王军军
中国农业大学
教授,博士生导师
日粮配方结构多元化不仅能够有效降低养殖业的饲料成本,还能显著缓解饲料资源短缺问题,进而确保粮食安全。然而,在实际饲喂中,多元化日粮的效果不仅会受到原料品质波动的影响,更因不同原料的混合使用,使得营养素的来源变得复杂多样。随着营养学研究的不断深入,人们逐渐认识到,仅仅关注满足动物单一营养素的需求是远远不够的,宏量营养素与微量营养素之间的平衡,以及宏量营养素之间存在的相互作用,对动物的采食量、生理机能以及健康状况都有着深远的影响[1-2]。特别是在猪日粮中,碳水化合物与蛋白质作为两大核心营养素,其供给的平衡性成为多元化日粮实现营养素平衡与良好生长性能的重要基石。
因此,文章在综合前人研究和本实验室相关工作的基础上,对生长育肥猪日粮中主要碳水化合物与蛋白质的利用方式进行了综述,并探讨了这两类营养素在猪体内的相互作用机制。目的在于为猪日粮中碳水化合物与蛋白质的平衡高效利用提供理论基础,以期促进多元化配方及精准营养技术的进一步发展与应用。
1.1 碳水化合物在猪体内的利用方式
根据分子大小(聚合度,degree of polymerization,DP),日粮中碳水化合物可分为糖(DP<3)、低聚糖(3≤DP≤9)和多糖(DP≥10)三大类。其中,糖可细分成单糖(DP=1)、双糖(DP=2)及糖醇[3]。在仔猪日粮中,糖的占比较高;而生长育肥猪日粮中的糖组分占比相对较低。多糖是日粮中的主要碳水化合物,分为淀粉和非淀粉多糖两大类,二者在猪体内的消化和利用方式有所不同。
淀粉在体内的消化是一个复杂而精细的生物学过程,涵盖了口腔消化、胃内消化与小肠消化三个关键阶段。在口腔中,弱碱性环境下,α-淀粉酶发挥催化作用,将淀粉初步分解为糊精与麦芽糖[4-5]。然而,这一消化过程通常较为短暂且不完全,大量未消化的淀粉随之进入胃中。胃内淀粉主要在酸性条件下发生酸解[6]。食物进入十二指肠后,淀粉与胰液、肠液、胆汁混合,胰淀粉酶和α-葡萄糖苷酶等协同作用才将大量淀粉分解为麦芽糖和糊精[7-10]。随后,二糖酶进一步将低聚糖彻底分解为单糖如葡萄糖,并通过主动转运方式经小肠壁吸收进入血液[11-12]。进入血液的葡萄糖主要被组织细胞摄取利用,通过糖酵解、柠檬酸循环和氧化磷酸化等代谢途径释放能量[13-15],以满足猪的生命活动需求。葡萄糖还可通过磷酸戊糖途径、氨基己糖途径和多元醇途径等代谢途径提供核苷酸、NADPH等生物合成的前体物质[16-18]。当葡萄糖供应过剩时,一部分葡萄糖会转化为脂肪酸,进一步合成为体脂储存在猪体内[19]。
相较于可消化淀粉,非淀粉多糖与抗性淀粉在猪体内通常难以被直接消化。然而,在胃内酸性环境下,部分半纤维素会发生酸解[20]。进入大肠后,非淀粉多糖的结构在小肠微生物的作用下遭到破坏,从而更易于被大肠微生物发酵[21]。通过大肠微生物的降解作用,非淀粉多糖及抗性淀粉被转化为短链脂肪酸(如丙酸、丁酸等)[22],这些脂肪酸可被机体吸收利用,为猪提供额外的能量来源,也有利于肠道健康[23]。
1.2 蛋白质在猪体内的利用方式
日粮中的蛋白质与碳水化合物不同,没有基于化学结构的明确分类。然而,蛋白质的结构特性(如α-螺旋和β折叠)和理化性质(如溶解度)以及颗粒大小,均对其消化性产生重要影响[24-27]。
在猪体内,蛋白质的消化主要发生在胃和小肠。在胃酸的作用下,蛋白质发生变性,三维结构被分解成单链,肽键暴露[28]。同时,胃蛋白酶被激活,部分蛋白质被降解为多肽和少量游离氨基酸[29]。完成胃阶段的初步消化后,这些物质进入小肠,进一步在胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶及氨基肽酶等多种酶的作用下,被分解为寡肽和氨基酸[30]。
小肠壁对寡肽和氨基酸具有高效的吸收能力。被吸收的氨基酸进入血液,可用于合成细胞组织蛋白、血浆蛋白、激素及酶,也能通过氧化分解产生能量,还可转化为糖类和脂类物质[31]。在猪体内,蛋白质处于不断地合成与分解的动态平衡中[32]。当机体需要时,如生长发育、组织修复等过程中,蛋白质的合成速度会加快;而当蛋白质摄入过多或机体能量供应不足时,蛋白质也会发生分解以提供能量或转化为其他营养物质储存起来。
值得注意的是,日粮中的蛋白质并非都能被完全消化吸收。一部分不可消化蛋白质在后肠经微生物发酵产生氨、硫化氢、生物胺和酚类化合物,这些物质在高浓度下可能对肠道产生刺激,影响肠道细胞的完整性,甚至诱发炎症[33]。另一部分不可消化但可发酵蛋白质在后肠还竞争性地抑制膳食纤维的发酵,影响短链脂肪酸的生成[34]。然而,也有一些不可消化但可发酵蛋白质的发酵产物具有免疫调节作用,微生物发酵能够增强特定蛋白质的营养价值。
总之碳水化合物与蛋白质在猪的生长发育过程中并非孤立存在,而是相互关联、相互影响。因此,后文将从生长猪日粮中碳水化合物与蛋白质的互作角度以深入地理解这两种营养素在猪体内的协同作用,为日粮优化提供理论依据。
根据淀粉与非淀粉多糖的利用特性及其与蛋白质的互作机制,生长猪日粮中碳水化合物与蛋白质的相互作用分成可消化淀粉与蛋白质互作及抗性淀粉、非淀粉多糖与蛋白质互作两部分进行阐述。
2.1 日粮中可消化淀粉与蛋白质的互作
淀粉主要在小肠上段被快速消化,并迅速转化为葡萄糖,为机体即时供应能量。因此,利用日粮可消化淀粉与蛋白质的相互作用机制改善猪的生长,其核心在于理解氨基酸与葡萄糖的同步供应,确保蛋白质合成与能量代谢的协调进行。
通过饲喂无氮日粮,研究者们观察到,当仅向机体提供葡萄糖而缺乏氨基酸时会导致机体陷入负氮平衡状态[35-36]。并且,缺乏的氨基酸种类和数量差异对能量和氮代谢也产生显著的差异化影响。以支链氨基酸(亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸)为例,它们能够促进肌肉蛋白质的合成,并借助激活mTORC1信号通路来加强肌肉的生长与修复过程[37]。然而,一旦这些氨基酸供应不足,mTORC1信号就会受到抑制,导致蛋白质合成减少,进一步触发肌肉的分解,加剧负氮平衡状态[38]。部分氨基酸可通过食欲调控影响葡萄糖的稳态,例如色氨酸是合成血清素的关键前体,而血清素水平的波动与食欲紧密相关[39]。因此色氨酸的供应状况会影响机体的食欲及能量的摄入造成餐后葡萄糖水平的波动。还有一部分氨基酸与葡萄糖的代谢途径存在更为紧密的关联。以丙氨酸为例,进入细胞后它可以通过转氨基作用生成丙酮酸参与糖酵解途径,最终生成ATP,为机体提供能量[40]。像谷氨酸这样的氨基酸可以通过脱氨基作用生成柠檬酸循环中的重要中间产物α-酮戊二酸[14]。谷氨酰胺不仅能在体内由葡萄糖转变而来也在细胞能量代谢、氮转运以及抗氧化防御中发挥着核心作用,其水平的微小变化都会对机体的能量状态和免疫功能产生显著影响[41-42]。
此外,近年来研究还揭示了能量供应状态对营养素利用优先顺序的影响,这一发现深化了研究者对日粮中可消化淀粉与蛋白质相互作用机制的理解。在葡萄糖供应不足条件下,可以观察到空腹血清中的糖性氨基酸含量减少[43]。说明机体为了满足能量需求,会增加氨基酸的分解代谢,导致部分氨基酸被用作能量来源而未能用于蛋白质沉积[44-45]。针对这一现象,Zhou等[46]在限制饲喂的试验中,通过将日粮中的淀粉源替换为能快速消化并提供葡萄糖的木薯,成功促进了低蛋白日粮饲喂下生长猪的全身蛋白质沉积,验证了利用可消化淀粉与蛋白质互作机制提高氮利用效率的理论方法。对于消化道尚在发育、消化吸收能力较弱的断奶仔猪而言,使用木薯和大麦等能快速释放葡萄糖的淀粉源,同样能够增加机体氮的储留[47]。还有研究报道了葡萄糖的补充能够上调与肽和氨基酸吸收转运相关的载体蛋白(例如空肠黏膜阳离子氨基酸转运蛋白1和回肠黏膜肽转运蛋白1)的表达量[48],进而促进蛋白质利用效率的提升。而在能量充足条件下,可消化淀粉提供葡萄糖刺激餐后血糖上升引起胰岛素分泌的变化同样影响氮的代谢。低浓度胰岛素能够抑制葡萄糖的异生和糖原分解,从而减缓蛋白质的分解代谢[49]。但当血糖急剧升高,血中胰岛素浓度过高时,脂质的氧化率会降低,谷氨酰胺作为能源被肝脏优先利用,这会导致肌肉蛋白或细胞中蛋白的加速分解,合成的蛋白质受到限制,最终刺激全身蛋白质的水解增加,引发氮的负平衡[50]。
2.2 日粮中抗性淀粉、非淀粉多糖与蛋白质的互作
与可消化淀粉在小肠上段迅速消化并转化为葡萄糖为机体即时供能不同,非淀粉多糖主要因其独特的物理化学特性与可发酵性在消化道中对蛋白质消化、吸收和利用产生影响。结合可消化淀粉与蛋白质相互作用的主要机制,非淀粉多糖与蛋白质的互作需着重关注以下几方面:首先,理解非淀粉多糖的黏性与结构特性对氨基酸与葡萄糖同步供应的影响,进而精准地调节蛋白质合成与能量代谢的协调性;其次,探究非淀粉多糖与蛋白质在大肠中的协同作用,尤其是在调节肠道微生物群落结构,共同促进短链脂肪等有益代谢产物生成的机制,从而维护生长猪肠道健康。
2.2.1 非淀粉多糖特性与氨基酸-葡萄糖同步供应的协调
Högberg等[51]的研究显示,当日粮中非淀粉多糖的含量由95 g/kg提升至199 g/kg时,生长猪对于粗蛋白和能量的回肠末端消化率以及全肠道消化率均呈现线性下降趋势。这一发现揭示,非淀粉多糖不仅在大肠中被更多地利用,而且还会对小肠内的养分消化过程产生不利影响,进而干扰氨基酸与葡萄糖的同步供应机制。
具体而言,日粮中非淀粉多糖的黏性差异是影响氨基酸与葡萄糖同步供应的一个重要因素。在饲粮中添加6%可溶性非淀粉多糖替代淀粉就会导致回肠末端氮的表观消化率降低。而添加10%不溶性非淀粉多糖作为淀粉的替代物,对氮的消化率影响不大[52]。Hung等[53]试验进一步证实,可溶性非淀粉多糖可增加肠道内容物的黏度而减缓养分与消化酶的接触降低蛋白质的消化与吸收效率,而不溶性非淀粉多糖在肠道中主要起填充作用,对肠道内容物的黏度影响较小,不会显著干扰养分与消化酶的接触。通常,原料和日粮中水溶性非淀粉多糖含量远低于不可溶性非淀粉多糖含量[54],但一些非常规原料的使用可能引起日粮中可溶性非淀粉多糖的增加改变肠道内容物的黏度,尤其是果胶和果胶聚糖含量多的原料,如柑橘皮、苹果渣、甜菜渣等[55-57]。
此外,日粮中非淀粉多糖的发酵特性也影响氨基酸与葡萄糖供应的同步性,并因主要发酵位点差异而依赖于不同生理和生化机制。以低聚果糖为例,这类主要在近端小肠发酵的非淀粉多糖,能通过促进Lactobacillus reuteri的增殖,生成高黏性的胞外多糖[58-61]。这些多糖团块会阻碍消化酶及其他微生物与蛋白质等营养物质的进一步接触,从而降低其分解效率[62-64]。相比之下,木聚糖、果胶和葡甘露聚糖在回肠发酵时,会产生大量的乳酸[65]。这些乳酸通过糖异生作用转化为葡萄糖,进而可对机体的葡萄糖平衡造成干扰[66]。近年来的研究还发现,乳酸能参与组蛋白和非组蛋白的乳酸化修饰过程[67]。尽管目前在生长猪上尚未有直接证据表明乳酸化修饰会影响饲料中氨基酸的释放或吸收,但已有多篇报道指出,细胞中ARG1(精氨酸酶-1)的表达水平与组蛋白乳酸化程度呈显著正相关[67-68]。对于发酵位点偏后的纤维素而言,它在盲肠和结肠中能被有效降解,但在生长猪的回肠、盲肠和结肠中发酵产生的短链脂肪酸数量相对较少[21]。然而,纤维素能特异性地促进回肠中Corynebacterium菌属的增殖[21],尤其是Corynebacterium glutamicum[69],从而利用多种糖类和有机酸产生L-谷氨酸、L-赖氨酸和L-苏氨酸[70]。另外,盲肠中葡甘露聚糖的大量发酵被发现能提高Christensenellaceae_R-7_group、UCG-005与Candidatus_Soleaferrea的相对丰度,进而促进丁酸的生成[65]。丁酸有助于肠道黏膜细胞的生长和修复,维持肠道黏膜的完整性,减少氨基酸在肠道内的损失[71-72]。
不同类型的非淀粉多糖主要通过影响肠道内容物的黏度、改变发酵产物及干预微生物群落,而影响机体的蛋白质合成与能量代谢的协调性。
2.2.2 抗性淀粉、非淀粉多糖、蛋白质对肠道健康的调控
相较于碳水化合物分解代谢,大肠微生物对蛋白质的异化代谢不仅可能导致宿主能量利用率下降,还可能对肠道健康构成威胁,具体表现为肠道形态变化、通透性增强以及促炎细胞因子水平上升,进而可能诱发或加重肠道炎症[73]。相反,抗性淀粉和非淀粉多糖等未消化碳水化合物进入大肠后,经微生物发酵产生的短链脂肪酸等物质,有助于维持肠道pH稳定,促进肠黏膜的修复与生长[74]。有研究指出了氨基酸衍生代谢产物的生成量在很大程度上受日粮中未消化多糖水平的影响[33]。利用盲肠瘘管猪模型,并通过盲肠瘘管持续灌注玉米淀粉和酪蛋白酶解物,以调节猪后肠中碳水化合物与含氮化合物的比值(C/N),可以观察到C/N比值与脱氧胆酸、石胆酸浓度以及ZO-1、Occludin、EGFR等基因表达水平之间存在线性关系。当C/N比值达到16.33时,相较于对照组和酪蛋白酶解物灌注组(比值分别为12.56和8.54),该比值能够促进肠道微生物相关的胆汁酸代谢,改善结肠屏障功能,同时提高生长猪的平均日采食量和日增重,降低料重比[75]。证实改善进入大肠未消化多糖水平与含氮物水平能合理调控猪的生长。因此,日粮优化策略不应仅限于单纯降低蛋白质含量,而可以综合考虑大肠中未消化碳水化合物与未完全消化蛋白质的平衡,以此作为潜在手段来抵御蛋白质在大肠中的异化代谢所带来的负面影响。
进一步地,有报道详细指出不可溶性非淀粉多糖能通过缓慢且持续发酵而减少大肠蛋白质的异常水解[76]。本实验室进行纤维缺乏日粮处理后再用特定纤维回补的研究发现木聚糖可通过选择性促进Bifidobacterium pseudocatenulatum的增殖从而恢复短链脂肪酸含量促进日粮纤维缺乏导致的肠道紊乱的恢复[77]。相反,超过55%的菊粉(可溶性果聚糖且可快速发酵)由于在小肠中就被快速发酵,在肠道内容物到达远端结肠前就产生更多的菌体数量,将影响猪对氨基酸的需求[76]。此外,抗性淀粉与非淀粉多糖间的作用可调控非淀粉多糖的发酵位点来改变蛋白质在大肠中的异化代谢。如Jonathan等[22]通过在以β-葡聚糖和阿拉伯木聚糖为主要非淀粉来源日粮中分别添加抗性淀粉和维持原淀粉比例发现,抗性淀粉喂养的生长猪盲肠β-葡聚糖和阿拉伯木聚糖的利用率低于普通淀粉喂养组,抗性淀粉的存在使这两种快速发酵的非淀粉多糖的利用位点被转移到了远端结肠。同时,盲肠中抗性淀粉优先被利用,近端结肠中的丁酸盐产量增加[78],Bifidobacterium spp., Ruminococcus bromii 以及Eubacterium rectale的富集改善了肠道健康[78-79]。
深入理解碳水化合物与蛋白质在猪体内的代谢机制及其复杂相互作用,是确保两者平衡供给、实现营养利用最大化的关键。然而,在实际养殖过程中,精准调整碳水化合物与蛋白质的比例,以减少饲料损耗并提升利用效率,仍是养猪业面临的重要挑战。为此,文章基于最新研究进展,总结了两项优化猪日粮中碳水化合物与蛋白质平衡供给的策略。首先,精选适宜的碳水化合物与蛋白质来源,并重视饲料原料消化动力学与发酵动力学特性的评估,为日粮设计提供坚实的保障。其次,利用科技创新手段,如酶制剂的应用及加工技术,协同作用以进一步挖掘饲料原料的潜在营养价值,从而实现饲料的高效利用。
3.1 合适碳水化合物与蛋白质来源的选择
确保碳水化合物与蛋白质的平衡供给,关键在于同步供应氨基酸与葡萄糖,以促进蛋白质合成与能量代谢的协调运作。因此,原料的选择首要考虑的是不同来源淀粉与蛋白质释放葡萄糖与氨基酸的特性及其释放速率。以玉米-豆粕型经典日粮为参考,其中,玉米作为主要的碳水化合物来源,富含高比例的淀粉,能够持续且稳定地提供葡萄糖,满足猪只对能量的即时及持续需求[80]。而豆粕,则作为优质的植物性蛋白质来源,不仅富含必需氨基酸,尤其是赖氨酸和色氨酸,还因其易于在近端小肠被快速消化分解释放出小肽与氨基酸[25],从而与玉米提供的葡萄糖在供应上形成了高度的同步性。这种同步性对于猪只的生长至关重要,如玉米DDGS由于缓慢消化释放肽与氨基酸的特点,在高比例替代豆粕过程中,降低了生长猪的氮利用效率而引起生长性能的下降[81]。而低蛋白日粮中晶体氨基酸的添加由于胃阶段过快释放氨基酸的特点,在高比例添加时,也会加剧氨基酸的氧化应激,造成浪费[82]。为改善这种情况,可以考虑使用快速供应葡萄糖的淀粉来源,如大麦、小麦、碎米、木薯粉等,以优化氨基酸与葡萄糖的供应同步性[46,80,83-85]。
此外,日粮中的纤维原料选择对蛋白质合成与能量代谢的协调运作与猪的健康至关重要。尽管它们往往以非淀粉多糖为主体,但燕麦麸、麦麸、米糠、玉米皮中的淀粉含量通常相较于大豆皮、苜蓿、葵花粕、棕榈粕、甜菜渣、柑橘皮高[86],在消化过程中释放的葡萄糖会在一定程度干扰淀粉与蛋白质消化过程释放葡萄糖与氨基酸的同步。并且,不同纤维原料非淀粉多糖的组成存在显著差异。其中,大豆皮、苜蓿、甜菜渣、柑橘皮、燕麦麸含有更高的可溶性非淀粉多糖,而麦麸、棕榈粕等则含有更多的不可溶性非淀粉多糖[86]。因此,在日粮中添加这些原料时,需严格根据多糖组成与特性控制其比例,以避免对生长性能产生不利影响。
具体举例,首先通过不同非淀粉多糖在体外发酵特性的研究,我们发现不同非淀粉多糖的发酵产气速率和产酸偏好存在显著区别[87]。如纤维素、果胶的发酵产气速率低于β-葡聚糖、葡甘露聚糖[87],而这些差异在生长猪体内则体现为不同非淀粉多糖在消化道中的发酵位点和相应位点中的短链脂肪酸组成[65]。组成β-葡聚糖的单糖为葡萄糖,组成葡甘露聚糖的单糖为甘露聚糖和葡萄糖。大豆皮含有较高比例的葡萄糖和甘露糖的单糖组成,在体外发酵试验中表现出更高的最大产气速率[88],其发酵活动主要集中于盲肠及之前的消化道部位,主要产乙酸[89-90],而非丙酸和丁酸——这两种挥发性脂肪酸是对肠道黏膜完整性具有保护作用的主要成分。这也使得进入远端结肠调控蛋白质异化代谢的碳水化合物及其有益代谢物的数量都减少了。同时,在生长猪的回肠中大豆皮的发酵促进了Intestinibacter菌属的增殖[91],Intestinibacter的丰度变化与能量代谢、糖异生及支链氨基酸代谢相关,会降低血糖水平[92]。该菌属也可能因过度降解黏蛋白而诱发肠道炎症,进而对机体产生不利影响[93-94]。与之形成对比的是,模拟体内进行预消化处理后玉米胚芽粕和麦麸的发酵产气速率低于大豆皮,且在特定发酵时间段内,如体外发酵的24 h与48 h都能产生较高浓度的丁酸[88],对于维护肠道健康具有积极作用。与大豆皮可添加水平相比,玉米胚芽粕和麦麸在日粮中的添加量都可以相对较高[89,95-96]。
综上所述,通过原料的消化动力学特点合理搭配不同原料,并基于纤维原料发酵动力学特性优化日粮非淀粉多糖的组成,可以较好地实现碳水化合物与蛋白质的平衡供给,促进猪的健康生长和高效生产。
3.2 酶制剂与饲料加工方式对碳水化合物与蛋白质利用的改善
如今,酶制剂与加工处理在饲料工业中的广泛应用,为碳水化合物与蛋白质的协同高效利用也开辟了路径。
3.2.1 酶制剂调节碳水化合物与蛋白质供给
酶制剂作为高效生物催化剂,在饲料中添加能够显著促进原料中复杂碳水化合物与蛋白质的有效分解,从而提高其利用率。通过特定酶制剂的科学合理添加,不仅可以减少原料中的抗营养因子负面影响,还能促进营养物质的释放与转化。例如,含有蛋白酶的复合酶与玉米DDGS共同添加,通过酶解作用,能够显著提高玉米DDGS中蛋白质的消化率及消化速率,使日粮中的葡萄糖与氨基酸供给更加协调,从而优化动物的营养摄入,改善生长育肥猪的日增重表现[25,81,97]。此外,非淀粉多糖水解酶在含有玉米DDGS的日粮中也展现出了显著的效果。这类酶能够分解玉米DDGS中的非淀粉多糖,降低其黏度,提高饲料的可消化性,进而对猪的生长性能产生积极影响[98]。更有研究指出,利用β-葡聚糖酶与木聚糖酶混合发酵玉米DDGS后饲喂生长猪,与饲喂普通玉米DDGS相比,能够显著提高猪的阶段性日增重[99],进一步证明了酶制剂在改善碳水化合物与蛋白质利用方面的巨大潜力。
3.2.2 饲料加工优化碳水化合物与蛋白质供给
除了酶制剂的应用外,饲料加工技术的使用也是提高碳水化合物与蛋白质利用率的重要途径。不同的加工方式能够对饲料的物理结构和化学成分产生显著影响,从而改变其消化率及速率。其中,粉碎处理能够破坏原料的细胞壁结构,增加饲料的表面积,提高酶与底物的接触机会,使营养物质更易于被动物消化。原料消化过程的葡萄糖释放速率随粒径的减小而显著提高[100]。挤压处理则可以通过精确控制温度与压力等参数对原料原有物理化学特性产生影响。在低蛋白水平日粮中添加经过挤压处理的玉米和高粱与未挤压处理组对比,能够增加葡萄糖的供应速率,提高生长猪的消化与代谢能水平,而挤压处理对原本快速供应葡萄糖的小麦的消化与代谢能水平则无显著影响[101]。此外,还有一些化学改性方式也能够服务于碳水化合物与蛋白质的利用优化。例如,氧化淀粉能够提高模拟小肠消化初期的葡萄糖释放速率;羟丙基淀粉的葡萄糖释放速率也与未改性淀粉相比更高;乙酰化淀粉在模拟小肠消化初期与未改性淀粉相似,但到后期总的淀粉消化率有所下降[102]。另有研究指出,制粒处理在改善淀粉消化的同时,也对日粮中的蛋白质与氨基酸消化率产生影响。适宜的制粒条件能够在灭活抗营养因子的同时对饲料中的蛋白质进行变性处理,从而有利于氨基酸的释放,如Lahaye等[103]通过制粒提高了含玉米、豆粕与DDGS日粮的蛋白质与氨基酸消化率。然而,制粒过程中需要注意避免在过高温度条件下导致蛋白质的热损伤和氨基酸发生美拉德反应[104-105]。
在生长育肥猪的日粮中,碳水化合物与蛋白质之间存在着复杂且多重的相互作用机制。通过深入分析可消化淀粉、抗性淀粉、非淀粉多糖与蛋白质之间的相互作用可知,实现碳水化合物与蛋白质的平衡供给,关键在于协调蛋白质合成与能量代谢,并促进肠道健康。为了达到这一目标,可以采取基于消化动力学与发酵动力学特性精选原料、有效利用酶制剂以及加工技术的创新策略。
不过,在未来的研究中,实现这一目标仍面临一些挑战和机遇。首先,由于现阶段对不同饲料原料的消化动力学与发酵动力学特性的了解还比较有限,合理的原料选择需要在原料消化与发酵动力学特性评价方面系统地开展更深入的工作。其次,当前的研究大多停留在对原料消化与发酵“快”与“慢”的笼统界定和日粮营养物质释放同步性“好”和“坏”的定性描述上,不利于酶制剂与加工技术对原料消化与发酵动力学特性和日粮营养物质释放同步性的精确控制。需要加深对不同原料在不同时间阶段消化与发酵特性的理解,并从定量角度探究碳水化合物与蛋白质平衡供给模式下葡萄糖、氨基酸等营养物质的需要量与需要满足的速率。
此外,随着微生物组学研究的不断进步,通过准确调控肠道微生物群落,精准改进碳水化合物与蛋白质的平衡性也将成为未来研究的重要方向。这也会有助于更深入地理解碳水化合物与蛋白质在猪体内的相互作用机制,并为生长育肥猪的日粮配制提供更科学依据。
参考文献及更多内容详见:
饲料工业,2024,45(24):1-10
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王军军,黄铭逸,李佳,等. 猪日粮中碳水化合物与蛋白质的平衡供给[J]. 饲料工业, 2024, 45(24): 1-10.
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