低蛋白日糧補充天冬氨酸對斷奶至育肥階段豬生長性能及肉品質性狀的影響

關 鵬，王晨昱，胡 鮮，何流琴，李建中，李鐵軍

(1.湖南師范大學生命科學學院 動物腸道功能湖南省重點實驗室，長沙 410081；2.中國科學院亞熱帶農業生態研究所 動物營養生理與代謝過程湖南省重點實驗室，長沙 410125；3.中國科學院大學，北京 100049)

我國飼用蛋白質資源嚴重匱乏以及大宗非糧蛋白資源利用率極低，嚴重制約了我國飼料業和畜牧業的發展。大力開發低蛋白飼糧配制技術是提高蛋白原料利用率，節約飼料資源和降低養殖成本的重要方法。美國NRC(2012)營養需要量標準中仔豬、生長豬以及育肥豬配合飼料粗蛋白(crude protein，CP)需要推薦量分別是20%、18%和16%， 而低蛋白日糧是指在不影響生長性能的前提下按NRC推薦標準降低2～4個百分點的日糧。目前，對低蛋白日糧的研究大多只關注平衡必需氨基酸，卻忽略了低蛋白日糧也可能導致非必需氨基酸失衡，從而降低豬生長性能。天冬氨酸(aspartate，Asp)又稱天門冬氨酸，雖傳統營養學中被認為是非必需氨基酸，但其處于糖酵解、嘌呤嘧啶合成等代謝的中間樞紐位置，故在代謝中屬于功能性氨基酸。其除了可參與機體蛋白質合成外，在能量代謝、免疫和抗氧化應激等方面都發揮著重要作用。有研究表明，Asp能通過改變回腸末端微生物的菌群區系，進而影響豬的脂肪代謝。也有研究發現，日糧添加0.5%或1.0%Asp可提高腸道乳糖酶和蔗糖酶活性，改善腸道形態結構，進而反轉因脂多糖引起的斷奶仔豬生長性能下降。但在實踐生產中，本團隊前期研究發現，日糧添加1.0%的Asp不影響斷奶仔豬的生長性能，但低蛋白日糧條件下添加0.5%Asp對斷奶至育肥階段豬生長性能、營養物質消化率和肉品質性狀影響的研究尚無報道。因此，本研究通過探討低蛋白日糧添加0.5%Asp對其生長性能、血液生理生化指標、營養物質表觀消化率和肉品質性狀的影響，以期為低蛋白日糧非必需氨基酸的添加水平及飼糧的精準配制提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

-天冬氨酸(純度≥98%)購于張家港市思普生化有限公司?；A日糧購自長沙粒豐飼料科技有限公司，三元雜交(杜洛克×長白×大約克)斷奶仔豬購于湖南龍華農牧發展有限公司。

1.2 試驗設計

試驗選取20頭平均體重為(10.93±0.79) kg的健康三元雜交(杜洛克×長白×大約克)斷奶仔豬，隨機分成兩組，每組10個重復，每個重復1頭豬，仔豬全部單欄飼養。試驗周期共分為3個階段：斷奶階段、生長階段、育肥階段，為期84 d。在斷奶、生長、育肥階段，對照組(Con)分別飼喂粗蛋白質含量為17%、15%、13%的玉米-豆粕型基礎日糧，試驗組(Asp)飼喂在基礎日糧中添加0.5%天冬氨酸的試驗飼糧。天冬氨酸采用取代部分玉米原料的方式添加，非額外添加?；A日糧參照NRC(2012)豬營養需要標準進行配制，基礎日糧的組成及營養水平見表1，基礎日糧中不添加抗生素和防霉劑。

表1 基礎飼糧組成及營養水平(風干基礎)Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (air dry basis) %

1.3 飼養管理

本試驗在中國科學院亞熱帶農業生態研究所動物樓進行，仔豬采用不銹鋼單欄飼養。斷奶、生長與育肥階段均自由采食與飲水。每天準確記錄每只豬的采食量與健康狀況，并按照豬場常規飼養管理程序對仔豬進行其他飼養管理與免疫，定時進行豬舍的消毒與清掃，保持豬舍清潔與通風。

1.4 指標測定與方法

1.4.1 生長性能 準確記錄各組試驗豬的采食量，計算每頭豬的平均日采食量(ADFI)，并于試驗第1、28、63和84天，以欄為單位空腹稱重，計算每頭豬的平均日增重(ADG), 根據豬的ADFI和ADG計算料重比(F/G)。

1.4.2 血清生化指標 分別于試驗第28、63和84天，各組試驗豬空腹12 h后，進行前腔靜脈采血。并在4 ℃、3 000 r·min條件下離心15 min制備血清。于-20 ℃冰箱中凍存。用于血清生化指標和血清游離氨基酸含量檢測。

血清中的總蛋白(total protein, TP)、白蛋白(serum albumin, ALB)、谷丙轉氨酶(alanine amino transferase, ALT)、谷草轉氨酶(serum aspartate aminotransferase, AST)、堿性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)、尿素氮(serum urea nitrogen, BUN)、葡萄糖(glucose, GLU)、血氨(serum ammonia)含量采用CX4型全自動生化分析儀 (美國Backman公司)進行檢測，試驗操作均按相應試劑盒說明進行。

1.4.3 血清游離氨基酸 吸取約2 mL樣品于離心試管中，3 000 r·min離心5 min，準確吸取上清液1 mL于另外的離心試管中，加入8%磺基水楊酸1 mL，混勻，靜置15 min，離心過后取下層水相，過0.22 μm濾膜后裝入上樣瓶存于4 ℃，用氨基酸分析儀(L-8900，日本) 測定游離氨基酸的含量。

1.4.4 營養物質表觀消化率 分別于育肥階段試驗結束前3 d，以欄為單位進行糞便收集，固定收糞時間為每天下午3點，連收3 d，采用鹽酸不溶灰分(AIA)作為內源指示劑測定粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、粗灰分(Ash)、粗纖維(CF)表觀消化率。

養分表觀消化率(%) =100-(飼糧中AIA含量/糞中AIA含量)×(糞中養分含量/飼糧中養分含量)×100。

1.4.5 肉品質性狀 屠宰后的胴體沿背中線分開，左半部分用于肉品質分析，參照NY/T 821—2004《豬肌肉品質測定技術規范》相關方法測定背最長肌的pH、肉色等胴體品質指標。

1.4.6 實時熒光定量 使用TRIzol試劑從背肌組織中分離出總RNA。分離的RNA用Nano Drop 2000c分光光度計(Thermo，美國)測定RNA濃度和穩定性。利用逆轉錄試劑盒(Thermo，美國)合成了第一條cDNA鏈。每一個樣本用SYBR-Green實時PCR系統進行3次評估。PCR程序如下：95 ℃ 5 min，在95 ℃下擴增45個循環10 s，60 ℃ 10 s，72 ℃ 15 s，擴增檢測慢速氧化型肌纖維(1)、快速氧化型肌纖維(2a)、快速酵解型肌纖維(2b)、中間型肌纖維(2x)和內參(-)的表達。使用2方法計算相對表達。引物如表2所示。

表2 本試驗所用引物序列Table 2 The sequence of primers used in this study

1.5 數據處理及統計分析

采用Excel 2010進行試驗數據整理，并用SPSS 22.0軟件進行獨立樣本檢驗。以<0.05作為差異顯著性判斷標準。

2 結 果

2.1 低蛋白日糧添加Asp對豬在斷奶至育肥階段生長性能的影響

由表3可知，與對照組相比，斷奶階段，試驗組ADG較對照組提高了15.69%(<0.05)， F/G極顯著降低了17.03%(<0.01)，ADFI無顯著差異(>0.05)；生長階段與育肥階段，試驗組與對照組相比，ADFI、ADG、F/G均無顯著差異(>0.05)。斷奶至育肥階段生豬飼喂補充0.5%Asp的低蛋白日糧，從整體效果來看，對其生長性能無顯著影響。

表3 低蛋白日糧添加Asp對豬斷奶、生長、育肥階段生長性能的影響Table 3 Effect of low-protein diet supplemented with Asp on growth performance of pigs during weaning, growing and fattening stages

2.2 低蛋白日糧添加 Asp對豬在斷奶至育肥階段血液生化指標的影響

由表4可知，斷奶階段，與對照組相比，試驗組斷奶仔豬血清ALB和ALP顯著升高(<0.05)，分別升高了30.19%和33.64%，但對 TP、ALT、AST等無顯著影響(>0.05)；生長階段與育肥階段，與對照組相比，試驗組血清ALB、ALP、TP、ALT、AST等均無顯著差異(>0.05)。

表4 低蛋白日糧添加Asp對豬在斷奶、生長、肥育階段的血液生化的影響Table 4 Effect of low-protein diet supplemented with Asp on blood biochemical indexes of pigs during weaning, growing and fattening stages

2.3 低蛋白日糧添加Asp對豬在斷奶至育肥階段血清游離氨基酸含量的影響

由圖1可知，斷奶階段，與對照組相比，試驗組斷奶仔豬血清Pro、Met、Phe和Thr含量顯著降低(<0.05)，分別降低了35.49%、47.66%、22.64%和23.66%。試驗組斷奶仔豬血清Asp、His和Tyr極顯著低于對照組(<0.01), 分別降低了26.93%、48.42%和50.41%。與對照組相比，試驗組斷奶仔豬血清氨態氮和Lys極顯著升高(<0.01)，分別提高了34.13%和57.30%。生長階段，與對照組相比，試驗組生長豬血清中Asp和Lys含量顯著低于對照組(<0.05)，分別降低了25.33%和20.63%；試驗組生長豬血清氨態氮含量極顯著降低了19.74% (<0.01)。育肥階段，試驗組與對照組相比，血清Asp和Thr含量顯著降低(<0.05)，分別降低了29.10%和30.33%。

*. 表示存在顯著性差異(P<0.05)；**. 表示存在極顯著性差異(P<0.01)。下圖同*. Indicates that there is significant difference (P<0.05); **. Indicates that there is extremely significant difference (P<0.01). The same as below圖1 低蛋白日糧添加Asp對豬斷奶、生長、育肥階段的血清游離氨基酸的影響Fig.1 Effects of low-protein diet supplemented with Asp on serum free amino acids of pigs during weaning, growing and fattening stages

2.4 低蛋白日糧添加Asp對豬在育肥階段養分表觀消化率的影響

由表5可知，與對照組相比，育肥豬總能、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分和粗纖維表觀消化率極顯著升高(<0.01)，分別升高了3.08%、4.69%、4.07%、21.50%和38.35%。

表5 低蛋白日糧添加Asp對育肥豬養分表觀消化率的影響Table 5 Effects of low-protein diet supplemented with Asp on nutrient apparent digestibility of fattening pigs %

2.5 低蛋白日糧添加Asp對豬在育肥階段肉品質的影響

由表6可知，屠宰后45 min，試驗組肉色與pH較對照組均無顯著差異(>0.05)；屠宰后24 h，與對照組相比，試驗組肉色、pH、剪切力均無顯著差異(>0.05)，但試驗組熟肉率極顯著提高了6.49% (<0.01)。

表6 低蛋白日糧添加Asp對育肥豬肉品質的影響Table 6 Effect of low-protein diet supplemented with Asp on meat quality of fattening pigs

2.6 低蛋白日糧添加Asp對豬在育肥階段肌纖維分子mRNA相對表達量的影響

由圖2可知，與對照組相比，試驗組1的mRNA的相對表達量顯著提高了57%(<0.05)，2a、2b和2x等mRNA的相對表達量無顯著差異(>0.05)。

圖2 低蛋白日糧添加Asp對育肥豬肌纖維分子相對表達量的影響Fig.2 Effects of low-protein diet supplemented with Asp on molecular relative expression of muscle fiber in fattening pigs

3 討 論

3.1 低蛋白日糧添加Asp對豬在斷奶至育肥階段生長性能和血液生化指標的影響

以玉米-豆粕為基礎并通過平衡Lys、Met、Thr和Trp等氨基酸的低蛋白豬飼料，目前在豬養殖中已成功應用。本試驗結果發現，低蛋白日糧添加0.5%Asp對豬在生長和育肥階段的生長性能無顯著影響，但能夠有效改善其在斷奶階段的平均日增重和料重比。提示豬在斷奶階段對Asp的需求增加，低蛋白日糧不足以滿足其正常的營養需求。這可能是因為Asp作為一種功能性氨基酸，在低蛋白日糧條件下添加Asp可促進仔豬機體能量、蛋白質等代謝，改善腸道功能，進而有效緩解仔豬斷奶應激和提高免疫力，而生長肥育階段豬已適應環境，體內合成的Asp足以滿足正常需求，故對其生長性能無顯著影響。同時，本試驗結果也與石海峰和段杰林研究結果一致，表明斷奶仔豬在免疫或氧化應激條件下，日糧添加0.5%或1%的Asp可有效改善仔豬生長性能。眾所周知，血清中TP和ALB指標能夠反映機體蛋白質代謝和免疫力情況，血清中TP含量升高，則表明機體蛋白質合成增加，血清ALB能夠清除自由基，同時能夠保護機體免疫系統。本研究發現，低蛋白日糧中添加0.5%Asp能夠顯著提高豬在斷奶階段血清中的ALB和TP含量，但對生長和肥育階段無顯著影響，這也進一步說明低蛋白日糧添加Asp可提高斷奶階段生長性能的原因。Asp不僅可以促進血清中免疫指標的升高，也有研究表明Asp可以作為中樞和外周神經系統中的神經遞質，在調節免疫反應中發揮作用，并且，Asp還能夠參與巨噬細胞中精氨酸-NO循環，促進細胞中NO的生成，能夠增強機體抗微生物和有害細胞的能力，這也可能是Asp能通過改善仔豬免疫力，從而改善仔豬生長性能的原因。

3.2 低蛋白日糧添加Asp對血清游離氨基酸含量及營養物質表觀消化率的影響

動物機體氨基酸代謝和蛋白質沉積情況可通過血清游離氨基酸的變化得到體現。本研究發現，低蛋白日糧添加0.5%Asp可顯著降低豬在斷奶、生長、育肥階段血清中Asp的含量，表明低蛋白情況下，Asp能夠促進豬機體對血清游離Asp的利用率，可更好地維持豬生長過程中腸道的發育及能量狀態；Pro和Thr能夠阻止淋巴細胞的凋亡，并促進抗體的產生，本研究證實，低蛋白日糧添加0.5%Asp極顯著降低了斷奶仔豬血清中Pro的含量，并顯著降低了斷奶仔豬和育肥豬血清Thr水平，表明添加Asp有利于促進斷奶仔豬和育肥豬血清中Pro和Thr的利用，改善機體免疫狀態；Lys是豬第一限制性氨基酸，其不僅能夠進入三羧酸循環，為蛋白質合成供能，并參與機體酶、骨骼肌和一些激素的合成，Met屬于含硫氨基酸，其代謝物不僅在緩解氧化應激發面發揮重要作用，還能為機體蛋白質和核酸甲酰化提供甲基，提高蛋白活性，在本試驗中，日糧添加Asp極顯著提高了斷奶仔豬血清中Lys含量，并使Met含量顯著降低，表明在低蛋白情況下，日糧添加0.5%Asp有利于斷奶仔豬的蛋白沉積。眾所周知，豆粕中含有的抗胰蛋白酶、尿毒酶等能夠破壞小腸結構進而影響飼料的消化吸收，低蛋白氨基酸平衡日糧更加有利于豬對營養物質的利用，胡琴等研究表明，低蛋白日糧能夠有效提高育肥豬干物質和粗脂肪消化率，本研究也獲得類似結果，同時，本試驗還發現低蛋白日糧添加0.5%Asp可顯著提高育肥豬總能、粗蛋白等表觀消化率。本試驗結果表明，低蛋白日糧添加0.5%Asp可提高全程飼養(育肥豬)血清中氨基酸利用率和營養物質表觀消化率，這可能與Asp能夠提高腸黏膜中二糖酶的活性和調節腸道氨基酸轉運載體的表達相關，對于育肥階段養分表觀消化率提高，生長性能卻沒有顯著改變，可能與豬在此階段對營養物質的利用率不充分有關，但其具體原因，仍需要進一步研究。

3.3 低蛋白日糧添加Asp對豬在育肥階段肉品質和肌纖維相關基因mRNA表達量的影響

育肥豬的肉質性狀受到多種因素調節，其中肌纖維類型對肉品的pH、肉色、嫩度、肌內脂肪含量等具有重要的影響。豬的肌纖維在代謝上可分為慢速氧化型(1)、快速氧化型(2a)、快速酵解型(2b)和中間型(2x)等4種類型。研究表明，蛋白水平影響肌纖維類型的組成，飼喂低蛋白日糧的豬具有更高比例的氧化型肌纖維，氧化型肌纖維脂質含量更高，其中慢速氧化型(1)有利于增加豬肉的嫩度與多汁性，本研究也獲得類似結果，在低蛋白條件下，全程飼喂0.5%Asp可顯著提高1的mRNA表達量，并顯著提高了肉品熟肉率；而熟肉率、系水力能夠體現肉品的多汁性，這也進一步說明低蛋白日糧添加0.5%Asp能夠增加肉品的多汁性。低蛋白日糧添加0.5%Asp對肉品質具有一定改善作用，其原因可能與Asp能夠促進肌纖維向1型肌纖維轉化有關，通過改變肌纖維的類型來調節肌內脂肪含量；其次，Asp還可能通過調節脂肪細胞中脂質的合成和分解來調節脂肪含量。研究表明，Asp能夠改善腸道微生物的豐度，腸道微生物及其代謝物可通過與腸上皮細胞G蛋白偶聯受體結合調控宿主機體的代謝反應，從而影響營養物質沉積，還有研究發現，腸道微生物代謝產生的短鏈脂肪酸通過與G蛋白偶聯受體結合能夠調節脂肪的生成與分解，從而能夠影響脂肪的沉積，這可能也是Asp能夠改善肉質的一個重要原因。

4 結 論

斷奶至育肥階段豬全期飼喂添加0.5%Asp的低蛋白日糧，僅對斷奶階段仔豬生長性能具有改善作用；但通過全期飼喂，低蛋白日糧補充0.5%Asp卻可提高營養物質表觀消化率，促進血清氨基酸利用率，并通過提高1的mRNA表達量改善肉品熟肉率，有利于改善肉品質性狀。