动物营养学：第五章 蛋白质营养

蛋白质营养

本章主要内容1.蛋白质/氨基酸的基本概念及其营养生理作用.2.单胃动物、反刍动物蛋白质消化代谢特点.3.蛋白质/氨基酸营养价值评定方法.4.如何提高反刍动物对NPN的利用?5.如何有效提高单胃动物、反刍动物对饲粮蛋白质的利用率？4.对单胃动物，蛋白质营养实质上是AA/小肽的营养。从小肠层次讲，单胃动物与反刍动物蛋白质营养没有差异。

一、基本概念1.蛋白质：protein,是指由AA组成的一类数量庞大的物质的总称。3.组成机体蛋白质的AA种类、数量，AA间的结合方式、蛋白质本身结构不同导致蛋白质性质不同。没有两种蛋白质的生理功能是完全一样的。2.CP：将饲料中的含氮化合物统称为CP。包括真蛋白质和NPN。C:51～55%O:21.5～23.5%N：15.5～8.0%H：6.5～7.3%S:0.5～2.0%P:0～1.5%二、蛋白质的组成1、元素组成尿素CP=46.7%×6.25=288%CP=N÷16%=N×6.25(N是蛋白质的特征元素)平均含量：C：53%O：23%N：16%H：7%S：1%由于组成蛋白质的AA的数量、种类、排列顺序、空间结构不同而形成了各种各样的蛋白质，因此,蛋白质营养实际上是AA的营养。现已发现200多种AA，但常见的构成动植物体蛋白质的AA只有20种。2．AA组成AA是蛋白质的基本组成单位二、蛋白质的组成AA的通式：

NH2

R—CH—COOH植物能合成自己所需的全部AA，而动物不能合成其所需的全部AA，动物所需的AA须直接或间接从饲料中获得。动物是异养生物，而植物是自养生物。二、蛋白质的组成除Met外，L-AA生物学效价大于D-AA。

AA的类型天然饲料中仅含L-AA；微生物能合成L-AA和D-AA.；人工化学合成的是L-AA或D、L混合物。因为：

#动物体内缺乏分解D-AA的酶。

#D-AA不构成体蛋白质，它必须转化成L-AA才能构成体蛋白质。大多数D-AA不能被动物利用或利用率很低。（一）分类三、蛋白质分类及性质糖蛋白脂蛋白蛋白质纤维蛋白球状蛋白结合蛋白胶原蛋白弹性蛋白角蛋白组蛋白鱼精蛋白{{清蛋白球蛋白谷蛋白醇溶蛋白{{核蛋白磷蛋白金属蛋白色素蛋白

三、蛋白质分类及性质1．纤维蛋白

包括胶原蛋白、弹性蛋白、角蛋白。胶原蛋白：软骨、结缔组织

弹性蛋白：弹性组织（腱、动脉）角蛋白：羽毛、蹄、角、爪、喙、脑灰质、脊髓和视网膜神经的Pr消化利用率较低，AA组成不好（含有大量羟脯AA、羟lys）,酸、碱、膨化或水解处理后可提高利用率。包括清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白、组蛋白、鱼精蛋白等。这类蛋白质利用率很高，AA组成较纤维蛋白好，但成本较高。三、蛋白质分类及性质是蛋白质部分再结合一个非AA的辅基。如核蛋白、磷蛋白、金属蛋白、脂蛋白、糖蛋白等。2．球状蛋白3．结合蛋白2.

缓冲和维持渗透压：两性特征使蛋白质可作为体内很好的缓冲剂，且由于其分子量大、离解度低，对维持渗透压也有一定作用，可维持机体内环境的稳定和平衡。（二）蛋白质的性质1.

酸碱两性：利用不同蛋白质等电点不同和在等电点易生成沉淀的特点，常用作蛋白质的分离提纯。3.

变性：蛋白质是生物活性物质、在紫外线照射或遇到酸、碱、热、金属盐、有机溶剂处理时，蛋白质的一些物理和生物学性质会发生改变。一定程度的变性有利于消化。四、蛋白质的营养生理功能

蛋白质是除水外，体内含量最多的养分，占干物质的50%，占无脂固形物的80%。

动物体蛋白质每天约0.25-0.3%更新，约6-12月全部更新。1.机体和畜产品的重要组成部分2.机体更新的必需养分

3.是体内功能物质的主要成分（2）肌肉蛋白质：肌肉收缩（1）血红蛋白、肌红蛋：运输氧

（3）酶、激素：代谢调节四、蛋白质的营养生理功能（4）免疫球蛋白：抵抗疾病

（5）运输蛋白（载体）：脂蛋白、钙结合蛋白等

（6）核蛋白：遗传信息的传递、表达4.提供能量、转化为糖和脂肪四、蛋白质的营养生理功能Pr转化为糖、脂肪、能量的情况一般发生于：饲料营养不足，能氮比过低；CP含量或摄入过多；饲料的AA组成不平衡1）蛋白质价格高，由高价物转化为低价物不经济。

Pr转化为糖、脂肪、能量既不科学，也不经济：3)Pr分解、脱氨，使血氨含量上升，对各种代谢和机体健康都有不利影响。禽痛风、脂肪肝。。。。2)过多的Pr氧化及其排泄均是耗能过程，Pr过多造成能量利用率下降。四、蛋白质的营养生理功能4)三大营养物中，Pr的热增耗（HI）最高,在高温季节饲喂过多Pr加重热应激，不利于生产。（HI:heatincrement）5)Pr过多，使大量Pr在大肠中发酵、腐败，生成三甲胺，引起动物腹泻，对生产不利。四、蛋白质的营养生理功能五、单胃动物对蛋白质的消化、吸收

蛋白质

HCl

高级结构分解，肽链暴露

胃、胰、糜蛋白酶

内切酶使蛋白质分解为多肽

羧基肽酶、氨基肽酶

外切酶使之分解为AA/小肽1.蛋白质的消化起始于胃，终止于小肠（4）顺序：L-AA>D-AA

Cys>Met>Trp>Leu>Phe>Lys≈Ala>Ser>Asp>Glu2.吸收（1）部位:小肠上2/3部位（2）方式:

主动吸收（3）载体:碱性、酸性、中性系统3.影响蛋白质消化吸收的因素(1)动物种类与年龄(消化酶发育的时间效应)(2)日粮蛋白质种类与水平(底物诱导效应)(3)日粮矿物元素水平(酶激活剂)(4)日粮粗纤维水平(缩短消化时间)

(8)影响吸收的因素（AA平衡、肠粘膜状态）(5)抗营养因子(胰蛋白酶抑制剂)(6)饲料加工(热损害)(7)饲养管理(补饲、饲喂次数、饲喂量）瘤胃氮素循环——瘤胃中多余的NH3会被瘤胃壁吸收，经血液运送到肝脏，并在肝脏转成尿素。所生成的尿素一部分可经过唾液和血液返回瘤胃，再次被瘤胃微生物分解产NH3。这种NH3和尿素生成的不断循环，称为瘤胃氮素循环。六、反刍动物对蛋白质的消化、吸收1．饲料Pr在瘤胃内经过微生物改组合成饲料中不曾有的支链AA。因此，很大程度上可以说反刍动物的蛋白质营养实质上是瘤胃微生物营养。（一）瘤胃的Pr消化吸收特点2．反刍动物本身所需AA（小肠AA）来源于MCP、UDP(RUP)和内源蛋白质。MCP可以满足动物需要的50～100%,UDP是高产时的必要补充，内源蛋白质量少且较稳定。六、反刍动物对蛋白质的消化、吸收

3.瘤胃中80%的微生物可以NH3为唯一氮源，26%只能利用NH3，55%可同时利用NH3和AA，因此，少量Pr即可满足微生物的需要，这是瘤胃微生物利用尿素等NPN的生物学基础。尿素

尿素酶

NH3+CO2

(CH2O)n

细菌酶

VFA+酮酸（碳链）NH3+酮酸+ATP

细菌酶

AAMCP

真胃、小肠酶

AA

吸收、合成

体蛋白、产品蛋白质

4．MCP品质与豆粕（饼）、苜蓿叶蛋白质相当，略次于优质的动物蛋白质，但优于大多数谷物蛋白。BV70～80%细菌体中CP含量58～77%，原虫含CP24～49%日粮不同，MCP的Pr含量不同：如日粮粗饲料含量高时瘤胃原虫含量高于精料含量高的日粮5.大量RDP在瘤胃中分解，实际上存在能量和蛋白质的损失。

6．饲料蛋白的降解率差异很大，适当加工处理可降低降解率,并可能提高UDP的小肠利用率（如加热、甲醛包被、缓释等措施可提高UDP利用率）。

8.对反刍动物补充AA、Pr的效果一般不如单胃动物明显，其效果取决于过瘤胃的数量以及过瘤胃AA在小肠的消化、吸收。

7．NPN在瘤胃中集中、急剧分解不仅有氮素损失，且可能造成中毒。(二)小肠中蛋白质的去向

MCP

小肠蛋白

70％消化、吸收

血液

30%

组织蛋白合成UDP30%

70%

粪便排出(粪N)

未利用(尿N)

}2．在一定范围内代替高价格蛋白质饲料，在不影响或提高生产性能的前提下降低生产成本，提高养殖效益。七、饲喂NPN的目的1．补充日粮CP不足，提高生产性能和经济效益。3．用于平衡日粮中RDP与UDP的比例。充分发挥瘤胃微生物的功能。

如：在补充少量且相等氮素时,用麦秸加鱼粉饲喂反刍动物没有麦秸加尿素好。原因：鱼粉是天然抗降解原料，瘤胃利用率不高，而尿素可被瘤胃微生物利用，同时提高秸秆利用率。

据国外报道，在蛋白质不足的日粮中加入1kg尿素，可多产奶6～

12kg，或多增重l～

3kg。我国也取得了每kg尿素换取3.6～

4.6kg奶的效果。

尿素含氮量为42％～46％，若按尿素中氮70％可被合成菌体蛋白计算，1kg尿素经瘤胃细菌转化后，可提供相当于4.5kg豆粕的蛋白质。尿素的饲用价值微生物利用NH3合成MCP时，需要一定能量和碳架，这些养分主要是饲料（CH2O）n在瘤胃发酵产生的。1.日粮能量及其有效性（1）能量的含量提高日粮中有效能的数量，可增加MCP的合成量。八、影响NPN利用率的因素

尿素在瘤胃中被微生物分解产生NH3的速度是微生物利用NH3合成MCP的4倍；由于尿素被分解的速度远远大于MCP合成的速度，易造成氮素损失，只有当NPN在瘤胃中分解释放NH3的速度与（CH2O）n发酵释放能量和碳架速度密切同步时，微生物的固氮作用最大。

（2）能量的有效性（同步性）

通过调整饲料的饲喂顺序，或选择不同的能量饲料，或对NPN及能量饲料进行加工处理，可达到能氮同步释放，保证微生物及时有效地摄取NH3。

每100g尿素至少要有1kg易发酵的糖，其中2/3是淀粉，1/3是可溶性糖。

摄取NH3的有效次序：糊化淀粉>淀粉>糖蜜>粗饲料，蔗糖、葡萄糖、乳糖对NPN的有效性相同。

让快速降解的能氮同步比慢速降解的能氮同步更能有效刺激MCP的合成效率；且淀粉对瘤胃内养分与利用的影响比蛋白质大。

2.日粮蛋白质的含量组成及降解度

保证最佳的瘤胃NH3浓度，是获取的最大MCP合成量的关键。（1）日粮CP浓度及降解率；（2）内源尿素的再循环；（3）能量及其他必需养分的水平。瘤胃中NH3的浓度取决于：

瘤胃内偏碱性时，氨多以游离态NH3存在，瘤胃壁对NH3的吸收能力增强，易造成氮素损失和氨中毒。3.其他因素（1）瘤胃pH值瘤胃内呈偏酸性时，氨多以NH4+存在，胃壁对NH4+的吸收能力降低。因而，有较多NH4+用于合成MCP。

※脂肪酸是微生物的生长因子。纤维素分解菌的生长需要，许多瘤胃细菌生长需要乙酸。（2）脂肪酸反刍动物常用的是异位酸：异丁酸、异戊酸、α－甲基丁酸低分子脂肪酸有利于NPN的有效利用：

※脂肪酸是微生物合成AA的基本碳架；

※有些是MCP的组成部分；（3）矿物元素主要是S、P、Co、I、Zn、Cu、Mn、Mg等。合理搭配矿物元素，可提高NPN利用率：

※矿物元素是微生物生长所必需；

一般应保持日粮N：S为10～12：1A：增加饲喂次数（4）其它先干后湿，先粗后精；全混合日粮（TMR）？？

通过饲喂或代谢调控措施，提高瘤胃排空速度，可降低微生物的维持需要，提高YATP和NPN的利用率。B：瘤胃排空调控

少量多次补充NPN，可保持NH3的平稳释放，提高NPN的利用率。

原理：通过饲料加工、饲喂和营养调控措施，使NPN的降解与能量及其他养分在数量、比例和释放速度上保持同步和匹配，并激发微生物利用NH3的活力，是改善NPN利用率的基本思路。

九、改善NPN利用率的办法

瘤胃微生物脲酶活性高，大大影响NPN的利用。

1.抑制瘤胃微生物脲酶的活性有效的脲酶抑制剂有：VNH3=4VMCP

甲醛、多聚甲醛；氧肟酸盐等。天然类固醇萨洒皂角苷（YuccaSapanoin,一种丝兰属植物提取物）

重金属离子（Mn2+、Ba2+、Zn2+、Cu2+、Fe2+）

异位酸类化合物：异丁酸、异戊酸异己酸等支链脂肪酸。2.颗粒凝胶淀粉尿素（Starea）

原理：将尿素、淀粉混合，在高温高压下膨化，使淀粉凝胶化，降解加快；而尿素形成双缩脲，降解变慢，二者达到同步降解。

非结晶状尿素和淀粉的高度凝胶化是优质Starea的标志，国内称为热喷尿素或糊化淀粉尿素。

将粉碎的高淀粉谷物（70-75%）、尿素（20-25%）、膨润土（3-5%）、微量元素等混合后，经高温高压、喷爆处理，使淀粉完全接近凝胶化，并与凝胶状的尿素紧密结合，在降低NH3释放速度的同时，提高淀粉的发