反刍动物蛋白质营养研究进展PPT

1、反刍动物蛋白质营养研究进展反刍动物蛋白质营养研究进展 瘤胃内的氮代谢瘤胃内的氮代谢 过瘤胃的蛋白来源过瘤胃的蛋白来源 内分泌对乳蛋白合成调控内分泌对乳蛋白合成调控氮代谢与尿素循环氮代谢与尿素循环 氮代谢氮代谢 日粮摄入量增加：日粮摄入量增加：N分解增加、分解增加、NH3量增加、量增加、NH3吸收量增加、导致肝脏尿素生成量增加。吸收量增加、导致肝脏尿素生成量增加。 尿素生产量与尿素生产量与N的吸收量、的吸收量、PDV组织与肝脏代组织与肝脏代谢相关，奶牛在低谢相关，奶牛在低N摄入与接近摄入与接近0的的N平衡时，平衡时，N摄入与肝脏尿素产量（摄入与肝脏尿素产量（UER）相关关系为）相关关系为0.78

2、，而高，而高N摄入量则为摄入量则为0.45 尿素去向尿素去向 进入瘤胃：进入瘤胃被微生物再利用，进入瘤胃的进入瘤胃：进入瘤胃被微生物再利用，进入瘤胃的速度（速度（GER）变化较大（种类与种间），）变化较大（种类与种间），GER：摄：摄入入N量比为量比为0.19到到0.80。GER：UER（尿素进入速（尿素进入速度）比则在度）比则在0.290.92间，奶牛则间，奶牛则0.580.75间，间，而而0.92是仅饲喂是仅饲喂70%MP需要量得到。需要量得到。 进入后段消化道进入后段消化道(量少量少)：不同饲料产生量不一：不同饲料产生量不一样。牛饲喂高精料日粮时，进入瘤胃占样。牛饲喂高精料日粮时，进入瘤

3、胃占65%75%。而饲喂蒸汽玉米比压碎玉米进入。而饲喂蒸汽玉米比压碎玉米进入PDV的尿素量增加的尿素量增加34%，但进入瘤胃的量两，但进入瘤胃的量两种日粮仍然保持种日粮仍然保持75%。进入肠道。进入肠道N则用于后段则用于后段微生物发酵底物与粪微生物发酵底物与粪N损失。数量上略占进损失。数量上略占进入瘤胃（入瘤胃（GIT）尿素）尿素N的的1%-12%(奶牛）奶牛）(Gozho et al,2008, Lapier and Lobley, 2001, Valkeners ,etal., 2007) 进入肝脏：吸收进入肝脏：吸收NH3在肝脏内转化为尿素，小在肝脏内转化为尿素，小于于5%则通过转氨基作

4、用生成则通过转氨基作用生成AA。 尿氮排泄与蛋白质水平呈正相关尿氮排泄与蛋白质水平呈正相关Broderick（2009)：日粮蛋白质增加，：日粮蛋白质增加，则干物质与纤维降解率增加。血浆尿素、则干物质与纤维降解率增加。血浆尿素、白蛋白与总蛋白增加。另外白蛋白与总蛋白增加。另外RDP与与UDP比比例不同则氮利用率不同。尿素替代大豆则例不同则氮利用率不同。尿素替代大豆则增加尿氮排放、乳中尿素氮、血液尿素氮增加尿氮排放、乳中尿素氮、血液尿素氮与瘤胃尿素氮含量。与瘤胃尿素氮含量。Nitrogen excretion in milk, feces and urine based in N intake

5、in lactating dairy cattle under controlled condition of energy as first limiting: 40kg milk/d, 24kg DMI rang in CP intake 14% to 18.7%(Recktenwald ,2007, Huhtanen et al 2008, Ruiz et al. 2002) 微生物对微生物对NH3与与AA和肽源和肽源N利用利用在高浓度在高浓度AA与肽媒体中，与肽媒体中，NH3对微生物对微生物贡献率仅贡献率仅26%，而当，而当NH3为唯一为唯一N源时则源时则表现表现100%（Wallac

6、e et al, 1999)。平均。平均80%的微生物的微生物N来自来自NH3N。细菌：纤维水解细菌很少利用细菌：纤维水解细菌很少利用AA与肽，与肽，而非结构性碳水化合物发酵细菌则可利而非结构性碳水化合物发酵细菌则可利用来自用来自67%的的 AA与肽的与肽的N源（源（CNCPS，2008）。）。原虫：很少利用原虫：很少利用NH3-N，主要是吞食细菌或消，主要是吞食细菌或消化可溶性蛋白质来满足需要。它们能吞食化可溶性蛋白质来满足需要。它们能吞食31%的细菌的细菌(Coleman, 1967),大约一半的细菌被转大约一半的细菌被转化为原虫化为原虫N。 在奶牛、绵羊、山羊中，灭虫增加十二指肠在奶牛、

7、绵羊、山羊中，灭虫增加十二指肠微生物微生物N流量，降低流量，降低NH3-N浓度、增加微生浓度、增加微生物物N的效率的效率(Eugene et al.,2004)。通过增加。通过增加微生物合成与降低微生物合成与降低OM降解，灭虫则改善微降解，灭虫则改善微生物蛋白合成（增加生物蛋白合成（增加40%-125%的微生物的微生物N, g /kg DOM, Jouang, 1996)。灭虫降低尿。灭虫降低尿N与增加粪与增加粪N(Eugene, et al.,2004, Jouany, 1996)。饲料蛋白质与代谢蛋白供应饲料蛋白质与代谢蛋白供应 饲料蛋白源饲料蛋白源 蛋白质，肽与游离蛋白质，肽与游离AA。

8、它们迅速在瘤胃内降解，但。它们迅速在瘤胃内降解，但也能随着液体从瘤胃进入小肠并供应奶牛也能随着液体从瘤胃进入小肠并供应奶牛AA。这部。这部分略占奶牛十二指肠部分略占奶牛十二指肠部TAA流量的流量的5%15%（Hristov et al, 2001; Volden et al.,2002; CHoi et al., 2002a,b; Reynal et al., 2007)。 牧草具有较高的牧草具有较高的NPN，而精料如大豆粕中，而精料如大豆粕中25%可溶可溶性蛋白仅性蛋白仅5%降低为降低为NPN。这样降低日粮的。这样降低日粮的RDP量，量，但增加了但增加了MP供应量，则可潜在地降低了日粮的供应

9、量，则可潜在地降低了日粮的CP水平。但，低瘤胃水平。但，低瘤胃N浓度，下降浓度，下降DMI量。瘤胃氨浓量。瘤胃氨浓度从度从10.0下降至下降至1.2mg/dl，DMI则从则从21.2下降至下降至17.6kg/d(Ruiz et al 2002)。反刍动物饲料中N成分分类CNCPS的蛋白划分 代谢蛋白供应代谢蛋白供应 代谢能影响：能量供应低或负平衡则降低蛋白代谢能影响：能量供应低或负平衡则降低蛋白N利用。主要用于利用。主要用于AA氧化供能。氧化供能。 代谢蛋白供应代谢蛋白供应;MP：NP为为0.67(Tyluzable et al., 2008; NRC，2001)。也有建议平均量为最适。也有建

10、议平均量为最适MP：NP比是比是0.62到到0.64。 高水平高水平RUP能提高乳产量与蛋白含量。能提高乳产量与蛋白含量。（Mikolayunas- Sandrock et al ,2009)内分泌调控乳蛋白合成内分泌调控乳蛋白合成 胰岛素：调控乳蛋白基因表达，刺激乳腺胰岛素：调控乳蛋白基因表达，刺激乳腺上皮细胞中乳蛋白合成上皮细胞中乳蛋白合成(Menxies,2009). 胰高血糖素：促进血中氨基酸的葡萄糖异胰高血糖素：促进血中氨基酸的葡萄糖异生作用，增加肝中葡萄糖合成，降低乳中生作用，增加肝中葡萄糖合成，降低乳中蛋白质产量与含量，但提高乳中蛋白质产量与含量，但提高乳中酪蛋白和酪蛋白和as2

11、-酪蛋白比例。酪蛋白比例。 其它激素其它激素:小结小结人类对蛋白质营养研究至今已有100多年的历史。动物蛋白质营养代谢的研究一直是世界范围内引人关注又十分活跃的科学研究领域。 迄今为止，对反刍动物瘤胃内蛋白质消化和代谢的途径已基本摸清，但对一些氨基酸具体代谢途径和特点仍在继续研究中。20世纪中后叶是反刍动物瘤胃内蛋白质和氨基酸营养研究快速发展的时期。 -瘘管术、食糜流通量测定和同位素技术的发展和应用，为深入研究反刍动物蛋白质营养提供了重要手段。 -Burroughs等(1971)首次提出代谢蛋白质(MP)的概念，由此促进了反刍动物蛋白质营养向氨基酸营养深入，消除了过去认为蛋白质饲料质量如何似乎

12、对反刍动物营养不重要的错误观点。 -经过各国动物营养科学家的共同努力， 在20世纪70至80年代已建立各国的蛋白质新体系。迄今为止，已有9个国家和地区相继建立起本国的反刍动物蛋白质营养新体系。 -研究方法上改变了过去单纯以粗蛋白质或可消化蛋白质为研究对象的“黑箱”研究方法，将研究重点转移到进入小肠的不同来源氨基酸数量、组成模式和相应的评定方法上来。 -20世纪90年代，蛋白质新体系的研究又逐渐向数量化和模型化发展研究的重点转向小肠吸收氨基酸之间的配比及其平衡关系的研究。美国康奈尔大学的学者们提出净碳水化合物和蛋白质体系(简称CNCPS)( Russell等，1992； Fox等，1992)。

13、-反刍动物的肽营养研究成为蛋白质营养研究的另一个重要方面。 存在问题存在问题 提高日粮中提高日粮中N的利用率，降低粪的利用率，降低粪N排出；排出； 瘤胃内瘤胃内N代谢及微生物利用作用机理深入研代谢及微生物利用作用机理深入研究；究； 影响乳蛋白合成因素及机理的深入研究。影响乳蛋白合成因素及机理的深入研究。 其它（调控机制）。其它（调控机制）。反刍动物氨基酸营养研究进展反刍动物氨基酸营养研究进展 内容提要2.2.反刍动物的氨基酸研究进展反刍动物的氨基酸研究进展 2.1 瘤胃微生物蛋白质合成2.2 对瘤胃微生物氨基酸组成是否恒定的不同学术观点与争论2.3 饲料非降解蛋白质氨基酸组成特性2.4 小肠氨

14、基酸供应量的预测2.5 反刍动物对寡肽的吸收和利用的研究进展2.6 参与瘤胃内肽代谢瘤胃微生物2.7 组织中氨基酸代谢与周转2.8 反刍动物的限制性氨基酸研究进展2.9 反刍动物氨基酸平衡理论及理想氨基酸模式3. 反刍动物氨基酸营养研究的展望2.2.反刍动物氨基酸营养研究进展反刍动物氨基酸营养研究进展 2.1 瘤胃微生物蛋白质合成 微生物蛋白质是进入反刍动物小肠吸收氨基酸的重要来源。目前，国际上对微生物蛋白的测定方法尚无统一标准，现有56种估瘤胃微生物蛋白产量的方法，如无氮日粮法， 2,6-二氨基庚二酸（DAPA）法，RNA法，氨基酸组分法，同位素(35S，15N，32P)法和尿中嘌呤衍生物法

15、(PD)等。其中以RNA法和DAPA法应用最广泛。但这两种方法都需要采用差速离心法分离瘤胃微生物样品。差速离心速度尚未统一, 多数研究者将瘤胃原虫随饲料残渣一起弃掉。瘤胃微生物蛋白一般被认为是细菌蛋白质。如果研究原虫对微生物蛋白质的贡献，有必要对现行的微生物蛋白分离和测定方法加以改进和规范。2.2 对瘤胃微生物氨基酸组成是否恒定的不同学术观点与争论 在过去30多年来多数研究者认为瘤胃微生物的氨基酸组成恒定(Weller， 1957； Storm和rskov，1983； Oldham和 Tamminga， 1980)。进入90年代初，动物营养学界对这一观点提出质疑，以美国伊利诺斯大学Clark教

16、授为代表的学者在1992年提出瘤胃微生物的氨基酸组成比例是可变的观点，法国Rulquin和Verite(1990)用大量实验资料支持了Clark提出的观点。王洪荣(1998)用 饲喂豆饼、亚麻饼和血粉三种不同氮源日粮的绵羊瘤胃分离微生物发现对瘤胃微生物中某些氨基酸比例有一定影响，饲喂血粉日粮绵羊瘤胃分离微生物中His、Leu、Val比例较豆饼和亚麻饼日粮有所提高。可见，在实际研究中应注意不同日粮对瘤胃微生物氨基酸组成的影响。 表表1 绒山羊和绵羊瘤胃微生物蛋白中氨基酸的组成（绒山羊和绵羊瘤胃微生物蛋白中氨基酸的组成（g/100gAA）Table 1 Compositions of amino

17、acids in ruminal microbial protein of cashmere goats and sheep(g/100gAA)种类种类日粮类型日粮类型LysMetCysThrHisArgLeuIleValPhe绵羊绵羊1豆粕型豆粕型8.511.180.355.012.505.069.105.906.025.47绵羊绵羊1亚麻粕型亚麻粕型8.781.110.375.032.455.009.085.876.135.49绵羊绵羊1血粉型血粉型8.571.180.365.112.595.099.445.216.575.50山羊山羊2豆粕型豆粕型7.835.001.656.001.55

18、4.206.216.216.885.27资料来源：资料来源：1. 王洪荣，王洪荣，1998；2. 甄玉国等，甄玉国等，20012.3 饲料非降解蛋白质氨基酸组成特性 测定饲料蛋白质在瘤胃降解率的方法: 体内法(In vivo) 体外法(In vitro) 尼龙袋法(In situ)，其中以尼龙袋法应用最普遍。 rskov和McDonald(1979)提出蛋白质瘤胃降解动态模型为P=a+b(1-e-ct)，它已成为目前世界各国普遍采用的方法。 但目前尚未制定统一的国际通用标准，采用不同方法测定得出的结果差别较大。 2.4.小肠氨基酸供应量的预测世界各国学者围绕建立小肠氨基酸供应模型和参数测定方面

19、进行了大量研究: 法国和北欧国家曾在奶牛中进行了较多研究(Tamminga和Van Hellemond，1977; INRA，1989 )。其主要目标是试图用日粮或饲料原料的化学组成来预测小肠氨基酸的供应量和组成，在其建立的模型中包含有可消化碳水化合物(DCHO)和蛋白质降解率(PED)这两个重要参数。 OConnor等(1993)在CNCPS体系中提出预测小肠氨基酸供应量的模型，把饲料蛋白质剖分为不同部分(A、B1、B2、B3和C)作为模型参数，并把小肠氨基酸剖分为微生物蛋白质来源氨基酸与非降解饲料蛋白质来源的氨基酸两部分。这样的模型较符合反刍动物蛋白质营养生理特点，是当今一种较为客观的动态

20、预测模型。目前，国际上对反刍动物氨基酸小肠消化率的测定的常用方法有： 体内法(瘘管法) 半体内法(可动小尼龙袋法，简称MBT法) 体外酶解率(“三步法”，Calsamiglia等， 1995; 李建国，1997)王洪荣(1998)运用体内法测定在绵羊小肠必需氨基酸表观消化率：Met 80.76%、Thr 64.04%、Ile 73.77%、Leu 81.48%、Val 76.40%、Phe 78.79%、Arg 71.13%和His 73.95%。 2.5.反刍动物对寡肽的吸收和利用的研究进展w发现小肠细胞刷状缘膜囊存在肽转运体系，并已成功克隆发现小肠细胞刷状缘膜囊存在肽转运体系，并已成功克隆

21、 了转运体的基因片段了转运体的基因片段（Matthen 等，等，1996）. w小肽在动物肠道内吸收是氨基酸吸收的另一种重要形式小肽在动物肠道内吸收是氨基酸吸收的另一种重要形式(Adibi (Adibi 和和KimKim，1981; Webb1981; Webb， 1990; Matthews1990; Matthews， 1991; Webb1991; Webb和和BergmanBergman，1991)1991)。动物肠道同时具有小肽吸收和游。动物肠道同时具有小肽吸收和游离氨基酸吸收两种并存机制，是动物为适应环境和摄取营养状况变化的一种自我营养离氨基酸吸收两种并存机制，是动物为适应环境和摄

22、取营养状况变化的一种自我营养调控机制调控机制(Webb(Webb，1990)1990)。 w瘤胃微生物对肽的摄取和利用瘤胃微生物对肽的摄取和利用(Wallace,1980)(Wallace,1980)w完全证实反刍动物瘤胃和瓣胃存在有大量肽的吸收和转运完全证实反刍动物瘤胃和瓣胃存在有大量肽的吸收和转运(Webb,1992)，对于反刍对于反刍动物而言，瘤胃和瓣胃是肽形式氨基酸的主要吸收部位（动物而言，瘤胃和瓣胃是肽形式氨基酸的主要吸收部位（Matthews等，等，1991）。）。w小肽具有众多生物活性作用。小肽具有众多生物活性作用。氨基酸营养和肽营养是反刍动物蛋白质营养的两个重要氨基酸营养和肽营

23、养是反刍动物蛋白质营养的两个重要方面。方面。推动动物理想氨基酸模式理论和技术实现新的跨越推动动物理想氨基酸模式理论和技术实现新的跨越, 推动反刍动物蛋白质饲养推动反刍动物蛋白质饲养体系实现重大的理论和技术创新体系实现重大的理论和技术创新. 王岗（2001）利用差异灌注和慢性血插管技术对绵羊小肠的肽吸收的研究表明：绵羊小肠对瘤胃液提取肽吸收率约为37%37%，而在小肠壁利用吸收的游离氨基酸合成肽的合成率约为20%20%左右，且不同来源的肽其小肠吸收率存在着显著差异。 2.6 2.6 参与瘤胃内肽代谢瘤胃微生物参与瘤胃内肽代谢瘤胃微生物 参与瘤胃内肽代谢瘤胃微生物有参与瘤胃内肽代谢瘤胃微生物有20

24、多种细菌和原虫，多种细菌和原虫，其中最重要的优势菌群是其中最重要的优势菌群是栖瘤胃拟杆菌属栖瘤胃拟杆菌属（以前称（以前称Bacteroides ruminicola，现称现称 Prevotella ruminicola ，它在瘤胃被发现，它在瘤胃被发现4个品种：个品种： P. ruminicola 23T P. brevis GA33 P. bryantii B14 P. albensis M384 同时发现二肽肽酶有同时发现二肽肽酶有4种类型种类型: DPP-, DPP-, DPP- , DPP- 寡肽在瘤胃内的降解机制2.7 组织中氨基酸代谢与周转2.7.1 肝脏的氨基酸代谢 吸收后的氨基

25、酸在肝脏的代谢途径：以游离氨基酸的形式滞留在血管内外；转化为特殊的氮代谢物（如芳香族氨基酸转化为神经递质，Gly转化为马尿酸，小寡肽的合成）；氧化提供能量和非氮中间代谢物；合成并入肝脏和外运蛋白（Wray-Cahen等，1997）。 2.7.2 外周组织的蛋白质周转外周组织包括肌肉、骨骼、皮肤、脂肪和乳腺等组织，外周组织包括肌肉、骨骼、皮肤、脂肪和乳腺等组织，重量占全身的重量占全身的8090%。在正常状态下，成年牛和绵。在正常状态下，成年牛和绵羊肌肉蛋白质约占全身的羊肌肉蛋白质约占全身的5060%，皮肤占，皮肤占1119%，内脏器官占内脏器官占30%左右。如果从动态代谢的角度看，肌肉左右。如果

26、从动态代谢的角度看，肌肉的蛋白质合成速率却最低，皮肤次之，内脏器官的合成的蛋白质合成速率却最低，皮肤次之，内脏器官的合成速率最高，它们各自的蛋白质合成量占速率最高，它们各自的蛋白质合成量占全身蛋白质合成总量的比例约为18%、20%和3545%。 2.7.3 组织氨基酸代谢的分配组织氨基酸代谢的分配图图1 生长绵羊不同体组织蛋白质周转率（生长绵羊不同体组织蛋白质周转率（gd-1）。从）。从AA库流向特定组织的氨库流向特定组织的氨基酸表示蛋白质合成，流向氨基酸库的氨基酸表示蛋白质降解；基酸表示蛋白质合成，流向氨基酸库的氨基酸表示蛋白质降解；Ps表示蛋白表示蛋白质合成。（引自质合成。（引自MacRe

27、a(1993)）AA poolTotal Ps 280肌肉肌肉Total accretion39g day-1肠肠道道皮皮肤肤肝脏肝脏211410羊毛羊毛l4272570563549赖氨酸对奶产量影响项目对照组Lys30g/d Lys70g/dSEDMI2.3524.825.00.3奶量kg/d38.641.240.90.5乳脂g/d11121272127337.0乳蛋白g/d11941238124917.0酪蛋白g/d973997101414.0尿素氮g/d14.714.814.80.4From: Putnam etal, 2009Vyas et al ,2009, J.Dairy Sci.

28、 92:5011-5018 Schwab(1996):十二指肠食糜中，十二指肠食糜中，Lys与与Met占占TEEA14.7%-16.7%与与5.3%-5.6%，分别占，分别占TAA的的7.0%8.0%与与2.5%2.7%。 King(1991)：真胃灌注不同剂量赖氨酸盐酸盐需：真胃灌注不同剂量赖氨酸盐酸盐需要量，当日粮蛋白质来自要量，当日粮蛋白质来自75%玉米基础饲料时，玉米基础饲料时，每天灌注每天灌注45到到90g时，乳量没有影响但增加血浆时，乳量没有影响但增加血浆Lys 含量。当含量。当Lys灌注量从灌注量从22.5逐渐增加到逐渐增加到180g/d时，乳产量与灌注量相关，日产时，乳产量与灌

29、注量相关，日产30kg乳时，乳时，真胃中额外需要量则为真胃中额外需要量则为64g。 Armentano(1987)：添加保护性：添加保护性Met与与Lys至至TMR日粮中，增加乳蛋白日粮中，增加乳蛋白4g/g,每天添加每天添加10.5gMet,乳蛋白增加乳蛋白增加2.89到到2.99%. Varviko(1999)牧草与大麦、燕麦日粮中真胃灌注牧草与大麦、燕麦日粮中真胃灌注DL-Met与与 L-Lys，结果，结果Met增加乳脂量增加乳脂量,Lys增加血增加血浆浆Lys、支链、支链AA、EAA和和EAA/TAA 比，说明比，说明Lys用用于乳中于乳中NEAA合成。合成。 Socha (2005)

30、：在：在CP为为18.5%日粮中，日粮中，Met、Met+Lys增加乳蛋白增加乳蛋白0.21%与与0.14%，蛋氨酸增加乳，蛋氨酸增加乳脂肪脂肪0.26%。 Wang(2010)：Lys、羟基蛋氨酸、羟基蛋氨酸(HMB)、MetHMB增加奶产量增加奶产量1.5kg/d、2.0kg/d/3.8kg/d。其它其它AA 谷氨酰胺：真胃灌注谷氨酰胺：真胃灌注300g/d谷氨酰胺增加谷氨酰胺增加乳产量乳产量3%与与2.4%乳蛋白量乳蛋白量(Doepel, et al.2007)。 主要作用：瘤胃相对低的谷氨酸合成能力；乳主要作用：瘤胃相对低的谷氨酸合成能力；乳腺吸收谷氨酸的效率达腺吸收谷氨酸的效率达10

31、0%；相对禁食与酸；相对禁食与酸中毒，高产牛代谢应激更强，需要量增加中毒，高产牛代谢应激更强，需要量增加（Gerwin, et al ,1993)。 其它其它AA：精氨酸、亮氨酸、酪氨酸及非必需：精氨酸、亮氨酸、酪氨酸及非必需AA等，在蛋白不足下补充非必需等，在蛋白不足下补充非必需AA无效果。无效果。饲喂玉米型日粮生长绵羊的饲喂玉米型日粮生长绵羊的6 6种限制性氨基种限制性氨基酸及其相对限制程度酸及其相对限制程度( (王洪荣王洪荣,1998),1998)限制性氨基酸研究的评价指标 氮平衡值：氮平衡值： 经典的“黑箱”实验技术。 血浆游离氨基酸浓度(broken-line或two-phase)：

32、 Gly/OAA（其它氨基酸）可作为评价机体氨基酸利用状况的一个指标。 氨基酸分氨基酸分(SAA) 蛋白质周转率蛋白质周转率(Protein turnover) 目前，蛋白质合成的测定主要采用同位素示踪技术。示踪同位素又分为稳定性同位素(如15N)和放射性同位素(14C，3H等)。灌注同位素的方法有恒流连续灌注法和大剂量一次性灌注法(Large dose or flood dose)。 尿中尿中3-甲基组氨酸甲基组氨酸(NMH)/肌酐肌酐(Creatinine)比值比值 2.9 反刍动物氨基酸平衡理论及理想氨基酸模式反刍动物氨基酸平衡理论及理想氨基酸模式氨基酸平衡理论的产生及其意义氨基酸平衡理

33、论的产生及其意义 氨基酸配比（ Osborne和Mende，1914）。 氨基酸不平衡 (Harper，1964) “理想蛋白质”（Cole，1979）氨基酸平衡与动物生产的关系氨基酸平衡与动物生产的关系 氨基酸平衡日粮优化配合是减少动物的粪、尿氮排出量，提高动物体内氮沉积和蛋白饲料利用效率以及减少动物排泄物对环境污染的重要途径。反刍动物氨基酸平衡及理想氨基酸模式的研究进展反刍动物氨基酸平衡及理想氨基酸模式的研究进展 前人在奶牛理想氨基酸研究中做了一些工作。 王洪荣(1998)研究发现改进肌肉模式为生长绵羊的小肠可消化理想氨基酸模式。即: Lys 100%、Met+Cys 39.37%、Thr

34、 76.17%、His 40.51%、Arg 72.25%、Leu 157.54%、Ile 81.47%、Val 104.75%、Phe 81.02%和Trp 12.94%， EAA/NEAA 1: 1.01。 甄玉国(2002)研究发现绒山羊小肠内理想的氨基酸模式为肌肉氨基酸(85%)+绒毛氨基酸(15%)。生长绵羊小肠可消化理想氨基酸模式( (王洪荣王洪荣,1998),1998) 3 反刍动物氨基酸营养研究的展望反刍动物氨基酸营养研究的展望 近年来，在氨基酸营养研究和应用方面已取得了很大进展，但多局限于某一方面或停留在通过胃肠道和血液直接灌注等试验研究水平，距离真正意义上的氨基酸平衡应用还

35、有相当的一段路程。为此，提出今后需要进一步深入研究的课题：消化道内氨基酸吸收、利用和周转机制的研究；肝脏氨基酸代谢规律的研究；肽在氨基酸营养中的作用和贡献；外周组织氨基酸分配规律的研究；不同生产阶段和不同生产目标（产肉、产毛绒、泌乳等）下的反刍动物限制性氨基酸研究。在应用研究方面，要达到通过日粮手段对氨基酸平衡进行调控尚需很多研究工作：饲料瘤胃降解率和各部分氨基酸组成的数据库的建立；微生物蛋白质和小肠氨基酸供应预测模型的完善；动物不同种类和生理状态下氨基酸需要量和理想氨基酸模式的确定奶牛蛋白质和氨基酸营养体系奶牛氨基酸营养体系模式图 饲料蛋白质饲料蛋白质 饲料能量饲料能量 总氨酸总氨酸, 赖赖

36、、蛋氨酸比蛋氨酸比 FOM 非降解蛋白质非降解蛋白质 降解蛋白质降解蛋白质 对微生物供能对微生物供能 总氨酸总氨酸, 赖赖、蛋比蛋比 例例 微生物蛋白质微生物蛋白质 微生物蛋白质微生物蛋白质 瘤胃瘤胃 饲料小肠可消化饲料小肠可消化 微生物小肠可微生物小肠可 能氮能氮 氨基酸氨基酸,赖赖 、 蛋比蛋比 例例 消化氨基酸消化氨基酸, 平衡平衡 赖赖、蛋比例蛋比例 小肠可消化氨基酸小肠可消化氨基酸, 奶牛对小肠可消化氨基奶牛对小肠可消化氨基 赖赖、蛋氨酸比例蛋氨酸比例 酸及赖酸及赖、蛋氨酸需要蛋氨酸需要 瘤胃微生物(MCP)产生量的预测MCP = RDN X (MN/RDN)MN/RDN = 3.6

37、259 0.8457 ln(RDNg/FOMkg) r = - 0.9595, p 0.01, n =19 RDNg/FOMkg 范围为范围为10.740.3, MN/RDN范围范围0.641.62, 覆盖面很宽覆盖面很宽(冯仰廉冯仰廉,莫放等莫放等, 2000) 冯仰廉对国外冯仰廉对国外4个研究资料的统计个研究资料的统计: MN/RDN = 2.9748 0.654 ln(RDNg/FOMkg), r = - 0.9402, P0.01 , n = 14, RDNg/FOMkg 15 20 25 30 35 国内的计算式国内的计算式 1.34 1.09 0.90 0.75 0.63 国外的计

38、算式国外的计算式 1.20 1.02 0.87 0.75 0.65瘤胃微生物氨基酸 氨基酸氮氨基酸氮/微生物氮微生物氮: Storm & 0rskov(1983) : 0.825 中国农大史清河等中国农大史清河等(2000) : 0.838 推荐推荐 : 0.83赖氨酸赖氨酸/总氨酸总氨酸 ,平均平均 = 0.891蛋氨酸蛋氨酸/总氨酸总氨酸,平均平均 =0.252赖氨酸赖氨酸/MCP,平均平均 =0.741蛋氨酸蛋氨酸/MCP,平均平均 = 0.209瘤胃微生物蛋白质和氨基酸小肠消化率微生物氨基酸小肠消化率微生物氨基酸小肠消化率: Storm(1983): 0.84（SD=0.058

39、2) Hvelplund(1987): 0.84(SD=0.0567) Van Bruchem(1985): 0.85(SD=0.0452) 史清河等史清河等(2000): 0.85(SD=0.0240)MCP小肠表观消化率小肠表观消化率: Storm(1983): 0.775 小肠可消化微生物氨基酸的综合评定 1. 小肠可消化瘤胃微生物氨基酸小肠可消化瘤胃微生物氨基酸,g = RDN x 3.6259-0.8457 ln(RDNg/FOM) x 6.25 x 0.83 x 0.85 或或= FOMkg x 0.83 x 0.85 2. 小肠可消化瘤胃微生物赖氨酸小肠可消化瘤胃微生物赖氨酸,g

40、 =小肠可消化瘤胃微生物氨基酸小肠可消化瘤胃微生物氨基酸,g x 0.089 小肠可消化瘤胃微生物蛋氨酸小肠可消化瘤胃微生物蛋氨酸,g =小肠可消化瘤胃微生物氨基酸小肠可消化瘤胃微生物氨基酸,g x 0.025 3. 小肠可消化小肠可消化MCP = MCP x 0.75饲料氨基酸瘤胃降解前后的变化饲料饲料AA降解率降解率=- 2.439 + 1.008 (饲料饲料 CP降解率降解率) r = 0.996, P0.01, 9种饲料种饲料, 18 种种AA饲料降解残渣饲料降解残渣CP中总中总AA比例比例 = 37.44 + 0.623(饲料饲料CP中中AA比比) r = 0.885, p0.01赖

41、氨酸降解率赖氨酸降解率 = 7.317 + 0.902(总氨酸降解率总氨酸降解率) r = 0.924, p0.01蛋氨酸降解率蛋氨酸降解率 = 11.538 + 0.86(总氨酸降解率总氨酸降解率) r = 0.893, p0.01 (中国农大蒋琪等中国农大蒋琪等,1998) 饲料降解前后总氨酸占粗蛋白的比例,% 黄豆黄豆 向日向日 麦麦 麸麸 花生花生 豆粕豆粕 棉籽棉籽 菜籽菜籽 鱼粉鱼粉 羊草羊草 平均平均 SD 葵粕葵粕 粕粕 粕粕 粕粕 降解前降解前 88.7 86.1 80.3 87.9 94.3 96.7 85.8 98.2 84.6 89.2 5.99降解后降解后 93.6

42、89.2 86.3 96.4 96.3 98.6 89.9 96.6 90.6 93.0 4.21 +4.26%蒋琪等蒋琪等,1998,牛瘤胃尼龙袋法牛瘤胃尼龙袋法, K=0.06对青绿饲料研究的较少对青绿饲料研究的较少,降解后氨降解后氨酸氮占总氮的比例低于降解前氮占总氮的比例低于降解前的比例的比例: 牧草青贮低牧草青贮低%,黑麦草低黑麦草低11%,豆科青草低豆科青草低6%. (Rooke等等,1984, Hvelplund, 1987)建议建议 : 对禾本科青贮降低对禾本科青贮降低15%, 禾本科青草降低禾本科青草降低10%, 豆科青草豆科青草降低降低6%. 进入小肠的饲料氨基酸进入小肠的饲

43、料总氨基酸进入小肠的饲料总氨基酸 = 饲料总氨酸饲料总氨酸 饲料总氨酸饲料总氨酸 x (-2.349 + 1.008 x CP降解率降解率)进入小肠的赖氨酸进入小肠的赖氨酸 = 饲料赖氨酸饲料赖氨酸 饲料赖氨酸饲料赖氨酸 x (7.317 + 0.902 x 总总AA降解率降解率)进入小肠的蛋氨酸进入小肠的蛋氨酸 = 饲料蛋氨酸饲料蛋氨酸 饲料蛋氨酸饲料蛋氨酸 x (11.538 + 0.86 x 总总AA降解率降解率)饲料小肠氨基酸的消化率 英国英国 ARC,1984 : 0.85 英国英国AFRC,1993 : 可消化非降解蛋白质可消化非降解蛋白质 = 0.9 (非降解蛋白质非降解蛋白质-

44、 6.25ADIN) 法国法国INRA,1989 : 0.78 美国美国NRC,2001、中国、中国,2000 : 0.80 饲料非降解饲料非降解CP的小肠消化率平均为的小肠消化率平均为0.65 小肠可消化氨基酸的综合评定小肠可消化氨基酸小肠可消化氨基酸 g = 瘤胃微生物可消化氨基酸瘤胃微生物可消化氨基酸+饲料可消化非降解氨基酸饲料可消化非降解氨基酸 =RDN x 3.6259 0.8457 ln(RDNg/FOMkg) x 6.25 x 0.83 x 0.85 + 饲料总氨基酸饲料总氨基酸g 饲料总氨基酸饲料总氨基酸g x (-2.349 + 1.008 x 蛋白质降解率蛋白质降解率) x

45、 0.80小肠可消化赖氨酸小肠可消化赖氨酸g =(瘤胃微生物可消化氨基酸瘤胃微生物可消化氨基酸g x 0.089) + (饲料可消化非饲料可消化非 降解氨基酸降解氨基酸g x 赖氨酸比例赖氨酸比例)小肠可消化蛋氨酸小肠可消化蛋氨酸g = (瘤胃微生物可消化氨基酸瘤胃微生物可消化氨基酸g x 0.025) + (饲料可消化非降解氨基酸饲料可消化非降解氨基酸 x 蛋氨酸比例蛋氨酸比例) 奶牛的小肠可消化氨基酸需要 维持需要维持需要g = 2.3W0.75 (冯仰廉等冯仰廉等,1998 )产奶需要产奶需要: 根据实测的乳蛋白含量根据实测的乳蛋白含量, 一般为一般为3.03.3%, 牛奶牛奶CP中的氨

46、基酸含量平均为中的氨基酸含量平均为95%, 牛奶氨酸中赖、蛋氨酸含量分别平均为牛奶氨酸中赖、蛋氨酸含量分别平均为8.2和和2.9%, 小肠可消化氨酸转化为奶氨酸的效率平均为小肠可消化氨酸转化为奶氨酸的效率平均为70%, 小肠可消化氨基酸的需要小肠可消化氨基酸的需要g = 3033 x 0.95 /0.7 = 4145 Vyas et al ,2009, J.Dairy Sci. 92:5011-5018小肠可消化真蛋白中赖、蛋氨酸的适宜比例 产产 50 赖赖,蛋氨酸占蛋氨酸占7.0和和2.2% 奶奶 赖赖,蛋氨酸占蛋氨酸占6.5和和1.8% kg 45 40 35 30 25 1 2 3 4

47、5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 泌乳周数泌乳周数 Socha(1994)对对72头高产牛的研究头高产牛的研究,赖、蛋氨酸占赖、蛋氨酸占7.0和和1.8%比对照提髙了比对照提髙了2.3k而泌乳髙峰期提髙了而泌乳髙峰期提髙了3.5kg. 乳蛋白的头日产量提髙了乳蛋白的头日产量提髙了80g. Thiaucourt(1996)对对2000头产奶牛的统计头产奶牛的统计,当赖、蛋氨酸提高到当赖、蛋氨酸提高到7.0和和2.2时时,头头日日 产奶量平均提高产奶量平均提高2.2kg,乳蛋白提高乳蛋白提高1.3g/kg奶奶.赖、蛋氨酸比例对乳蛋白率的影响 乳乳 3.9蛋蛋 3.7 白白 3

48、.5 率率 3.3 % 3.1 2.9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 泌乳周数泌乳周数 小肠可消化真蛋白中赖、蛋氨酸占小肠可消化真蛋白中赖、蛋氨酸占7.0%和和2.2% 小肠可消化真蛋白中赖、蛋氨酸占小肠可消化真蛋白中赖、蛋氨酸占6.5%和和1.8%对奶牛赖、蛋氨酸的推荐供给量 1.结合我国饲料资源和生产的实际条件结合我国饲料资源和生产的实际条件,建议建议对日产奶对日产奶30kg以上的以上的 奶牛奶牛,赖、蛋氨酸供给量的赖、蛋氨酸供给量的底线底线,分别为小肠可消化氨基酸的分别为小肠可消化氨基酸的6.5%和和2.0%,对对日产奶日产奶30kg以下的奶牛以

49、下的奶牛,则暂不列出赖则暂不列出赖 、蛋氨酸、蛋氨酸的给量的给量,但须满足小肠可消化总氨基酸的需要量但须满足小肠可消化总氨基酸的需要量. 2.为了易于推广应用为了易于推广应用,建议在我国现行小肠可化粗蛋白建议在我国现行小肠可化粗蛋白体系的基础上体系的基础上,为满足高产奶牛的需要为满足高产奶牛的需要,增加赖、蛋氨酸的增加赖、蛋氨酸的供给量供给量,分别为蛋白质的分别为蛋白质的5.8%和和1.8%.小肠可消化粗蛋白及赖、蛋氨酸的预测小肠可消化粗蛋白小肠可消化粗蛋白 = (MCP x 0.75) + (饲料非降解饲料非降解蛋白蛋白 x 0.65)小肠可消化赖氨酸小肠可消化赖氨酸 = (MCP x 0.

50、741 x 0.85) + (饲料小肠可消化粗蛋白饲料小肠可消化粗蛋白 x 原样中的赖氨酸比例原样中的赖氨酸比例)小肠可消化蛋氨酸小肠可消化蛋氨酸 = (MCP x 0.0209 x 0.85) + (饲料小肠可消化粗蛋白饲料小肠可消化粗蛋白 x 原样中的赖氨酸比例原样中的赖氨酸比例) 小肠可消化粗蛋白及赖、蛋氨酸的需要维持的小肠可消化粗蛋白的需要维持的小肠可消化粗蛋白的需要,g = 3.0 W0.75产奶的小肠可消化粗蛋白的需要产奶的小肠可消化粗蛋白的需要 = 牛奶的蛋白量牛奶的蛋白量 /0.65 因此每因此每kg乳蛋白率为乳蛋白率为3.0和和3.2%的奶的奶, 其小肠可消化粗蛋其小肠可消化

51、粗蛋白的需要为白的需要为46.1g 和和 49.2g. 赖氨酸的需要赖氨酸的需要 = 小肠可消化粗蛋白总需要小肠可消化粗蛋白总需要 x 0.058蛋氨酸的需要蛋氨酸的需要 = 小肠可消化粗蛋白总需要小肠可消化粗蛋白总需要 x 0.018常用饲料的赖、蛋氨酸含量 CP,% 赖氨酸占赖氨酸占CP,% 蛋氨酸占蛋氨酸占CP,% 大豆粕大豆粕(浸提浸提) 49.9 6.28 1.45 SD 1.2 0.22 0.07 葵花籽粕葵花籽粕 28.4 3.56 2.29 SD 5.0 0.19 0.12 花生柏花生柏 51.8 3.34 1.17 SD 4.4 0.25 0.10 棉籽粕棉籽粕 44.9 4

52、.13 1.59 SD 4.1 0.29 0.10 油菜籽粕油菜籽粕 38.4 5.62 2.04 SD 2.5 0.41 0.10 小麦麸小麦麸 17.3 4.05 1.57 SD 1.1 0.24 0.09续表 常用饲料的赖、蛋氨酸含量 CP,% 赖氨酸占赖氨酸占CP,% 蛋氨酸占蛋氨酸占CP,% 黄玉米黄玉米 9.2 2.64 2.11 SD 0.41 0.28 黄玉米青贮黄玉米青贮,DM3238 8.8 2.51 1.53 SD 1.2 0.35 0.12 紫花苜蓿草粉紫花苜蓿草粉 19.2 4.34 1.46 SD 3.3 0.31 0.08 狗牙根干草狗牙根干草,穗期穗期 10.4

53、 3.49 1.30 甜菜渣甜菜渣 10.0 4.35 1.24 SD 1.1 0.59 0.19 玉米酒精糟玉米酒精糟 29.7 2.24 1.82 SD 3.3 0.39 0.21 啤酒槽啤酒槽 28.4 3.4 1.9 SD 4.0 0.03 0.06 鲱鱼粉鲱鱼粉 68.5 7.65 2.81 玉米蛋白粉玉米蛋白粉 65.0 1.69 2.37 SD 7.8 0.15 0.16 大豆皮大豆皮 13.9 6.27 1.16 SD 4.6 0.36 0.07 苹果渣苹果渣 7.7 3.93 1.38 小麦秸小麦秸 4.8 3.25 1.19 牛奶牛奶 * 3.03.3 8.2 2.9 引自

54、引自NRC,2001. *引自引自Orskov,1992 奶牛过瘤胃氨基酸的研究进展奶牛过瘤胃氨基酸的研究进展 约在1942年，科学家发现经加热处理的大豆饼，添加蛋氨酸后能改善其营养价值，于是才开始将氨基酸用作配合饲料的添加物。但氨基酸在饲料中的应用，主要限于猪、鸡等单胃动物。关于反刍动物利用氨基酸的研究最初只是从瘤胃微生物的营养需要方面来考虑的。 但对于高产反刍动物（如高产奶牛）仅靠瘤胃微生物合成的菌体蛋白质不能满足其对蛋白质的需要，直到20世纪70年代后期，人们才加快了对反刍动物利用氨基酸的研究步伐。 氨基酸在反刍动物饲料中的添加利用，因为牛、羊的瘤胃具有、发酵降解功能，能使添加的氨基酸部

55、降解，而最终使到达小肠被吸收利用的氨基酸量减少。在这种情况下经过处理了的过瘤胃氨基酸越来越受到人们的重视。 1 过瘤胃蛋白质的局限性研究表明，即使瘤胃微生物蛋白质合成达到最大程度进入小肠的蛋白质仍难以满足现代高产奶牛的产奶需求，必须增加进入的真蛋白质和氨基酸数量。过去，营养学家们常给奶牛补充瘤胃非降解蛋白质来补充微生物蛋白质。鱼粉、肉骨粉、羽毛粉和玉米面盘粉等含有较多的过瘤胃蛋白质，是奶牛饲料常用的量，并不一定保证奶牛增产。过瘤胃蛋白质的使用，存在以下的局限性： (1)在日粮中用非降解蛋白质代替降解蛋白质会影响微生物蛋白质的合成导致进入小肠的微生物蛋白质数量下降； (2)可代谢蛋白质的氨基酸胃

56、发酵能力来说，鱼粉是蛋氨酸的良好来源，羽毛粉支链氨基酸含量丰富，血粉含较多的赖氨酸但蛋氨酸含量低 。如果饲喂某种氨基酸含量低的过瘤胃蛋白质，就会加重该种氨基酸的缺乏； (3)过瘤胃蛋白质在小肠内也可能不容易消化;(4)不同来源的过瘤蛋白质的消化产物相互作用,降低了自身的营养价值；(5)瘤胃内环境的改变，微生物合成效率的降低，食糜通过率的加快都会影响过瘤胃蛋白质的功效； (6)另外，用喂过瘤胃蛋白质不仅成本高，而且会影响奶牛的健康和生产状况。这是因为奶牛必须代谢过量的氨基酸和排除过剩的氮素，从而也会造成环境污染。由于过瘤胃蛋白质存在一定的局限性，因此人们把研究重点转移到过瘤胃氨基酸上。 2 过瘤胃氨基酸的类型及保护原理过瘤胃氨基酸，又称瘤胃保护氨基酸，瘤胃保护氨基酸，大致分为二大类。第一类包括氨基酸类似物、衍生物、聚合物、金属螯合物等，其中应用较多的是蛋氨酸羟基类似物(MHA)，其保护原理是，在瘤胃内分解羟基变为氨基，完成从类似物到氨基酸的转化，从而达到过瘤胃保护的效果；第二类为包被氨基酸，其保护原理是，选择对pH敏感（如脂肪，纤维素及其衍生物或由苯乙烯和2-甲基-5-乙烯基吡啶组成的共聚物）包埋氨基酸，在瘤胃内（pH=5.4）稳定，在真胃（pH=2.4）内被分解，使氨基酸游离出来，被小肠吸收，以达到保护的目的。