饲粮中添加胍基乙酸对羔羊生长性能和营养物质消化代谢的影响

刘笑梅 郝小燕 崔 乔 张宏祥 武喜明 耿海霞 张洪亮 张春香 张建新*

(1.山西农业大学动物科学学院，太谷 030801；2.山西祥和岭上农牧开发股份有限公司，右玉 037200；3.山西安弘检测技术有限公司，太原 030000)

养羊业是我国畜牧业的重要支柱产业和扶持方向。集约化舍饲养殖逐渐成为养羊业重要的生产方式，在“高产、优质、高效、生态、安全”的发展要求下，通过肉羊营养精准调控，提高饲料转化率和生长性能，改善产品品质，实现“节本、提质、增效”，是现代肉羊产业发展的必然趋势。胍基乙酸(guanidineacetic acid，GAA)作为一种功能性饲料添加剂，可以应用在反刍动物生产中。目前研究表明，GAA在促进猪、鸡、牛、羊生长方面均有一定效果，还可以提高机体的抗氧化功能，提高动物的屠宰性能，改善肉品质[1-3]。Li等[4]研究表明，饲粮中添加GAA可以提高安格斯肉牛的干物质(dry matter，DM)、粗蛋白质(crude protein，CP)表观消化率，提高动物的生长性能；Liu等[5]研究了饲粮中添加GAA及GAA与包被叶酸(coated folic acid，CFA)互作对安格斯牛的影响，发现GAA组、GAA×CFA组平均日增重(ADG)显著升高，各营养物质表观代谢率均升高，肝脏中胰岛素样生长因子-1(insulin-like growth factor-1，IGF-1)、磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)等基因的表达量均升高。这表明GAA作为功能性饲料添加剂对反刍动物有一定的作用效果。目前，关于GAA在反刍动物上的应用尚处于研究初期，我国农业农村部对GAA在牛、羊上的应用标准还未确定，而且关于GAA对反刍动物营养物质消化代谢的研究较少。因此，本试验旨在研究饲粮中添加GAA对羔羊生长性能和营养物质消化代谢的影响，为GAA在反刍动物生产中的应用提供一定的基础研究依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物与试验设计

试验于2019年在山西祥和岭上农牧开发有限公司完成。试验选取48只4月龄、体重[(24.8±1.3) kg]相近的杜泊×小尾寒羊F1代公羔，采用完全随机分组试验设计分为4组，每组12只羊。各组分别在基础饲粮中添加0(对照组)、300(300GAA组)、600(600GAA组)、900 mg/kg(900GAA组)的GAA，每只羊采取单栏饲养。预试期15 d，正试期70 d，共计85 d。

试验饲粮参考NRC(2007)营养需要量进行配制，基础饲粮组成及营养水平见表1。GAA由北京某农牧科技股份有限公司提供，有效成分含量≥95%。

表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (air-dry basis) %

1.2 饲养管理

试验开始前3 d对试验羊舍进行打扫，做全面消毒处理。预试期期间做好准备工作，为所有试验羊剃毛，对试验羊进行分组、编号和驱虫处理。正试期期间，每天给羊饲喂2次，08:00和17:30各饲喂1次，自由饮水，每天饲喂量根据前1天采食情况进行调整，为了使试验羊达到增重和饱食的效果，保证有剩料，但剩料不超过5%，记录每天的采食量。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 饲粮常规营养物质含量的测定

饲粮DM、粗灰分(Ash)、粗脂肪(EE)和CP含量参照AOAC(2012)[7]方法测定，中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量参照Van Soest等[8]方法测定，钙(Ca)含量采用原子吸收法[9]测定，磷(P)含量采用钒钼黄比色法[10]测定。

1.3.2 生长性能指标的测定

试验羊共称3次重，在正试期第1天晨饲前对所有羊空腹称重，作为初重；在正试期第30天进行第2次称重；在正试期结束当天晨饲前进行第3次称重，作为末重。根据每只羊的采食量计算平均日采食量(ADFI)，根据初重和末重计算平均日增重，根据平均日采食量和平均日增重计算料重比(F/G)。

1.3.3 粪样、尿样指标的测定

饲养试验结束后第2天，每组随机选取6只体重相近的试验羊安置于代谢笼里，采用全收粪收尿的方法进行消化代谢试验，试验预试期4 d，正试期3 d。正试期每日晨饲前需要进行全收粪收尿，并记录每日采食量、粪重和尿量。收粪时每100 g粪样添加25 mL浓度为10%的硫酸进行固氮处理，将正试期所收集粪样混匀后-20 ℃冷冻保存。尿液则需经4层纱布过滤处理，随后每100 mL尿样中添加2 mL浓度为10%的硫酸做固氮处理，将所收集尿液混合后-20 ℃冷冻保存。

将收集的粪样混匀，于65 ℃烘箱中烘48 h，回潮24 h，称重，用于计算粪样初水分。将烘好的样品经0.4 mm筛子粉碎，置于自封袋，用于测定粪样中的DM、有机物(OM)、CP、NDF和ADF含量，其中采用AOAC(2012)[7]方法测定粪样中DM和OM含量；采用Van Soest等[8]方法测定粪样中NDF和ADF含量；尿能(UE)和粪能(FE)采用氧弹量热仪(TJHY-5000，鹤壁市天健电子科技有限公司)测定；粪样和尿样中CP和氮含量使用全自动凯氏定氮仪(K9860)测定；尿样中尿酸含量依据试剂盒(南京建成生物工程研究所)说明书进行测定；采用分光光度计(UV1100，上海天美科学仪器有限公司)对尿样中尿囊素、黄嘌呤和次黄嘌呤含量进行测定；用Chen等[11]方法间接估算瘤胃微生物蛋白(MCP)含量。各指标计算公式如下：

某营养物质表观消化率(%)=100×[(食入
该营养物质含量-粪中该营养物质含量)/
食入该营养物质含量]；
氮的表观消化率(%)=100×(摄入氮-
粪氮)/摄入氮；
沉积氮(g/d)=摄入氮-粪氮-尿氮；
氮沉积率(%)=100×沉积氮/摄入氮；
消化能(MJ/d)=总能-粪能；
总能表观消化率(%)=100×消化能/总能；
代谢能(MJ/d)=消化能-尿能-甲烷能；
总能代谢率(%)=100×代谢能/总能；
嘌呤衍生物(PD)排出量(mmol/d)=0.84x+
0.150W0.75×e-0.25x；
MCP(g/d)=x×70×6.25/(0.116×0.83×1 000)。

式中：甲烷能根据赵一广等[12]的甲烷排放量的预测模型进行估算；x为嘌呤吸收量(mmol/d)；W为试验羊的平均体重。

1.4 数据统计分析

利用Excel 2010初步整理数据，应用SPSS 22.0统计软件对数据进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，差异显著时用Duncan氏法进行多重比较，并采用正交多项式进行线性和二次效应分析。P<0.05表示差异显著，0.05≤P<0.10表示有趋势。

2 结 果

2.1 饲粮中添加GAA对羔羊生长性能的影响

由表2可知，900GAA组的末重和平均日增重显著高于对照组、300GAA组和600GAA组(P<0.05)，料重比显著低于对照组、300GAA组和600GAA组(P<0.05)。饲粮中添加GAA对羔羊的平均日采食量无显著影响(P>0.05)。

表2 饲粮中添加GAA对羔羊生长性能的影响Table 2 Effects of dietary GAA on growth performance of lambs (n=12)

2.2 饲粮中添加GAA对羔羊营养物质表观消化率的影响

由表3可知，900GAA组的DM、OM、CP和NDF表观消化率均显著高于对照组、300GAA组和600GAA组(P<0.05)。饲粮中添加GAA对ADF表观消化率无显著影响(P>0.05)。

表3 饲粮中添加GAA对营养物质表观消化率的影响Table 3 Effects of dietary GAA on nutrient apparent digestibility of lambs (n=6) %

2.3 饲粮中添加GAA对羔羊能量代谢的影响

由表4可知，饲粮中添加GAA对粪能、尿能无显著影响(P>0.05)。900GAA组的摄入总能、消化能、甲烷能和代谢能均显著高于对照组、300GAA组和600GAA组(P<0.05)；其中，900GAA组的摄入总能、消化能、甲烷能和代谢能较对照组分别提高了16.05%、20.94%、29.41%和20.91%。900GAA组的总能表观消化率和总能代谢率均显著高于对照组、300GAA组和600GAA组(P<0.05)。

表4 饲粮中添加GAA对羔羊能量代谢的影响Table 4 Effects of dietary GAA on energy metabolism of lambs (n=6)

2.4 饲粮中添加GAA对羔羊氮代谢的影响

由表5可知，饲粮中添加GAA对粪氮、尿氮无显著影响(P>0.05)。900GAA组的摄入氮、可消化氮显著高于对照组、300GAA组和600GAA组(P<0.05)；其中，900GAA组的摄入氮和可消化氮较对照组分别提高了16.02%和19.01%。900GAA组的沉积氮显著高于对照组、300GAA组和600GAA组(P<0.05)。900GAA组的氮表观消化率显著高于对照组、300GAA组和600GAA组(P<0.05)，且分别提高了2.44%、2.05%和3.20%。900GAA组的氮沉积率显著高于对照组(P<0.05)，但与300GAA组和600GAA组无显著差异(P>0.05)。

表5 饲粮中添加GAA对羔羊氮代谢的影响Table 5 Effects of dietary GAA on nitrogen metabolism of lambs (n=6)

2.5 饲粮中添加GAA对羔羊尿中嘌呤衍生物和瘤胃MCP含量的影响

由表6可知，300GAA组、600GAA组和900GAA组的尿酸含量显著高于对照组(P<0.05)，较对照组分别提高了32.00%、19.00%和28.00%。900GAA组的MCP含量显著高于对照组、300GAA组和600GAA组(P<0.05)。饲粮中添加GAA对羔羊尿囊素、黄嘌呤+次黄嘌呤和总嘌呤衍生物含量均无显著影响(P>0.05)。

表6 饲粮中添加GAA对羔羊尿中嘌呤衍生物和瘤胃MCP含量的影响Table 6 Effects of dietary GAA on urinary purine derivatives and MCP contents of lambs (n=6)

3 讨 论

3.1 饲粮中添加GAA对羔羊生长性能的影响

肌酸在机体能量代谢过程中发挥着重要作用，GAA是机体合成肌酸的唯一前体物，饲粮中添加GAA能提高机体内肌酸的含量，从而提高了磷酸肌酸/ATP的比值，提高能量的利用率，进而促进动物生长，提高饲料利用率[13]。江涛[1]在肉鸡饲粮中添加GAA后，各试验组平均日增重和饲料转化率显著提高，GAA适宜添加剂水平为600 mg/kg。潘宝海等[14]研究表明，饲粮中添加500 mg/kg GAA显著提高了育肥猪的平均日增重，显著降低了料重比，但对平均日采食量无显著影响。饲粮中添加GAA可以有效提高机体的饲料转化率，促进猪和肉鸡的生长，进而提高生长性能[15]，这与本试验研究结果一致。本试验结果表明，饲粮中添加900 mg/kg GAA可显著提高羔羊的平均日增重，显著降低料重比。这主要是因为额外补充GAA使GAA内源合成减少。精氨酸和甘氨酸是体内合成GAA至关重要的物质，额外补充GAA会使动物体内精氨酸、甘氨酸的消耗量减少，从而使精氨酸、甘氨酸更好地参与到动物机体氨基酸和蛋白质的合成中去，以此来加速机体的生长[2]。此外，有研究表明，GAA能促进γ-氨基丁酸分泌，进而推进下丘脑分泌促生长激素释放激素，最终推进垂体分泌生长激素[16]，进而促进动物生长。

3.2 饲粮中添加GAA对羔羊营养物质表观消化率和氮代谢的影响

DM、OM、NDF、ADF、CP表观消化率是衡量饲料营养价值的重要指标，提高各营养物质表观消化率可以有效提高动物的生长性能[17]。反刍动物中的瘤胃微生物可以将饲粮中的纤维物质进行发酵，产生VFA，作为反刍动物的主要能量来源，且这些纤维物质还可以增加动物的饱腹感和改善胴体品质，NDF、ADF表观消化率则可以反映出动物对纤维的利用情况[18]。本试验表明，饲粮中添加900 mg/kg GAA显著提高了羔羊DM、OM、CP、NDF表观消化率，这与Li等[4]研究结果一致。这说明GAA可以改善消化道环境，提高机体消化能力，进而提高机体对饲料的利用率，主要原因有以下几个方面：首先，在羔羊饲粮中添加GAA后可提高其后段消化道的消化能力，本试验之前的研究结果表明，饲粮中添加GAA可显著提高羔羊回肠的长度和重量[19]，促进了肠道的发育，进而提高了机体对营养物质的消化与吸收；其次，Li等[4]研究表明，饲粮中添加GAA可显著提高安格斯肉牛瘤胃液中的果胶酶、蛋白酶等活性，表明GAA可以有效改善瘤胃发酵，促进肠道内消化酶活性，进而提高动物对饲料各营养物质的消化代谢，加快动物的生长。900GAA组CP表观消化率显著升高，充分说明饲粮中添加GAA后改善了羔羊的氮利用率，这也进一步解释了饲粮中添加GAA后羔羊平均日增重提高的原因。

动物的采食量能直接反映摄入氮[20]。Galbraith等[21]研究表明，饲粮中添加肌酸可以提高大鼠的采食量，GAA作为合成肌酸的唯一前体物，可以达到同样的效果。本试验中，饲粮中添加GAA提高了羔羊的平均日采食量，进一步提高了羔羊的摄入氮，符合上述结论。动物体在采食饲粮后，经过消化、吸收等途径被利用，此过程伴随着一部分蛋白质的损失，其中粪氮、尿氮为损失的重要部分，而氮沉积率可以体现饲料的优越性[6]。氮表观消化率、氮沉积也可以反映机体对饲料氮的代谢状况，其中氮沉积能反映出反刍动物对饲料蛋白质的吸收。MCP是反刍家畜小肠可消化蛋白质的重要组成部分之一，也是评定饲料可发酵营养物质利用效率的重要指标[22]。饲粮中的蛋白质经动物采食后，进行消化代谢，其一部分在机体利用，形成MCP，未被瘤胃微生物所降解的部分进入小肠，与MCP共同构成集体的代谢蛋白[23]。通常人们利用尿嘌呤衍生物来推算瘤胃液中MCP的合成量[24]，这主要是瘤胃微生物可以将饲粮中的碳水化合物、含氮物质降解，从而合成MCP，合成的MCP有80%左右的氮以肽、游离氨基酸、蛋白质的形式存在，大约20%的氮在核酸中存在，核酸降解后形成嘌呤，进入小肠黏膜，以嘌呤衍生物的方式最终从尿中排出。有研究表明，饲粮中添加GAA可以提高瘤胃液中总菌、嗜淀粉瘤胃杆菌等的数量，进而提高了对氮的利用率[4]。本试验结果表明，900GAA组的氮表观消化率和氮沉积率均显著高于对照组，各试验组MCP含量随饲粮GAA添加水平的增加呈显著上升趋势，说明饲粮添加GAA能够提高MCP的合成，促进非蛋白氮的分解，因为饲粮中添加适宜水平的GAA提高了瘤胃内微生物的数量，进而使MCP含量提高，进入小肠的代谢蛋白质含量增高，且在小肠内的利用率提高，最终提高了沉积氮、氮沉积率。

3.3 饲粮中添加GAA对羔羊能量代谢的影响

动物生长发育以及生命活动的主要动力是能量[25]。动物体内的能量是由蛋白质、糖类、脂肪等营养物质氧化分解，而后转化为可被机体直接利用的ATP来提供[26]，仅有少量以尿能、粪能、甲烷能、产热等形式散失。反刍动物最主要的能量来源途径是可发酵碳水化合物降解所产生的乙酸、丙酸、丁酸等挥发性脂肪酸(VFA)。冯仰廉[27]认为，VFA所提供的能量约占动物经饲料摄入消化能的3/4。大量研究表明，饲粮的精粗比对瘤胃液VFA产量影响不大，但对乙酸、丙酸、丁酸等VFA在瘤胃内所占比例影响很大。当饲粮中NDF含量较高时，乙酸/丙酸就会升高，那么能量利用率就会降低，反之能量利用率就会升高[28]。本试验中，饲粮中添加900 mg/kg GAA可以提高摄入总能、表观消化能、表观代谢能、总能表观消化率和总能代谢率，这主要是因为GAA的添加提高了羔羊瘤胃液中总VFA含量，降低了乙酸/丙酸，进而促进了机体对能量的利用率。有研究表明，饲粮中添加GAA可以提高瘤胃液总VFA含量，降低乙酸含量[4,22]。动物排出的粪能约占饲粮摄入总能的1/3[29]，这与本试验研究结果一致。尿能的排出量主要受饲粮结构的影响。甲烷作为饲粮在反刍动物瘤胃内发酵后主要的能量损失部分，主要受饲粮精粗比的影响，且甲烷能占饲粮摄入总能的2%～15%[30]。本试验中，甲烷能占饲料摄入总能的10%左右，符合这一结论，但本试验饲粮中添加900 mg/kg GAA显著提高了甲烷能，这与前人研究结果一致。Li等[4]的研究表明，饲粮中添加GAA使瘤胃液产甲烷菌的数量提高，甲烷产量增加，甲烷能升高。本试验下一步也将进一步研究GAA与其他添加剂配伍使用，以降低甲烷的排放。

4 结 论

饲粮中添加适宜水平的GAA可以提高DM、OM、CP、NDF表观消化率，提高氮表观消化率、氮沉积率，提高总能表观消化率、总能代谢率，进而提高羔羊的生长性能。本试验条件下，饲粮中GAA的适宜添加水平为900 mg/kg。