蛋雞產蛋期蛋白質需要量的研究及數學模型的應用

山東農業大學動物科技學院 陳冠軍 楊維仁＊

蛋白質是生命過程中的重要物質，是組成機體結構物質和體內代謝活性物質的主要成分，是組織更新、修補的原料，具有重要的營養生理作用。長期以來，動物營養學家致力于理想蛋白質氨基酸模式的研究，預測蛋白質水平對蛋雞生產性能的影響，尤其是在蛋白質和氨基酸需要量的研究中廣泛結合數學模型，對畜禽體重或組織器官等進行動態的描述和分析，從而預測畜禽在實際生長條件下的營養需要量，以建立最佳飼喂方案。

1 理想蛋白質氨基酸模式

理想蛋白質（Ideal Protein，IP）實質是將動物所需蛋白質氨基酸組成和比例作為評定飼料蛋白質質量的標準，并將其用于評定動物對蛋白質和氨基酸的需要。Howard（1958）首次提出“理想蛋白質”的概念，他認為理想蛋白質就是指能在動物體內實現最大沉積率，動物可最大限度利用的蛋白質。Cole（1981）提出理想蛋白質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。ARC（1981）首次提出理想氨基酸模式（IAAP），并定義理想蛋白質為飼料蛋白質中各種氨基酸含量與動物用于特定功能所需的氨基酸量一致，同時正式將理想蛋白質模式與豬氨基酸需要量的確定及飼料蛋白質營養價值評定聯系起來。總之，所謂理想蛋白質就是指該蛋白質氨基酸在組成和比例上與動物所需的氨基酸組成和比例一致，利用率應該為100%。

2 數學模型在營養需要量研究上的應用

2.1 線性模型

2.1.1 用析因法建立的線性模型 動物體組織氨基酸組成與需要量有高度相關性。利用氨基酸攝入量（Y）與自變量（X）的回歸關系，求回歸系數（b1、b2、b3）及常數項b0。此時回歸系數的倒數實質上表示飼糧中氨基酸轉化為維持、增重和產蛋的效率。常數項b0表示攝入氨基酸轉化為尿素（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為產蛋。

在已知維持、增重和產蛋日所需的氨基酸量的基礎上，可反推出日所需的氨基酸量。

賀建華（1996）研究認為，產蛋家禽氨基酸需要量可分為維持、增重和產蛋三部分，且用于生長的氨基酸可由沉積的蛋白質數量和質量來估計。尹清強等（1997）采用析因法對羅曼蛋雞必需氨基酸需要量進行三期獨立試驗并建立了數學模型。賀建華和王康寧（1996）用析因法建立的氨基酸模式估計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）。計成和賀高峰（1999）通過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不同組分進行加權，在可消化氨基酸的基礎上建立了幾個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）創立的氨基酸部分扣除法又稱耗竭法或簡單線性模型法。該法的基本原理：（1）第一限制性氨基酸的攝入量決定了機體氮沉積，在一定氮攝入量范圍內（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于第一限制性氨基酸過量的部分被扣除時，不影響氮沉積。（2）對于理想蛋白質，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引起相應比例的氮沉積減少，并且當所有氨基酸處于同等限制性水平時，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得出食入氨基酸（X）與氮沉積（Y）的回歸關系，建立回歸方程Y=a+bX，此時回歸系數的倒數（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蛋白質所需的氨基酸量，當氮沉積為零時，此時常數項與回歸系數的商（-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）研究認為，在不確定理想氨基酸模式時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為動物對基礎飼糧的反應；b1為動物對拐點處對應的待測氨基酸添加量的反應；C為拐點處對應飼糧待測氨基酸含量，即該氨基酸需要量；X為處理組飼糧中對應的氨基酸含量；Y為日增重、飼料轉化效率等生產性能指標。

Baker等（2000）使用折線模型計算得出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是，假定在一定劑量范圍內動物對氨基酸的反應首先呈上升，當達到一定閾值后，反應驟然停止。但是這種假設對群體動物而言是不成立的。因而折線模型常低估動物對氨基酸的需要量。

2.2.2 指數模型 Shutte和Park（1995）研究認為，指數模型能得到比較好的擬合曲線，為經濟效益分析提供更好的科學依據，其模型為：

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

劉升軍和咼于明（2002）采用折線和指數模型研究了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）研究結果一致，采用指數模型估測的賴氨酸需要量普遍高于折線模型估計值。

3 產蛋雞飼糧粗蛋白質和氨基酸需要量研究

3.1 粗蛋白質需要量 粗蛋白質是產蛋雞最基本的營養需求之一。蛋雞的營養需要量在一定時期內（如產蛋高峰期內）是保持相對穩定水平的，因此準確推測蛋雞的蛋白需要量有較強的實用意義。

尹清強等（1996）對39周齡的羅曼蛋雞的試驗結果認為，隨飼糧蛋白質水平增加 （11.7%～14.6%）日產蛋量和平均蛋重顯著增加 （P＜0.01），而產蛋率無顯著變化，但是平均蛋重隨蛋白質水平的升高而升高；13.5%的蛋白質水平飼糧能滿足正常產蛋所需，而滿足最大產蛋量需求時的蛋白質水平為14.6%左右。黃保華等（2000）選用海蘭白W-36進行不同營養水平的飼養試驗，試驗結果表明，蛋白質水平對19～72周齡時的產蛋率、產蛋總重有顯著影響；產蛋雞在19～43周齡時宜采用的粗蛋白質含量為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水平的飼糧進行試驗，結果表明，蛋白質水平對產蛋率和采食量無顯著影響，但是蛋重受蛋白質水平影響較大。孫永剛和王志祥（2010）通過產蛋高峰期的海蘭褐蛋雞試驗得出結果，隨飼糧蛋白質水平升高產蛋率和日產蛋量有升高趨勢（P<0.05），且15.9%蛋白質水平是該蛋雞蛋白質利用和生產性能組成發揮的臨界點，但是欲獲得最大的產蛋率和日產蛋量，蛋白質水平應在16.5%左右。

3.2 氨基酸需要量 動物對蛋白質的需要實質上就是對氨基酸需要。在動物飼糧中添加適量氨基酸，可以使飼糧氨基酸平衡，促進畜禽體內蛋白質的合成，具有重大的經濟效益和生態意義，在高溫條件下，適量添加氨基酸還可以緩解畜禽的應激，某些氨基酸對動物的免疫功能和血清生化指標有很大的影響。

蔣輝等（2001）對京紅雞產蛋后期蛋氨酸、賴氨酸需要量進行研究發現不同代謝能 （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）研究發現，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%的基礎飼糧中提高色氨酸水平至0.2%時，蛋雞生產性能和蛋品質最好。

4 產蛋雞營養需要量的評估

4.1 差異性分析 產蛋雞的營養需要量受品種、飼養管理、環境、體重和產蛋量等因素的影響。目前，相關文獻報道產蛋雞粗蛋白質及氨基酸的需要量不盡一致，借用某一個試驗的結果來確定試驗雞的營養需要量是很難具有普遍意義的。分析其原因：（1）試驗條件不同。如試驗品種、飼養環境、飼養密度、飼喂方式、管理模式和飼養水平等都存在差異，這些因素均會影響營養需要量的推測。（2）評價指標不同。可選評價指標包括產蛋率、產蛋量、平均蛋重和經濟效益等。（3）飼糧粗蛋白質的消化率、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，使飼糧粗蛋白質水平的評定結果差異很大。（4）試驗飼糧蛋能比的差異，NRC（1994）所推薦的產蛋雞營養物質需要量是以飼糧代謝能（ME）水平（12.12 MJ/kg）為基礎的。NY/T 2004中ME濃度設置范圍為2650～2850 kcal/kg。實際生產中，飼糧ME水平通常是較低的。以不同ME水平為基礎所進行的試驗，用飼糧粗蛋白質百分比表示粗蛋白質的最低需要量，試驗間可比性較低。

4.2 粗蛋白質需要量 隨著理想蛋白質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，低蛋白質的氨基酸補充飼糧應用前景廣闊。科學配制飼糧有利于充分發揮蛋雞的遺傳潛力，氨基酸平衡的低蛋白質飼糧可以節約蛋白質資源，并降低氮排泄量。

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

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