山東農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院 陳冠軍 楊維仁＊

蛋白質(zhì)是生命過(guò)程中的重要物質(zhì)，是組成機(jī)體結(jié)構(gòu)物質(zhì)和體內(nèi)代謝活性物質(zhì)的主要成分，是組織更新、修補(bǔ)的原料，具有重要的營(yíng)養(yǎng)生理作用。長(zhǎng)期以來(lái)，動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)家致力于理想蛋白質(zhì)氨基酸模式的研究，預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)水平對(duì)蛋雞生產(chǎn)性能的影響，尤其是在蛋白質(zhì)和氨基酸需要量的研究中廣泛結(jié)合數(shù)學(xué)模型，對(duì)畜禽體重或組織器官等進(jìn)行動(dòng)態(tài)的描述和分析，從而預(yù)測(cè)畜禽在實(shí)際生長(zhǎng)條件下的營(yíng)養(yǎng)需要量，以建立最佳飼喂方案。

1 理想蛋白質(zhì)氨基酸模式

理想蛋白質(zhì)（Ideal Protein，IP）實(shí)質(zhì)是將動(dòng)物所需蛋白質(zhì)氨基酸組成和比例作為評(píng)定飼料蛋白質(zhì)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，并將其用于評(píng)定動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)和氨基酸的需要。Howard（1958）首次提出“理想蛋白質(zhì)”的概念，他認(rèn)為理想蛋白質(zhì)就是指能在動(dòng)物體內(nèi)實(shí)現(xiàn)最大沉積率，動(dòng)物可最大限度利用的蛋白質(zhì)。Cole（1981）提出理想蛋白質(zhì)為各種必需氨基酸與非必需氨基酸的氮源之間具有最佳比例的蛋白質(zhì)。ARC（1981）首次提出理想氨基酸模式（IAAP），并定義理想蛋白質(zhì)為飼料蛋白質(zhì)中各種氨基酸含量與動(dòng)物用于特定功能所需的氨基酸量一致，同時(shí)正式將理想蛋白質(zhì)模式與豬氨基酸需要量的確定及飼料蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定聯(lián)系起來(lái)。總之，所謂理想蛋白質(zhì)就是指該蛋白質(zhì)氨基酸在組成和比例上與動(dòng)物所需的氨基酸組成和比例一致，利用率應(yīng)該為100%。

2 數(shù)學(xué)模型在營(yíng)養(yǎng)需要量研究上的應(yīng)用

2.1 線性模型

2.1.1 用析因法建立的線性模型 動(dòng)物體組織氨基酸組成與需要量有高度相關(guān)性。利用氨基酸攝入量（Y）與自變量（X）的回歸關(guān)系，求回歸系數(shù)（b1、b2、b3）及常數(shù)項(xiàng)b0。此時(shí)回歸系數(shù)的倒數(shù)實(shí)質(zhì)上表示飼糧中氨基酸轉(zhuǎn)化為維持、增重和產(chǎn)蛋的效率。常數(shù)項(xiàng)b0表示攝入氨基酸轉(zhuǎn)化為尿素（尿酸）等其他非蛋白含氮物的部分。析因法線性模型：

式中，X1為維持；X2為增重；X3為產(chǎn)蛋。

在已知維持、增重和產(chǎn)蛋日所需的氨基酸量的基礎(chǔ)上，可反推出日所需的氨基酸量。

賀建華（1996）研究認(rèn)為，產(chǎn)蛋家禽氨基酸需要量可分為維持、增重和產(chǎn)蛋三部分，且用于生長(zhǎng)的氨基酸可由沉積的蛋白質(zhì)數(shù)量和質(zhì)量來(lái)估計(jì)。尹清強(qiáng)等（1997）采用析因法對(duì)羅曼蛋雞必需氨基酸需要量進(jìn)行三期獨(dú)立試驗(yàn)并建立了數(shù)學(xué)模型。賀建華和王康寧（1996）用析因法建立的氨基酸模式估計(jì)天府肉鴨前期氨基酸的需要量和北京鴨的氨基酸需要量十分接近（R=0.94）。計(jì)成和賀高峰（1999）通過(guò)分析北京紅雞的胴體、羽毛、雞蛋的氨基酸組成，并利用氮分配比例對(duì)不同組分進(jìn)行加權(quán)，在可消化氨基酸的基礎(chǔ)上建立了幾個(gè)不同的理想氨基酸模式。

2.1.2 用氨基酸扣除法建立的線性模型 Wang和 Fuller（1990、1989）創(chuàng)立的氨基酸部分扣除法又稱耗竭法或簡(jiǎn)單線性模型法。該法的基本原理：（1）第一限制性氨基酸的攝入量決定了機(jī)體氮沉積，在一定氮攝入量范圍內(nèi)（0.25 ～ 2.0 g/kgW0.75·d），氮沉積與第一限制性氨基酸的攝入量成正比，其他必需氨基酸相對(duì)于第一限制性氨基酸過(guò)量的部分被扣除時(shí)，不影響氮沉積。（2）對(duì)于理想蛋白質(zhì)，由于每種必需氨基酸與總的非必需氨基酸均處于相同的限制地位，任何一種氨基酸的減少均會(huì)引起相應(yīng)比例的氮沉積減少，并且當(dāng)所有氨基酸處于同等限制性水平時(shí)，每種氨基酸的氮沉積量與攝入量間的回歸直線斜率相等。方法是利用氮代謝試驗(yàn)得出食入氨基酸（X）與氮沉積（Y）的回歸關(guān)系，建立回歸方程Y=a+bX，此時(shí)回歸系數(shù)的倒數(shù)（1/b）表示每沉積1 g氮所需食入的氨基酸量，1/b乘以0.16可求得每沉積1 g蛋白質(zhì)所需的氨基酸量，當(dāng)?shù)练e為零時(shí)，此時(shí)常數(shù)項(xiàng)與回歸系數(shù)的商（-a/b）代表日維持氮平衡所需的氨基酸量。

2.2 非線性模型

2.2.1 折線模型 Mack（1999）研究認(rèn)為，在不確定理想氨基酸模式時(shí)采用折線模型更利于確定氨基酸比例。一般折線模型為：

式中，b0為動(dòng)物對(duì)基礎(chǔ)飼糧的反應(yīng)；b1為動(dòng)物對(duì)拐點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的待測(cè)氨基酸添加量的反應(yīng)；C為拐點(diǎn)處對(duì)應(yīng)飼糧待測(cè)氨基酸含量，即該氨基酸需要量；X為處理組飼糧中對(duì)應(yīng)的氨基酸含量；Y為日增重、飼料轉(zhuǎn)化效率等生產(chǎn)性能指標(biāo)。

Baker等（2000）使用折線模型計(jì)算得出2～3周齡肉公雞的色氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸和纈氨酸相對(duì)于賴氨酸（賴氨酸為100）的比例為16.6、55.7、61.4和77.5。這種折線模型的理論基礎(chǔ)是，假定在一定劑量范圍內(nèi)動(dòng)物對(duì)氨基酸的反應(yīng)首先呈上升，當(dāng)達(dá)到一定閾值后，反應(yīng)驟然停止。但是這種假設(shè)對(duì)群體動(dòng)物而言是不成立的。因而折線模型常低估動(dòng)物對(duì)氨基酸的需要量。

2.2.2 指數(shù)模型 Shutte和Park（1995）研究認(rèn)為，指數(shù)模型能得到比較好的擬合曲線，為經(jīng)濟(jì)效益分析提供更好的科學(xué)依據(jù)，其模型為：

式中，Y為日增重、飼料轉(zhuǎn)化率及胸肉率等生產(chǎn)性能指標(biāo)；X為處理組飼糧氨基酸含量/%；a為截距，即采食基礎(chǔ)飼糧時(shí)的生產(chǎn)性能；b為對(duì)所添加氨基酸的最大反應(yīng)；c為曲線陡度；d為基礎(chǔ)飼糧中的被測(cè)氨基酸含量/%。

劉升軍和咼于明（2002）采用折線和指數(shù)模型研究了3～6周齡肉仔雞賴氨酸的需要量分別為0.88～1.05和 0.96～1.33。這與 Leclercq（1988）研究結(jié)果一致，采用指數(shù)模型估測(cè)的賴氨酸需要量普遍高于折線模型估計(jì)值。

3 產(chǎn)蛋雞飼糧粗蛋白質(zhì)和氨基酸需要量研究

3.1 粗蛋白質(zhì)需要量 粗蛋白質(zhì)是產(chǎn)蛋雞最基本的營(yíng)養(yǎng)需求之一。蛋雞的營(yíng)養(yǎng)需要量在一定時(shí)期內(nèi)（如產(chǎn)蛋高峰期內(nèi)）是保持相對(duì)穩(wěn)定水平的，因此準(zhǔn)確推測(cè)蛋雞的蛋白需要量有較強(qiáng)的實(shí)用意義。

尹清強(qiáng)等（1996）對(duì)39周齡的羅曼蛋雞的試驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為，隨飼糧蛋白質(zhì)水平增加 （11.7%～14.6%）日產(chǎn)蛋量和平均蛋重顯著增加 （P＜0.01），而產(chǎn)蛋率無(wú)顯著變化，但是平均蛋重隨蛋白質(zhì)水平的升高而升高；13.5%的蛋白質(zhì)水平飼糧能滿足正常產(chǎn)蛋所需，而滿足最大產(chǎn)蛋量需求時(shí)的蛋白質(zhì)水平為14.6%左右。黃保華等（2000）選用海蘭白W-36進(jìn)行不同營(yíng)養(yǎng)水平的飼養(yǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，蛋白質(zhì)水平對(duì)19～72周齡時(shí)的產(chǎn)蛋率、產(chǎn)蛋總重有顯著影響；產(chǎn)蛋雞在19～43周齡時(shí)宜采用的粗蛋白質(zhì)含量為17.00%；44～60周齡為16.00%；61～72周齡為14.25%。秦鵬等（2001）選用23周齡伊莎褐蛋雞，采用不同能量蛋白質(zhì)水平的飼糧進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，蛋白質(zhì)水平對(duì)產(chǎn)蛋率和采食量無(wú)顯著影響，但是蛋重受蛋白質(zhì)水平影響較大。孫永剛和王志祥（2010）通過(guò)產(chǎn)蛋高峰期的海蘭褐蛋雞試驗(yàn)得出結(jié)果，隨飼糧蛋白質(zhì)水平升高產(chǎn)蛋率和日產(chǎn)蛋量有升高趨勢(shì)（P<0.05），且15.9%蛋白質(zhì)水平是該蛋雞蛋白質(zhì)利用和生產(chǎn)性能組成發(fā)揮的臨界點(diǎn)，但是欲獲得最大的產(chǎn)蛋率和日產(chǎn)蛋量，蛋白質(zhì)水平應(yīng)在16.5%左右。

3.2 氨基酸需要量 動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)的需要實(shí)質(zhì)上就是對(duì)氨基酸需要。在動(dòng)物飼糧中添加適量氨基酸，可以使飼糧氨基酸平衡，促進(jìn)畜禽體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成，具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)意義，在高溫條件下，適量添加氨基酸還可以緩解畜禽的應(yīng)激，某些氨基酸對(duì)動(dòng)物的免疫功能和血清生化指標(biāo)有很大的影響。

蔣輝等（2001）對(duì)京紅雞產(chǎn)蛋后期蛋氨酸、賴氨酸需要量進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)不同代謝能 （10.87 MJ/kg和11.5 MJ/kg）水平的飼糧中蛋氨酸的需要量分別為461 mg和434 mg；賴氨酸分別為933 mg和864 mg。陳祥林（2008）研究發(fā)現(xiàn)，0～6周齡古典型岑溪三黃雞含硫氨基酸需要量為0.97%。Lemme等（2009）研究報(bào)道，蛋雞最佳可消化蛋氨酸的日攝入量約為415 mg/只。于東游等（2010）研究表明，在賴氨酸0.78%、色氨酸0.16%的基礎(chǔ)飼糧中提高色氨酸水平至0.2%時(shí)，蛋雞生產(chǎn)性能和蛋品質(zhì)最好。

4 產(chǎn)蛋雞營(yíng)養(yǎng)需要量的評(píng)估

4.1 差異性分析 產(chǎn)蛋雞的營(yíng)養(yǎng)需要量受品種、飼養(yǎng)管理、環(huán)境、體重和產(chǎn)蛋量等因素的影響。目前，相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道產(chǎn)蛋雞粗蛋白質(zhì)及氨基酸的需要量不盡一致，借用某一個(gè)試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)確定試驗(yàn)雞的營(yíng)養(yǎng)需要量是很難具有普遍意義的。分析其原因：（1）試驗(yàn)條件不同。如試驗(yàn)品種、飼養(yǎng)環(huán)境、飼養(yǎng)密度、飼喂方式、管理模式和飼養(yǎng)水平等都存在差異，這些因素均會(huì)影響營(yíng)養(yǎng)需要量的推測(cè)。（2）評(píng)價(jià)指標(biāo)不同。可選評(píng)價(jià)指標(biāo)包括產(chǎn)蛋率、產(chǎn)蛋量、平均蛋重和經(jīng)濟(jì)效益等。（3）飼糧粗蛋白質(zhì)的消化率、氨基酸含量及其平衡度的差異。如飼糧中肉骨粉、羽毛粉等低利用率原料的使用，使飼糧粗蛋白質(zhì)水平的評(píng)定結(jié)果差異很大。（4）試驗(yàn)飼糧蛋能比的差異，NRC（1994）所推薦的產(chǎn)蛋雞營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)需要量是以飼糧代謝能（ME）水平（12.12 MJ/kg）為基礎(chǔ)的。NY/T 2004中ME濃度設(shè)置范圍為2650～2850 kcal/kg。實(shí)際生產(chǎn)中，飼糧ME水平通常是較低的。以不同ME水平為基礎(chǔ)所進(jìn)行的試驗(yàn)，用飼糧粗蛋白質(zhì)百分比表示粗蛋白質(zhì)的最低需要量，試驗(yàn)間可比性較低。

4.2 粗蛋白質(zhì)需要量 隨著理想蛋白質(zhì)模型研究的不斷深入，尤其是可供添加的晶體氨基酸的研究，低蛋白質(zhì)的氨基酸補(bǔ)充飼糧應(yīng)用前景廣闊?？茖W(xué)配制飼糧有利于充分發(fā)揮蛋雞的遺傳潛力，氨基酸平衡的低蛋白質(zhì)飼糧可以節(jié)約蛋白質(zhì)資源，并降低氮排泄量。

國(guó)內(nèi)外研究表明，添加合成氨基酸可降低飼糧粗蛋白質(zhì)水平，但是產(chǎn)蛋率和平均蛋重顯著降低，研究認(rèn)為，添加合成氨基酸的蛋雞飼糧粗蛋白質(zhì)水平以 16%為宜 （沈慧樂(lè)等，1997；Penz和Jensen，1991；Koelkebeck 等，1991）。 飼糧粗蛋白質(zhì)含量降低到一定水平時(shí)，添加合成氨基酸并不能改善生產(chǎn)性能，即蛋雞對(duì)粗蛋白質(zhì)有一個(gè)最低需要量限度。尹清強(qiáng)等（1995）對(duì)23周齡羅曼蛋雞試驗(yàn)表明，在相同氨基酸模式下，粗蛋白質(zhì)的適宜水平為15%。而張利敏等（2012）研究認(rèn)為，獲得最大產(chǎn)蛋率、蛋重和產(chǎn)蛋量的粗蛋白水平為16%。綜合分析上述研究結(jié)果，飼糧粗蛋白質(zhì)水平為14%～16%時(shí)蛋雞可獲得最高的產(chǎn)蛋量和產(chǎn)蛋率。

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