【毕业学位论文】（Word原稿）饲料蛋白质组分对泌乳奶牛瘤胃发酵和乳成分影响的研究动物营养与饲料科学博士论文

密级： 论文编号： 中国农业科学院 博士 学位论文 饲料蛋白质组分对泌乳奶牛瘤胃发酵 和乳成分影响的研究 摘 要 本 论文首先 针对我国 奶牛养殖业的实际情况，选取我国 北方地区奶牛养殖常用的 14 种 饲料原料 （粗饲料 5 种，精饲料 9 种） ， 采用尼龙袋法，利用三头装有瘤 胃瘘管的高产荷斯坦奶牛，系统地测定 出 它们 的各种蛋白质组分（ A、 B、 C）和 B 组分降解速率的数据 ，并对它们在瘤胃内的降解规律进行了分析 ， 这些数据对我国奶牛养殖和生产实践具有重要的参考意义。 本论文第二部分主要是利用 持续动态人工瘤胃模拟装置 ，研究了 在日粮精粗比、能量和粗 蛋白质 基本相同的情况下，调整日粮蛋白质组分的水平（ 别为 ，对泌乳奶牛瘤胃 发酵的影响。结果表明， 不同蛋白质组分 水平的日粮对 泌乳奶牛瘤胃液 、瘤胃微生物蛋白质的合成量、瘤胃微生物羧甲基纤维素酶和 中性蛋白酶的活性均 没有 显著 的影响 （ P 而当日粮中 为 ，瘤胃液中的氨氮浓度显著低于其它处理组（ P 当 为 ，瘤胃中乙酸（ P 丙酸（ P 丁酸（ P 戊酸（ P 总 P 浓度显著高于其它处理组；当 为 ，瘤胃微生物 P 日粮中适宜的蛋白质组分水平对泌乳奶牛的瘤胃发酵有着显著的影响，且不同的蛋白质组分水平，对瘤胃发酵 的 影响也不同。 本论文第三部分主要是利用 持续动态人工瘤胃模拟装置 ，研究了 饲料蛋白质与碳水化合物发酵的同步化（分别是玉米大豆粕、玉米膨化大豆、小麦大豆粕、小麦膨化大豆）对 泌乳奶牛瘤胃 发酵的影响。结果显示， 饲料蛋白质与碳水化合物发酵的同步化对泌乳奶牛瘤胃 中挥发性脂肪酸的浓度（除戊酸外）、微生物蛋白质的合成量和 P而以玉米和大豆粕搭配的日粮，其瘤胃中 和氨氮浓度显著低于其它处理日粮（ P同时瘤胃微生物中性蛋白酶的活性有升高的趋势（ P 以小麦和膨化大豆搭配的日粮，其瘤胃微生物羧甲基纤维素酶的活性有升高的趋势（ P 饲料蛋白质与碳水化合物发酵的同步化 显 著 降低 了 瘤胃发酵液的 及氨氮浓度，同时在一定程度上 提高 了瘤胃内中性蛋白酶的活性，因而 有效地促进 了 瘤胃发酵的速度，改善 了 瘤胃发酵的效 率 ，提高 了 饲料蛋白质的利用 率。 本论文第四部分 选择 了 32 头处于中产水平 （ 平均产奶量 18d） 的荷斯坦奶牛，根据产奶量、胎次和泌乳日龄按配对法随机分为四组， 研究了 在能量和粗蛋白质 基本 相同的条件下，调整奶牛日粮粗蛋白质中 比 例（ 分别为 对泌乳奶牛的产奶性能 和乳成分的影响。结果显示， 不同蛋白质组分 水平的日粮对 泌乳奶牛 的产奶量、标准乳产量及血液尿素氮浓度 均 没有 显 著 的影响 （ P ； 而 当日粮 中 为 ，乳脂率有升高的趋势（ P= 当 ，乳蛋白率 （ P=和乳蛋白产量（ P=升高的趋势；当日粮中 值为 ， 乳中尿素氮浓度有 降低 的 趋势（ P= 调整 泌乳 奶牛日粮粗蛋白质 中 比例 有效 地 改善 了 其乳脂率、乳蛋白率和乳蛋白质的产量，同时 日粮 粗蛋白质 中适宜的 例， 在一定程度上降低 了 泌乳奶牛的 牛奶尿素氮浓度（ 关键词 ： 饲料蛋白质组分， 泌乳奶牛，瘤胃发酵，乳成分 n of in A,B,C) of in of in of to of of In an in to of on to no of on of p UP of of P UP of of P P P P P of UP of of of P a of a UP on of a on UP in to of on of an in no of on of p pH of of P of to be P= of of to be P= pH of of to be as a of of of of to of of on of to in to in of on UN of P . UP of a P= UP of P=P=UP of a P= at a by a UN to be I 目 录 第一章 绪 论 . 1 究目的和意义 . 1 内外研究现状 . 2 料中蛋白质的特性 . 2 料中蛋白质的溶解性及其在瘤胃内的降解率 . 4 料蛋白质在反刍动物体内的消化和代谢 . 5 料蛋白质组分分析 . 7 料蛋白质组分对反刍动物瘤胃发酵的影响 . 8 料蛋白质组分对瘤胃微生物蛋白质合成的影响 . 12 料蛋白质的瘤胃发酵动力学 . 18 料蛋白质组分对奶牛生产性能及乳成分的影响 . 20 料蛋白质组分对血液尿素氮 (牛奶尿素氮（ 度的影响 . 22 究内容和技术路线 . 26 第二章 奶牛养殖常用饲料蛋白质组分分析和降解规律 的研究 . 27 料与方法 . 27 验样品的准备 . 27 定指标 . 28 定方法 . 28 验结果 . 30 析与讨论 . 31 饲料蛋白质组分及其降解规律 . 31 饲料蛋白质组分及其降解规律 . 31 料蛋白质的降解速率及其与碳水化合物的合理搭配 . 32 结 . 32 第三章 饲料蛋白质组分对泌乳奶牛瘤胃发酵、 微生物蛋白质合成及酶活性的影响 33 料与方法 . 33 验材料 . 33 验方法 . 35 品分析与检测方法 . 36 计分析 . 37 验结果 . 37 同处理日粮瘤胃发酵液 . 39 同处理日粮瘤胃发酵液氨氮浓度 . 39 同处理日粮瘤胃发酵液中总 各 浓度 . 40 不同处理日粮瘤胃微生物蛋白质的合成量 . 41 同处理日粮瘤胃微生物酶的活性 . 41 析与讨论 . 42 同蛋白质组分水平的日粮对瘤胃发酵液 的影响 . 42 同蛋白质组分水平的日粮对瘤胃发酵液氨氮浓度的影响 . 42 同蛋白质组分水平的日粮对瘤胃发酵液总 度的影响 . 43 同蛋白质组分水平的日粮对瘤胃微生物蛋白质合成量的影响 . 44 同蛋白质组分水平的日粮对瘤胃微生物酶活性的影响 . 44 结 . 46 第四章 饲料蛋白 质与碳水化合物发酵的同步化对泌乳奶牛瘤胃 发酵、微生物蛋白质合成及酶活性的影响 . 47 料与方法 . 47 验材料 . 47 验方法 . 48 品分析与检测方法 . 49 计分析 . 50 验结果 . 50 同处理日粮瘤胃发酵液 . 50 同处理日粮瘤胃发酵液氨氮浓度 . 53 同处理日粮瘤胃发酵液 度 . 53 同处 理日粮瘤胃微生物蛋白质合成量 . 53 同处理日粮瘤胃微生物酶的活性 . 54 析与讨论 . 54 料蛋白质与碳水化合物发酵的同步化 对瘤胃发酵液 和氨氮浓度的影响 . 55 料蛋白质与碳水化合物发酵的同步化 对瘤胃发酵液总 各 度的影响 . 56 料蛋白质与碳水化合物发酵的同步化 对瘤胃微生物蛋白质合成量的影响 . 56 料蛋白质与碳水化合物发酵的同步化 对瘤胃微生物酶活性的影响 . 57 结 . 58 第五章 饲料蛋白质组分对泌乳奶牛生产性能和乳成分 的影响 . 59 料与方法 . 59 验日粮设计 . 59 验动物选择与分组 . 59 验安排、样品采集与处理 . 61 计分析 . 61 验结果 . 62 析与讨论 . 62 料蛋白质组分对泌乳奶牛产奶量的影响 . 62 饲料蛋白质组分对泌乳奶牛乳脂率、乳蛋白率和乳蛋白产量的影响 . 63 料蛋白质组分对泌乳奶牛乳中尿素氮 (血液尿素氮 ( 影响 . 64 结 . 65 第六章 全文结论 . 66 文总体结论和讨论 . 66 研究的创新点 . 67 待于进一步研究的问题 . 67 参考文献 . 68 致 谢 . 80 作者简历 . 81 目 录 表 可溶性蛋白质的分类及其在不同介质中的溶解性 . 3 表 日粮中可溶性碳水化合物含量对瘤胃微生物蛋白质产量的影响 . 14 表 常用饲料的蛋白质组分、 B 组分降解速度 (测定结果及可提供的 . 30 表 试验日粮的组成及营养成分 . 34 表 不同处理日粮的瘤胃发酵液 、氨氮、 微生物酶活性的测定数据 . 37 表 不同采样时间的瘤胃发酵液 、氨氮、 微生物酶活性的测定数据 . 38 表 试验日粮的组成及营养成分 . 49 表 不同处理日粮的瘤胃发酵液 、氨氮、 微生物酶活性的测定数据 . 51 表 不同采样时间的瘤胃发酵液 、氨氮、 微生物酶活性的测定数据 . 52 表 试验日粮的组成及营养成分 . 60 表 四个处理组奶牛的泌乳日龄和产奶量 . 61 表 不同处理组奶牛的产奶量、标准乳产量、乳脂率 、乳蛋白率、乳蛋白产量及 . 62 V 图 目 录 图 饲料粗蛋白质在反刍动物体内的消化和代谢 . . 奶牛产奶量和牛奶尿素氮浓度的关系 引自 1999） . 24 图 样品的预处理流程图 . 36 图 不同时间点瘤胃发酵液 化趋势 . 39 图 不同时间点瘤胃发酵液氨氮浓度变化趋势 . 39 图 不同时间点瘤胃发酵液乙酸、丙酸、丁酸、戊酸及总 度变化趋势 . 41 图 不同时间点瘤胃微生物 . 42 图 不同时间点瘤胃发酵液 化趋势 . 51 图 不同时间点瘤胃发酵液氨氮浓度变化趋势 . 53 图 不同时间点瘤胃微生物羧甲基纤维素酶变化趋势 . 54 文缩略表 英文缩写 英文全称 中文名称 基酸 性性洗涤纤维 性洗涤不溶氮 性洗涤不溶蛋白质 磷酸腺苷 吸收蛋白质 国农业研究委员会 磷酸腺苷 液 尿素氮 水化合物 甲基纤维素钠 乃尔 净碳水化合物 和 蛋白质体系 蛋白质 消化粗蛋白质 物质 消化干物质 物质采食量 氧核糖核酸 消化有机物 需氨基酸 源蛋白质 发酵有机物 生物粗蛋白质 中氮 谢蛋白质 尿素氮 性洗涤纤维 性洗涤不溶蛋白质 能 的采食量 蛋白氮 国国家研究委员会 结构性碳水化合物 机物 瘤胃消化率 胃可降解有机物 胃降解蛋白质 糖核酸 胃非降解蛋白质 构性碳水化合物 溶性蛋白质 可消化养分 混合日粮 中排泄氮 发性脂肪酸 中国农业科学院博士学位论文 第一章 绪论 1 第一章 绪 论 究目的和意义 随着我国经济的迅速发展和人们生活水平的不断提高，我国奶业的发展也呈现出良好的态势。尤其是近年来，由于市场需求旺盛，奶业发展更是突飞猛进。 但是，与发达国家，甚至与世界平均水平相比，我国的奶业仍然处于起步阶段。而且我国与发达国家在奶产业上的巨大差距，集中表现为科技水平的差距。在奶业发达国家，科技进步对奶业发展的贡献率高达 70%而我国仅 30%左右。农户自发性的分散养殖仍然是我国奶业生产的主体，占到我国奶牛养殖 总量的85%以上。这种分散养殖的生产模式存在着生产规模小、生产效率低、技术与管理水平差、饲料资源浪费严重以及牛奶品质低下等诸多问题。其中饲料资源，特别是蛋白质饲料资源的浪费现象尤为突出，同时由于我国人口众多，土地资源有限，蛋白质饲料资源匮乏，这一因素严重制约着我国奶业的快速发展。因此，合理开发和利用蛋白质资源，研究并推广精准配方技术，发展对奶牛的科学精细饲养已经成为我国奶业高速发展的当务之急。 虽然近年来，我国奶牛营养与饲料的研究与开发进步很快，但远远不能满足奶业发展的需要。我国于 1979 年首次制订了奶牛 饲养标准（试行草案），并先后于 1981、 1983 和 1985 年进行了三次修订，在 1986 年农业部批准作为农业行业推荐性标准使用时，其蛋白质需要所采用的数据还是传统的粗蛋白质或可消化粗蛋白质体系。其后长达 20 年的时间里，该标准一直被沿用。直到 2000 年我国奶牛饲养标准才被再次修订，并引入了小肠可消化蛋白质体系，改变了过去单纯以粗蛋白质（ 可消化粗蛋白质（ 研究对象的 黑箱 研究方法，以小肠可吸收蛋白质（ 基础，将饲料蛋白质分为瘤胃非降解蛋白质（ 瘤胃降解蛋白质（ 充分强调微 生物蛋白质（ 反刍动物营养中的作用，并将 有效能结合，以能量为自变量来估测 合理开发利用常规蛋白质饲料及 定了基础。但随着反刍动物营养研究的进一步深入，这一体系对蛋白质的研究仍然显得不够精细、不够完善，而且多数营养参数还缺乏大量的试验研究的支持。尤其是针对我国蛋白质饲料原料的营养价值评定方面，还没有关于对蛋白质组分进行细分的数据，更谈不上利用这些数据进行奶牛精准配方的设计和应用。 本论文根据我国目前各种不同模式、不同类型的奶牛养殖状况，通过详细的调查研究，以美国 001)奶牛营养需要（第 7 版）采用的对蛋白质组分的分析方法为理论依据，针对我国北方地区奶牛养殖常用的饲料原料进行取样分析，给出这些常用饲料原料的各种蛋白质组分（ A、B、 C）以及降解率的测定数据。并通过不同蛋白质组分对奶牛瘤胃发酵影响规律（微生物蛋白质的产量 、酶活性 、瘤胃氨浓度以及 等）的研究，揭示在相同的粗蛋白质和能量条件下，日粮中不同的蛋白质组分比例对瘤胃微生物蛋白质合成效率、瘤胃氨浓度以及瘤胃微生物酶活性的影响规律，探讨饲料蛋白质组分对奶牛生产性能和乳品质影响的理论基础。同时通过对饲料蛋白质组分与牛奶尿素氮 （ 在关系的研究，找出饲料蛋白质各组分对牛奶尿素氮影响的规律和内在机制，期望通过牛奶尿素氮指标来反映奶牛日粮中蛋白质的水平是否适宜、蛋白质各组分的比例是否平衡以及蛋白质与能量比例是否合适等状况。并把牛奶尿素氮指标作为一个监测奶牛日粮营养状况的工具，应用于配制奶牛日粮精准配方和奶牛营养管理的生产实践中。 中国农业科学院博士学位论文 第一章 绪论 2 内外研究现状 料中蛋白质的特性 饲料中氮的存在形式通常被分为蛋白氮和非蛋白氮两大类。在动物性饲料中，绝大部分氮是蛋白氮，非蛋白氮的含量非常少。在植物性饲料中，这两种形式的氮都存 在，而且随着植物种类以及加工处理的方式不同，这两种形式的氮在含量上有较大的差异。一般情况下真蛋白氮大约占植物总氮的 60%而剩余部分则主要是可溶解的非蛋白氮、少量与木质素结合的氮以及核酸氮。一般植物中核酸氮的含量比较少，但在发酵的副产品以及微生物中则含有较多的核酸氮。 植物性饲料中的真蛋白质包括叶、茎蛋白质和贮存在种子中的蛋白质，前者代表 植物 的活性代谢物质，后者则是贮存物质。其中叶蛋白质具有最高的品质，富含赖氨酸。但由于植物的叶中非蛋白氮的比例较大，可能使叶蛋白质呈现出较低的生物学价值。 另外，植物 性饲料中还含有不同数量的非蛋白氮（ 合物，主要包括肽、游离氨基酸、核酸、氨化物、胺和氨等小分子化合物。非蛋白氮组分通常是指通过钨酸或三氯乙酸方法快速沉淀真蛋白质后过滤得到的氮（ ， 1996）。禾本科和豆科牧草中 量最高，变异也最大。已报道的大多数禾本科和豆科牧草粗蛋白质中 量顺序为：新鲜原料（ 10%15%）、干草（ 15%25%）、青贮（ 30%65%）（ ， 1988； ， 1989； ， 1991；1970； ， 1982； ， 1994； 1994； ， 1996）。 干草，特别是青贮饲料的 量，都高于其新鲜时的含量，这是因为植物在凋萎和发酵过程中存在着蛋白质降解作用。牧草在凋萎和青贮过程中发生的蛋白质水解作用，是植物和微生物二者的蛋白酶及肽酶共同作用的结果。植物本身的蛋白酶及肽酶在刚收获时活性较高，并被认为是干草和青贮饲料中将真蛋白质转化为 主要酶类（ ， 1988； 1994）。饲草收割后快速凋萎和青贮时使其 迅 速下降，可以减缓蛋白质水解作用并减少真蛋白质转化为 ， 1989； 1994）。新鲜牧草中 主要成分是肽、游离氨基酸和硝酸盐（ 1994），而发酵牧草中含有更高比例的游离氨基酸、氨和胺，肽和硝酸盐的浓度较低（ ， 1988； 1994）。大多数非牧草类饲料的 量一般占粗蛋白质含量的 12%或更低（ ， 1982； ， 1996； 1994； 1996） 。 我们所说的饲料蛋白质通常是指粗蛋白质（ 其定义为饲料原料中的氮含量乘以 个定义的根据是饲料原料中每 100g 蛋白质平均含有 16g 氮。计算出的粗蛋白质包括蛋白质和非蛋白氮（ 部分。不同来源的饲料粗蛋白质中含有各种不同的蛋白质及不同类型的非蛋白氮（ 合物。这些蛋白质都是大分子化合物，它们在大小、形状、功能、溶解度和氨基酸（ 成方面各不相同。根据三维立体结构与溶解特性的不同，可以将蛋白质分为不同的种类。 根据蛋白质的溶解特性不同可以分为球状蛋白和纤维蛋白。球状蛋白包 括白蛋白（溶于水和碱，不溶于盐和乙醇）、球蛋白（溶于盐和碱溶液，较难或不溶于水，不溶于乙醇）、谷蛋白（只溶于碱）、醇溶谷蛋白（溶于 70%80%乙醇和碱，不溶于水、盐和无水乙醇）和组蛋白（溶于水和盐溶液，不溶于氨水）