CN103798522A

CN103798522A - 一种降低动物粪便中氮磷***量的饲料添加剂

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Publication number: CN103798522A
Application number: CN201410064146.2A
Authority: CN
Inventors: 蔡青和; 王国水; 汪以真; 陈远庆; 郭宝海; 毛勇; 毛慧敏; 计成
Original assignee: INSTITUTE OF FEED SCIENCE ZHEJIANG UNIVERSITY; TIANPENG GROUP Co Ltd; China Agricultural University
Current assignee: INSTITUTE OF FEED SCIENCE ZHEJIANG UNIVERSITY; TIANPENG GROUP Co Ltd; China Agricultural University
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2034-02-25
Also published as: CN103798522B

Abstract

本发明提供了一种降低动物粪便中氮磷***量的饲料添加剂及其应用，本发明通过在低蛋白日粮基础上添加组氨酸、β-丙氨酸和复合酶制剂，从而降低了动物粪尿中氮磷***量和***率。本发明的降低动物氮磷***量的饲料添加剂是一种成本低廉、绿色环保的添加剂，同时可保持日粮氨基酸平衡并满足动物生长发育的营养需要，具有较高的推广应用价值。

Description

一种降低动物粪便中氮磷***量的饲料添加剂

技术领域

本发明涉及农业与生物技术领域，具体来说涉及饲料添加剂领域，更具体地说，涉及一种降低动物氮磷***量的饲料添加剂及其应用。

背景技术

氮和磷是猪粪尿中引起环境污染的主要物质。猪饲料中氮和磷的含量很高，但仅有部分氮和磷沉积在动物体内，大部分饲料中的氮和磷会随着粪尿被***到环境中。因此，如何降低猪粪尿中氮和磷的***，已成为养猪业向环境友好型方向发展的重要因素。而减少氮和磷排出量最有效的方法是在保持日粮氨基酸平衡和满足生长发育营养需要的前提下，降低日粮中蛋白质的含量，从而在提高饲料蛋白质利用率的同时，实现降低环境污染的效果。

所谓低蛋白日粮，系指与高蛋白日粮相比，其蛋白质水平较低的日粮，这里的高蛋白质日粮通常为典型日粮或按某一饲养标准配制的日粮。低蛋白日粮与高蛋白日粮相比，前者的限制氨基酸种类较多和限制程度也较大，日粮限制性氨基酸的满足程度制约低蛋白日粮的蛋白质水平。

动物对蛋白质的需要，实质上是对氨基酸的需要。故降低日粮中蛋白质含量，必须满足其对氨基酸的需要，这时往往需要补充一些人工合成的必需氨基酸，才能维持动物的生产性能。因此，利用低蛋白日粮首先需要确定动物的氨基酸需要量，再根据日粮的限制性程度依次满足。

早在1944年，Block和Bolling就得出生长动物的氨基酸需要量可以由动物体蛋白的氨基酸组成来确定的结论。近年来，诸多学者进一步研究发现，只有在日粮氨基酸保持平衡的情况下，氨基酸才能被动物机体有效地利用，任何一种氮基酸缺乏或过量都会降低日粮中其他氨基酸的利用率。即合理的氨基酸营养不仅要求日粮中各种必需氨基酸种类齐全和含量适宜，而且各种必需氮基酸之间以及必需氨基酸和非必需氨基酸之间的比例和动物的需要相吻合，这就是所谓的理想蛋白质。

从低蛋白日粮的定义以及理想氨基酸模式或理想蛋白的发展过程和定义看，低蛋白日粮就是理想氨基酸模式在生产实际中的应用，是尽量接近理想氨基酸需要的最低蛋白日粮，接近程度越高，越能满足动物对氨基酸的需要，动物的生产性能也越高。

研究结果表明，通过日粮添加合成氨基酸，按照猪的理想蛋白氨基酸模式来配制生长猪的低蛋白日粮，只要其理想蛋白质或可消化氨基酸需要得到满足，就不会影响猪只的生产性能。大量研究表明，日粮蛋白质水平降低2%以上可显著降低氮的排出，在此情况下，必须补充赖氨酸和蛋氨酸，在大多数情况下还必须补充苏氨酸和色氨酸。在所有的试验里，低蛋白日粮均显著减少氮的排出。平均而言，每减少1%的蛋白质，就可以使氮排出降低10%，低蛋白日粮至少可以使氮排放减少25％。如果饲养阶段设置越多，那么氮排放最多能够减少50%（Heger，1997）。

但是将日粮蛋白水平降的过低，会显著降低动物的生产性能。虽然国内外部分的试验证明，畜禽日粮中氨基酸（AA）的种类、比例和数量如能满足动物所需，可以在降低日粮蛋白水平的基础上，保证畜禽生产性能不变。同时，畜禽氮沉积和氮排放、热应激能力均会有所改善。但是，如果过度降低降低日粮蛋白水平，无论如何保证AA的需要，动物的生产性能均无法达到理想水平，胴体体脂肪含量有所上升；并且，小规模实验和大规模饲养相比，后者的动物生产性能更严重地受到蛋白水平的影响。

肌肽(carnosine)是由β-丙氨酸和L-组氨酸组成的二肽，广泛存在于脊推动物的肌肉组织和脑组织中(Boldyrev，2000)。作为动物机体的一种内源性二肽，肌肽具有许多重要的生物学活性。肌肽的生物学功能包括：对细胞的抗衰老和幼化作用、抗氧化作用、对金属离子的螯合作用（一方面，肌肽与金属螯合，可促进金属离子的转运与吸收；另一方面，肌肽可与金属离子螯合来抑制金属离子诱导的氧化反应）、神经调节作用（肌肽能通过调节Zn和Cu的作用而作为一种间接的神经调节因子（Michelle等，2000））、保持细胞间pH值的稳定和其它生理功能（免疫调节作用、与维生素E的协同抗氧化作用（Hipkss等，2000）等）

β-丙氨酸是构成维生素泛酸的基本成分，可用于泛酸和辅酶A的合成等，在生物学上是一种很重要的氨基酸。β-丙氨酸另外一个重要的生理功能就是与L-丙氨酸合成肌肽，发挥肌肽的生物调节作用。而且已经有多项研究证实，它还是肌肽合成的限制型氨基酸（Barkardjiev和Bauer，1984；Dunnett和Harris，1999；Harris等，2006）。

组氨酸作为蛋白质结构的一部分，同其它氨基酸一样，参与动物机体蛋白质合成同时还以多种形式广泛参与机体的各种生理生化过程，其中包括组成多种生理生化活性成分、清除细胞内氧化物质和参与免疫调节等。

谷物籽实中的碳水化合物10％-90％由淀粉组成，10％～30％由非淀粉多糖(NSP)组成。因畜禽肠道中没有水解NSP的酶类，日粮中大多数的NSP不能被单胃动物消化和吸收。在许多情况下，谷物籽实中NSP的同时可导致小肠内容物的粘度增加，降低其他营养物质的利用率。这不仅会影响常规营养成分如蛋白质、脂肪的吸收(Fengler和Marquardt，1988；Wang等，1992)，同时日粮中矿物质如钙、磷和锌的利用率也显著降低。复合酶制剂（包括β-葡聚糖酶、半纤维素酶、纤维素酶和戊聚糖酶）大多由非淀粉多糖酶构成。Owsley等(1986)报道，在饲料中加入可分解纤维素、蛋白质和淀粉的酶，肠道中可供进一步水解基质增加，从而促进内源酶的分泌。

酶制剂是一种具有活性的蛋白质制剂，常用于食品、药品和饲料的生产中，饲料中添加某些酶制剂可以减少畜禽粪便***量，减轻环境污染。大量研究表明，日粮中添加某些外源酶制剂可显著提高饲料中能量、蛋白质的消化率。纤维素酶、***木聚糖酶、β-葡聚糖酶等可分解纤维性饲料原料，蛋白酶则可直接促进蛋白质原料的分解。应用这些酶制剂可直接提高蛋白质和氨基酸的利用率，这样就可有较高比例的氨基酸被用于动物的生长，而不会被动物***出体外(Close，1996)。

目前虽然现有技术已知上述原料虽然理论上可以提高动物的蛋白质和氨基酸利用率，但是在实际生产中，提高的幅度非常有限，尤其是对于大规模养殖的猪场，应用时提高利用率的效果往往非常不理想，往往造成商品猪的营养缺乏，或并不能降低猪的氮磷***量，从而无助于环境污染，仍然需要投入大量蛋白质原料，且产出大规模的废弃物，对环境造成严重污染。

发明内容

基于现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种可以降低动物氮磷***量的饲料添加剂及其应用。本发明创造性地解决了现有技术中存在的技术问题，在典型的玉米-豆粕型日粮中，在不影响生长性能、屠宰性状的前提下，开发出一种成本低廉、降低动物氮磷***量的饲料添加剂。

发明人惊奇地发现，通过将组氨酸、β-丙氨酸和复合酶制剂的组合应用，可以开发出成本低廉、绿色环保的低蛋白日粮；三者之间能够实现非常好的协同效果，不但降低了现有技术对酶制剂用量的需求，而且在大规模应用于猪场后，和小规模动物实验以及中等规模的扩大培养相比，总体而言仍然能够实现非常好的上述效果。

因此，本发明提出了如下技术方案，在低蛋白日粮基础上添加0.03%～0.15%组氨酸、0.01%～0.10%β-丙氨酸和0.01～0.10%复合酶制剂。所述%为相对于低蛋白日粮的质量百分比。

优选地，本发明的饲料添加剂的技术方案中，包含0.06％组氨酸。

优选地，本发明的饲料添加剂的技术方案中，包含0.04％β-丙氨酸。

优选地，本发明的饲料添加剂的技术方案中，包含0.02％复合酶制剂。

优选地，本发明的技术方案中，所述的复合酶制剂含木聚糖酶3000～15000IU/g，淀粉酶500～1500IU/g，甘露聚糖酶200～750IU/g。

优选地，本发明的技术方案中，所述的复合酶制剂含木聚糖酶10000IU/g，淀粉酶1000IU/g，甘露聚糖酶500IU/g。

优选地，所述复合酶制剂仅由上述三种酶以上述优选配比组成，从而大大降低了成本，避免了现有技术中需要添加多种酶，需要较高成本的缺陷；同时和使用单一酶以及只有两种复合酶的情况相比，效果又更为优异；上述三种酶的组合是发明人通过大量实验最终确定的，对本发明的效果有至关重要的影响。

本发明的饲料添加剂可应用于动物，但优选应用于猪的饲养中，更优选地，应用于育肥猪的低蛋白日粮配方中。

上述的应用中，与对照组相比，低蛋白日粮及其基础上添加组氨酸、β-丙氨酸和复合酶制剂降低了氮、磷的***量和***率。

本发明中，所述低蛋白日粮的定义指的是相对于典型日粮或按照某一饲养标准配制的日粮而言，蛋白质含量较低的日粮。与高蛋白日粮相比，低蛋白日粮的限制氨基酸种类较多和限制程度较大，日粮限制性氨基酸的满足程度制约低蛋白日粮的蛋白水平。优选地，本发明的低蛋白日粮指的是将日粮蛋白质按照NRC推荐指标降低2～4％（w/w）的日粮，通过添加价格适宜的合成氨基酸，来降低蛋白质原料用量，但能满足动物对氨基酸需求（即保持氨基酸的平衡）的一种日粮。

例如，一种典型的日粮配方是玉米72％（w/w）加豆粕27％（w/w），其蛋白质含量为17.5％（w/w），那么在此基础上的一种典型的低蛋白日粮配方则是玉米82.4％（w/w）加豆粕16％+补充氨基酸（w/w），其蛋白质含量为13.7％（w/w）。

本发明中的降低动物粪便中氮磷***量的饲料添加剂，是一种成本低廉、绿色环保的低蛋白日粮技术，同时可保持日粮氨基酸平衡并满足生长发育的营养需要，具有一定的推广应用价值。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1本发明的饲料添加剂对肥育猪氮、磷***量的影响

1、试验动物

选取日龄和胎次相近的，体重75kg左右的杜长大杂交生长育肥猪240头，按性别和体重随机分为4个处理，每个处理5个重复，每栏为一个重复，每个重复12头猪。试验阶段为75公斤体重到出栏（115kg）。

2、试验日粮

试验开始前，采集所用饲料原料，分析其常规养分和氨基酸含量，以实测值进行配方计算。各原料的营养成分含量参照“中国饲料成分及营养价值表2012版”，营养需要量参考NRC(2012)猪饲养标准。其中对照组采用正常蛋白日粮；处理一组采用低蛋白日粮，其它营养成分含量与正常蛋白日粮基本相同；处理二组在处理一组的低蛋白日粮基础上进一步添加0.06%组氨酸、0.04％β-丙氨酸和0.02％复合酶制剂，试验设计见表1。

β-丙氨酸和组氨酸购自西安森福高科生物技术有限公司；复合酶制剂：含木聚糖酶10000IU/g，淀粉酶1000IU/g，甘露聚糖酶500IU/g。

表1试验设计

组别	试验日粮
		对照组	基础日粮
处理一（低蛋白组）	低蛋白日粮
		处理二（含有本发明添加剂的组）	低蛋白日粮+组氨酸+β-丙氨酸+复合酶制剂

3、饲养管理饲养试验在浙江省江山市天蓬畜业有限公司种猪场进行，圈舍面积为300cm×300cm。试验采用自动饮水，饲喂按照猪场日常饲喂程序进行，刚转入育肥舍的猪每日7:00、11:30、16:30三次饲喂，一个月后改为每日7:00、16:30两次饲喂，供料前观察猪的腹泻及健康状况，按常规程序进行驱虫和免疫。

饲养试验分别于试验开始和结束时在早晨空腹称重，按圈记录采食量，计算平均日增重、采食量与料肉比。数据分析以重复为统计单位，所有数据分析采用SPSS（17.0）软件ANOVO模型的单因素分析，P值在0.05水平上差异显著。差异显著时采用Duncan多重比较。试验结果见下表2。

由表2可知，各处理间平均日增重和平均日采食量差异不显著(P＞0.05)，处理一组极显著降低了日采食量（P＜0.01）。试验结果表明，处理二组不影响肥育猪的生产性能。处理一组与处理二组较对照组相比，日增重分别提高1.44％和2.99％（P＞0.05），料肉比呈下降趋势。

表2低蛋白饲粮对肥育猪生产性能的影响

项目	对照组	处理一组	处理二组
				平均日增重/ADG/kg	0.903±0.019	0.916±0.033	0.930±0.018
平均日采食量/ADFI/kg	2.91±0.03^B	2.80±0.06^A	2.99±0.06^B
				料肉比/FCR	3.22±0.08	3.07±0.08	3.22±0.08

注：表中同行数字肩标字母不同为差异显著(P＜0.05)，字母相同表示差异不显著(P＞0.05)。

于试验末禁饲24小时，每重复随机挑选2头猪（公母各1头），用真空采血管于前腔静脉采血约10mL，室温下倾斜放置30min后，3500r/min离心15min，分离血清于-20℃保存备用。血清指标测定由北京华英生物研究所完成。

数据分析以重复为统计单位，所有数据分析采用SPSS（17.0）软件ANOVO模型的单因素分析，P值在0.05水平上差异显著。差异显著时采用Duncan多重比较。试验结果见下表3。

由表3可知，处理一组与处理二组与对照组相比，显著降低了血清尿素氮和丙二醛的含量（P＜0.05）。血清尿素氮的水平分别降低了32.13％和25.51％（P＜0.05）。丙二醛的水平分别降低了22.82％和22.28％。

表3低蛋白饲粮对血清中尿素氮和丙二醛含量的影响

项目	对照组	处理一组	处理二组
				血清尿素氮UN/（mmol·l^-1）	6.35±1.27^a	4.31±0.69^b	4.73±0.45^b
血清中丙二醛MDA（nmol·l^-1)	5.61±0.62^a	4.33±0.31^b	4.36±0.24^b

粪氮***指标在试验中期选3d，统计各重复加料量和剩料量，计算3d耗料量，每天以每个重复为单位收集全部粪便，按鲜重的5％加入10％硫酸固氮，每天取称重搅匀后的粪样500g，在烘箱中于65℃下烘干48h,烘干方法参照中华人民共和国农业行业标准(NY/T305.1-1995)。将风干粪样混合粉碎过40目筛，放入自封袋中，存入冰箱用于氮、磷的测定。

取尿样时记录每天的总量后，按原尿体积的10％取样，并按尿样体积的5％加入10％浓硫酸固氮，-20℃冷冻保存，最后将3d的尿液混匀备用。

用凯氏定氮法测定氮含量，用钒钼铵比色法测定磷含量。

数据分析以重复为统计单位，所有数据分析采用SPSS（17.0）软件ANOVO模型的单因素分析，P值在0.05水平上差异显著。差异显著时采用Duncan多重比较。

处理二组即本发明的在低蛋白日粮中添加组氨酸、β-丙氨酸和复合酶制剂对猪氮、磷***的影响见表4。由表4可知，相比于对照组，处理一组和处理二组在氮的表观消化率方面与对照组差异不显著(P＞0.05)。相比于对照组，处理一组和处理二组显著降低了氮的***量(P＜0.05)，氮的减排率分别达到了35.89%和28.57%。

表4低蛋白日粮对肥育猪氮***量的影响

项目	对照组	处理一组	处理二组
				氮的表观消化率	0.87±0.01	0.86±0.01	0.87±0.01
平均摄入氮（g/d）	78.44^a±3.76	68.42^b±2.35	72.95^c±1.19
				氮***量（g/d）	54.67^a±1.47	35.05^b±0.92	39.05^c±0.73
氮减排率（％）		35.89	28.57

在发明人在先的研究中发现，对于较大的养殖规模而言，无论是单独添加组氨酸，还是添加昂贵的复合酶制剂（其中包含至少4种以上酶制剂），在规模增大后均无法取得较好的效果，氮磷排放率仍然很高，难以达到环境友好的要求；如在此基础上为了降低动物氮磷排放量强行降低蛋白质含量，则会对猪育肥过程造成影响，使最终育肥过程变长，或育肥猪质量无法达到预期要求。

本发明则通过在低蛋日粮中添加组氨酸、β-丙氨酸和复合酶制剂，发现在实现快速保质保量育肥的基础上可以大幅度降低动物氮磷排放量，大幅度降低了环境污染，发明人分析，这种优异且不随规模增大而明显降低的效果是由于本发明的三种添加剂组分之间相互协调增效造成的。

表5低蛋白日粮对肥育猪磷***量的影响

项目	对照组	处理一组	处理二组
				磷的表观消化率	0.48^a±0.01	0.47^a±0.06	0.54^b±0.01
平均摄入磷（g/d）	18.98^b±0.33	17.8^a±0.78	19.80^b±0.37
				磷***量（g/d）	10.16±0.11	9.68±0.79	9.39±0.78
磷减排率（％）		4.72	7.58

本发明在低蛋日粮中添加组氨酸、β-丙氨酸和复合酶制剂对猪磷***的影响见表5。由表5可知，相比于对照组，处理一组在磷的表观消化率方面与对照组差异不显著(P＞0.05)，处理二组在磷的表观消化率方面显著高于对照组(P＜0.05)。相比于对照组，处理一组和处理二组磷的减排率分别达到了4.72%和7.58%。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种降低动物粪便中氮磷***量的饲料添加剂，其特征在于，在低蛋白日粮基础上添加0.03%～0.15%组氨酸、0.01％～0.10％β-丙氨酸和0.01～0.10％复合酶制剂，所述%为质量百分比。

2.根据权利要求1所述的降低动物粪便中氮磷***量的饲料添加剂，其特征在于，包含0.06％组氨酸。

3.根据权利要求1所述的降低动物粪便中氮磷***量的饲料添加剂，其特征在于，包含0.04％β-丙氨酸。

4.根据权利要求1所述的降低动物粪便中氮磷***量的饲料添加剂，其特征在于，包含0.02％复合酶制剂。

5.根据权利要求1所述的降低动物粪便中氮磷***量的饲料添加剂，其特征在于，所述的复合酶制剂含木聚糖酶3000～15000IU/g，淀粉酶500～1500IU/g，甘露聚糖酶200～750IU/g。

6.根据权利要求1所述的降低动物粪便中氮磷***量的饲料添加剂，其特征在于，所述的复合酶制剂含木聚糖酶10000IU/g，淀粉酶1000IU/g，甘露聚糖酶500IU/g。

7.根据权利要求1所述的降低动物粪便中氮磷***量的饲料添加剂，其特征在于，所述的低蛋白日粮是在正常蛋白日粮基础上粗蛋白质水平降低2～4％的日粮，而其它营养成分含量与正常蛋白日粮相同。

8.一种用于饲喂动物的低蛋白日粮，其特征在于，包含权利要求1所述的降低动物氮磷***量的饲料添加剂。

9.权利要求1所述的降低动物粪便中氮磷***量的饲料添加剂在饲喂动物中的应用。

10.权利要求8所述的低蛋白日粮在饲喂动物中的应用。