成年反刍动物日粮真蛋白质减量理论与技术

■周 明

（安徽农业大学，安徽 合肥 230036）

近20多年来，我国进口大豆量逐年增多。例如，2020 年和2021 年我国进口大豆量分别达1 亿吨以上。国内大豆年产量较少，如2020 年我国大豆产量仅为1 960 万吨。因此，我国对大豆的需求量主要来源于进口。豆粕是大豆提油后的副产品，被称为“蛋白质饲料之王”。近阶段，由于种种因素，豆粕价格飙升，每吨在4 000元以上，甚至达5 000元。鉴于上述原因，如何节省动物日粮中蛋白质用量成为较为紧迫的课题。为此，文章初步介绍成年反刍动物日粮真蛋白质减量的理论与技术。

1 成年反刍动物利用非蛋白氮的理论基础

反刍动物最大的消化生理特点是具有瘤胃。反刍动物成年后，其瘤胃机能成熟。氮素循环[1]（见图1）乃是其机能之一。反刍动物对非蛋白氮（如尿素）的利用过程如图2所示，即成年反刍动物可把尿素转化为氨基酸，最终合成为蛋白质。

图1 反刍动物体内的氮素循环

图2 反刍动物对非蛋白氮（尿素）的利用过程

2 瘤胃内能、氮“平衡发酵”的意义

反刍动物对蛋白质的消化特点，主要表现在瘤胃上。约60%～70%的饲料蛋白质在瘤胃中被消化[但一些饲料蛋白质例外（如鱼粉蛋白质在瘤胃内降解率仅为30%）]。瘤胃细菌分泌蛋白酶、肽酶，使饲料蛋白质分解为肽、氨基酸。游离氨基酸在脱氨酶作用下生成氨和α-酮酸。饲料非蛋白氮物质如尿素在细菌脲酶的作用下，可降解为氨和CO2。细菌能以肽、氨基酸和氨为氮源合成菌体蛋白（见图3）。

图3 瘤胃微生物对饲粮蛋白质的“改造”过程

如果瘤胃内降解的饲粮蛋白质=瘤胃内合成的菌体蛋白质，那么将这种状态称为瘤胃内能、氮“平衡发酵”。如果出现不平衡发酵时：轻者，蛋白质利用率下降；重者，不仅蛋白质利用率下降，而且氨中毒。

基于瘤胃内能、氮“平衡发酵”的概念，现探讨尿素在成年反刍动物日粮中的适宜用量，可用尿素发酵潜值（ureafermentationpotential，UFP）公式[2]确定。

式中：TDN——总消化养分（g）；

P——饲粮（料）蛋白质（g）；

d——饲粮（料）蛋白质在瘤胃内降解率（%）；

2.9——尿素的蛋白质当量；

0.104——TDN 平均有52%在瘤胃内被降解，降解后的TDN 有25%可合成菌体蛋白，菌体蛋白含80%真蛋白——52%×25%×80%。

反刍动物饲粮中TDN估测公式[3]。

TDN（g）=2.98NDS+2.63NDF∕182.7

式中：NDF——中性洗涤纤维（g）；

NDS——中性洗涤可溶物（g）。

当UFP=0时，说明瘤胃内氮素和能量比例恰当，因而瘤胃内能、氮可“平衡发酵”。当UFP＞0时，说明瘤胃内氮素不足，可补充尿素。当UFP＜0时，说明瘤胃内氮素富余，要补充能量。

例如，1 kg玉米，含TDN 900 g，蛋白质8%，玉米蛋白质在瘤胃内降解率为62%。因此，1 kg玉米的尿素发酵潜值为：UFP=（0.104×900-1 000×8%×62%）÷2.9≈15（g∕kg）。即：每千克玉米中可用15 g尿素。

3 成年反刍动物日粮真蛋白质减量技术应用要点

①尿素喂量要适宜：尿素氮喂量一般是占成年反刍动物日粮总氮量的25%～35%。②成年反刍动物日粮组成要合理：a.应有必要量的糖分，一般是1 kg淀粉加入100 g尿素；b.应含有适量的真蛋白质，适宜水平为占日粮的9%～12%；c.日粮应含有一定量的矿物质，如钙（Ca）、磷（P）、硫（S）、钠（Na）、铁（Fe）、锰（Mn）、钴（Co）等。③降低尿素在瘤胃内降解速度：常将尿素包裹（如凝胶淀粉尿素等）或用二缩脲替代尿素，降低尿素分解速度，以提高其利用率。④根据瘤胃微生物作用特性提高尿素利用率。先给成年反刍动物喂以少量尿素，后量渐增，最后稳定在最佳水平。适应期为2～4周。

为了能将此项技术应用于生产实践，现举实例说明。

例如：生长肥育肉牛体重350 kg，预期日增重1.2 kg。现场有饲料：稻秸（稻草）、玉米青贮料、苜蓿干草、玉米籽实、大豆粕、尿素、磷酸氢钙、食盐、维生素A、D、E和微量元素制剂等。现给该肉牛配制一种全价日粮。

配合步骤如下：

①查肉牛饲养标准表[4]，结果如表1。

表1 体重350 kg肉牛营养需要量（预期日增重1.2 kg）

②查饲料营养价值表，结果如表2。

表2 拟用饲料原料营养价值

③试配：按成年反刍动物对粗纤维消化能力较强原则，充分使用干草和青贮料，并用必要量的能量饲料、蛋白质饲料、常量矿物质饲料，配制过程详见表3。

表3 肉牛日粮配制过程

④补充：补充适量的维生素A、D、E等以及微量元素Fe、铜（Cu）、锌（Zn）、Mn、硒（Se）、碘（I）、Co等（参照肉牛对维生素和微量元素的需要量补充[4]）。

综上所述，体重350 kg，预期日增重1.2 kg的肉牛全价日粮配方如下：苜蓿干草2.0 kg、青贮玉米7.0 kg、稻草4.5 kg、玉米籽实0.40 kg、大豆粕0.25 kg、尿素0.054 kg、磷酸氢钙0.027 kg、食盐0.04 kg，并补充适量的维生素A、D、E 等以及微量元素Fe、Cu、Zn、Mn、Se、I、Co等添加剂。

特别强调的是，上述肉牛日粮中使用了54 g 尿素。1 g 尿素大约能替代6.7（290%∕43%）g 的大豆粕（CP 43%）。按此计算，54 g 尿素可替代361.8（6.7×54）g大豆粕。

如果将体重350 kg 以上的1 头育肥牛育肥4 个月，按本文实例中尿素替代大豆粕的比例，则1 头牛可节省43.5 kg 以上的大豆粕。华经产业研究院（2022 年3 月17 日）报道，2021 年全国肉牛出栏量达4 707 万头（www.sohu.com）。如果全国有十分之一的肉牛日粮，按本文实例中尿素替代大豆粕的比例，育肥期4个月，则可节省204 724 t以上的大豆粕。反刍动物不仅是肉牛，还有奶牛、绵羊、山羊、水牛、牦牛等。

4 成年反刍动物瘤胃对饲料蛋白质的改造作用

反刍动物蛋白质营养的传统体系是粗蛋白体系或可消化粗蛋白体系，没有考虑饲料蛋白质在瘤胃内的改造变化，因而不能准确反映饲料蛋白质在反刍动物体内的营养意义。近些年来，一些国家鉴于粗蛋白体系或可消化粗蛋白体系存在的问题，已陆续开始应用新体系。如具有代表性的新体系有美国的饲料代谢蛋白质（MP）或代谢氨基酸（MAA）体系和法国的小肠内可消化蛋白质（PDI）体系[5]等。这些体系都较充分地考虑了饲料蛋白质在瘤胃中的改造过程，因而能较确切地反映饲料蛋白质对反刍动物的营养意义。

4.1 MP或MAA体系

美国科学家Burroughs 等[6]把在反刍动物真胃和小肠内可消化吸收的饲料蛋白质或氨基酸称为饲料代谢蛋白质（metabolicprotein，MP）或代谢氨基酸（metabolicaminoacid，MAA）。其计算公式如下：

式中：P1——到达真胃和小肠的饲料蛋白质（%）；

P2——瘤胃中可望合成的微生物蛋白质；

0.9——饲料蛋白质在小肠内真消化率；

0.8——微生物蛋白质在小肠内真消化率；

12——内源性粪氮（饲料消化时消耗的内源性蛋白质）；

P1AA%——饲料蛋白质中某种氨基酸百分率；

P2AA%——微生物蛋白质中某种氨基酸百分率。

例如：玉米干物质中含蛋白质10%，该饲料蛋白质中含赖氨酸2.5%。玉米蛋白质在瘤胃中降解率为62%，合成的微生物蛋白质中含赖氨酸10%。试求1 kg 玉米干物质中代谢蛋白质和代谢赖氨酸（MLys）含量。

根据例中所给的条件得：

分析可知，1 kg玉米干物质中仅含有2.5 g赖氨酸（1 000×10%×2.5%），但玉米蛋白质经过瘤胃微生物改造，变成4.6 g赖氨酸，净增加2.1（4.6-2.5）g赖氨酸。

4.2 PDI体系

4.2.1 饲料PDI值的涵义

法国农科院制定的饲料PDI 值，PDI 是法文字母的缩写，意即：“小肠内真正可消化的真蛋白”，可简写成：“小肠内可消化蛋白质”。

4.2.2 饲料PDI值的特点

为每种饲料制定两个PDI值。其中，一个是基于饲料的含氮量及其降解率制定的PDI值（PDIN）；另一个是基于饲料在瘤胃内降解能含量制定的PDI 值（PDIE）。

4.2.3 饲料PDI值的展开

式中：PDIA——未在瘤胃中降解而在小肠中真正消化的饲料蛋白质（g）；

PDIM——在小肠中真正消化的微生物蛋白质（g）；

PDIMN——基于饲料中氮素在小肠中真正消化的微生物蛋白质（g）；

PDIME——基于饲料中能量在小肠中真正消化的微生物蛋白质（g）。

4.2.4 饲料PDI值的确定

当某种饲料单独喂时，上两值中，低者为饲料的PDI 值。例如，谷实类饲料含氮量少，能量多，其PDI值为PDIN。上两值中，高者为潜值。若几种饲料搭配适当就可达到。此时，瘤胃微生物可利用谷实类饲料中可消化能的多余部分和饼粕类饲料中可降解氮的多余部分合成蛋白质。在理想条件下，谷实类饲料可达到其PDIE值；饼粕类饲料可达到其PDIN值。

4.2.5 饲料PDI值的计算

式中：CP——饲料粗蛋白（g）；

dg——饲料蛋白质在瘤胃中降解率（%）；

dc——未降解的饲料蛋白质在小肠中真消化率（%）；

S——饲料氮素的溶解度（%）；

DOM——可消化有机物质（g）。

5 部分饲料在反刍动物营养中的重要参数（见表4～表6）

表4 反刍动物几种饲料原料总消化养分（TDN）变化情况（按干物质计，%）

有必要强调的是，尿素为简单的非蛋白氮物质，在成年反刍动物瘤胃内降解率为100%（表5）。尿素经过瘤胃微生物的改造，变成了真蛋白质和氨基酸（表6）。酪蛋白品质好，但在瘤胃内降解率为90%（表5），被瘤胃微生物的改造，其品质下降了。鱼粉蛋白质营养价值高。所幸的是，鱼粉在瘤胃内降解率仅为30%（表5），因而在一定程度上保全了鱼粉的高品质。

表5 几种饲料蛋白质在瘤胃内的降解率（%）

表6 常用饲料中代谢蛋白质和代谢氨基酸值（g∕kg干物质）