过瘤胃蛋氨酸在奶牛生产中的应用

王剑飞

（上海美农生物科技股份有限公司，上海　201807）



过瘤胃蛋氨酸在奶牛生产中的应用

王剑飞

（上海美农生物科技股份有限公司，上海201807）

摘要：文章通过对乳品质的提高途径、奶牛的限制性氨基酸方面进行分析，介绍了过瘤胃蛋氨酸的定义、分类以及过瘤胃蛋氨酸在奶牛生产中的应用效果。

关键词：过瘤胃蛋氨酸；乳蛋白率；奶牛生产

近年来，随着国家经济的发展，人民生活水平的提高，对乳产品的需求量日益增长，对乳品质量的要求也越来越高。牛奶是目前最主要的乳产品，乳蛋白率和乳脂率是衡量牛奶品质的重要指标，决定了牛奶的价值。不同国家生鲜乳标准中乳脂率和乳蛋白率的含量见附表。我国目前乳品质低其中乳脂率、乳蛋白率和一个泌乳周期的产奶量均低于其他国家。

附表　不同国家生鲜乳标准中乳脂率和乳蛋白率的含量

1　提高乳品质和产奶量的途径

1.1营养调控

乳蛋白的合成需要氨基酸和能源[ 1 ]。奶牛乳腺组织摄取的必需氨基酸与乳蛋白率有关，摄取的必需氨基酸越多，乳蛋白率就越高，但是氨基酸只有在充足且均衡的条件下才能被反刍动物有效地吸收和利用。目前已经证实，某些氨基酸可以限制乳蛋白的合成。氨基酸不平衡会限制奶牛乳蛋白的合成，从而降低奶牛的生产性能。研究表明，乳蛋白基因的表达需要每种必需氨基酸都处在最适浓度，任何一种必需氨基酸浓度过低都会影响乳蛋白基因的表达，这是改善牛奶乳蛋白含量的有效手段[ 2 ]。其原理是氨基酸营养的木桶效应，即蛋白质中各种氨基酸在动物中的营养作用，犹如由二十多块木板条围成的木桶，每块木板条代表一种氨基酸，蛋白质的生产效果犹如木桶里的容水量，见附图。如果饲料缺乏某种氨基酸，即木桶上的某块木板短缺，其他木板条再长盛水量也不能增加，生产水平只停留在最短的一条木板的水平上，这种氨基酸限制了蛋白质的利用率，称为限制性氨基酸。

附图　限制性氨基酸的木桶原理

1.2其他

增加优质粗饲料的饲喂量、品种改良（周期漫长）、降低乳房炎的发生率、降低应激反应等方法都是在本质上改善乳蛋白。在综合分析各种方法的利弊之后，选择性添加奶牛必需的氨基酸是提高乳蛋白的一种有效方法。

2　奶牛的限制性氨基酸

大量试验证明，蛋氨酸是奶牛第一限制性氨基酸[ 3 ]。豆粕、菜粕等蛋白原料中过瘤胃的蛋氨酸都不足。当酒糟蛋白饲料、玉米蛋白粉为主要蛋白来源时赖氨酸与蛋氨酸同时成为奶牛首要限制性氨基酸[ 4 ]。

3　过瘤胃蛋氨酸

由瘤胃氮源代谢可知，直接添加结晶型蛋氨酸是达不到补充蛋氨酸效果的，会被瘤胃微生物利用形成氨。过瘤胃蛋氨酸与蛋氨酸的区别是蛋氨酸是含有氨基和羧基的一类氨基酸。过瘤胃蛋氨酸有别于蛋氨酸，是指蛋氨酸经过物理或化学技术处理后，在反刍动物消化代谢过程中不易被瘤胃液分解，能耐受瘤胃pH和抵抗瘤胃微生物发酵降解，能通过瘤胃而不影响瘤胃微生物菌群，但在真胃或十二指肠中能释放出蛋氨酸，最终被小肠吸收。这种蛋氨酸可以作为调整优化动物蛋白质和氨基酸的理想指标。

3.1反刍动物的生理特点

奶牛等反刍动物与其他动物的差别主要区别在于有4个胃构成，分别为瘤胃（反刍胃）、网胃、瓣胃和皱胃（消化胃）。

瘤胃是奶牛的第一胃，是1个大发酵罐，瘤胃内存活大量的微生物，主要有细菌、原虫、真菌。瘤胃微生物对于饲料的发酵是造成反刍动物与非反刍动物消化代谢特点不同的根本原因。犊牛刚出生时，瘤胃和网胃的体积之和只占4个胃的1/3。成年牛瘤胃内容物体积约为56.9 L，占整个胃的85%；温度为38～41℃，平均为39℃（由于瘤胃微生物发酵）。瘤胃内容物pH是食糜中挥发性脂肪酸（VFA）与唾液中缓冲盐相互作用以及瘤胃壁对VFA的吸收等因素综合作用的结果。瘤胃pH一般为6～7。

4个胃中只有皱胃可以分泌消化酶，还有胃酸、蛋白酶和凝乳酶等，皱胃的pH为2.4，可以消化未在瘤胃内被消化的蛋白质和瘤胃提供的细菌蛋白。小肠（特别是空肠和回肠）是吸收氨基酸的主要部位。通过小肠吸收的氨基酸约有60%～80%来自于菌体蛋白。

3.2蛋氨酸在体内的代谢特点

日粮中的氮源包括蛋白质饲料和非蛋白氮，蛋氨酸以非蛋白氮的形式供应给机体。反刍动物采食后，蛋氨酸进入瘤胃中，被瘤胃微生物（瘤胃细菌、原虫和真菌）所产生的细菌蛋白质分解酶（与胰蛋白酶类似，最适的pH 6～7，由肤链端解酶和肤链内切酶组成）代谢成氨。生成的氨又被微生物合成微生物蛋白或通过瘤胃壁被吸收。蛋氨酸脱氨基后剩下的碳架可被用于各种挥发性脂肪酸的合成。从代谢过程可知，日粮中的氨基酸组成并不是最终吸收的氨基酸。

3.3过瘤胃蛋氨酸的分类

过瘤胃蛋氨酸有两类保护方法，分别为物理保护法和化学保护法。

3.3.1物理保护法

物理保护法原理是对蛋氨酸进行包埋处理，选择pH敏感型的壁材（例如油脂、纤维素等）对蛋氨酸进行包埋或微胶囊化处理，使其在瘤胃内稳定不被降解而在真胃（或十二指肠）内可被分解游离出来，被小肠吸收利用，供机体利用。

3.3.2化学保护法

化学保护法原理是将极易在瘤胃中降解的蛋氨酸在化学生产过程中转变成蛋氨酸相关的衍生物、聚合物或螯合物，使其因为化学结构不同在瘤胃中不被瘤胃微生物所利用，从而达到过瘤胃的目的，而在真胃和小肠中被机体吸收利用，在肝脏中经过酶的转化再次转变为蛋氨酸[ 5 ]。主要包括蛋氨酸羟基类似物。

物理保护法可以直接为奶牛提供蛋氨酸；化学保护法是通过改变蛋氨酸的分子结构来达到过瘤胃的目的，但产物需要在机体内转化为蛋氨酸后才能被利用，效率低。

4　过瘤胃蛋氨酸的应用效果

4.1对乳蛋白的影响

乳蛋白是一种营养价值很高的蛋白质，主要是酪蛋白，酪蛋白中含量最多的是蛋氨酸和赖氨酸。乳中90%的蛋氨酸来自血液中游离氨基酸，血液中氨基酸来源于小肠吸收的氨基酸，所以小肠氨基酸平衡至关重要，是提高乳蛋白的重要前提条件。小肠的氨基酸来自瘤胃的菌体蛋白，由于菌体蛋白中的氨基酸相对恒定，受饲料的影响比较小，所以对小肠氨基酸的调节主要是通过添加过瘤胃氨基酸。

许多试验表明，在奶牛日粮中添加过瘤胃氨基酸，可提高产奶量和乳蛋白率。在泌乳奶牛日粮中添加过瘤胃蛋氨酸后，进入小肠的蛋氨酸增加，小肠中吸收的蛋氨酸进入血液，乳腺对第一限制性氨基酸——蛋氨酸的需求得到满足，从而提高了乳蛋白的合成，提高乳蛋白率。给产奶高峰以后的奶牛提供过瘤胃蛋氨酸和过瘤胃赖氨酸，乳蛋白率的提高比产奶量的提高更为敏感。当其他氨基酸达到或接近估测需要量时，添加过瘤胃蛋氨酸，可提高乳蛋白率。Noftsger等试验结果表明，通过饲喂过瘤胃蛋氨酸可提高乳蛋白产量[ 6 ]。

4.2对乳脂率的影响

Samuelson等研究表明，增加小肠中的蛋氨酸含量可提高乳脂率，这可能是添加蛋氨酸影响乳腺中短链脂肪酸的重新合成，中短链脂肪酸增加，长链脂肪酸减少；也可能与乳糜微粒（CM）和极低密度脂蛋白（VLDL）有关，因为CM和VLDL的合成需要蛋白质和磷脂，其中蛋白质的合成需要氨基酸，磷脂的合成需要甲基，蛋氨酸即可作为氨基酸合成蛋白质，又可以为磷脂提供甲基，说明提高赖氨酸和蛋氨酸水平促进CM和VLDL合成[ 7 ]。

4.3对产奶量的影响

大量研究表明，在奶牛日粮中添加过瘤胃蛋氨酸可以改善生产性能，提高产奶量。研究表明，通过日粮中添加过瘤胃蛋氨酸和过瘤胃赖氨酸可显著提高水牛的产奶量。Purkevimulphan等研究表明，向奶牛日粮中添加过瘤胃蛋氨酸，提高了奶产量[ 8 ]。熊春梅等研究表明，添加过瘤胃蛋氨酸能提高奶牛的产奶量[ 9 ]。

4.4对蛋白质饲料使用的影响

饲粮中蛋白质的含量对反刍动物的生长至关重要。蛋白质水平是反刍动物表现生产性能的关键因素。添加过瘤胃氨基酸可降低奶牛日粮中蛋白质水平，从而降低饲料成本。在饲料蛋白质水平低的情况下，添加瘤胃蛋氨酸，可提高奶牛的生产性能。饲料蛋白质水平过高，会掩盖过瘤胃氨基酸的使用效果，影响过瘤胃氨基酸发挥作用。

4.5对体内氮的影响

试验表明使用过瘤胃蛋氨酸可增加总固形物浓度含量。给绵羊羔饲喂保护性Met可显著减少尿氮（0.69 g·d-1，P<0.05）和显著增加氮沉积（1.07 g·d-1，P<0.05）。包被蛋氨酸中的蛋氨酸有相当一部分是过瘤胃后释放出来在小肠被直接吸收利用，从而增加了氮的沉积[10]。

4.6对干物质采食量的影响

采食量是影响奶牛生产性能的重要限制因素，增加采食量可以提高奶牛的生产性能。因此，研究过瘤胃蛋氨酸对奶牛采食量的影响非常有意义。研究表明，饲喂过瘤胃蛋氨酸可增加奶牛的干物质采食量。Goulas等研究表明，在泌乳母羊日粮中添加过瘤胃蛋氨酸能够显著增加干物质采食量（P< 0.05）[11]。补饲过瘤胃蛋氨酸能否影响奶牛的采食量可能与饲料结构有关。当饲喂较大浓度的蛋氨酸或蛋氨酸类似物时，干物质采食量会下降，这可能是蛋氨酸在瘤胃中降解引起的瘤胃发酵发生改变，从而导致了采食量下降。

4.7对瘤胃内环境的影响

Bach等研究表明，蛋氨酸比较容易在瘤胃中降解，蛋氨酸在瘤胃中降解会使瘤胃氨氮浓度和VFA含量增加[12]。高红建在泌乳奶牛日粮中添加过瘤胃蛋氨酸，研究其对瘤胃发酵及乳成分的影响，结果表明，过瘤胃蛋氨酸能改善绵羊瘤胃发酵及促进菌体蛋白的合成[13]。

5　小　结

过瘤胃氨基酸可以提高乳蛋白率、产奶量、乳脂率、采食量以及生产性能，同时有利于氮的沉积，在奶牛生产中必将起到非常重要的作用。

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前沿科技摘编

Application of Rumen Bypass Methionine on Dairy Production

WANG Jianfei

（Shanghai Menon Animal Nutrition Technology Co., Ltd., Shanghai 201807, China）

Abstract:By analyzing the way to improve milk quality, limit amino acids of cows, rumen bypass methionine was put forward. Then the article introduced the definition, classification and effect of rumen bypass methionine on dairy. This article also provided the support of the application of rumen bypass methionine on cow.

Key words:rumen bypass methionine; milk protein percentage; dairy production

作者简介：王剑飞（1984-），男，山东威海人，硕士，主要从事反刍动物饲料添加剂的研发。

收稿日期：2015-12-10

中图分类号：S816.7；S823

文献标志码：A

文章编号：1001-0084（2016）02-0021-04