豬營養研究進展

今天主要向大家介紹一下本人實驗室關于母豬和仔豬氨基酸營養調控方面的工作。

1 母豬營養

1.1 母豬蛋白質和氨基酸營養

這是“母子一體化”營養套餐，可以看出母豬飼養非常復雜（圖1）。因為影響母豬的因素特別多，例如生產條件、激素等。大家大概都知道《Nutrient Requirements of Swine》這本書，這本書在1998年時的第十版共188頁，11個章節，里面有79種飼料配方；到2012年的第十一版變為400頁，17個章節，有122種飼料配方，其中變化最大的是母豬的營養需要。這本書也有中文版《豬營養需要》，如果大家需要可以跟出版社聯系，對母豬的飼料營養配方參考很有價值。我介紹一下母豬營養需要（MRC），在2012年第十一版的《豬營養需要》中，關于母豬營養需要的介紹比1998年第十版更詳細。

產仔盡管受母豬影響，但主要還是受日糧影響。盡管MRC給大家提供了一個標準，但是標準還是按照傳統的母豬飼養管理模式進行的標準，大家進行配方時參考MRC需要也不準確。下面我介紹一下不準確原因，懷孕母豬從妊娠到分娩，現在制定的母豬營養需要大多采取限制飼養，但是這個階段實際上不應該采取限制飼養，這種方式不恰當。

現在懷孕母豬和過去不一樣，尤其是胎兒和乳腺發育中的蛋白質沉積的營養需要。不同生長時期，懷孕母豬的蛋白質沉積不同。子宮、胎盤、羊水，尤其是胎兒的蛋白質沉積都出現由低到高的趨勢，所以進行飼料配方時，如果蛋白質、氨基酸是一個標準的話就不能夠滿足胎兒的生長需要。如果母豬蛋白質需要量不夠，可能出現氧化應激。氧化應激在生產中是一個普遍現象，發生氧化應激以后，會損害機體DNA，對母豬的身體狀況有危害作用。所以有些母豬體況不好，是因為在懷孕時營養不夠，因氧化應激引起。

KIM MODEL是一款根據懷孕母豬各個時期的增重需要、胎兒發育、氨基酸需要量設計的軟件。如賴氨酸、蘇氨酸在懷孕0 d～70 d和70 d到分娩是不一樣的。從70 d到分娩，需要的氨基酸不同，是一個動態標量（圖2）。大家如果對這個軟件感興趣可以跟我們聯系，也可以跟Kim博士聯系。

在過去，飼養母豬時對泌乳關心不夠，Kim介紹說，母豬每千克體重的泌乳量比奶牛還要大。母豬一千克體重的泌乳量為60 g，而奶牛一千克體重的泌乳量為50 g。母豬在懷孕45 d、90 d、112 d時乳腺發育非常明顯， 45 d前和112 d后乳腺發育也是不一樣的，因此營養需要也不一樣。Kim進行的試驗結果表明，現在母豬的泌乳產出滿足不了仔豬的需求量。而仔豬對母乳和人工乳吸收的營養成分有明顯差距。所以我們一定要關注母豬的泌乳產量，較高的產奶量對仔豬以后的生長性能具有很大影響。

圖3是Kim做的一個模型，與傳統模型不一樣，母豬體重不同，氨基酸的需要比例也是不同的。初產母豬與經產母豬的模式也是不一樣的。飼喂不同時期不同階段的母豬，氨基酸的需要是變化的。

1.2 生物種

幾乎所有生物的生理和行為活動都存在與環境保持同步的周期性節律，我們稱之為生物節律，其中以24 h為運行周期的生物節律稱為近日節律（circadian rhythms）。例如人倒時差也與生物種有關系。

食物信號對生物鐘（尤其是外周生物鐘）的信號調控作用已被大量的實驗所證實，不同的飲食習慣和食物的熱量差異都會影響體內生物鐘的信號，如高脂高蛋白。

1.2.1 生物鐘節律在營養研究中的應用

營養水平、攝食的時間和周期對機體晝夜節律的調節和代謝有顯著影響，動物消化器官在夜間的機能下降，基礎代謝很低，飲食誘發的產熱在早上最高，在晚上最低（ROMON等，1993）。

研究表明，早餐的營養成分還會影響隨后的食物攝入量（HOLT等，1999）。

最近的研究表明，晚上吃高蛋白質的食物顯著提高了次日早上（12 h后）血液生理氨基酸的含量（NISHIOKA等，2013）。

采用動態的豬飼喂系統，與傳統的三餐飼喂相比，對豬生長影響不顯著，但可將飼料成本降低1.0 %，氮采食量降低7.3 %，排泄量降低12 %（Pomar等，2014）。

1.2.2 豬營養標準及現狀

強調合理營養水平比例，缺乏飼料原料與機體生物鐘節律活動代謝相關的數據庫。畜禽生產每個階段一般采用全混合標準日糧進行飼喂。一個階段內每日均飼喂一個營養標準的日糧。迄今為止，關于1 d（24 h）內動態地飼喂不同營養水平日糧的飼喂方式對豬生長性能方面的影響鮮有報道。

1.2.3 最佳飼喂方式

關于最佳飼喂方式，我們進行了2項研究。下面介紹研究一——蛋白水平日動態變化對生長豬生長性能及肉質的影響。60日齡的杜長大公/母豬，隨機分為三組，每組14個重復，公母各半。日糧分為基礎日糧、高蛋白日糧和低蛋白日糧，每組早上與晚上的蛋白質需求量不一樣，但一天總的蛋白需求量相等。測定指標有生長性能、屠宰性能和肉質指標。

從圖4可以看出，公豬High-Low組日增重高于對照組，母豬Low-High組日增重高于其他兩組。公母混合統計結果顯示，High-Low組的日增重高于其他兩組。養豬方式上明顯比傳統的方式要好。

早上飼喂高蛋白日糧可以提高公豬的胴體重，晚上飼喂低蛋白日糧可以降低公豬的胴體直長（圖5）。兩種飼喂方式均可降低公豬組的滴水損失（圖6）。

本試驗的結果表明，蛋白水平的日動態變化對生長豬的生長性能有一定影響，公母差異顯著。

綜合以上結果，生長公豬更適合High-Low飼喂方式，生長母豬更適合Low-High飼喂方式，混合飼養更適合High-Low飼喂方式。

研究二的內容是蛋白水平日動態變化對母豬乳品質及仔豬生長性能的影響。本試驗采用單因素分析，選擇3～6胎，預產期相近，膘體健康母豬60頭，隨機分為3個組，分別為對照組、低-高（L-H）蛋白質組和高-低（H-L）蛋白質組。在保證飼料的總蛋白一致的前提下，分為基礎日糧、高蛋白日糧和低蛋白日糧。飼喂從母豬妊娠80 d開始至仔豬21 d斷奶時結束。

分析蛋白水平日動態變化對母豬泌乳量影響，試驗結果顯示，采用H-L飼喂方式飼喂母豬，最后母豬的泌乳量提高了16.27 %（圖7）。

分析蛋白水平日動態變化對不同日齡哺乳仔豬體重影響，試驗結果顯示，H-L組14日齡和21日齡仔豬的均重都提高了 14 %（圖8）。

分析蛋白水平日動態變化對初乳成分影響，試驗結果顯示，初乳乳脂率、乳蛋白率、乳糖率、總干物質和去脂干物質差異均不顯著（圖9）。

分析蛋白水平日動態變化對7 d常乳成分的影響。試驗結果顯示，乳中乳脂率、乳蛋白率、乳糖率、總干物質和去脂干物質差異均不顯著，但乳糖率呈現一定的節律性（圖10）。

分析蛋白水平日動態變化對14 d常乳成分的影響。試驗結果顯示，乳中乳脂率、乳蛋白率、乳糖率、總干物質和去脂干物質差異均不顯著，但乳糖率呈現一定的節律性（圖11）。

本試驗的結果表明，蛋白水平的日動態變化對母豬的繁殖性沒有影響，但提高了H-L組的泌乳量。

初乳及常乳的乳成分無顯著差異，但隨著日齡的增加，H-L組常乳的蛋白含量有增高的趨勢；H-L組早晚的乳糖含量呈現顯著的節律性。

目前正在分析乳中氨基酸、游離脂肪酸、礦物離子的含量，測定免疫指標和抗氧化等指標，進一步揭示蛋白水平日動態飼喂方式對哺乳仔豬生長速度和乳品質的影響及兩者的聯系。

1.2.4 泌乳-哺乳-節律性。

吃母乳的嬰兒，睡眠更好，源于生物鐘的建立和完善。乳汁中氨基酸的節律性變化已經得到了廣泛證實（ánchez等，2011）。色氨酸在人乳中的含量由1.2 μmol/100 cm3變為0.3 μmol/100 cm3，在所有氨基酸中變化幅度最大。泌乳開始的前5 d成分變化最大；8：00～20：00，母乳中的色氨酸含量最低（55 μmol/dm3～66 μmol/dm3），20：00后開始升高，凌晨3：00～4：00達到峰值 （75 μmol/dm3～80 μmol/dm3）；6-羥基硫酸褪黑素，為尿液中褪黑素的代謝物，隨后有幾小時的延遲，峰值在6：00（20 ng/cm3），最低值在16：00～18：00（2 ng/cm3～4 ng/cm3） （C. Barriga等，2005）。

5-HT和褪黑素被認為是調節哺乳動物節律性表現的關鍵神經遞質，均是色氨酸的代謝產物。色氨酸是生物鐘，應用很廣泛。生物節律與機體代謝存在反饋-負反饋調節。

我們進行以下假設：

1）節律性地飼喂不同水平的色氨酸，可以改變妊娠后期和泌乳期母豬色氨酸、相關激素和代謝物在血液中的水平。

2）節律性飼喂可改變母豬的泌乳量、乳中色氨酸的水平。

3）激素類物質，尤其是5-HT和褪黑素，作為色氨酸的代謝產物，是調控營養代謝的關鍵。NAD+驅動和調控生物鐘與營養物質代謝之間的反饋和負反饋的關鍵。

4）分子乳汁中節律性變化是通過轉錄/翻譯反饋來驅動的，其關鍵在于“CLOCK”蛋白相關的復合物在24 h周期的表達。因此組織中節律性調控基因的表達，與5-HT、褪黑素以及色氨酸的水平具有相關性。

5）預測早上飼喂高水平色氨酸，效果最好。

試驗設計如下，飼喂玉米-豆粕型日糧；兩個試驗期（妊娠后期和泌乳期）；按照色氨酸的需要量分組，每組不少于10個重復（已完成第一批）；妊娠后期母豬，胎次大于3，小于8；試驗開始時間為妊娠100 d。試驗結果顯示，早上飼喂高水平而晚上飼喂低水平色氨酸日糧（H-L組）的母豬在24：00～12：00范圍內分娩的幾率顯著高于其他組別，這證明了動態飼喂色氨酸對母豬機體生物鐘存在一定的調控作用。

分析對仔豬增重的影響，與對照組相比，白天飼喂添加高水平而晚上飼喂正常水平色氨酸的日糧（H-L組）可以提高初生仔豬在5、12和19日齡時的增重（分別提高了24.8 %、3.6 %和14.4 %），表明白天飼喂高水平色氨酸可以促進仔豬、尤其是初生5 d內仔豬的生長發育。早上飼喂正常水平而晚上飼喂高水平色氨酸（L-H組），則降低了仔豬在試驗第12和19天的增重（分別提高了22.0 %和9.8 %）。因此推測在晚上飼喂高水平色氨酸觸發了機體的反饋機制，在一定程度上造成了仔豬機體代謝的紊亂。而早上飼喂色氨酸恰好彌補了機體在白天色氨酸及其代謝物的不足，從而促進了仔豬的機體代謝。其他指標待測。

綜上所述，前期試驗證明了動態飼喂色氨酸能夠影響母豬的生物鐘，并且通過乳汁影響仔豬的生長發育。依據動物的生物節律性，科學地運用營養調控手段可以事半功倍地提高動物的生產性能，反之亦然。

母豬泌乳量無法直接檢測，只能通過仔豬的增重進行估測。為了排除乳汁成分和其他因素對此的干擾，接下來擬利用代乳奶粉為基礎日糧，借助于仔豬自動飼喂系統模擬母豬對仔豬的哺育，研究動態飼喂色氨酸促進初生仔豬生長發育的機制。

2 仔豬

關于仔豬大家最關注的是腸道健康，還有抗生素替代，說到抗生素現在大家都在討論無抗之路到底應該如何做。下面根據我們的研究跟大家進行分享。

研究發現ETEC 的LT毒素通過改變細胞內NF-κB，MAPK信號通路從而促進ETEC對小腸的黏附。大腸桿菌不粘附仔豬小腸就不會發生腹瀉，只有粘附仔豬小腸才會腹瀉。Tang等（2014）研究結果表明，ETEC能誘導豬腸道上皮細胞自噬的產生。仔豬腹瀉不是總是腹瀉，免疫力低時就會死亡。自噬很重要，與免疫力有關系。機體免疫力差的時候不能產生自噬，就沒有保護作用，不能愈合傷口。

圖12的試驗表明，豬腸道上皮細胞通過AMPK、ERK1/2和 mTOR信號通路誘導自噬產生。

我們在研究腹瀉的基礎上，還發現大腸桿菌致瀉會改變腸道微生物菌群組成。我們利用不同的模型，分別為X1攻毒腹瀉，X3腹瀉恢復，X4不攻毒，X5攻毒不腹瀉，可以看出不論哪種模型，腸道微生物菌群組成不一樣，所以說腹瀉跟腸道的微生態菌群組成有關系（圖13）。

我們分析了原因，發現大腸桿菌致泄會改變腸道代謝。不同模型下的代謝產物是不一樣的。有些跟氨基酸的代謝有關，尤其是一些加速氨基酸代謝產生的代謝途徑。同時對免疫力也有影響。

結論，大腸桿菌通過影響腸道微生態平衡，抑制免疫力導致腹瀉。下面我根據我的經驗告訴大家如何替代抗生素。由于替代抗生素很復雜，舉個例子，蛋黃抗體、植物精油、中草藥提取物，其中凡是人藥、獸藥、中藥、中獸藥中以抗菌消炎為目的的所有成份均不能用于“替抗”（如黃連素），不能用消毒劑作“替抗”，“替抗”堅決不能用獸藥，如“晶綠福”。

環境好，豬可能就不腹瀉。能量助“替抗”：① 保溫措施，保育舍保溫，特別是斷奶后兩周，相比自然條件下生產，水平至少提高20 %。② 飼料中供給“酮體物質”，如揮發性脂肪酸鈣等。③ “高鋅”相伴，教槽料、保育料使用高鋅，可獲得比抗生素更穩定的抗拉稀效果。④ 減少銅的用量，高銅雖然有穩定的促生長效果，但它卻是造成動物免疫力下降的主要罪魁禍首之一。

蛋黃抗體在動物生產中應用的優越性：

① 蛋黃含有大量的IgY。

② 蛋黃含有大量特異性抗體。

③ 能大規模生產。

④ 產品安全和環境友好。

⑤ 長期使用不會產生抗藥性。

⑥ 產品能直接飼喂動物。

⑦ 抗體治療具有高效性。

⑧ 特效快速。

⑨ 經濟性。

謝謝大家！