低蛋白日糧在養豬生產中的應用研究進展

葉翔楊，王 麗*，楊雪芬，余明芬

（1.廣東省農業科學院動物科學研究所，畜禽育種國家重點實驗室，農業農村部華南動物營養與飼料重點實驗室，廣東省畜禽育種與營養研究重點實驗室，廣東廣州 510640；2.武宣縣農業農村局，廣西來賓 525900）

長期以來，我國養殖業面臨著蛋白飼料資源緊缺、氮排放污染嚴重等問題。豆粕是大豆提取豆油后產生的一種蛋白質含量較高的副產品。作為主要植物蛋白飼料原料，豆粕的供應量和價格與大豆產量密切相關。國際糧農組織數據顯示，2020 年我國大豆的產量為1 960 萬t，僅占世界產量的5.54%；進口大豆10 032.71 萬t，為大豆產量的5.11 倍，占農產品進口的48.27%[1]；巴西和美國為我國的主要進口國，2020 年1—7 月農產品進口量分別占進口總量的36.99%、13.11%[2]。隨著中美貿易戰的持續發展，我國加大了向其他國家進口大豆等蛋白飼料，同時加強了對低蛋白日糧技術的研究，以期減少對豆粕的需求，緩解美國大豆進口量降低帶來的資源壓力。低蛋白日糧是指將日糧粗蛋白質（CP）水平按豬營養需要（NRC）推薦標準降低2～4 個百分點，然后通過適當添加賴氨酸（Lys）、蛋氨酸（Met）、蘇氨酸（Thr）等必需氨基酸，使日糧中的各種氨基酸含量和比例與動物必需氨基酸的需求相吻合，達到理想氨基酸平衡，從而提高蛋白質利用率，降低排泄物中氮排放[3]。

我國農業農村部也大力倡導養殖業低氮減排綠色發展，研究飼料中豆粕減量替代方案，加強推廣應用低蛋白日糧相關技術。2020 年，在我國農業農村部組織研究低蛋白日糧技術的基礎上，全國飼料工業標準化技術委員會修訂發布了《仔豬、生長育肥豬配合飼料》（GB/T 5915-2020）[4]，其中育肥豬全程飼料平均CP 水平最低為12.6%、最高為14.9%，有望將每千克豬肉消耗CP 量下調10% 以上。2021 年《豬雞飼料玉米豆粕減量替代技術方案》提出要根據動物不同生理階段，選擇合適的氨基酸平衡模式，以原料中可利用氨基酸為基礎，合理補充必需氨基酸（EAA），從而減少蛋白原料的使用[5]。本文綜述了低蛋白日糧在生豬養殖各個階段的應用情況及對環境的影響，探究其在生產推廣中的限制因素，為其在我國養豬業中合理應用提供參考。

1 低蛋白日糧在養豬生產中的應用

1.1 低蛋白日糧對母豬生產性能的影響 母豬在不同生理階段對CP 和氨基酸需求有所不同，適當降低日糧CP 水平能提高母豬采食量，從而影響其生產性能[6]。對于妊娠母豬，其氨基酸需要量與胎兒、乳腺組織、胎盤（包括與之相關的絨毛尿囊液、子宮）、體蛋白沉積及能量攝入量密切相關（NRC 2012）。在妊娠中后期，飼喂含15% CP 日糧的母豬每天至少消耗20 g 可消化賴氨酸（SIDLys），而飼喂12% CP 日糧的母豬則消耗18.4 g/d[7]。其中，氧化/轉氨作用、胎兒生長、乳腺發育、初乳生成、維持和子宮構成分別占SIDLys總需求量的29.5%、22.7%、16.8%、16.1%、10.4% 和4.5%[8]。俞清霞[9]、方桂友等[10]研究發現，日糧CP 水平較NRC降低1～2 個百分點對母豬的繁殖性能及初乳氨基酸含量無顯著影響，13% CP 組的初生窩重、斷奶窩重及初乳中氨基酸濃度顯著高于12% CP 組，氨基酸利用率顯著高于14% CP 組、15% CP 組，表明13% CP 日糧能夠滿足妊娠母豬繁殖需求。

對于哺乳母豬，由于采食量限制及泌乳需要，降低日糧CP 水平會影響其對氨基酸尤其是第一限制性氨基酸Lys 的攝取，在日糧供應不足的情況下動員體儲備，造成體況損失進而影響母豬的繁殖性能。研究表明，在泌乳高峰期，高產母豬的可消化粗蛋白（SIDCP）需要量為125 g/kg[11]，SIDLys需要量為9.05 g/kg[12]，其中95%用于乳汁生成和氧化，相對于妊娠第102 天SIDLys需要量增加了338%[13]。飼喂含47 g/d SIDLys的低蛋白日糧母豬，在哺乳前期可通過增加蛋白質動員來抵消日糧不足，但持續的CP 不足會影響母豬哺乳中、后期的泌乳量[14]。然而，Huber 等[15]研究發現，不同CP 水平日糧（CP 16.24%，CP 12.68%+合成氨基酸）對哺乳母豬的泌乳性能、乳成分均無顯著影響，顯著提高了合成乳汁過程中氮、精氨酸（Arg）、亮氨酸（Leu）、苯丙氨酸（Phe）+酪氨酸（Tyr）和色氨酸（Trp）的表觀利用率，該結果與氮和氨基酸攝入量減少密切相關。哺乳母豬飼喂CP 水平為13.78% 的氨基酸平衡日糧能顯著減少尿中氮排放至60%，提高用于生成乳汁的氮總表觀利用率至73%，提高實際氮利用率至82.7%[16]。而當日糧中可消化氨基酸水平達到Lys:Thr:Met:Trp 的比值為100:72:27:16 時，12%～13% CP 水平下母豬血清中尿素氮、游離Lys、Thr、Leu 和總氨基酸濃度均顯著低于飼喂15% CP 日糧[17]。以上研究表明，哺乳母豬日糧的CP 水平低于12%會對母豬的繁殖性能造成影響，可通過補充合成氨基酸來滿足高產母豬CP 需要，避免影響母豬的泌乳性能及其體況，減少母豬使用壽命從而影響生產效益。

1.2 低蛋白日糧對仔豬腸道健康的影響 仔豬生長速度快，對蛋白質的需求量高。但由于早期斷奶仔豬腸道未發育完全，蛋白酶分泌不足、活性不高，不能充分消化飼糧中的蛋白質，從而引起病原性腹瀉、腸黏膜損傷、腸絨毛受損，進而影響其生長性能。Gao 等[18]研究發現，高水平可SIDCP日糧會導致斷奶仔豬水通道蛋白和緊密連接蛋白表達量顯著降低，炎癥細胞因子表達量顯著升高，腺苷5'-單磷酸腺苷（AMP）活化蛋白激酶（AMPK）信號通路受到抑制，腸道微生物多樣性降低。低蛋白日糧可通過降低腸道pH 及腸道有害代謝產物含量，改善腸道菌群結構。Kang 等[19]研究發現，與17% CP 飼糧相比，14% CP 飼糧中添加0.1% 組氨酸可影響斷奶仔豬血清氨基酸成分，提高組氨酸濃度，影響腸道微生物菌群（丁酸弧菌和擬桿菌），但對生長性能和腸道形態無顯著影響。田志梅等[20]研究同樣證明，降低3% CP水平能顯著提高斷奶仔豬十二指腸中腸肽酶（Erepsin）、蔗糖酶（Sucrase）、麥芽糖酶（Maltase）、葡萄糖酶（Glucolase）以及空腸乳糖酶（Lactase）等消化酶的基因表達豐度，說明降低3% CP 水平的飼糧能顯著改善仔豬腸道健康，可在仔豬生產中廣泛應用。

然而，劉壯等[21]研究發現，給48 日齡PIC 閹公豬飼喂13% CP 并平衡氨基酸日糧會顯著降低回腸食糜中雙歧桿菌（Bifidobacterium）、乳酸桿菌（Lactobacillus）和消化鏈球菌（Peptostreptococcus）的數量，部分腸道屏障功能相關基因（MUC-1、MUC-2和Occludin）的表達量均顯著下降，說明單體氨基酸不能完全替代蛋白質；但補充酪蛋白能一定程度改善腸道菌群結構及腸道屏障功能。低蛋白日糧中添加酮戊二酸（AKG）也能一定程度上提高十二指腸和空腸前、后段中氨基酸轉運蛋白的表達量，激活mTOR 信號，促進小腸吸收蛋白質的能力，從而增加蛋白質沉積[22]。以上研究表明，降低3% CP 水平日糧能有效緩解仔豬斷奶應激，改善腸道健康；但極低CP 會影響腸道菌群結構，降低腸道屏障功能，添加酪蛋白、AKG 等物質能一定程度緩解日糧CP 過低帶來的不利影響。

1.3 低蛋白日糧對肉品質的影響 早期研究認為，降低飼料蛋白質水平會提高胴體脂肪含量。Li 等[23]發現，降低3% CP 的低蛋白日糧能顯著提高育肥豬背最長肌的紅度（a*）、肌間脂肪（IMF）和單不飽和脂肪酸（MUFA）含量，降低多不飽和脂肪酸（PUFA）含量，I 型和II 型肌纖維表達水平顯著升高。王東等[24]研究發現，與15.6% CP 日糧相比，14.6% CP 日糧對杜×民雜交育肥豬的生長性能及豬肉粗脂肪含量無顯著影響，但會顯著降低屠宰率，而13.6% CP 日糧會顯著降低育肥豬的生長性能、屠宰率，提高粗脂肪含量，其原因可能是日糧CP 水平降低，使機體將一部分的能量轉化成脂肪儲存于肌肉中。

近年來研究表明，在保證氨基酸平衡供應的情況下，降低1%～2% CP 水平對育肥豬的肉品質無顯著影響[25]。Chen 等[26]研究發現，在17% CP 日糧中添加1%AKG 能顯著提高血清和肌肉中游離氨基酸的濃度，顯著提高背最長肌和股二頭肌中肌細胞生成素（MyoG）的mRNA 表達量，改善股二頭肌的肌分化因子（MyoD）的表達，表明補充促進氨基酸代謝的物質對豬肉品質有改善作用。綜上，日糧降低1%～2% CP 水平對商品豬生長性能及肉品質無顯著影響。

2 豬低蛋白日糧對環境的影響

低蛋白日糧能影響豬對蛋白質的采食量，改善蛋白質利用率，從而降低氮排放，緩解養豬業帶來的環境污染問題。大量研究表明，在維持生長性能的前提下，日糧每降低1%CP 水平，可減少8%～10%的總氮排泄量[27]。Bindas 等[28]研究顯示，當8.8 kg 斷奶仔豬日糧CP 水平由21.08%降低至18.64%時，血液中尿素水平由4.21 mmol/L 極顯著降低至2.61 mmol/L，糞便中CP 及氨氣含量極顯著降低了16.93%和15.52%。當日糧CP 水平減少1%時，7 kg 斷奶仔豬的糞尿氮和磷的減排率分別為19.36%和26.06%[29]。妊娠后期母豬日糧CP 降低1～3 個百分點，可減少糞氮排泄量8.57%～22.93%[10]。豬舍氨氣（NH3）濃度監測顯示，保育豬和育肥豬前期日糧CP 含量每降低3%～4%，豬舍NH3濃度降低26.55%～57.85%[30]；哺乳母豬飼喂16% CP 的低蛋白日糧，豬舍風機位置NH3濃度降低8.7%～10.9%，定位欄位置降低5.1%～11%[31]。以上結果表明，低蛋白日糧能有效降低氮排放，緩解環境壓力。

在低蛋白日糧中添加代謝調節劑，能更精確地增強碳水化合物氧化代謝，同時減少氨基酸氧化代謝，提高蛋白質利用率，從而達進一步減少氮排泄。二氯乙酸鈉（DCA-Na）是一種小分子化合物，能通過抑制丙酮酸脫氫酶激酶去磷酸化而激活丙酮酸脫氫酶，增加進入線粒體的丙酮酸流量，產生的大量乙酰CoA 啟動三羧酸循環，促進葡萄糖的氧化磷酸化[32]。Sun 等[33]研究表明，給40 kg 育肥豬低蛋白（13.5% CP）日糧中添加100 mg DCA-Na 能夠顯著減少氮排放，并能最大限度地給肝和肝外組織提供所需的氨基酸。AKG 是連接碳、氮代謝的重要樞紐，是三羧酸循環中的重要物質，低蛋白日糧（10.99% CP）中添加1.0% 和1.5% AKG 可降低氮排放量26.16%，氮沉積最高可提高10.42%[34]。胍基乙酸（GAA）由精氨酸和甘氨酸合成，是肌酸（Cr）代謝的直接前體物質，15.08% CP 生長豬日糧中添加1 200 mg/kg GAA 可以顯著降低尿氮排放，提高氮的利用率[35]。

綜上，降低日糧CP 水平可提高蛋白質利用率，有效減少豬糞氮和尿氮的排放量，減少養殖對環境造成的污染。

3 低蛋白日糧應用可行性及存在問題

經國內外學者幾十年研究，低蛋白日糧技術已相對完善，能大幅提高蛋白飼料利用率、維持生產性能、減少排泄物氮排放，并一定程度上降低養殖成本，具有較強的技術可行性和經濟可行性，但在生產中應用還存在一定問題。

3.1 技術可行性分析 低蛋白日糧應用技術體系主要包括飼料原料營養數據庫、精準日糧配方技術和精細飼養管理工藝。中國飼料數據庫收錄了一千多萬條飼料營養價值數據，并每年更新《中國飼料成分及營養價值表》，全國各大飼料和養殖企業也實時開展原料營養成分檢測，持續大量的數據積累為低蛋白日糧精準配制提供了更有力的數據支撐。國務院辦公廳《關于促進畜牧業高質量發展的意見》（國辦發〔2020〕31 號）也明確提出完善飼料原料營養價值數據庫、優化飼料配方結構和加工功能、提高飼料原料利用率等相關要求[36]。

農業農村部近年來也持續支持國內幾家科研單位開展飼料原料營養價值評定及凈能相關研究，建立適合我國飼料原料和生產特點的豬凈能體系。于2021 年4 月正式上線發布了飼料原料營養價值數據庫及應用平臺系統[37]；結合Lys、Met、Thr、Trp 等必需氨基酸的平衡模式構建中國豬低蛋白日糧模型；組織成立全國動物營養指導委員會，制定發布了“豬雞飼料玉米豆粕減量替代技術方案”[38]。以上行動均為豬低蛋白日糧的應用奠定了理論和數據基礎。

此外，2019 年11 月發布的《產業結構調整指導目錄》鼓勵企業生產異亮氨酸（Ile）、苯丙氨酸（Phe）、組氨酸（His）等小品種氨基酸[39]，為低蛋白日糧的廣泛應用提供了物質基礎。

我國畜禽養殖的階段飼養工藝日趨完善。目前已頒布的國家標準《豬營養需要量》、《仔豬、生長育肥豬配合飼料》，明確提出了商品豬6 個階段的CP、必需氨基酸、凈能等營養需要量。結合養殖企業的精細化飼養管理和飼料企業精準對應生長階段的飼料產品，使進一步降低日糧平均CP 水平成為可能。

3.2 經濟可行性分析 成本是決定養豬生產中選擇低蛋白日糧的主要因素。在我國現行日糧配方結構中，豆粕價格對成本有決定性影響。日糧CP 水平每降低1%，可減少2.3% 的豆粕用量。2020 年，我國豬肉產量為4 113.3 萬t[1]，按耗料增重比4.5 計算，消耗配合飼料1.85 億t，將生豬養殖全程CP 水平由目前的16%降至14%，可減少豆粕用量近851 萬t，折合大豆約1 132 萬t。

應用低蛋白日糧會較大幅度增加Lys 等必需氨基酸的用量，確保必需氨基酸價格不發生大幅上漲，是成功推廣低蛋白日糧的關鍵。近年來，我國飼用氨基酸工業發展較快，年產量超過300 萬t，占全球產量約55%，位居世界第一，其中，Lys、Thr、Trp 已能實現完全自給，Lys、Thr 還可大量出口，對保障必需氨基酸的價格起到重要作用[40]。

3.3 應用推廣中存在的主要問題及展望 首先，我國的養豬業目前仍是以中小型豬場為主，飼養管理水平較低，其對飼料品質的評判過渡依賴CP 水平，限制了低蛋白日糧在行業內的應用。目前，低蛋白日糧在一體化規模養殖企業中的應用積極性高，其自營規模豬場育肥豬飼料CP 水平已降至13.6%，低于行業平均水平約2 個百分點。但中小規模養殖場（戶）普遍將CP 含量高低作為衡量飼料產品優劣的主要指標，在這種評判標準引導下，飼料企業為維持其市場份額，盡可能不改變飼料產品配方組成和CP 水平，因此飼料企業對外銷售的育肥豬飼料CP 水平仍維持在15%以上[34]。

其次，飼料原料營養數據收集與應用不充分。低蛋白日糧配制需要完善的原料基礎數據支撐，配套采取精準配方技術和精細飼養管理。目前，我國飼料原料營養數據庫仍不完善，基礎數據儲備還不足，資源共享程度和數據更新速度有待提高。此外，凈能體系、氨基酸平衡模式、精細階段飼養工藝等核心技術要求高，中小養殖戶不具備相應知識儲備，難以理解與應用低蛋白日糧技術，導致其不能在大范圍推廣普及。

最后，國內絕大部分養殖企業未能深刻認識到低蛋白日糧應用對養殖業的氮減排效果，相關法律法規體系和支持政策也未能給予充分認可。2014 年環保部《大氣氨源排放清單編制技術指南（試行）》[41]確定畜禽養殖業氨排放系數及參數，各級環保部門依據該指南核定養殖場排放量。養殖場應用低蛋白日糧有效減少了氮和氨排放，但其減排貢獻沒能在核算排放量時得到充分體現，也就得不到相應的優惠政策支持，也間接影響養殖企業應用的積極性。

低蛋白日糧技術能夠有效減少蛋白飼料的應用，降低氮排放從而減少環境污染，在養豬生產中具有廣闊的應用前景。應盡快建立并完善飼料原料營養數據庫，加強科研單位與飼料企業合作，推廣低蛋白日糧核心技術，從而促進低蛋白日糧在養豬和飼料行業普及和應用。