Impacts of dietary crude protein levels in early-weaning diet on growth performance, diarrhea and metabolic measurements in weaning pigs = 이유 전기 사료 내 조단백질 수준이 이유자돈의 성장 성적, 설사 및 대사 지표에 미치는 영향

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Excessive dietary crude protein (CP) leads to nitrogen waste and imposes stress on both weaning pigs and the environment. In Korea, early-weaning diets are routinely formulated with higher CP levels than late-weaning diets. To validate this common practice, this study was conducted to evaluate the impact of various CP levels on growth performance, blood profiles, hepatic enzymes, nitrogen metabolism, and serum minerals, under the hypothesis that lowering CP levels in early-weaning diets would not negatively affect piglet performance or health. A total of 160 weaning pigs (Yorkshire × Landrace × Duroc) with an average initial body weight of 6.89 ± 0.233 kg were allocated to four dietary treatments (17%, 16%, 15%, and 14% CP in the early-weaning phase) using a randomized complete block design. All pigs received same diet containing 17% CP during the late-weaning phase. The results showed that average daily gain (ADG) and gain-to-feed ratio (G:F) decreased with the reduction in dietary CP during the early-weaning period, resulting in a linear decrease in overall ADG and lower early-weaning phase G:F in the 15% and 14% CP groups compared to the other two groups (Lin, p=0.02; p<0.01; p<0.01; ANOVA, p<0.01). But no significant difference was observed between the 17% and 16% CP groups at every time points. Furthermore, pigs fed diets containing 16% or 15% CP showed a lower incidence of diarrhea compared to those fed the 17% CP diet. Blood biochemical analyses revealed that total cholesterol and total protein concentrations decreased in response to lower dietary CP levels on day 14 (Lin, p=0.02; p<0.01). Notably, serum γ-glutamyl transferase (GGT), a marker of oxidative stress, also decreased linearly as dietary CP levels declined on same day (p<0.01), suggesting a potential stress-alleviating effect of low-CP diets. Meanwhile, linear reductions in plasma concentrations of Ca, P, and Na were also observed in the early-weaning phase, yet all values remained within reference intervals, indicating no adverse effects on mineral homeostasis (Lin, p=0.01; p<0.01; p=0.01). Moreover, blood urea nitrogen (BUN) and creatinine levels remained stable, further confirming that neither renal function nor protein metabolism were impaired by dietary CP reduction. Collectively, these results indicate that lowering dietary CP levels to 16% in early-weaning diets does not impair growth performance or nutrient metabolism, while potentially mitigating weaning-associated oxidative stress.

국문 초록 (Abstract)

돼지 사료내 과도한 조단백질(CP)은 질소 배출을 증가시키고 이유
자돈의 건강과 환경에 부담을 준다. 특히 국내 양돈업계에서는 관행적으
로 이유 전기 사료에 이유 후기 이상의 높은 조단백질 수준을 설정해오
고 있다. 이러한 관행의 타당성을 검증하기 위해 본 연구는 이유 전기
단계에서의 사료 내 CP 수준 저감이 자돈의 성장 성적, 혈액 대사 지표,
간 효소, 질소 대사, 혈청 미네랄 농도에 미치는 영향을 평가하고자 수
행되었다. 유사한 선행연구들에 기반해 본 연구에서는 이유 전기 CP 수
준을 저감하여도 자돈의 성장성적과 건강에 부정적인 영향이 없을 것이
라는 가설을 수립하였다. 총 160두의 자돈(평균 체중 6.89 ± 0.233
kg)을 공시하여, 이유 전기 14일간은 CP 수준이 각각 17%, 16%, 15%,
14%로 설정된 4개 처리구에 5반복, 반복 당 8두씩 완전임의배치하였고,
이후 15~35일차에는 전 자돈에게 동일한 17% CP 사료를 급여하였다.
실험 결과, 사료 내 CP 수준이 감소함에 따라 ADG 및 G:F가 선형적으
로 감소했지만, 17%와 16% 처리구 간에는 통계적으로 유의한 차이가
나타나지 않아 16% 수준까지의 CP 저감은 성장 성적에 부정적인 영향
을 미치지 않는 것으로 확인되었다. 더욱이 16% 처리구는 17% 처리구
에 비해 설사빈도가 낮았으며, 혈청 GGT 농도는 이유 초기 기간에 CP
수준을 낮춤에 따라 감소했고 이는 적당한 단백질 저감이 이유 초기 산
화스트레스를 완화할 수 있음을 시사한다. BUN 및 크레아티닌 수준은
모든 처리에 걸쳐 영향을 받지 않았는데, 이는 CP 수준이 낮아도 단백
질 대사 및 신장 기능에는 영향을 미치지 않는 것으로 판단된다. 혈청
무기질 농도(Ca, P, Na)는 CP 수준이 낮아짐에 따라 다소 감소하였으나,
생리적 정상 범위 이내였다. 따라서, 본 연구 결과는 조단백질을 17%에
서 16%로 저감하더라도 자돈의 성장 성적과 영양소 대사에 영향을 미
치지 않으면서 이유와 관련된 산화 스트레스를 완화할 가능성이 있음을
보여준다.

목차 (Table of Contents)

• Overall Summary i
• Contents iii
• List of Tables v
• List of Abbreviations vi
• Chapter Ⅰ. General Introduction １
• Chapter Ⅱ. Review of Literature ３
• 1. Digestive Physiology of Weaning Pigs ３
• 1.1 Changes in Gastrointestinal Structure and Function ３
• 1.2 Development of Digestive Enzymes ３
• 2. Protein and Amino Acid Requirements of Weaning Pigs ５
• 3. Effects of Dietary Protein Reduction in Weaned Pigs ６
• 3.1 Growth Performance ６
• 3.2 Nutrient Digestibility ７
• 3.3 Intestinal Morphology and Function ８
• 3.4 Blood Biochemical Profiles and Hormones ９
• 3.6 Post-Weaning Diarrhea 10
• 3.7 Nitrogen Emissions and Fecal Odor Gases 11
• 4. Literature Cited 12
• Chapter III. Impacts of dietary crude protein levels in early-weaning diet on growth performance, blood profiles, hepatic enzymes, nitrogen metabolism, and serum minerals of weaning pigs 19
• Abstract 19
• Introduction 20
• Materials and methods 21
• Results 25
• Discussion 35
• Conclusion 40
• References 41
• Chapter Ⅴ. Summary in Korean 47