低蛋白日糧技術在牛羊生產(chǎn)中的應用研究進展

朱元芳，韓永勝*，張建勝，王艷菲，林秀蔚，姚美玲，李青瑩，張茹菊，劉 文，薛沾枚

1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院畜牧獸醫(yī)分院，黑龍江齊齊哈爾 161000；

2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學院畜牧所，江蘇南京 210018

近年來，隨著“十四五”規(guī)劃的實施以及人們對牛羊肉消費水平的增加，我國牛羊產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，飼料的消耗也較快增長，對蛋白原料的需求也隨之增加。而我國飼用蛋白原料近一半來源于國外進口（鄭愛榮等，2023），目前，又受多種因素的影響，優(yōu)質蛋白飼料原料（豆粕）價格大幅上漲，使得蛋白質飼料原料資源緊缺，供求矛盾緊張加?。ㄉ贶娛康龋?023）；另外，全世界都在關注反芻動物的溫室氣體排放、氮排泄物和大氣中的 NH3排放會導致氣候變化和各種環(huán)境問題（Van den Bossche 等，2023），牛羊產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展勢必會加重這些問題，尤其是牛羊糞尿氮排放污染問題已經(jīng)成為制約反芻動物發(fā)展的重要因素。如何在當下的形勢解決蛋白質飼料資源短缺和畜禽養(yǎng)殖污染的問題，守住畜禽的“口糧”已成為飼料行業(yè)關注的熱點。

2023 年，中央一號文件明確要求，要深入實施飼用豆粕減量替代行動。同年4 月份，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部辦公廳印發(fā)了《飼用豆粕減量替代三年行動方案》對豆粕減量替代提出了任務目標：到2025 年飼料中豆粕用量占比從2022 年的14.5%降至13% 以下。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部（2023）指出，推動提效節(jié)糧重點是推廣低蛋白日糧技術。其具有生產(chǎn)成本低、蛋白能源消耗少、可減少氮排放等優(yōu)勢（霍天琢等，2023）；能夠有效提升粗蛋白質（CP）的消化利用和氮的利用率，對養(yǎng)殖業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。設計低蛋白日糧一方面能夠有效降低飼料成本，減少排泄物中氮對環(huán)境的污染，推動全行業(yè)節(jié)本增效和促進畜牧行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。另一方面也積極響應了我國目前飼用豆粕減量替代行動，確保了飼料糧的供給，穩(wěn)定畜牧業(yè)的生產(chǎn)。近年來，在單胃動物方面的研究顯示，低蛋白日糧可以改善單胃動物肉品質和減少糞便氮排放（如豬和雞）（張 俊 峰 等，2023 ；Zhu 等，2022;Li 等，2018）。本文主要聚焦近年來低蛋白日糧對反芻動物牛羊生長性能、氮排泄、肉品質、泌乳性能這四個方面的影響研究進展進行綜述，以期為低蛋白日糧在反芻動物生產(chǎn)中應用提供理論參考。

1 低蛋白日糧

低蛋白日糧技術基于理想蛋白質理論產(chǎn)生，“理想蛋白質”（ideal protein，IP）概念提出是在上世紀五十年代（楊鳳，2001）。之后，隨著科學研究的不斷深入，以及理想氨基酸模式的建立和發(fā)展工業(yè)化生產(chǎn)氨基酸技術的不斷成熟，低蛋白日糧的配制和應用逐漸成為動物營養(yǎng)領域的研究熱點（馬倩倩，2022）。低蛋白日糧也叫平衡氨基酸日糧或理想氨基酸日糧，也可稱為精準氨基酸日糧（趙卿堯等，2020）。通常是指根據(jù)NCR（1988）推薦標準，將日糧粗蛋白質水平降低2%～4%，通過添加工業(yè)合成氨基酸并減少蛋白質原料的用量，以滿足動物對氨基酸的需求（王超，2020）。也就是說，在不降低動物生產(chǎn)性能同時，降低添加蛋白原料的量，從而達到提高動物對蛋白原料的利用率和減少糞污氮排放目的（王芳等，2022）。

目前，國內(nèi)低蛋白日糧技術在豬、禽生產(chǎn)中應用較為成熟，并且豬、肉雞、蛋雞等主要畜禽品種低蛋白低豆粕多元化日糧生產(chǎn)技術規(guī)范已經(jīng)以中國飼料工業(yè)協(xié)會團體標準形式發(fā)布，而在反芻動物上的研究相對較少。不過，后續(xù)相關部門將會推動肉鴨、肉牛等低蛋白、低豆粕多元化日糧團體標準的制定。

2 低蛋白日糧的優(yōu)勢

2.1 減少蛋白飼料消耗，增加經(jīng)濟效益

國內(nèi)蛋白飼料原料（豆粕）嚴重依賴進口，飼料成本受疫情、天氣、國際形勢等因素影響不斷上漲（高鵬翔等，2023）。而低蛋白日糧可以通過添加工業(yè)化生產(chǎn)的氨基酸代替部分蛋白質原料（譙仕彥，2019）。一方面減少了蛋白飼料糧不合理消耗，提高了飼料利用率。隨著生產(chǎn)工藝的進步，工業(yè)合成氨基酸的成本下降，氨基酸平衡低蛋白日糧可降低飼料成本，增加經(jīng)濟效益，真正達到降本增效的目的（李慧，2022；郭偉等，2020）。另一方面，蛋白飼料原料用量的減少，不僅可以節(jié)約蛋白飼料原料，同時也可緩解大豆進口的依賴程度。

2.2 減少氮的排放，保護環(huán)境

現(xiàn)代化、集約化的養(yǎng)殖方式，使得動物糞便、尿液排放較為集中，而糞尿中殘留的氮磷等會對環(huán)境造成一定的污染。當日糧 CP減少時，平均日增重和平均日采食量保持不變，日糧中的 CP 降低一個百分點時，飼料轉化率提高 1.3%。同樣的 CP減少量可使每日氮（N）排泄量減少 10.4%（Théophane等，2023）。通過低蛋白日糧控制動物的蛋白質采食量，可提高氮的消化利用，降低養(yǎng)殖生產(chǎn)中氮的排放量，減輕對環(huán)境的污染（Lavery，2022）。

2.3 有利于動物健康

降低動物日糧中的蛋白水平，能緩解其腸道壓力，調節(jié)腸道菌群，進而有效減少腸道疾病的發(fā)生。糞污中蛋白含量的減少有助于抑制致病微生物的增殖，改善腸道健康，增強免疫功能，有利于動物健康（Xin 等，2023 ；宋博等，2023）。

3 低蛋白日糧在牛羊生產(chǎn)中的應用

3.1 低蛋白日糧對牛羊生長性能的影響

動物在不同生理階段對CP和氨基酸需求不同，適當降低日糧CP水平同時補充平衡理想蛋白質比例所需的氨基酸能影響動物采食量、平均日增重，從而影響其生長性能。鄒松巖等（2023）研究發(fā)現(xiàn)，低蛋白日糧中補充1.15%亮氨酸（Leu）和0.26%色氨酸（Trp）可提高斷奶期犢牛的平均日增重和平均日采食量，改善犢牛生長性能。低蛋白日糧添加過瘤胃蛋氨酸（RPMet）+ 亮氨酸（RPLeu）+異亮氨酸（RPIle）可以顯著提高后備牛評價日增重（ADG）（P＜0.05），可能由于Met、Leu、Ile 三種氨基酸之間可能存在協(xié)同作用，共同促進了機體生長發(fā)育（李國棟，2020）。同樣的，張俊峰（2023）在研究低蛋白日糧對藏香豬生產(chǎn)性能影響和Xin（2023）研究對肉雞生產(chǎn)性能影響也得出了類似的結果，低蛋白日糧都能提高其生產(chǎn)性能。易瓊等（2021）研究指出，在低CP 日糧中同時補飼1%的過瘤胃賴氨酸(RPLys)可顯著提高山羊的CP，對瘤胃微生物發(fā)酵沒有不良影響，且有與高CP 水平同樣的發(fā)酵效果。郭偉等（2020）研究表明，飼糧蛋白質水平降低1～4 個百分點并補充過瘤胃賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、精氨酸和尿素能夠使杜寒雜交肉羊生長性能達到正常水平，與飼喂正常蛋白質水平飼糧的肉羊無顯著差異，表明在杜寒雜交肉羊育肥階段采用低蛋白質飼糧并補充過瘤胃氨基酸是可行的，而且能夠節(jié)省蛋白質飼料資源。陶薪燕等（2023）研究表明，降低飼糧CP 水平可使400～500 kg 中國西門塔爾牛太行類群ADG 降低、養(yǎng)殖效益減少，對其生長不利。由此發(fā)現(xiàn)，僅僅單一降低飼糧CP 水平并不利于動物生長，應該在適當降低飼糧CP 水平的同時，并補充必需氨基酸，滿足動物對氨基酸的需要，從而減少蛋白質缺乏帶來的負面影響。

Yanbing 等（2023）在研究不同日糧蛋白水平對寒季牦牛生長性能影響時發(fā)現(xiàn)，寒季高蛋白日糧可促進瘤胃微生物粗蛋白合成，促進牦牛生長性能。這種現(xiàn)象可能主要是由于飼喂高蛋白質日糧的牦牛將DM 攝入量增加了18%，這也意味著能量攝入增加了 18%，增加的膳食蛋白質含量增強了牦牛的血漿味覺轉導途徑，這可能是改善平均日采食量（ADFI）的原因之一。但是，孫光明等（2023）研究報道，飼喂高蛋白質水平（13.89%）日糧會降低牦牛的飼料轉化效率和抗氧化功能，提高血清尿素氮濃度，不利于生長性能的提高?？赡苡捎诟逤P 日糧通常會導致氮利用效率低下，瘤胃降解蛋白（RDP）的增加會導致瘤胃中產(chǎn)生過量的氨，而過量的氨被吸收到血液中，在肝臟中轉化為尿素，隨后隨尿液排出體外，排出的氮隨后會流失到環(huán)境中，導致陸地和水生生態(tài)系 統(tǒng) 惡 化（Schwab 和Broderick，2017；Hristov等，2015）。綜上所述，與單一降低日糧CP 水平相比，適當降低日糧蛋白質水平的同時補充過瘤胃保護氨基酸對牛羊生長性能有較好的促進作用，并能夠減少蛋白質類飼料原料的用量。

3.2 低蛋白日糧對牛羊氮排放的影響

反芻動物占全球氮 （N） 排放量的較大份額，據(jù)報道，營養(yǎng)調控和精確飼喂可以提高反芻動物的氮利用效率（Zhang 等，2022），減少氮的排放、降低對環(huán)境的污染。有研究指出日糧CP 水平的降低有利于減少糞便中的氮排泄和氨排放，在原有水平上降低15% 的粗蛋白質可減少22.6% 的氮排放（Woyengo 等，2023；趙楠，2018）。在不影響動物生長性能的前提下，降低日糧蛋白水平并補充晶體氨基酸是減少氮排泄的有效途徑之一（張志鵬等，2023）。李國棟（2020）研究發(fā)現(xiàn)，在日糧中以過瘤胃保護形式添加蛋氨酸、亮氨酸、異亮氨酸，適當降低日糧蛋白水平后不影響生長性能，一定程度上提高了日糧氮轉化效率和減少糞尿氮排放。低蛋白日糧（CP 降低10%）能夠降低育肥湖羊血清尿素-N 和瘤胃NH3-N，且對其生長性能沒有影響；另外，低蛋白日糧中可溶性蛋白（SP）比例為 25%～30% 時獲得了更高的氮效率（Zhang 等，2022）。馮蕾等（2021）研究表明，在日糧中以過瘤胃保護形式添加Met、Leu、Ile，適當降低日糧蛋白水平不影響后備牛生長性能，一定程度上提高了日糧氮轉化效率。降低日糧蛋白水平可以減少奶牛氮排泄尤其是尿氮排泄，提高氮利用效率（秦肖莉等，2017）。Lee 等（2023）在飼喂以玉米青貯和苜蓿干草為基礎日糧、缺乏代謝蛋白（MP） 的高產(chǎn)奶牛中發(fā)現(xiàn)，缺乏MP 的日糧明顯提高了牛奶中氮的利用率，并顯著減少了尿中氮的損失，根據(jù)以前的觀察，這有望減少糞便中的氨，并可能減少一氧化二氮的排放。同樣的，Chowdhury 等（2023）研究報道，飼喂以紅苜蓿和青草青貯或苜蓿和玉米青貯為基礎的低CP日糧可將奶牛的表觀氮利用效率提高約 25%。但對奶牛的營養(yǎng)消化率或產(chǎn)奶量影響不大。由此可見降低飼糧粗蛋白質（CP）濃度，可以降低奶牛生產(chǎn)的經(jīng)濟成本和環(huán)境影響。

綜上，反芻動物氮損失的主要驅動因素是日糧的氮攝入量。因此，低蛋白日糧是降低反芻動物氮排泄量和 NH3排放量的有效策略，不僅可以減少牛羊氮的攝入，提高氮的利用效率，減少牛羊糞便中氮的損失；還能降低牛羊飼料成本，從而提高養(yǎng)殖整體盈利能力和緩解養(yǎng)殖帶來的環(huán)境壓力。

3.3 低蛋白日糧對牛羊肉品質的影響

肉質評價的指標有很多，比如肉色值、滴水損失、剪切力等。有研究報道，在低蛋白日糧中添加甘氨酸可以在不影響動物生長的情況下改善其肉品質（Shengwang 等，2023）。低蛋白日糧對肉色有一定的影響，周婷（2020）研究表明，低蛋白日糧（CP:5.52%）提高了黑山羊肌肉宰后24 h 的肉色L*值（P＜0.05），但對肌肉pH、眼肌面積、失水率（P＞0.05）等指標無顯著影響。同樣的，陳文勛等（2022）研究報道，低蛋白日糧（CP:5.52%）能夠提高湘東黑山羊母羊宰后24 h 肌肉的亮度，這說明了低蛋白日糧對肉色亮度有積極的影響；但蛋白供給不足會減少肌肉中氨基酸的沉積，同時減少多不飽和脂肪酸的沉積，進而影響黑山羊肌肉的風味，對山羊肉質產(chǎn)生不利影響。滴水損失與大理石花紋評分、肉色顯著相關，往往滴水損失越低呈現(xiàn)出的肉質越好（永鋒等，2022）。石豐運等（2022）研究表明，育肥期綿羊全混合日糧蛋白質水平由13.5%降低至8.5%，綿羊肌肉滴水損失顯著降低117.59%（P＜0.05），同時n-6 與n-3 脂肪酸的比值顯著降低20.74%（P＜0.05）。這也反映了降低日糧蛋白質水平能提高綿羊肉質同時也能改善其營養(yǎng)價值和風味。李慶敏（2022）試驗指出，低蛋白日糧中添加RPLys 和RPMet 能夠提高灘羊營養(yǎng)物質表觀消化率，增加氮沉積，且添加過瘤胃脂肪（RPF）可提高灘羊肌肉脂肪含量。 Jiao等（2020）在評估西藏綿羊和小尾寒羊飼喂低蛋白含量和不同能量日糧的胴體參數(shù)和肉質時發(fā)現(xiàn)，飼喂低蛋白（7%）日糧時，隨著飲食能量水平的增加，西藏綿羊和小尾寒羊一些胴體參數(shù)和肉質得到改善。Cortese 等（2019）發(fā)現(xiàn)，飼喂低蛋白日糧不影響育肥夏洛萊公牛整體肉質性狀；此研究是將蛋白質水平從DM 的15%降低到13.5%，在夏洛萊公牛的生長和育肥階段，可能日糧中13.5%的CP含量并不能完全滿足機體對CP 的需求，故對肉質性質沒有產(chǎn)生積極影響。綜上所述，適量降低日糧粗蛋白質水平對羊肉滴水損失、肉色等肉質性狀指標具有改善作用。對牛肉的影響不大，可能由于目前低蛋白日糧在牛肉品質上的研究數(shù)據(jù)較少。此外，在實際生產(chǎn)中，降低日糧蛋白水平時應考慮合理補充反芻動物平衡的氨基酸，進而提高反芻動物蛋白利用率，更好的發(fā)揮改善肉品質這一作用。

3.4 低蛋白日糧對牛羊泌乳性能的影響

目前，低蛋白日糧對反芻動物泌乳性能的研究主要集中在奶牛上。并且其應用主要表現(xiàn)在對產(chǎn)奶量以及乳腺的影響方面。秦肖莉等(2017）研究報道，低蛋白日糧補飼瘤胃保護氨基酸（RPleu、RPIle、RPThr、RPMet），能夠顯著增加荷斯坦奶牛乳產(chǎn)量和乳蛋白產(chǎn)量。同樣的，趙凱（2017）研究發(fā)現(xiàn)，低蛋白日糧添加過瘤胃Leu 和Ile 會影響乳腺組織mTOR 的磷酸化狀態(tài)，促進乳蛋白合成。 添加Met、Leu 和Ile 會增加產(chǎn)奶量，并且存在加性效應。呂家棟（2017）研究表明，日糧中添加過瘤胃氨基酸(Met、Thr、Ile、Leu 及其組合)，能夠通過影響氨基酸轉運載體、葡萄糖轉運載體表達量的變化及胰島素信號通路進而調節(jié)乳腺功能。Zhao 等（2019）在LP 日糧中補充RP-Met 可提高牛奶和牛奶蛋白產(chǎn)量（P＜0.05），增加牛奶尿素氮含量，并傾向于提高牛奶氮效率。秦緒嶺等（2021）指出，低蛋白質日糧補充0.4 g/kg 包被蛋氨酸對奶牛泌乳量、采食量和養(yǎng)分消化均無負面影響，但可改善乳脂肪和尿素氮含量，降低瘤胃pH。這意味著日糧氮效率的提高主要是由于吸收的氨基酸參與牛奶蛋白合成。在低蛋白日糧中補充 RP-Met 和 RP-Lys 或補充RP-His 并不會影響 DMI、泌乳性能或 MNE。在低蛋白日糧中添加 RP-Met、RP-Lys 和 RP-His后，牛奶中的尿素氮和尿氮排泄量在數(shù)量上有所增加，這表明過量 His 的分解代謝增加（Van den Bossche，2023）。綜上所述，低蛋白日糧中補充RP-AA 有調節(jié)乳腺功能、促進乳蛋白合成、改善乳脂肪和尿素氮含量、增加產(chǎn)奶量的作用，其相關的機理仍需大量試驗研究去進一步解釋。

4 小結與展望

低蛋白日糧在反芻動物牛羊生產(chǎn)中具有重要意義，對于牛羊生長性能的提高、肉品質的改善以及氮排放等方面都具有促進作用。雖然我國大豆類蛋白質飼料資源的需求量仍不斷增加，但我國低蛋白日糧技術的研發(fā)應用和豆粕減量替代政策已經(jīng)取得了顯著成效，基于此低蛋白日糧在我國牛羊生產(chǎn)中具有廣闊的應用前景。

因此，建議未來可以從以下幾個方面進行推進：（1）持續(xù)推行低蛋白質飼糧技術的研發(fā)和應用。（2）加強非常規(guī)飼料、新型飼料的開發(fā)利用。（3）積極探索新的優(yōu)質蛋白飼料源。（4）持續(xù)增加優(yōu)質牧草苜蓿草、燕麥草青綠飼料的選育以保障蛋白質資源的充足供給，節(jié)約精料使用。（5）盡快制定發(fā)布有關肉牛、肉羊低蛋白日糧生產(chǎn)技術規(guī)范，同時與各大科研院所和飼料相關企業(yè)加強合作大力推廣低蛋白多元化飼料精準配方技術，從而加快低蛋白日糧在牛羊生產(chǎn)中的普及和應用，積極研發(fā)出具有中國特色的低蛋白日糧體系，推動我國畜牧業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。