低蛋白質飼糧中添加半胱氨酸對肉仔雞生長性能、胴體組成、血清生化指標及氮代謝的影響

馮倩倩 王 晶 武書庚 邱 凱 齊廣海 張海軍

(中國農業科學院飼料研究所，農業農村部飼料生物技術重點開放實驗室，生物飼料 開發國家工程研究中心，北京100081)

近年來，低蛋白質(LP)飼糧技術受到畜牧行業的高度關注。一方面，由于LP飼糧能節約豆粕等蛋白質飼料資源，降低養殖成本；另一方面，LP飼糧對減少畜禽生產中氮排泄和降低環境污染大有裨益[1]。然而，伴隨飼糧粗蛋白質水平的降低，必需氨基酸水平也會降低，從而會對動物的生長性能和胴體組成產生負面影響[2-3]。因此，為確保動物在LP飼糧條件下的正常、健康生長，需適度提高飼糧中限制性氨基酸水平[4]。

半胱氨酸(Cys)被認為是肉仔雞LP飼糧中的限制性氨基酸[5]。LP飼糧中僅添加蛋氨酸(Met)來滿足肉仔雞的含硫氨基酸(主要包括Met和Cys)需求時，不僅可能導致Met供應過量而忽略了Cys的需求，更可能會降低Met的利用率并對肉仔雞的生長產生不利影響[6]。Cys作為動物體內一種條件性必需氨基酸和功能性氨基酸，除合成蛋白質外，還會影響代謝中間體(如甲基供體等)的產量，進而影響動物的生長、發育和營養代謝等過程[7]。NRC(1994)推薦1～21日齡肉仔雞對Cys的需要量為0.40%[8]。Kalinowski等[9]根據羽化率推薦1～21日齡雄性肉仔雞對Cys的需要量為0.39%～0.44%。當飼糧蛋白質水平降低時，Cys水平也相應降低，這可能會加劇LP飼糧的負面影響。研究表明，LP飼糧中添加Met時，Cys水平可能會影響Met的利用率[5]。有研究發現，通過降低飼糧中Met水平來適度提高Cys水平，肉仔雞的生長性能、胴體組成和營養物質消化率會得到改善[9-11]。但迄今為止，關于肉仔雞LP飼糧中Cys應用研究的報道少見。因此，本試驗通過在LP飼糧中添加不同水平的Cys，研究其對肉仔雞生長性能、胴體組成、血清生化指標和氮代謝的影響，篩選出LP飼糧中Cys的適宜添加水平，以期為肉仔雞的氨基酸營養提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

愛拔益加(AA)肉仔雞公雛購自北京某有限公司。試驗所用L-半胱氨酸鹽酸鹽一水合物[L-Cys·HCl·H2O，Cys含量68.3%]購于河北某生物制品有限公司。

1.2 試驗設計

選用432只1日齡、體重相近的健康AA肉仔雞公雛，隨機分為6個組，每組6個重復，每個重復12只雞。正對照(PC)組飼喂基礎飼糧[前期(1～21日齡)和后期(22～42日齡)蛋白質水平分別為22%和20%]，負對照(NC)組的蛋白質水平在PC組的基礎上降低4.5個百分點(前期和后期蛋白質水平分別為17.5%和15.5%)，Cys組在NC組的基礎上分別添加0.05%、0.10%、0.15%和0.20%的Cys。各組前期和后期總含硫氨基酸水平分別為0.83%和0.79%。試驗期42 d，分為前期和后期2個階段。基礎飼糧參照NRC(1994)和《雞飼養標準》(NY/T 33—2004)，采用標準回腸可消化(SID)氨基酸模式配制，其組成及營養水平見表1。

表1 基礎飼糧組成及營養水平(風干基礎)

續表1項目 Items1～21日齡 1 to 21 days of age正對照組 PC group 負對照組 NC group22～42日齡 22 to 42 days of age正對照組 PC group 負對照組 NC groupL-色氨酸 L-Trp (99%)0.050.05L-苯丙氨酸 L-Phe (99%)0.11L-組氨酸 L-His0.030.09維生素預混料 Vitamin premix1)0.020.020.020.02礦物質預混料 Mineral premix2)0.200.200.200.20氯化膽堿 Choline chloride (50%)0.100.100.100.10碳酸氫鈉 NaHCO30.350.600.400.99沸石粉 Zeolite0.300.30合計 Total100.00100.00100.00100.00營養水平 Nutrient levels3)代謝能 ME/(MJ/kg)12.7612.7613.1813.18粗蛋白質 CP22.00(22.53)17.50(17.88)20.00(20.13)15.37(15.88)鈣 Ca1.001.000.900.90有效磷 AP0.500.500.400.40標準回腸可消化賴氨酸 SID Lys1.15(1.23)1.15(1.22)1.06(1.12)1.06(1.10)標準回腸可消化蛋氨酸 SID Met0.55(0.57)0.61(0.62)0.52(0.51)0.59(0.61)標準回腸可消化蛋氨酸+半胱氨酸 SID Met+Cys0.83(0.90)0.83(0.88)0.79(0.83)0.79(0.84)標準回腸可消化半胱氨酸 SID Cys0.28(0.33)0.22(0.27)0.26(0.31)0.20(0.23)標準回腸可消化色氨酸 SID Trp0.23(0.27)0.21(0.22)0.21(0.23)0.17(0.18)標準回腸可消化蘇氨酸 SID Thr0.75(0.85)0.75(0.82)0.68(0.80)0.69(0.77)標準回腸可消化纈氨酸 SID Val0.91(0.98)0.91(0.96)0.83(0.91)0.85(0.90)標準回腸可消化異亮氨酸 SID Ile0.84(0.97)0.83(0.92)0.75(0.83)0.75(0.79)標準回腸可消化亮氨酸 SID Leu 1.65(1.84)1.29(1.46)1.54(1.70)1.14(1.29)標準回腸可消化精氨酸 SID Arg1.34(1.40)1.24(1.33)1.20(1.31)1.12(1.20)標準回腸可消化組氨酸 SID His0.53(0.59)0.42(0.47)0.48(0.51)0.42(0.44)標準回腸可消化苯丙氨酸+酪氨酸 SID Phe+Tyr1.64(1.78)1.18(1.31)1.49(1.58)1.10(1.25)標準回腸可消化甘氨酸+絲氨酸 SID Gly+Ser 1.99(2.04)1.42(1.44)1.80(1.80)1.18(1.22)

1.3 飼養管理

試驗期間肉仔雞自由采食、飲水，24 h光照。試驗前3 d室溫33 ℃，此后每周降低2 ℃，直到24 ℃并維持。按照《AA肉仔雞飼養管理手冊》操作，正常防疫和消毒，雞舍通風良好。試驗過程中，每日記錄雞舍溫度(23.5～24.5 ℃)和相對濕度(55%～60%)，打掃衛生，記錄死淘雞數。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 生長性能指標

分別于21和42日齡時，以重復為單位稱空腹雞重，記錄各重復采食量。計算平均體重(ABW)、平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)、料重比(F/G)和死淘率(MER)。

1.4.2 胴體組成指標

于42日齡時，每個重復選取1只接近平均體重的試雞，屠宰稱重，分離胸肌、腿肌和腹脂，計算全凈膛率(EP)、胸肌率(BMP)、腿肌率(LMP)和腹脂率(AFP)。

1.4.3 血清生化指標

分別于21和42日齡時，每個重復選取1只接近平均體重的試雞，翅靜脈采血，分離血清后于-20 ℃冷凍保存，備測。血清總蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、尿酸(UA)、尿素氮(UN)、葡萄糖(GLU)、肌酐(CRE)含量和谷丙轉氨酶(ALT)、谷草轉氨酶(AST)活性采用KHB-1280全自動生化儀測定，試劑盒購買于上海某生物工程股份有限公司。

1.4.4 氮代謝指標

分別于19～21日齡和40～42日齡時，每個重復雞籠下設糞盤，采用全收糞法開展氮平衡試驗。記錄每日采食量，以重復為單位進行收糞，連續收集新鮮糞樣3 d，剔除毛屑雜物，用10%的鹽酸固定氮(每100 g加入20 mL HCl)，充分混勻。隨后取出100 g糞樣，于65 ℃烘箱中干燥72 h至恒重，室溫回潮24 h再粉碎過40目篩，保存待測。計算公式如下：

氮攝入量(NI，g/d)=每日采食量×飼糧中氮含量； 氮排泄量(NEx，g/d)=每日排泄量×糞中氮含量； 氮存留量(NR，g/d)=氮攝入量-氮排泄量； 氮存留率(NRR，%)=100×氮存留量/氮攝入量。

1.5 數據統計分析

2 結 果

2.1 LP飼糧中添加Cys對肉仔雞生長性能的影響

由表2可知，與PC組相比，LP飼糧組肉仔雞各生長階段的生長性能指標在數值上均有一定程度的降低；22～42日齡時，0.10%和0.15% Cys添加組的ABW、ADG、ADFI和F/G與PC組相比無顯著差異(P>0.05)；1～42日齡時，0.10%、0.15%和0.20% Cys添加組的ADG、ADFI和F/G與PC組相比無顯著差異(P>0.05)。在各生長階段，肉仔雞的ABW、ADG、ADFI均隨Cys添加水平的提高呈線性和二次變化(P<0.01)，且0.05%、0.10%、0.15%和0.20% Cys添加組的ABW、ADG和ADFI均顯著高于NC組(P<0.05)；1～21日齡時，F/G隨Cys添加水平的提高呈線性和二次提高(P<0.01)；22～42日齡和1～42日齡時，LP飼糧組的F/G與PC組相比無顯著差異(P>0.05)。各生長階段LP飼糧組肉仔雞的死淘率與PC組相比均無顯著差異(P>0.05)。

表2 LP飼糧中添加Cys對肉仔雞生長性能的影響

續表2項目 Items正對照組PC group負對照組NC groupCys添加水平 Cys supplemental levels/%0.050.100.150.20SEP值 P-value方差分析ANOVA線性Linear二次Quadratic22～42日齡 22 to 42 days of age平均體重 ABW/g2 234.81a1 676.49d1 970.85c2 177.67ab2 213.05a2 042.88bc37.180<0.0010.001<0.001平均日增重 ADG/g66.05a49.14b59.15a65.09a65.65a62.31a1.378<0.0010.002<0.001平均日采食量 ADFI/g127.51a96.62c116.45b125.94ab126.83ab119.52ab2.214<0.0010.001<0.001料肉比 F/G1.942.001.981.951.941.920.0260.9520.3310.624死淘率 MER/% 4.016.815.596.818.392.801.4930.9200.4360.5001～42日齡 1 to 42 days of age平均日增重 ADG/g49.49a35.78c43.64b47.57ab48.22a45.84ab0.949<0.001<0.001<0.001平均日采食量 ADFI/g81.65a63.09b76.21a81.50a82.13a77.77a1.368<0.0010.001<0.001料肉比 F/G1.651.781.751.721.701.700.0140.1830.0710.186死淘率 MER/% 6.8112.408.396.8111.192.801.5580.5630.0850.203

2.2 LP飼糧中添加Cys對肉仔雞胴體組成的影響

由表3可知，LP飼糧中添加Cys未見顯著影響42日齡肉仔雞的EP和LMP(P>0.05)，但LP飼糧組的LMP較PC組有提高的趨勢(0.05≤P<0.10)。42日齡肉仔雞的BMP隨Cys添加水平的提高呈線性和二次變化(P<0.05)，其中0.10%、0.15%和0.20% Cys添加組的BMP顯著低于NC組(P<0.05)。LP飼糧組肉仔雞的AFP均顯著高于PC組(P<0.05)。

表3 LP飼糧中添加Cys對42日齡肉仔雞胴體組成的影響

2.3 LP飼糧中添加Cys對肉仔雞血清生化指標的影響

由表4可知，LP飼糧中添加Cys對21和42日齡肉仔雞血清中TP、ALB、UA、UN、GLU、CRE含量和ALT、AST活性均無顯著影響(P>0.05)，但0.20% Cys添加組21日齡時的ALT活性有線性降低的趨勢(0.05≤P<0.10)。

表4 LP飼糧中添加Cys對肉仔雞血清生化指標的影響

2.4 LP飼糧中添加Cys對肉仔雞氮代謝的影響

由表5可知，19～21日齡時，LP飼糧組肉仔雞的NI、NEx和NR顯著低于PC組(P<0.05)，NRR顯著高于PC組(P<0.05)，其中NI和NR隨Cys添加水平的提高呈線性和二次升高(P<0.05)。40～42日齡時，LP飼糧組肉仔雞的NI、NEx和NR顯著低于PC組(P<0.05)，其中NI隨Cys添加水平的提高呈線性和二次提高(P<0.05)，各組的NRR差異不顯著(P>0.05)。

表5 LP飼糧中添加Cys對肉仔雞氮代謝的影響

2.5 基于回歸模型對肉仔雞LP飼糧中Cys添加水平的估算

由表6可知，以ABW(21和42日齡)、ADG和ADFI(1～21日齡、22～42日齡和1～42日齡)及F/G(1～21日齡)為判斷指標，二次曲線擬合結果表明，肉仔雞LP飼糧中Cys的適宜添加水平分別為0.139%和0.131%,0.138%、0.136%和0.136%,0.131%、0.131%和0.131%,0.162%。對BMP(42日齡)、NI(19～21日齡和40～42日齡)和NR(19～21日齡)進行二次曲線擬合，以BMP、NI和NR為判斷指標，肉仔雞LP飼糧中Cys的適宜添加水平分別為0.206%,0.141%和0.230%,0.148%。

表6 基于回歸模型對肉仔雞LP飼糧中Cys添加水平的估算

3 討 論

3.1 LP飼糧中添加Cys對肉仔雞生長性能的影響

Cys是Met代謝轉硫途徑中的重要中間產物，可生成牛磺酸、谷胱甘肽和硫化氫等物質，在機體抗氧化防御、營養代謝和調控細胞信號通路等方面發揮重要作用[12-14]。Met是家禽玉米-豆粕型飼糧中的第一限制性氨基酸，可單向轉化為Cys，因此肉仔雞LP飼糧中通常添加Met來滿足總含硫氨基酸的需求。然而，機體內Met轉化為Cys的效率未知，且飼料原料中Cys的含量并不一致，這可能會導致Met供應過量，同時會忽略Cys的重要性[1,11]。Si等[1]報道，當肉仔雞玉米-豆粕型飼糧中分別用DL-Met、L-Cys、豆粕和玉米蛋白粉提供0.05%的總含硫氨基酸時，肉仔雞可獲得相似的體增重和飼料效率，但L-Cys相比其他含硫氨基酸源作用效果更突出，這可能暗示肉仔雞玉米-豆粕型飼糧中Cys的限制作用更突出。研究也表明，額外添加Cys能削弱過量Met對機體生理穩態的不利影響[15]。相似地，提高LP飼糧中Cys和Met的比例，不僅可節約Met的作用，還可提高Met的生物利用率[11]。Graber等[6]和Moran[16]報道，提高飼糧Cys和Met的比例對肉仔雞生長期的作用效果更明顯。基于Graber等[6]的研究，2～8周齡肉仔雞對Cys需要量要從0.34%提高至0.44%。Moran[16]發現，當玉米-豆粕型飼糧中Cys供應量占總含硫氨基酸的40%～51%時，肉仔雞的生長不受負面影響，且飼料效率隨著Cys供應水平的增加而提高。但當Cys供應量占總含硫氨基酸的60%～77%時，肉仔雞的生長性能受損[17-20]，這可能與Cys影響動物采食行為有關[19-21]。以上這些證據表明，Cys是玉米-豆粕型飼糧中的限制性氨基酸，且肉仔雞對Cys的需要量存在適宜范圍，過低或過高都不利于肉仔雞的生長。有研究報道，以肉仔雞體增重、飼料效率和體蛋白質沉積率為判斷依據，生長前期肉仔雞對Cys的需要量分別占總含硫氨基酸的54%、56%和60%[6,22]。相比正常蛋白質飼糧，LP飼糧中必需氨基酸缺乏可能有更明顯的限制作用。添加必需氨基酸可避免LP飼糧帶來的負面影響[23-24]。然而，當飼糧蛋白質水平降低超過3個百分點時，即使所有必需氨基酸滿足需求，肉仔雞的生長性能仍然會受損[25-26]。本試驗也表明，當飼糧蛋白質水平降低4.5個百分點時(超過3個百分點)，肉仔雞的生長性能嚴重受損，這可能與飼糧蛋白質水平過度降低而導致飼糧含硫氨基酸(Met和Cys)不平衡或非必需氨基酸(如甘氨酸)缺乏有關[27-28]。本研究表明，試驗前期，LP飼糧中添加0.15% Cys(Cys占總含硫氨基酸比例為47%)可顯著改善肉仔雞的ADG和ADFI；試驗后期和試驗全期，LP飼糧中添加0.10%和0.15% Cys(Cys分別占總含硫氨基酸的40%和47%)可提高肉仔雞的ABW、ADG和ADFI，改善F/G；試驗各個時期，LP飼糧中添加Cys對肉仔雞的死淘率無顯著影響。該結果提示LP飼糧中添加Cys對肉仔雞各個時期的生長均有改善作用，但生長后期效果更明顯，這與前人研究結果基本一致。LP飼糧中添加Cys促進肉仔雞的生長，可能與Cys作為限制性氨基酸參與蛋白質的合成以及作為甲基供體之一參與氨基酸的轉運和再生、促進機體內氨基酸平衡有關[12]。

3.2 LP飼糧中添加Cys對肉仔雞胴體組成的影響

胴體組成是反映機體營養素沉積和肌肉品質的重要指標。研究表明，飼糧蛋白質水平會顯著影響肉仔雞的胴體組成。Wang等[27]報道，飼糧蛋白質水平降低4.0～4.5個百分點時，42日齡肉仔雞的AFP顯著提高。本試驗中，降低飼糧蛋白質水平對42日齡肉仔雞的EP和LMP無顯著影響，但隨著Cys添加水平的提高，BMP顯著降低，AFP顯著升高，LMP有提高趨勢。也就是說，在總含硫氨基酸不變的基礎上，隨著LP飼糧中Cys水平的提高(Met水平降低)，肌肉沉積傾向于由胸肌向腿肌轉移。這與先前Jariyahatthakij等[24]報道一致，即BMP對飼糧中Met含量最為敏感[29]，LP飼糧中添加適量Met有利于增加胸肉重，改善胴體組成。本試驗結果顯示，LP飼糧中添加Cys并沒有降低肉仔雞的腹脂沉積，這可能與LP飼糧中能量蛋白比有關。LP飼糧中添加合成氨基酸通常會提高肉仔雞的AFP，這可能是由于飼糧蛋白質水平降低，減少了多余氨基酸代謝過程的能量消耗，從而導致多余的能量轉化為脂肪[30]。此外，還可能與LP飼糧中玉米用量多，導致飼糧凈能增加有關[31]。本試驗提示，LP飼糧中添加Cys有利于腿部蛋白質的沉積，而提高Met水平有利于胸部蛋白質的沉積，這對肉仔雞LP飼糧的推廣應用有重要參考價值。

3.3 LP飼糧中添加Cys對肉仔雞血清生化指標的影響

血清生化指標與機體營養代謝和疾病密切相關，當機體受飼糧影響時，必定可通過血液指標反映出來。TP和ALB有維持組織蛋白平衡、血液滲透壓和pH穩定等作用[32]。機體營養狀況良好，蛋白質合成增加，TP和ALB含量升高。UA和UN是體內含氮物質(蛋白質和氨基酸)的代謝產物，其含量可間接反映機體蛋白質和核酸代謝情況。血液CRE是肌肉肌酸和磷酸的代謝產物，與體內肌肉總量密切相關，不易受到飼料成分的影響[33]。ALT和AST是動物機體2種重要的轉氨酶，是反映氨基酸代謝的重要指標。當機體蛋白質水平升高時，會增加氨基酸的代謝速率，從而升高轉氨酶的活性。本試驗結果顯示，LP飼糧中添加Cys對21和42日齡肉仔雞血清中TP、ALB、UA、UN、GLU、CRE含量和ALT、AST活性均無顯著影響；21日齡肉仔雞血清中ALT活性有隨Cys添加水平的提高而降低的趨勢，但AST活性無相同的變化趨勢，說明飼糧中添加Cys并非通過降低肝細胞膜的通透性降低ALT活性，而可能是加速血液中ALT的清除或抑制肝臟ALT的合成，降低ALT活性，具體原因有待進一步研究。

3.4 LP飼糧中添加Cys對肉仔雞氮代謝的影響

目前，畜禽糞尿中含氮物質造成的環境污染問題日益突出，而飼糧蛋白質水平與氮素排放密切相關。配制滿足動物營養需求的LP氨基酸平衡飼糧被認為是實現“畜牧業減排”的有效舉措。研究表明，肉仔雞飼糧蛋白質水平每降低1個百分點，氮排泄量就可降低10%[34]。Si等[1]報道，LP飼糧中添加合成氨基酸可在不影響肉仔雞生長性能的前提下，最大限度地減少飼糧蛋白質資源的浪費和氮排放量。張建[35]研究表明，LP飼糧中添加Met可進一步降低氮排泄量，提高氮沉積率，從而減少氮對環境的污染。Belloir[36]發現，當飼糧蛋白質水平(19%)降低2個百分點時，氮的利用率可由60%提高至67%，進一步降低蛋白質水平2個百分點時，氮的利用率高達73%，與Shao等[37]研究結果一致。本試驗結果顯示，當飼糧蛋白質水平降低4.5個百分點時，19～21日齡和40～42日齡肉仔雞的氮攝入量、氮排泄量和氮存留量均顯著降低，其中氮排泄量和氮存留量的減少主要與氮總攝入量減少有關。此外，LP飼糧中添加Cys能提高19～21日齡肉仔雞的氮存留率，但對40～42日齡肉仔雞的氮存留率無顯著影響，表明LP飼糧中添加Cys可能更有利于維持肉仔雞生長前期的氮代謝平衡，增加機體氮的沉積。因此，LP飼糧中添加Cys對家禽養殖生產中增加氮沉積和降低糞尿中氮素對環境的污染有一定的指導意義。

3.5 基于回歸模型對肉仔雞LP飼糧中Cys添加水平的估算

本試驗結果表明，LP飼糧中添加Cys可在一定程度上改善肉仔雞的生長性能，提高19～21日齡的氮攝入量和氮存留量，但對血清生化代謝無顯著影響。Cys添加呈二次效應，二次曲線擬合表明，飼糧Cys添加水平為0.13%～0.17%時，可獲得最佳體增重、采食量、飼料轉化率、氮攝入量和氮存留量。因此，綜合考量生長性能和氮代謝指標，建議肉仔雞LP飼糧中Cys適宜添加水平為0.13%～0.17%(Cys占總含硫氨基酸比例為45%～49%)。

4 結 論

① 在蛋白質水平降低4.5個百分點且總含硫氨基酸滿足需要的飼糧中，添加0.15% Cys(Cys占總含硫氨基酸比例為47%)能改善肉仔雞各生長階段的體增重、采食量和飼料效率，提高19～21日齡的氮存留率，但對肉仔雞的全凈膛率、腿肌率和血清生化指標無顯著影響。

② 以生長性能和氮代謝為判斷指標，推薦肉仔雞玉米-豆粕型LP飼糧中Cys的適宜添加水平為0.13%～0.17%(Cys占總含硫氨基酸的比例為45%～49%)。