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过瘤胃氨基酸的作用与应用

2010-08-15范日明山西省平遥县畜牧兽医服务中心031100

山东畜牧兽医 2010年10期
关键词:包被反刍动物赖氨酸

范日明 (山西省平遥县畜牧兽医服务中心 031100)

反刍动物蛋白质营养的实质和核心是氨基酸营养,由于瘤胃微生物的作用,反刍动物日粮中直接添加氨基酸,会在瘤胃中部分或完全降解,最终到达小肠可被吸收利用的氨基酸量减少。因此氨基酸过瘤胃保护非常重要。许多研究表明,在日粮中添加过瘤胃氨基酸(Rumen—Protected Amino Acids,RPAA)是为反刍动物提供理想小肠氨基酸简便、直接而又有效的调控方法,对提高饲料利用率、减少蛋白质和氨基酸浪费、降低生产成本、提高高产反刍动物生产性能具有重要意义。

1 过瘤胃氨基酸应用的必要性

许多研究表明,蛋白质对反刍动物的最终生物学价值决定于小肠内出现的供吸收的氨基酸数量和种类。为此,英、法、美、德、瑞士、荷兰、澳大利亚、北欧及我国学者提出了反刍动物蛋白质营养新体系,虽然各国新体系所采用的主要参数不完全一致,但其共同特点是以小肠蛋白质,即小肠氨基酸平衡为基础。

小肠内可吸收氨基酸主要受制于微生物蛋白质和未降解日粮蛋白质构成的数量和质量。微生物蛋白质有一个优秀的氨基酸组成,但是研究表明,即使瘤胃微生物蛋白质合成达到最大程度,还是没有足够的蛋白质进人小肠,从而不能实现现代高产反刍动物潜在的生产量,因此必须增加进人小肠的真蛋白质和氨基酸的数量。过去,营养学家们常给反刍动物补充瘤胃非降解蛋白质。鱼粉、肉骨粉、羽毛粉、玉米蛋白粉、去毒大豆粉和玉米面筋粉等含有较多的过瘤胃蛋白质,是反刍动物饲料常用的非降解蛋白质源。但是,单靠提高过瘤胃蛋白质数量并不一定保证反刍动物增产。许多学者提出使用过瘤胃蛋白质存在一定的局限性,如(1)使通向小肠的细菌蛋白减少;(2)过瘤胃蛋白质在小肠内可能不容易消化;(3)过瘤胃蛋白质的氨基酸组成不易平衡,在满足某些必需氨基酸的同时也会导致其他必需和非必需氨基酸过量,反刍动物必须代谢过量的氨基酸和排除过剩的氮素,不但造成环境污染,也会影响奶牛的健康和生产状况;(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)不同包被方法处理的过瘤胃蛋白质在小肠内的释放速度也可能有一定差异, 因此出现各种氨基酸利用的时间差问题。

瘤胃保护性氨基酸,又称过瘤胃氨基酸或瘤胃旁路氨基酸,是指氨基酸经过物理或化学技术处理后能够耐受瘤胃pH和抵抗瘤胃微生物发酵降解,较好地平衡小肠氨基酸营养,且克服了过瘤胃蛋白质上述缺点,可以作为调控、优化动物蛋白质和氨基酸的理想指标。

2 过瘤胃氨基原酸技术处理

过瘤胃氨基酸,就是通过物理和化学方法处理,将氨基酸以某种方式修饰或保护起来,尽可能减少该氨基酸在瘤胃中被微生物降解,而且这种产品又能在瘤胃的后消化道中被有效地吸收和利用。瘤胃保护性氨基酸大致分为两大类: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),相当于蛋氨酸70%左右(蛋氨酸羟基类似物有游离酸MHA-FA和羟基蛋氨酸钙MHA-Ca两种商品,前者为深褐色粘稠液体,含水12%;后者为浅褐色粉末或颗粒,含量>97%)。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;蛋氨酸羟基类似物-游离酸(MHA-FA)在瘤胃内能稳定24~36h,而未被保护的DL-蛋氨酸仅能稳定3~4h。MHA-FA的一个优点就是它随瘤胃液移动,通过瘤胃的速度要快得多,而DL-蛋氨酸在瘤胃内随固相移动。Koeng等发现MHA-FA可在6~9h内通过瘤胃,从而避免被瘤胃微生物降解,其通过率为40%。血液中蛋氨酸浓度和速度比十二指肠中MHA-FA更高、更快,说明MHAFA的大部分直接通过瘤胃壁或者在小肠中的某一点被吸收,肝脏、肾脏中含有把MHA-FA转化为DL-蛋氨酸的酶。第二类为包被氨基酸,即选择对pH敏感的材料(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)包被氨基酸,在瘤胃内(pH=5)稳定,在真胃(pH=2.4)内被分解,使氨基酸游离出来,从而达到保护的目的。用脂肪包被的氨基酸产品中氨基酸占30%左右。瘤胃保护性氨基酸尤其是包被氨基酸在实际运用中还存在困难。由于制造工艺问题,某些产品在制粒、膨化、混合和其它常用的加工过程中包膜被破坏,氨基酸在瘤胃内就被降解,从而影响其饲用效果。在以青贮料为基础的混合日粮中,青贮玉米的pH值过低(低于3.6)也可能使瘤胃保护性氨基酸在瘤胃内就被降解。因此,日粮的pH值以及与过瘤胃氨基酸混合的加工调制过程也是值得注意的因素。当然,过瘤胃氨基酸也会出现“过度保护问题”,即其在小肠内完全或部分地不能被消化利用。因此,必须注意氨基酸包被材料及包被方法的选择,同时兼顾氨基酸的生物利用率。采用体外发酵法测定6种过瘤胃氨基酸样品,所得结果有较好的准确性和可靠性,并且简单、稳定,适宜用作大规模筛选氨基酸保护材料的研究方法。

3 过瘤胃氨基酸的应用效益

3.1 提高奶牛产奶量和乳蛋白含量 牛奶蛋白质中平均80%是由酪蛋白组成的,其中赖氨酸和蛋氨酸的含量特别高。在乳蛋白合成中两种氨基酸的需要量,赖氨酸的需要量为7.3%,蛋氨酸为2.5% 。如果用占十二指肠消化物中氨基酸总量的百分率来表示,赖氨酸的需要量为15%,蛋氨酸为5%。史清河等证实了在饲喂奶牛以不同日粮时,赖氨酸和蛋氨酸是前两个限制性氨基酸,因此奶牛日粮中添加瘤胃保护性氨基酸的试验研究主要集中在这两种氨基酸上,结果表明可提高产奶量、乳蛋白量和乳脂率,而且还可以防止酮病的发生。

3.2 促进育成奶牛和肥育肉牛生长 在哺乳期犊牛日粮中添加一定量的合成蛋氨酸,能增强消化功能,改善能量代谢,提高饲料报酬7%~9% ,平均日增重增加8.4%~10.3%。饲料中添加过瘤胃蛋氨酸和赖氨酸,平衡了氨基酸,强化了免疫功能。有人发现过瘤胃蛋氨酸、赖氨酸的添加,对生长牛来讲能显著提高生产性能而对成年牛则无此影响。

3.3 促进绵羊羊毛生长,改善羊毛的理化特性 含硫氨基酸被认为是羊毛角蛋白合成的限制性氨基酸,其中蛋氨酸为第一限制性氨基酸。蛋氨酸添加剂用于养羊业上效果非常好,它对毛发生长具有很好的促进作用,可使毛增产2.5% ,并节省饲料1.0% 。在绵羊日粮中添加动物油包被蛋氨酸,血浆游离蛋氨酸和胱氨酸含量增加,明显提高了绵羊的日增重、羊毛生长速度和经济效益。在安哥拉山羊日粮中提供蛋氨酸锌3~5g/d,提高了血浆蛋氨酸浓度和体重,但没有影响羊毛生长。

3.4 减少日粮非降解蛋白质数量 许多研究表明,在高产反刍动物日粮中添加过瘤胃氨基酸,不仅可以使其达到最高产量,而且可以降低日粮中粗蛋白质供应量,提高饲料利用率,降低成本,避免蛋白质过剩给动物造成的负担。

4 研究展望

过瘤胃氨基酸的添加首先应根据特定状态下动物氨基酸需要模式,针对微生物蛋白质和过瘤胃蛋白质进行初步调控,然后借助预测模型,估测调控后小肠氨基酸的供应和模式,找出相应的限制性氨基酸,最后利用瘤胃保护性氨基酸进行调控,以期最终达到理想氨基酸平衡模式。可见,通过日粮手段对氨基酸平衡进行调控尚有许多工作要做,如各种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等。

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