基于响应面法建立低蛋白日粮下沃德 188 肉公鸡氨基酸平衡模式

共享精神

李玉洁1，聂文轶1，李薇羽2，李文斌3，姜 强1，李建慧2，孙 涛4 ，吕增鹏1*
（1.中国农业大学动物科学技术学院，北京 100193；2.山西农业大学动物科学学院，山西太谷 030801；3.思玛特（北京）食品有限公司，北京 101299；4.山东省德州市陵城区畜牧兽医服务中心，山东德州 253500）

摘 要：本研究旨在采用响应面设计法，探究低蛋白日粮中不同标准回肠可消化精氨酸（SID Arg）、缬氨酸（SID  Val）和异亮氨酸（SID Ile）水平对沃德 188 肉公鸡生长性能和屠宰性能的影响，并建立其在不同生长阶段的氨基酸平衡模式。试验选取 1、15、29 日龄的沃德 188 商品代肉公鸡进行 3 批次饲养试验，随机分为 14 个处理组，包括 1 个常规蛋白水平日粮对照组和 13 个基于 Arg、Val、Ile 不同比例进行响应面设计的低蛋白日粮处理组，每组 6 个重复，每重复 10 只鸡。通过测定生产性能与屠宰性能指标，采用响应面法分析并优化各阶段氨基酸的适宜比例。结果表明：1~14 d，当标准回肠可消化赖氨酸（SID Lys）与SID Arg、SID Val、SID Ile的比例为100%:120%:68%:66%（日粮中实际含量分别为 1.19%、1.43%、0.81%、0.79%）时，肉鸡生长性 能最佳；15~28 d，适宜比例为100%:125%:81%:72%（日粮中实际含量分别为1.10%、1.38%、0.89%、0.79%）； 29~42d，适宜比例为100%:122%:83%:77%（日粮中实际含量分别为1.01%、1.23%、0.84%、0.78%）。本研究通过响应面分析，系统确定了沃德 188 肉公鸡在低蛋白日粮条件下各生长阶段 Arg、Val、Ile的需要量及其平衡模式，旨在为我国自主培育白羽肉鸡新品种的精准营养供给提供数据支持。

Part 01
材料与方法

1.1 试验设计

选取 1、15、29 日龄体重接近的健康沃德 188 商品代肉公鸡进行 3 批次饲养试验（前期：1~ 14 d；中期：15~28 d；后期：29~42 d），每个阶段各 840 只，随机分至 1 个常规蛋白阳性对照组和 13 个依据 3 因素×3 水平 Box-Behnken 响应面设计的低蛋白日粮处理组，包括 1 个低蛋白阴性对照组和 12 个低蛋白日粮试验组，每个处理 6 个重复，每个重复 10 只鸡。 阳性对照组饲喂常规玉米-豆粕基础日粮，阴性对照组保持氨基酸水平不变，仅前期低蛋白日粮较常规组蛋白降低 1.5 个百分点、中期后期降低 2 个百分点，低蛋白日粮试验组在阴性对照组基础上分别加减 12% 的可消化精氨酸（SID Arg）、缬氨酸（SID Val）和异亮氨酸（SID  Ile）水平，具体试验设计如表 1 所示。



1.2 试验日粮组成及营养水平

基础日粮参照《鸡饲养标准》（NY/T33—2004）和《产蛋鸡和肉鸡配合饲料》 （GB/T 5916—2020）氨基酸需要量与平衡模式配制。日粮配制前，将玉米、豆粕等原料分别粉碎，混合均匀后取样检测，依据近红外光谱检测的原料概略养分分析值、氨基酸含量等配制肉鸡试验配方。试验日粮组成和营养水平如表 2 所示，日粮营养水平如表 3 所示。

1.3 饲养管理

试验肉鸡采取笼养方式，鸡舍初始温度设置为 33℃，然后每周降低 3℃，在第 21 天时降低至 24℃。试验期间保证肉鸡自由采食和饮水，光照和免疫程序等均按照《沃德 188 商品代肉鸡饲养管理手册》进行，每日观察肉鸡健康状态并记录死淘情况。

1.4 样品采集和指标测定

于 14、28、42 d，对各重复鸡称重，记录体重和剩余料重，用于计算体增重、采食量和耗料增重比。42 d 时，每重复选取 1 只接近平均体重的肉鸡，浸水电击致死并剖开颈静脉放血，经脱毛处理后称重，分别记录胴体重、全净膛重、半净膛重，分离胸肌、腿肌和腹脂并称重，计算屠宰率、全净膛率、半净膛率、胸肌率、腿肌率和腹脂率。

1.5 计算公式

采食量 =（初始料重 ? 余料重 ? 死淘鸡采食量）/ 剩余鸡只数

其中：死淘鸡采食量 =（死鸡重 ? 初始平均体重 × 死鸡数）×（初始料重 ? 余料重）/（死鸡重 + 余鸡重 ? 初始总重）

体增重 = 试验末平均体重 ? 初始平均体重

耗料增重比 = 采食量 / 体增重

屠宰率 = 胴体重 / 活鸡重 ×100%

全净膛率 = 全净膛重 / 活鸡重 ×100%

半净膛率 = 半净膛重 / 活鸡重 ×100%

胸肌率 = 胸肌重 / 全净膛重 ×100%

腿肌率 = 腿肌重 / 全净膛重 ×100%

腹脂率 =（腹脂重 + 肌胃脂肪重）/（全净膛重 + 腹脂重）×100%


Part 02
结   果

2.1 低蛋白日粮补充 Arg、Val、Ile 对 1~14 d 肉鸡生长性能的影响

如表 3、4 所示，Arg 对体重、体增重、采食量、耗料增重比的线性效应显著，且随 Arg 水平呈现线性上升（P<0.05）；Val 对体重、体增重、采食量的二次效应显著；Arg 与 Ile 对耗料增重比的互作效应显著；SID Arg、SID Val、SID Ile 对肉鸡胸肌率和腿肌率无显著影响。综合各项生长性能指标可以得出，SID  Arg/Lys 水平为 119.83%（日粮中 Arg 水平为 1.43%）、SID Val/Lys 水平为 67.54%（日粮中 Val 水平为 0.80%）、SID Ile/Lys 水平为 65.66%（日粮中 Ile 水平为 0.78%） 时，肉鸡的生长性能达到最佳（表 5）。





由图 1 可见，Arg×Val 和 Arg×Ile 的曲面都呈现出明显的先升后降趋势，说明体增重随氨基酸水平的增加并非线性上升，存在一个最优水平区间，而 Val×Ile 的曲面变化相对平缓，说明 Val 和 Ile 的互作效应较弱，与 Val×Ile 无显著互作效应结果一致。等值线沿 Arg 方向呈椭圆形，说明 Arg 和 Val 对体增重的影响程度不同，其中 Arg 的作用效果更显著；在 Arg×Ile 互作中，等值线接近正圆形，说明 Arg 和 Ile 对体增重的影响较为均衡，这与 Arg×Ile 互作显著的结果一致。



2.2 低蛋白日粮补充 Arg、Val、Ile 对 15~28 d 肉鸡生长性能的影响

如表 6、7 所示，Arg 对腿肌率有极显著的线性影响，说明 Arg 是改善该阶段腿肌率的关键氨基酸；Val 对体重、体增重具有显著的二次效应；Ile 对所有指标均无线性效应（P>0.05），Arg 与 Ile 具有改善体重的趋势（0.05<P<0.1）。体重和腿肌率的响应面模型整体均达到显著水平，说明这两个指标的模型拟合效果较好。综合考虑各项生长性能指标，SID Arg/Lys 水平为 124.54%（日粮中 Arg 水平为 1.37%）、SID Val/ Lys 水平为 80.71%（日粮中 Val 水平为 0.89%）、SID  Ile/Lys 水平为 71.76%（日粮中 Ile 水平为 0.79%）时， 肉鸡生长性能达到最佳（表 8）。







由图 2 可见，Arg 与 Val、Arg 与 Ile、Val 与 Ile 的 2 种氨基酸互作对肉公鸡体增重都呈现先升后降的趋势，说明超过最优水平区间后体增重会下降。Arg×Val 和 Val×Ile 的曲面倾斜方向更明显，说明 Val 在这两个组合中对体增重的影响占据主导；Arg×Ile 的曲面更对称，说明 Arg 和 Ile 的影响相对均衡。等值线呈明显的椭圆形，长轴分别沿 Val 方向分布，说明 Val 和 Ile 对 15~28 d 肉鸡体增重的影响程度大于 Arg。



2.3 低蛋白日粮补充 Arg、Val、Ile 对 29~42 d 肉鸡生长性能的影响

如表 9、10 所示，Arg 对体重、体增重具有显著的线性效应；Val、Ile 对体重、体增重均具有显著的二次效应；Arg×Ile 及 Val×Ile 对采食量的互作效应显著，说明 Arg 与 Ile、Val 与 Ile 的水平会共同影响采食量。综合考虑各项生长性能指标，SID Arg/Lys 水平为122%（日粮中Arg 水平为 1.23%）、SID Val/Lys 水平为82.37%（日粮中Val 水平为 0.83%）、SID Ile/Lys 水平为 77%（日粮中 Ile 水平为 0.78%）时，肉鸡生长性能达到最佳（表 11）。







如图 3 所示， Arg 与 Val、Arg 与 Ile、Val 与 Ile 的 2 种氨基酸组合对 29~42 d 肉鸡体增重均呈现先升后降的趋势。Arg×Val 和 Val×Ile 的曲面倾斜方向更明显，说明 Val 在这 2 个组合中对体增重具有主导性影响；而 Arg×Ile 的曲面更对称，说明 Arg 和 Ile 的影响相对均衡。 等值线呈明显的椭圆形，长轴分别沿 Val 和 Ile 方向分布，说明 Val 和 Ile 对体增重的影响程度大于 Arg，与 Val 具有显著二次效应的结论相一致。





如表 12 所示，1~14 d SID Lys 与 Arg、Val、Ile 的适宜比例为 100%:120%:68%:66%（日粮中实际含量分别为 1.19%、1.43%、0.81%、0.79%）；15~28 d SID Lys与 Arg、Val、Ile 的推荐比例为 100%:125%:81%:72%（日粮中实际含量分别为 1.10%、1.38%、0.89%、0.79%）； 29~42 d 适宜比例为 100%:122%:83%:77%（日粮中实际含量分别为1.01%、1.23%、0.84%、0.78%）。Arg 在 1~14 d 能够改善体重、体增重、采食量和耗料增重比，发挥主导效应；Val 和 Ile 在中后期发挥主导作用，通过影响体重和体增重调节肉鸡生长性能。Arg 的需要量在肉鸡生长过程中呈先上升后下降的趋势，而 Val 和 Ile 随肉鸡生长其需要量逐渐增加。





2.4 低蛋白日粮补充 Arg、Val、Ile 对 42 d 肉鸡屠宰性能的影响

如表 14 所示，屠宰率、全净膛率、半净膛率和胸肌率受 3 种氨基酸的影响较大，影响方式既有线性也有非线性，且氨基酸间存在明显的互作效应；腹脂率和腿肌率基本不受 3 种氨基酸的影响。Arg 可提高胸肌率（P<0.05），Val 可改善全净膛率和胸肌率（P<0.01），Ile 的线性增加对提高屠宰率、全净膛率、胸肌率具有积极影响（P<0.05）。Arg、Val、Ile 对屠宰率、全净膛率、半净膛率等均具有显著的二次效应，且氨基酸互作效应对改善全净膛率具有极显著影响，Arg×Val 互作及 Val×Ile 互作均能显著影响胸肌率，说明模型对全净膛率具有极强的解释力。综合各项屠宰性能指标，SID Arg/Lys 水平为 112.07%、SID Val/Lys 水平为 79.53%、 SID Ile/Lys 水平为 68.12% 时，肉鸡屠宰性能达到最佳 （表 15）。





如图 4 所示，Arg×Val 响应曲面呈现中间低、四周高的形态，说明 Arg 和 Val 单独或协同增加时胸肌率先上升后趋于平缓，等值线图中胸肌率的高值区域出现在 Arg 和 Val 浓度较高的区域，说明较高浓度的 Arg 和 Val 组合有利于提高胸肌率，与 Arg×Val 互作效应显著的结果一致；Arg×Ile 响应曲面整体变化相对平缓，说明 Arg 和 Ile 的互作效应较弱；Val×Ile 响应曲面呈现明显的单峰趋势，表明 Val 和 Ile 存在一个最优浓度组合使胸肌率达到最高，等值线图表明 Val 较高、Ile 中等浓度时胸肌率较高。


Part 03
讨   论

3.1 低蛋白日粮中添加不同水平 Arg、Val、Ile 对肉鸡生长性能的影响

动物对饲料蛋白质的需求本质上是对各类氨基酸的精准需求，低蛋白日粮中补充晶体氨基酸是维持饲粮氨基酸比例平衡、保障家禽生产性能的有效技术路径。欧建存等研究表明，低蛋白日粮中添加晶体氨基酸并与基础饲粮的氨基酸比值保持一致时，低蛋白日粮对清远麻鸡的生长性能无负面影响，说明氨基酸平衡是保证肉鸡生长性能的关键。本研究针对沃德 188 肉公鸡不同生长阶段的分析显示，1~14 d 时 Arg 是影响体增重的核心因素，其需要量呈先上升后下降的趋势；15~28 d，Val 成为主导因素；29~42 d，Val 和 Ile 的二次效应共同影响体增重，同时 Arg 的线性效应也发挥作用，体现了肉鸡生长的阶段特异性与动态需求。本研究关于氨基酸调控肉鸡生长性能的结果，与多数研究结论一致，同时也呈现出品种、性别及日粮基础水平的特异性差异。Toprak 等研究结果表明，肉鸡日粮中单独或联合添加 L-Val、L-Ile 和 L-Arg，能够维持肉鸡生长性能，提高蛋白质利用率。该结果与本研究在降低日粮蛋白水平并额外补充适量 Arg、Val、Ile 能够在一 定程度改善肉鸡生长性能结果一致。Chrystal 等发现，日粮粗蛋白质水平降低 3% 时，补充晶体氨基酸可维持肉鸡生长性能稳定，但当粗蛋白质水平降低 4.5% 时，补充必需氨基酸亦会导致饲料转化率下降，提示低蛋白日粮的蛋白质降幅需控制在合理范围。这也为本研究低蛋白日粮的设置提供了理论支撑。

不同研究中 Arg 对肉鸡生长性能的调控效应存在差异，推测与肉鸡品种、性别、日龄及日粮基础营养水平密切相关。刘凤菊等研究表明，常规蛋白日粮条件下，不同 Arg 水平对 1~3 周龄雌性肉仔鸡的体重和平均日增重有显著影响，且生长性能随 Arg 水平升高呈先升后降的二次曲线变化；伏春燕等则发现，随 Arg 添加水平增加，AA 肉鸡的体重、平均日增重、平均日采食量及饲料转化率呈线性或二次曲线下降趋势。本研究发现，在低蛋白日粮饲喂条件下，肉公鸡前期生长性能受 Arg 的影响大于 Ile 和 Val。Liu 等研究得到相似结果，Arg 对生产性能的影响较支链氨基酸更大。其原因可能是低蛋白日粮下机体氮利用效率下降，而 Arg 作为一氧化氮的前体物质，可通过改善氮利用效率、促进蛋白质合成，进而调控肌肉发育和生长性能。Corzo 等研究表明，在肉鸡日粮中单独添加 Val、Ile 或二者联合添加，均可显著改善肉鸡饲料转化率。Chen 等在日粮中固定 Ile 浓度为 59%、Val 浓度为 69%（以赖氨酸为基准），将亮氨酸水平从 1.88% 提高至 2.73%，可使肉鸡胸增重提高 45%，同时显著改善采食量和饲料效率， 提示支链氨基酸内部配比平衡对生长性能的重要调控作用。Oliveira 等针对 Cobb500 肉公鸡的研究推荐，1~21 d 和 22~44 d 肉鸡低蛋白日粮的 SID Ileys 比例分别为 66% 和 65%，略低于本研究的推荐比例，这种差异推测与肉鸡品种、日龄阶段划分及日粮营养基础的不同相关。

本研究结果显示，低蛋白日粮额外补充适量 Arg、 Val 及 Ile 对肉鸡生长性能无负面影响，进一步证实了氨基酸补充方案的可行性。氨基酸之间的平衡是机体高效利用蛋白质的基础。Wang 等通过代谢组学分析系统评估了 Arg 等 4 种必需氨基酸与支链氨基酸平衡模式的相关生物标志物，发现不同氨基酸平衡模式可通过调控氧嘌呤醇、泛酸等代谢物发挥作用，且基于生长性能指标确定 Arg 是调控饲料转化率等生产性能的关键氨基酸。这与本研究中前期 Arg 对肉鸡生长性能起主导调控效应的结果相符，其核心机制仍与 Arg 通过调控 NO 合成改善肌肉发育、优化生产性能密切相关。

3.2 低蛋白日粮添加不同水平 Arg、Val、Ile 对肉鸡屠宰性能的影响

屠宰率、胸肌率等屠宰性能指标是反映肉鸡生长发育状况和肉用价值的核心指标，其变化规律对精准评估低蛋白日粮中氨基酸的调控效应具有重要参考意义。本研究通过响应面设计分析发现，屠宰率、全净膛率及胸肌率受 Arg、Val 与 Ile 的显著互作效应影响，且随 3 种氨基酸添加水平的升高呈显著二次响应关系，提示 3 种氨基酸的配比平衡对肉鸡屠宰性能的调控具有非线性特征。van Harn 等研究表明，当日粮粗蛋白质水平降低 1~2 个百分点并补充适量游离氨基酸时，Ross308 肉鸡的屠宰性能无显著变化；安沙等在同类研究中也证实，低蛋白日粮中额外添加游离氨基酸不会对肉鸡屠宰性能产生负面影响，这说明在合理补充氨基酸的前提下，适度降低日粮粗蛋白质水平不会损害肉鸡的胴体发育。本研究的低蛋白日粮基础设置也印证了这一结论。值得注意的是，Matton 等发现，低蛋白日粮中 SID Arg/Val 为 112% 时，对肉鸡胸肌重和胴体重无负面影响，这与本研究通过响应面综合分析得出的SID Arg/Val 推荐比例（112.07%）高度吻合，进一步验证了本研究氨基酸比例优化结果的可靠性。

支链氨基酸（Val、Ile）作为肉鸡生长发育的必需氨基酸，其供给水平及配比平衡对屠宰性能的调控作用已得到诸多研究证实。研究表明，肉鸡日粮中 Val 或 Ile 缺乏、二者配比失衡，均会导致屠宰性能下降。 Ospina 等研究发现，Val 可显著提高肉鸡腿肌重量， 提示 Val 对肉鸡骨骼肌发育具有特异性调控和促进作用。范秋丽等研究则显示，日粮 Ile 水平升高可线性 降低肉鸡腹脂率，但对腿肌率无显著影响。这与本研究 中 SID Ile 对腹脂率和腿肌率无显著影响的结果一致，反映出 Ile 对肉鸡胴体脂肪沉积的调控作用可能独立于 骨骼肌发育。此外，Goo 等发现，通过平衡支链氨基酸比例，适度降低 Ile 水平可促进肉鸡肌肉合成与积累，进而改善生长性能及屠宰性能。这与本研究中 3 种氨基酸互作调控胸肌率等指标的结果具有相似性，均提示支链氨基酸配比平衡对肉鸡胴体品质的优化具有重要意义。

基于本研究响应面分析结果，结合屠宰性能指标的变化特征，可明确低蛋白日粮中 SID Arg、SID  Val、SID Ile 对沃德 188 肉公鸡屠宰率、全净膛率、 半净膛率及胸肌率具有显著的调控作用，而对腹脂率和腿肌率无显著影响。综合各指标优化目标，当 SID  Lys:Arg:Val:Ile 的比例为 100%:111%:80%:69% （实际添加水平分别为 1.01%、1.12%、0.81%、0.70%）时， 沃德 188 肉公鸡的屠宰性能达到最优水平。

Part 04
结   论

本研究通过响应面分析法系统评估了沃德 188 肉公鸡不同日龄阶段 Arg、Val、Ile 平衡模式，基于生长性能分析，1~14 d SID Lys 与 SID Arg、SID Val、SID  Ile 的适宜比例为 100%:120%:68%:66%；15~28 d 的推荐比例为 100%:125%:81%:72%；29~42 d 适宜比例为 100%:122%:83%:77%。Arg 需要量在肉鸡生长过程中呈先上升后下降的趋势，主要在雏鸡早期发挥主导效应，而 Val 和 Ile 随肉鸡生长其需要量逐渐增加，在中后期发挥主导作用。本研究结果可为国产白羽肉鸡动态营养与精准供给提供数据参考。值得注意的是，生长阶段和体重是氨基酸平衡模式的主要影响因素，设计和配制低 蛋白日粮时应根据实际情况进行适当调整。

资助项目：国家重点研发计划（2021YFD1300404）；国家自然科学基金（322027724）
作者简介：李玉洁（2002-），女，陕西商洛人，硕士，从事家禽营养研究，E-mail：s20243040868@cau.edu.cn
*通信作者：吕增鹏（1991-），男，山东德州人，博士，副教授， 从事家禽营养研究，E-mail：lvzengpeng310@cau.edu.cn

原文题目：基于响应面法建立低蛋白日粮下沃德 188 肉公鸡氨基酸平衡模式
作  者：李玉洁，聂文轶 ，李薇羽，李文斌，姜 强，李建慧，孙 涛，吕增鹏
来  源：中国畜牧杂志