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异亮氨酸是仔猪安全断奶中氨基酸
平衡的关键环节
张相鑫 译 靳文广 校 王晶晶 审
摘 要：日粮中较高水平的蛋白质不仅会增加环境中氮的排泄量，加剧富营养化和空气污染，还不利于动物健康。但在饲喂含低浓度蛋白的日粮时，合适的氨基酸平衡是在不影响仔猪生产性能的情况下进行安全断奶的关键方法之一。其中日粮中异亮氨酸的含量非常重要，如果缺乏，会显著影响断奶仔猪的采食量和平均日增重。
关键词：低蛋白日粮；氨基酸平衡；异亮氨酸；亮氨酸自2017年以来，饲料生产者、养猪生产者、高校和饲料产业链中的其他许多合作伙伴一直在努力使仔猪在不使用药用氧化锌的情况下安全断奶，以赶上欧盟设定的2022年6月的最后期限。一些国家甚至在欧盟设定的最后期限之前就已经决定禁止使用高剂量的氧化锌，这给行业带来了更大的压力，但在如何应对这一挑战方面也获得了一些见解。同时，其他与动物健康相关的立法也开始发挥作用，例如减少铜的使用和抗生素的使用。所有产业链中的合作伙伴都认为，健康断奶的解决方案是综合管理、保健和饲料的多因素方法。饲料具有重要影响，尤其是蛋白质和氨基酸等基础成分。
1 过量的氮不仅会给环境造成压力，而且还会影响动物健康日粮中过量的蛋白质会增加环境中氮的排泄量，加剧富营养化和空气污染。此外，欧盟和一些成员国制定了减少氮污染的雄心目标，这将转化为对商业性生产产生直接影响的严格立法。过量的未消化蛋白质不仅会影响环境，也会影响动物本身。未消化的蛋白质会在动物的胃肠道中发酵，产生氨等有毒代谢物，损害肠道完整性（图1），从而引发更多的健康问题。
已知的引起断奶后腹泻的病原体，如大肠杆菌，喜欢发酵蛋白质。其结果是，病原体过度生长、生态失调、内毒素分泌增加等都将增加动物对抗菌药物的需求，导致生产性能严重受损。因此，动物的肠道健康与蛋白质的供应(包括质量和数量)密切相关。
2 减少未消化的蛋白质
为减少未消化的蛋白质，必须对日粮中蛋白质饲料的质量和数量进行研究。一方面，高度可消化的蛋白质来源，如大豆浓缩蛋白，可形成良好的蛋白质营养基础。但是，具有良好可消化氨基酸组成的原料却十分昂贵。作为选择，更多当地的、通常浓度较低的、不易消化的替代品在饲料配方中占据了一席之地，这增加了对氨基酸校正的需要，以确保动物能够获得最佳的生产性能。另一方面，降低饲料中蛋白质的含量与降低动物肠道中蛋白质的总量直接相关，进而可限制病原体过度生长的可能性。遗憾的是，在保持高生产性能和最大限度降低蛋白质含量之间找到合适的平衡点涉及很多因素，尤其是合适的氨基酸平衡。氨基酸在仔猪断奶过程中不使用氧化锌和以更环保的方式减少抗生素使用方面发挥着核心作用。
3 低蛋白日粮中的氨基酸
能否降低饲料中蛋白质含量在很大程度上取决于必需氨基酸的利用率。如今，异亮氨酸、组氨酸和依赖配方的亮氨酸等氨基酸越来越有限。幸运的是，L-异亮氨酸和L-组氨酸盐酸盐最近已经上市，进一步降低了日粮中蛋白质的含量，确保了动物的健康和生产性能。
一方面，组氨酸的化学结构具有典型的咪唑环（平面五元环），是一种必需氨基酸。组氨酸作为组胺前体具有重要功能，参与免疫和蛋白质消化，因为它可刺激胃壁细胞分泌胃酸。良好的胃内酸化是促进蛋白质消化的基础，因为胃蛋白酶原在酸性环境中才能转化为具有活性的胃蛋白酶，将蛋白质分解成更小的肽。
另一方面，异亮氨酸是支链氨基酸 （branched chain amino acid，BCAA）家族的成员，仅次于亮氨酸和缬氨酸。BCAA比较特殊，在骨骼肌中降解而不是在肝脏中。此外，BCAAs由相同的酶分解代谢。这三种BCAA都可刺激分解代谢，其中亮氨酸被认为是导致其他两种氨基酸发生转氨作用和氧化作用的主要刺激物。BCAA约占骨骼肌中必需氨基酸的35％，因此不同BCAA之间的平衡对于实现最佳的蛋白质沉积非常重要。异亮氨酸在低蛋白日粮中是缺失的一环，因为日粮中亮氨酸通常过量，而缬氨酸多年来一直以游离形式被利用。因此，异亮氨酸作为低蛋白日粮中下一个限制性氨基酸引起了人们极大的关注。
4 异亮氨酸作为下一个限制性氨基酸
大量研究表明，异亮氨酸缺乏可导致保育猪减少采食量，从而造成生产性能不佳。为了在不影响生产性能的情况下进一步降低仔猪日粮中的蛋白质含量，至关重要的是要充分了解断奶仔猪对包括异亮氨酸在内的下一个限制性氨基酸的需要量。
荷兰瓦格宁根畜牧研究所进行的剂量反应研究表明，在氨基酸供应和异亮氨酸充足的条件下，保育猪日粮中的蛋白质水平可降至15％。为确定异亮氨酸的需要量，该试验采用6种标准回肠可消化（standardised ileal digestible，SID）异亮氨酸水平不断增加的日粮。基础日粮（试验组1）由玉米（43.5％）、小麦（29.0％）和大麦（8.4％）组成粗蛋白含量约为150.0 g/kg，SID赖氨酸含量为12.0 g/kg，异亮氨酸是限制性氨基酸（SID异亮氨酸含量为4.4 g/kg）。试验组2～6的日粮通过以淀粉为代价添加游离L-异亮氨酸来增加SID异亮氨酸的水平，直到分别达到4.95、5.50、6.05、6.60和7.15 g/kg SID异亮氨酸的水平。其他氨基酸保持稳定并根据需要进行平衡。
将384头仔猪随机分为6组。试验为期28 d，从断奶后第6天开始，在采用人工加热、通风和照明的猪舍中进行。所有试验日粮均不添加药用氧化锌。
试验采用低蛋白基础日粮（粗蛋白含量约150 g/kg）进行剂量反应研究，其中异亮氨酸是限制性氨基酸，而其他所有氨基酸的水平均达到需要量。在整个试验期间，异亮氨酸水平较低的试验日粮组（试验组1～3）仔猪的采食量和平均日增重明显较低，这表明日粮中缺乏异亮氨酸会导致仔猪的采食量减少和日增重降低。
从整个试验期来看，异亮氨酸的水平对仔猪的采食量和平均日增重有显著影响（P＜0.001）。添加异亮氨酸后，试验组4仔猪的采食量和平均日增重增加，之后达到稳定状态（图2）。试验组1的饲料转化率高于其他试验组的（P＜0.05）。在整个试验过程中，利用指数模型对仔猪采食量估算的SID异亮氨酸需要量为6.18 g/kg（异亮氨酸∶赖氨酸为52％）。利用指数模型对平均日增重优化估算的SID异亮氨酸需要量为6.11 g/kg。
如上所述，过量添加亮氨酸可能会影响缬氨酸和异亮氨酸的需要量，因为亮氨酸作为共同酶系统的刺激物，会降低缬氨酸和异亮氨酸的利用率。而且，在谷物型低蛋白日粮中，日粮中的亮氨酸含量一般相当低，这导致异亮氨酸的需要量相对较低。Van Milgen等（2012）对断奶仔猪的异亮氨酸需要量研究进行了荟萃分析。他们的结论是，日粮中异亮氨酸的含量低于需要量会导致仔猪的采食量和平均日增重明显降低，这与本研究的结果一致。在该荟萃分析中，当日粮中异亮氨酸含量低于仔猪需要量的10％时，采食量降低15％，平均日增重降低21％。在日粮中使用血液产品会增加日粮中亮氨酸的含量。因此，日粮的亮氨酸水平是影响日粮中异亮氨酸含量的关键因素。研究发现，在不添加血液产品的日粮中，异亮氨酸的需要量低于NRC（2012）的推荐量。该荟萃分析表明，断奶仔猪的SID异亮氨酸与SID赖氨酸的推荐比值至少为50％。这与瓦格宁根畜牧研究所为CJ Europe公司进行的研究结果一致。
5 氨基酸在低蛋白日粮中的关键作用
过量的未消化蛋白质不仅会影响环境，还会对动物本身产生负面影响。本研究结果表明，当日粮中的异亮氨酸水平较低时，断奶仔猪的采食量和平均日增重会明显降低，这表明在降低断奶仔猪日粮中的蛋白质水平时，应防止异亮氨酸缺乏。显然，在饲喂低蛋白日粮时，合适的氨基酸平衡是在不影响仔猪生产性能的情况下进行安全断奶的关键方法之一。
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