断奶仔猪营养减排技术研究进展

■王修启 范宏博 黎相广

（华南农业大学动物科学学院，广东广州 510642）

随着养猪业集约化发展，大量排泄物引起的污染问题越来越严重，且净化难度大、费用高，制约着养猪业的可持续发展。《全国第一次污染源普查公报》指出，畜禽养殖业的污染排放已经成为我国最重要的污染排放源之一。与其它阶段的猪相比，断奶仔猪生产过程中的污染物排放有其特点，一方面，早期断奶仔猪的消化系统未发育完全，氮、磷等营养物质利用率低；另一方面，为了促进生长和预防腹泻等疾病，断奶仔猪生长中通常使用大量抗生素、高铜、高锌等，使得抗生素、铜和锌过量排放。因此，如何通过营养调控的技术，既不降低断奶仔猪生产效率，又减少污染物的排放，成为行业亟需解决的问题。本文综述断奶仔猪氮、磷、铜、锌和抗生素的营养减排技术研究进展，探讨其可行性。

1 低蛋白质日粮减少氮排放

玉米-豆粕型日粮是我国养猪业的主要日粮类型，豆粕中富含大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白，可引起仔猪肠道超敏反应。降低日粮蛋白质水平，不但可以有效地减少腹泻的发生概率，还可以提高饲料转化效率、减少氮排放。然而，低蛋白质日粮影响氨基酸供给的平衡，导致猪生产性能降低[1]。目前，科学家们正在不断地探索低蛋白质日粮在猪生产中应用的可行性。Toledo等[2]在6～15 kg仔猪中的研究发现，当日粮粗蛋白质水平为15%时，调整必需氨基酸和非必需氨基酸的比例为53∶47，低粗蛋白质日粮组的生产性能与21%粗蛋白质日粮组无显著差异（P＞0.05），总氮排放量降低45.7%（P＜0.05）。Gloaguen等[3]研究表明，给10～20 kg仔猪饲喂氨基酸平衡日粮，16.8%粗蛋白质组与19.7%粗蛋白质组的氮沉积无显著差异（P＞0.05），氮排放减少29%（P＜0.05）。Zhang等[4]对28～42日龄的断奶仔猪研究发现，相对于正常粗蛋白质水平（20.9%）的日粮，低粗蛋白质水平（17.1%）日粮降低了断奶仔猪的生产性能和小肠绒毛高度，这种负面影响可通过在低蛋白质日粮中添加支链氨基酸得到改善，小肠中与支链氨基酸转运相关的氨基酸转运载体表达量也显著提高，提示在低蛋白质日粮（平衡几种主要的必需氨基酸基础上）中，添加支链氨基酸提高断奶仔猪肠道中氨基酸转运载体表达，从而提高氮营养素的利用效率。在低蛋白质日粮的基础上，通过平衡日粮氨基酸水平或者进一步添加支链氨基酸等功能性氨基酸，可有效地提高断奶仔猪对日粮蛋白质的利用效率，减少氮排放。日粮粗蛋白水平降低的越多，需要平衡的氨基酸种类越多，即便如此，也不可以无限制地降低粗蛋白水平。一般认为，在NRC推荐日粮粗蛋白质水平的基础上，降低3个百分点，平衡赖、蛋、苏、色4种必需氨基酸，基本可以满足断奶仔猪生长性能需求，如能够同时补充支链氨基酸，则效果更佳。

2 磷减排

植物性饲料原料中约有60%～80%的磷是以植酸磷的形式存在，然而，猪和家禽等单胃动物消化道不分泌植酸酶，因而无法利用植酸磷，造成60%～75%的磷被直接排放到环境中。在仔猪饲粮中添加微生物源植酸酶可提高磷利用率和减少粪磷排放[5]。Adeola等[6]研究证明，低磷玉米-豆粕型日粮中添加500 FTU/kg和1 000 FTU/kg大肠杆菌源植酸酶，断奶仔猪平均日增重分别提高20%和30%，料重比分别降低18%和17%。Jendza等[7]证明，在低磷玉米-豆粕型日粮中添加1 000 FTU/kg植酸酶，仔猪粪便中水溶性磷降低42%。日粮中添加外源植酸酶不但增加饲料成本，将微生物源的植酸酶与饲料原料混合也给饲料生产带来了不便，阻碍了外源微生物植酸酶在畜禽饲料中的使用。

随着转基因技术的发展，转植酸酶大豆、转植酸酶小麦相继出现。中国农业科学院通过向玉米中导入来源于黑曲霉Aspergillus niger的植酸酶基因phyA2，成功培育出转植酸酶基因玉米[8]。Nyannor等[9]通过10 kg仔猪试验证明，在低磷饲料（NPP，0.14%）中添加不同剂量转植酸酶基因玉米（日粮植酸酶活性分别为0、16 500、33 000 FTU/kg和49 500 FTU/kg），试验期28 d，日增重、饲料转化率和血磷水平均呈线性增加，干物质、能量、钙和磷的回肠表观消化率也呈极显著提高（P＜0.01）。黎相广等[10]研究表明，在低磷（磷酸氢钙用量降低50%）日粮中使用6%转植酸酶基因玉米（日粮植酸酶活性为5 000 FTU/kg），与正常磷日粮相比，可显著提高断奶仔猪的平均日增重、平均日采食量(P＜0.05)，磷表观消化率提高15.8%(P＜0.05)。转植酸酶基因作物的成功培育，为提高畜禽对饲料磷的利用、减少磷排放，提供了可行的解决方案。

3 铜减排

铜作为许多酶的组成成分或辅助因子，在机体新陈代谢和生长发育过程中必不可少。日粮中添加适量的铜可促进断奶仔猪生长，提高饲料转化率和抗病能力。硫酸铜因价格低廉、使用方便，通常作为饲料首选铜源。但硫酸铜存在生物学利用率低，过量使用又会造成饲料适口性差、维生素氧化、铁和锌吸收受阻等问题，约72%～90%未被利用的铜被排出动物体外后易造成土壤和水污染[11]。

氨基酸螯合铜作为一种新型的有机铜源，具有更高的生物学效价[12]，猪日粮中用低剂量的氨基酸螯合铜替代高剂量的硫酸铜，不影响动物生产性能，但可以显著降低粪铜的排泄量[13]。余斌等[14]在日粮中分别添加不同剂量赖氨酸铜和200 mg/kg（以铜计，下同）硫酸铜，研究其对断奶仔猪生长性能的影响，结果表明，添加100 mg/kg赖氨酸铜和200 mg/kg硫酸铜对仔猪的平均日增重和料重比无显著差异(P＞0.05)。金成龙等[15]通过用不同浓度甘氨酸铜替代硫酸铜的研究表明，100 mg/kg的甘氨酸铜可有效替代200 mg/kg的硫酸铜，对断奶仔猪的平均日增重、平均日采食量、料重比、腹泻率和血清生化指标无显著影响（P＞0.05），粪铜含量降低41.1%（P＜0.05）。目前，用氨基酸螯合铜替代硫酸铜，是断奶仔猪生产中铜减排的可行技术。

4 锌减排

仔猪饲料中添加药理剂量的氧化锌可降低腹泻率、增强免疫力、促进生长、提高仔猪存活率。但氧化锌的利用率较低，长期超量使用不但会导致仔猪后期生长受抑制[16]，还造成锌的过量排放。一方面，采用包被技术或缓释技术可减少氧化锌在胃酸环境下的消耗，保证其在肠道的正常释放，减少氧化锌的用量和锌排放。研究表明，低剂量的包膜氧化锌（380 mg/kg和570 mg/kg）可替代高剂量的氧化锌（2 250 mg/kg），同时确保预防腹泻和促生长的效果[17]；此外，锌的作用效果受其添加形式影响，日粮中添加200～500 mg/kg的有机锌与2 000～3 000 mg/kg的氧化锌相比，断奶仔猪生产性能无显著差异，但显著降低锌排放[18]。

凹凸棒石是一种富含镁铝元素的硅酸盐矿物黏土，具有较大的比表面积、离子吸附与交换能力、热稳定性，在体外模拟仔猪胃肠环境中，载锌凹凸棒石对大肠杆菌有较强的抑制作用[19]。日粮中添加凹凸棒石可改善断奶仔猪小肠形态、提高养分的表观消化率和生产性能[20]。凹凸棒石可以替代断奶仔猪日粮中的氧化锌，可提高平均日增重，并降低粪锌含量[21]。Tang等[22]研究表明，与2 500 mg/kg氧化锌组相比，基础日粮中添加1 800 mg/kg凹凸棒石对断奶仔猪的生长性能和养分表观消化率无显著影响（P＞0.05），但添加凹凸棒石组可显著降低血清锌(0.089 mg/l vs.0.155 mg/l)和粪锌(1.264 g/kg vs.7.322 g/kg)水平(P＜0.05)。此外，其他的非金属矿如蒙脱石等也具有替代氧化锌，控制仔猪腹泻的功能[23-24]。武力等[25]研究表明，用纳米蒙脱石等量替代药理剂量的氧化锌，在试验第14 d和28 d时，纳米蒙脱石组血清锌浓度比氧化锌组分别降低53.10%和45.31%（P＜0.05）、粪锌含量分别降低69.61%和67.89%（P＜0.05）。包被技术和凹凸棒石、纳米蒙脱石等非金属矿均可替代药理剂量锌，达到控制仔猪腹泻和锌减排的效果，但两者的作用机理不同，使用过程需根据具体情况选择。

5 抗生素替代物

2～6周龄为仔猪被动免疫向主动免疫的过渡期，在30～35日龄前自身合成的抗体数量很少，至6周龄才主要依靠自身合成抗体。早期断奶仔猪无法通过母猪获得母源抗体，导致抵抗力弱，抗病力差[26]。抗生素具有增强抵抗力、促进生长等作用，被广泛应用在仔猪生产中。但长期大量使用抗生素会诱导耐药菌的出现，在动物产品和排泄物中残留，因此，亟需研发新型无残留的抗生素替代物。

5.1 新型酸化剂

断奶仔猪胃酸分泌不足，无法有效激活消化酶，导致消化能力差。而酸化剂能够有效激活胃蛋白酶等酶，提高酶活性，促进养分的消化吸收。中链脂肪酸、二甲酸钾等新型有机酸可改善小肠绒毛发育，抑制肠道大肠杆菌，促进乳酸杆菌生长，调节免疫，提高仔猪胰蛋白酶、乳糖酶和蔗糖酶的活力，从而提高粗蛋白质、能量和粗脂肪的消化率[11，27-28]。研究表明，二甲酸钾可完全或部分替代抗生素，改善断奶仔猪的生长性能，提高免疫力以及抗应激能力[29-30]，可能是通过调节胃黏膜中胃酸分泌相关基因表达来影响仔猪胃酸分泌功能来实现的[31]。

5.2 益生菌

益生菌是活的微生物制剂，可抑制病菌或毒素在肠上皮的黏附，改善宿主肠道微生态菌群，增强肠屏障的功能，调节宿主免疫应答，可有效提高机体免疫能力，促进健康生长[32]。Deng等[33]研究证明，枯草芽孢杆菌RJGP16可显著提高十二指肠和回肠中白细胞介素（IL-6）、回肠中β-防御素2和免疫球蛋白A（IgA）（P＜0.05）水平，对比对照组，IL-6和IgA分别提高35.23%和45.36%。Giang等[34]通过枯草芽孢杆菌在仔猪上的研究发现，枯草芽孢杆菌可显著提高日增重、日采食量（P＜0.05），显著降低腹泻率和提高饲料转化率（P＜0.05）。Gu等[35]研究发现，枯草芽孢杆菌能保护猪肠上皮细胞屏障免受毒素破坏。Alvarado等[36]在断奶仔猪上的试验证明，5 mg/kg苯甲酸和0.5 kg/t芽孢杆菌的合用可减少NH3的排放（P＜0.08），且生产性能与抗生素组无差异（P＞0.05）。翟振亚等[37]通过仔猪试验证明，与抗生素（杆菌肽锌+硫酸抗敌素）组相比，日粮添加1%二甲酸钾+200 g/t凝结芽孢杆菌可显著提高平均日增重，降低料重比（P＜0.05）。表明益生菌和酸化剂的联合使用的效果可能更佳。

5.3 植物提取物

天然植物提取物添加剂含有多种生物活性成分，具有增强免疫力、提高抗病力、增进食欲、促生长的作用。Zanchi等[38]研究表明，与泰妙菌素+磺胺嘧啶组相比，基础日粮添加250 mg/kg的茶树提取物可减少断奶仔猪粪样中梭状芽孢杆菌和肠球菌的数目。Ahmed等[39]研究表明，与阿普拉霉素组相比，基础日粮添加0.2%白藜芦醇可显著提高断奶仔猪饲料转化率（P＜0.05）和血清IgG水平，添加0.012 5%的香精油混合物可显著提高粪中乳酸杆菌的数量（P＜0.05）。Jeong等[40]研究表明，与抗生素组相比，日粮添加0.05%、0.1%、0.2%的地黄、黄芩发酵物对断奶仔猪的平均日增重以及干物质和总能的表观消化率无显著影响（P＞0.05）。植物提取物被认为是一种无残留的绿色添加剂，但其作用效果受各种原料品质、提取工艺和组方等因素的影响，替代抗生素的可行性尚需进一步研究。

6 展望

当前养殖业面临着提高生产效益和减少污染物排放的双重挑战，营养调控技术成为关键的解决途径之一。以低蛋白日粮平衡氨基酸技术减少氮排放；不同形式的植酸酶提供技术，减少磷的排放；凹凸棒石、蒙脱石等替代高剂量氧化锌减少锌的排放；氨基酸螯合铜降低硫酸铜的用量，减少铜排放；新型酸化剂与益生菌组合替代抗生素。上述营养调控技术的联合应用，是实现断奶仔猪增效减排、可持续发展的重要措施。