肥 230036）

近20多年來(lái)，我國(guó)進(jìn)口大豆量逐年增多。例如，2020 年和2021 年我國(guó)進(jìn)口大豆量分別達(dá)1 億噸以上。國(guó)內(nèi)大豆年產(chǎn)量較少，如2020 年我國(guó)大豆產(chǎn)量?jī)H為1 960 萬(wàn)噸。因此，我國(guó)對(duì)大豆的需求量主要來(lái)源于進(jìn)口。豆粕是大豆提油后的副產(chǎn)品，被稱(chēng)為“蛋白質(zhì)飼料之王”。近階段，由于種種因素，豆粕價(jià)格飆升，每噸在4 000元以上，甚至達(dá)5 000元。鑒于上述原因，如何節(jié)省動(dòng)物日糧中蛋白質(zhì)用量成為較為緊迫的課題。為此，文章初步介紹成年反芻動(dòng)物日糧真蛋白質(zhì)減量的理論與技術(shù)。

1 成年反芻動(dòng)物利用非蛋白氮的理論基礎(chǔ)

反芻動(dòng)物最大的消化生理特點(diǎn)是具有瘤胃。反芻動(dòng)物成年后，其瘤胃機(jī)能成熟。氮素循環(huán)[1]（見(jiàn)圖1）乃是其機(jī)能之一。反芻動(dòng)物對(duì)非蛋白氮（如尿素）的利用過(guò)程如圖2所示，即成年反芻動(dòng)物可把尿素轉(zhuǎn)化為氨基酸，最終合成為蛋白質(zhì)。

圖1 反芻動(dòng)物體內(nèi)的氮素循環(huán)

圖2 反芻動(dòng)物對(duì)非蛋白氮（尿素）的利用過(guò)程

2 瘤胃內(nèi)能、氮“平衡發(fā)酵”的意義

反芻動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)的消化特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在瘤胃上。約60%～70%的飼料蛋白質(zhì)在瘤胃中被消化[但一些飼料蛋白質(zhì)例外（如魚(yú)粉蛋白質(zhì)在瘤胃內(nèi)降解率僅為30%）]。瘤胃細(xì)菌分泌蛋白酶、肽酶，使飼料蛋白質(zhì)分解為肽、氨基酸。游離氨基酸在脫氨酶作用下生成氨和α-酮酸。飼料非蛋白氮物質(zhì)如尿素在細(xì)菌脲酶的作用下，可降解為氨和CO2。細(xì)菌能以肽、氨基酸和氨為氮源合成菌體蛋白（見(jiàn)圖3）。

圖3 瘤胃微生物對(duì)飼糧蛋白質(zhì)的“改造”過(guò)程

如果瘤胃內(nèi)降解的飼糧蛋白質(zhì)=瘤胃內(nèi)合成的菌體蛋白質(zhì)，那么將這種狀態(tài)稱(chēng)為瘤胃內(nèi)能、氮“平衡發(fā)酵”。如果出現(xiàn)不平衡發(fā)酵時(shí)：輕者，蛋白質(zhì)利用率下降；重者，不僅蛋白質(zhì)利用率下降，而且氨中毒。

基于瘤胃內(nèi)能、氮“平衡發(fā)酵”的概念，現(xiàn)探討尿素在成年反芻動(dòng)物日糧中的適宜用量，可用尿素發(fā)酵潛值（ureafermentationpotential，UFP）公式[2]確定。

式中：TDN——總消化養(yǎng)分（g）；

P——飼糧（料）蛋白質(zhì)（g）；

d——飼糧（料）蛋白質(zhì)在瘤胃內(nèi)降解率（%）；

2.9——尿素的蛋白質(zhì)當(dāng)量；

0.104——TDN 平均有52%在瘤胃內(nèi)被降解，降解后的TDN 有25%可合成菌體蛋白，菌體蛋白含80%真蛋白——52%×25%×80%。

反芻動(dòng)物飼糧中TDN估測(cè)公式[3]。

TDN（g）=2.98NDS+2.63NDF∕182.7

式中：NDF——中性洗滌纖維（g）；

NDS——中性洗滌可溶物（g）。

當(dāng)UFP=0時(shí)，說(shuō)明瘤胃內(nèi)氮素和能量比例恰當(dāng)，因而瘤胃內(nèi)能、氮可“平衡發(fā)酵”。當(dāng)UFP＞0時(shí)，說(shuō)明瘤胃內(nèi)氮素不足，可補(bǔ)充尿素。當(dāng)UFP＜0時(shí)，說(shuō)明瘤胃內(nèi)氮素富余，要補(bǔ)充能量。

例如，1 kg玉米，含TDN 900 g，蛋白質(zhì)8%，玉米蛋白質(zhì)在瘤胃內(nèi)降解率為62%。因此，1 kg玉米的尿素發(fā)酵潛值為：UFP=（0.104×900-1 000×8%×62%）÷2.9≈15（g∕kg）。即：每千克玉米中可用15 g尿素。

3 成年反芻動(dòng)物日糧真蛋白質(zhì)減量技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

①尿素喂量要適宜：尿素氮喂量一般是占成年反芻動(dòng)物日糧總氮量的25%～35%。②成年反芻動(dòng)物日糧組成要合理：a.應(yīng)有必要量的糖分，一般是1 kg淀粉加入100 g尿素；b.應(yīng)含有適量的真蛋白質(zhì)，適宜水平為占日糧的9%～12%；c.日糧應(yīng)含有一定量的礦物質(zhì)，如鈣（Ca）、磷（P）、硫（S）、鈉（Na）、鐵（Fe）、錳（Mn）、鈷（Co）等。③降低尿素在瘤胃內(nèi)降解速度：常將尿素包裹（如凝膠淀粉尿素等）或用二縮脲替代尿素，降低尿素分解速度，以提高其利用率。④根據(jù)瘤胃微生物作用特性提高尿素利用率。先給成年反芻動(dòng)物喂以少量尿素，后量漸增，最后穩(wěn)定在最佳水平。適應(yīng)期為2～4周。

為了能將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，現(xiàn)舉實(shí)例說(shuō)明。

例如：生長(zhǎng)肥育肉牛體重350 kg，預(yù)期日增重1.2 kg?，F(xiàn)場(chǎng)有飼料：稻秸（稻草）、玉米青貯料、苜蓿干草、玉米籽實(shí)、大豆粕、尿素、磷酸氫鈣、食鹽、維生素A、D、E和微量元素制劑等?，F(xiàn)給該肉牛配制一種全價(jià)日糧。

配合步驟如下：

①查肉牛飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)表[4]，結(jié)果如表1。

表1 體重350 kg肉牛營(yíng)養(yǎng)需要量（預(yù)期日增重1.2 kg）

②查飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值表，結(jié)果如表2。

表2 擬用飼料原料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

③試配：按成年反芻動(dòng)物對(duì)粗纖維消化能力較強(qiáng)原則，充分使用干草和青貯料，并用必要量的能量飼料、蛋白質(zhì)飼料、常量礦物質(zhì)飼料，配制過(guò)程詳見(jiàn)表3。

表3 肉牛日糧配制過(guò)程

④補(bǔ)充：補(bǔ)充適量的維生素A、D、E等以及微量元素Fe、銅（Cu）、鋅（Zn）、Mn、硒（Se）、碘（I）、Co等（參照肉牛對(duì)維生素和微量元素的需要量補(bǔ)充[4]）。

綜上所述，體重350 kg，預(yù)期日增重1.2 kg的肉牛全價(jià)日糧配方如下：苜蓿干草2.0 kg、青貯玉米7.0 kg、稻草4.5 kg、玉米籽實(shí)0.40 kg、大豆粕0.25 kg、尿素0.054 kg、磷酸氫鈣0.027 kg、食鹽0.04 kg，并補(bǔ)充適量的維生素A、D、E 等以及微量元素Fe、Cu、Zn、Mn、Se、I、Co等添加劑。

特別強(qiáng)調(diào)的是，上述肉牛日糧中使用了54 g 尿素。1 g 尿素大約能替代6.7（290%∕43%）g 的大豆粕（CP 43%）。按此計(jì)算，54 g 尿素可替代361.8（6.7×54）g大豆粕。

如果將體重350 kg 以上的1 頭育肥牛育肥4 個(gè)月，按本文實(shí)例中尿素替代大豆粕的比例，則1 頭?？晒?jié)省43.5 kg 以上的大豆粕。華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院（2022 年3 月17 日）報(bào)道，2021 年全國(guó)肉牛出欄量達(dá)4 707 萬(wàn)頭（www.sohu.com）。如果全國(guó)有十分之一的肉牛日糧，按本文實(shí)例中尿素替代大豆粕的比例，育肥期4個(gè)月，則可節(jié)省204 724 t以上的大豆粕。反芻動(dòng)物不僅是肉牛，還有奶牛、綿羊、山羊、水牛、牦牛等。

4 成年反芻動(dòng)物瘤胃對(duì)飼料蛋白質(zhì)的改造作用

反芻動(dòng)物蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的傳統(tǒng)體系是粗蛋白體系或可消化粗蛋白體系，沒(méi)有考慮飼料蛋白質(zhì)在瘤胃內(nèi)的改造變化，因而不能準(zhǔn)確反映飼料蛋白質(zhì)在反芻動(dòng)物體內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)意義。近些年來(lái)，一些國(guó)家鑒于粗蛋白體系或可消化粗蛋白體系存在的問(wèn)題，已陸續(xù)開(kāi)始應(yīng)用新體系。如具有代表性的新體系有美國(guó)的飼料代謝蛋白質(zhì)（MP）或代謝氨基酸（MAA）體系和法國(guó)的小腸內(nèi)可消化蛋白質(zhì)（PDI）體系[5]等。這些體系都較充分地考慮了飼料蛋白質(zhì)在瘤胃中的改造過(guò)程，因而能較確切地反映飼料蛋白質(zhì)對(duì)反芻動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)意義。

4.1 MP或MAA體系

美國(guó)科學(xué)家Burroughs 等[6]把在反芻動(dòng)物真胃和小腸內(nèi)可消化吸收的飼料蛋白質(zhì)或氨基酸稱(chēng)為飼料代謝蛋白質(zhì)（metabolicprotein，MP）或代謝氨基酸（metabolicaminoacid，MAA）。其計(jì)算公式如下：

式中：P1——到達(dá)真胃和小腸的飼料蛋白質(zhì)（%）；

P2——瘤胃中可望合成的微生物蛋白質(zhì)；

0.9——飼料蛋白質(zhì)在小腸內(nèi)真消化率；

0.8——微生物蛋白質(zhì)在小腸內(nèi)真消化率；

12——內(nèi)源性糞氮（飼料消化時(shí)消耗的內(nèi)源性蛋白質(zhì)）；

P1AA%——飼料蛋白質(zhì)中某種氨基酸百分率；

P2AA%——微生物蛋白質(zhì)中某種氨基酸百分率。

例如：玉米干物質(zhì)中含蛋白質(zhì)10%，該飼料蛋白質(zhì)中含賴氨酸2.5%。玉米蛋白質(zhì)在瘤胃中降解率為62%，合成的微生物蛋白質(zhì)中含賴氨酸10%。試求1 kg 玉米干物質(zhì)中代謝蛋白質(zhì)和代謝賴氨酸（MLys）含量。

根據(jù)例中所給的條件得：

分析可知，1 kg玉米干物質(zhì)中僅含有2.5 g賴氨酸（1 000×10%×2.5%），但玉米蛋白質(zhì)經(jīng)過(guò)瘤胃微生物改造，變成4.6 g賴氨酸，凈增加2.1（4.6-2.5）g賴氨酸。

4.2 PDI體系

4.2.1 飼料PDI值的涵義

法國(guó)農(nóng)科院制定的飼料PDI 值，PDI 是法文字母的縮寫(xiě)，意即：“小腸內(nèi)真正可消化的真蛋白”，可簡(jiǎn)寫(xiě)成：“小腸內(nèi)可消化蛋白質(zhì)”。

4.2.2 飼料PDI值的特點(diǎn)

為每種飼料制定兩個(gè)PDI值。其中，一個(gè)是基于飼料的含氮量及其降解率制定的PDI值（PDIN）；另一個(gè)是基于飼料在瘤胃內(nèi)降解能含量制定的PDI 值（PDIE）。

4.2.3 飼料PDI值的展開(kāi)

式中：PDIA——未在瘤胃中降解而在小腸中真正消化的飼料蛋白質(zhì)（g）；

PDIM——在小腸中真正消化的微生物蛋白質(zhì)（g）；

PDIMN——基于飼料中氮素在小腸中真正消化的微生物蛋白質(zhì)（g）；

PDIME——基于飼料中能量在小腸中真正消化的微生物蛋白質(zhì)（g）。

4.2.4 飼料PDI值的確定

當(dāng)某種飼料單獨(dú)喂時(shí)，上兩值中，低者為飼料的PDI 值。例如，谷實(shí)類(lèi)飼料含氮量少，能量多，其PDI值為PDIN。上兩值中，高者為潛值。若幾種飼料搭配適當(dāng)就可達(dá)到。此時(shí)，瘤胃微生物可利用谷實(shí)類(lèi)飼料中可消化能的多余部分和餅粕類(lèi)飼料中可降解氮的多余部分合成蛋白質(zhì)。在理想條件下，谷實(shí)類(lèi)飼料可達(dá)到其PDIE值；餅粕類(lèi)飼料可達(dá)到其PDIN值。

4.2.5 飼料PDI值的計(jì)算

式中：CP——飼料粗蛋白（g）；

dg——飼料蛋白質(zhì)在瘤胃中降解率（%）；

dc——未降解的飼料蛋白質(zhì)在小腸中真消化率（%）；

S——飼料氮素的溶解度（%）；

DOM——可消化有機(jī)物質(zhì)（g）。

5 部分飼料在反芻動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中的重要參數(shù)（見(jiàn)表4～表6）

表4 反芻動(dòng)物幾種飼料原料總消化養(yǎng)分（TDN）變化情況（按干物質(zhì)計(jì)，%）

有必要強(qiáng)調(diào)的是，尿素為簡(jiǎn)單的非蛋白氮物質(zhì)，在成年反芻動(dòng)物瘤胃內(nèi)降解率為100%（表5）。尿素經(jīng)過(guò)瘤胃微生物的改造，變成了真蛋白質(zhì)和氨基酸（表6）。酪蛋白品質(zhì)好，但在瘤胃內(nèi)降解率為90%（表5），被瘤胃微生物的改造，其品質(zhì)下降了。魚(yú)粉蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高。所幸的是，魚(yú)粉在瘤胃內(nèi)降解率僅為30%（表5），因而在一定程度上保全了魚(yú)粉的高品質(zhì)。

表5 幾種飼料蛋白質(zhì)在瘤胃內(nèi)的降解率（%）

表6 常用飼料中代謝蛋白質(zhì)和代謝氨基酸值（g∕kg干物質(zhì)）