反芻動物蛋白質(zhì)飼料過瘤胃保護的研究

王治國，王傳蓉

（上海光明荷斯坦牧業(yè)有限公司，上海 200443）

和單胃動物相比，反芻動物有特殊的消化道結(jié)構(gòu)及消化生理。其具有復(fù)胃結(jié)構(gòu)，即瘤胃、網(wǎng)胃、瓣胃和皺胃，其中造成和單胃動物主要差別的是瘤胃。瘤胃沒有消化腺，是一個活體厭氧發(fā)酵罐，將飼料中的蛋白質(zhì)（CP）和能量轉(zhuǎn)化為微生物蛋白和揮發(fā)性脂肪酸。飼料CP進入瘤胃后被分為瘤胃非降解飼料蛋白質(zhì)（UDP）和飼料降解蛋白（RDP）兩部分，瘤胃微生物可以利用RDP合成微生物蛋白（MCP），UDP、MCP和內(nèi)源蛋白3部分流入小腸，組成小腸代謝蛋白（MP）[1]。MP在小腸胰蛋白酶與糜蛋白酶的作用下被降解，為動物機體提供的各種氨基酸是反芻動物體組織和乳蛋白合成的原料。

反芻動物優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料（豆餅、豆粕等）的瘤胃降解率相對于動物性蛋白質(zhì)飼料而言較高，所以過瘤胃保護技術(shù)是目前蛋白質(zhì)營養(yǎng)研究的熱點。過瘤胃保護技術(shù)是將蛋白質(zhì)、氨基酸或脂肪經(jīng)過技術(shù)處理將其保護起來，避免其在瘤胃內(nèi)被發(fā)酵、降解，使之直接進入小腸被消化利用，從而達到提高飼料利用率的目的。通過各種保護技術(shù)可使優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)通過瘤胃時的降解率下降，使小腸消化吸收的必需氨基酸量增加。

1 蛋白質(zhì)飼料的瘤胃降解規(guī)律

飼料CP進入瘤胃后被分為UDP和RDP兩部分。RDP的一部分為瘤胃微生物合成菌體蛋白，可提供反芻動物50%的蛋白質(zhì)或氨基酸需要量，因此菌體蛋白是反芻動物蛋白質(zhì)的主要來源之一[2]。微生物蛋白質(zhì)合成量相對穩(wěn)定，能夠滿足中、低產(chǎn)反芻動物蛋白質(zhì)的營養(yǎng)需要，但對于高產(chǎn)反芻動物來說，僅依靠瘤胃菌體蛋白提供的氨基酸不能滿足其需要，必須增加過瘤胃蛋白的數(shù)量[3]。只有RDP才能通過瘤胃進入小腸分解為肽及氨基酸，被反芻動物充分吸收和利用[4]。所以只要確定各種蛋白質(zhì)飼料經(jīng)過瘤胃降解后的UDP在小腸的消化率，就可以明確蛋白質(zhì)飼料對反芻動物的營養(yǎng)價值。以便通過一些物理或化學(xué)方法對蛋白質(zhì)飼料進行適當處理，提高其過瘤胃蛋白的量，從而提高優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料的營養(yǎng)價值。

有研究報道，用瘺管牛瘤胃內(nèi)發(fā)酵法測定飼料粗蛋白的降解特點，餅粕類飼料蛋白瘤胃降解順序是：花生粕＞葵花粕＞大豆粕＞大豆餅＞棉籽粕＞菜籽粕＞胡麻粕[5]。大豆粕、花生粕和葵花粕進入瘤胃后的降解速度很快，12 h的降解率達到60%以上，24 h即達到頂峰。菜籽粕含有的芥酸、惡唑烷硫酮、異硫氰酸鹽和鞣酸等，棉籽粕含有的游離棉酚，胡麻粕含有的亞麻苷和亞麻酵素等物質(zhì)，可以有效抑制微生物的分解作用，因此菜籽粕、棉籽粕、胡麻粕在相同的時間內(nèi)，瘤胃降解率較低[6]。大豆粕和花生粕均屬優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料，但其在瘤胃的降解速度快，易造成浪費，應(yīng)對這類蛋白質(zhì)飼料進行適當?shù)谋Ｗo處理，以增加過瘤胃蛋白的比例，提高其在小腸的消化率。菜籽粕和棉籽粕在瘤胃的降解速度慢，可調(diào)整其在日糧中的組成，作為部分過瘤胃蛋白質(zhì)飼料。

2 提高反芻動物蛋白質(zhì)飼料過瘤胃保護的措施

2.1 加熱處理

加熱處理包括干熱、焙炒、熱壓、蒸汽加熱及加熱與其他物理化學(xué)方法復(fù)合處理等。加熱可導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，使疏水基團更多地暴露于蛋白質(zhì)分子表面，使蛋白質(zhì)溶解度降低，從而降低蛋白質(zhì)在瘤胃中的降解率。但熱處理蛋白質(zhì)使瘤胃內(nèi)氮的產(chǎn)量下降，降解率下降，并使糖醛基與游離的氨基酸基因發(fā)生不可逆反應(yīng)，因此用熱處理保護蛋白質(zhì)常伴隨著小腸內(nèi)消化率的降低，且熱處理常使一些氨基酸受到破壞，因此，這種方法還需要根據(jù)豆粕類飼料的品種和結(jié)構(gòu)而做適當?shù)恼{(diào)整。

2.2 物理包被法

利用血包被處理豆餅和菜籽餅等，可使飼料的降解率下降，而且牛的氮沉積增加。全血、乳清蛋白、卵清蛋白等富含白蛋白的物質(zhì)均可起到保護作用，這是因為白蛋白可在飼料顆粒外形成一層保護膜。

2.3 化學(xué)方法

2.3.1 甲醛保護法

甲醛還原性強，使蛋白質(zhì)分子的氨基、羧基、硫氫基發(fā)生烷基化反應(yīng)，使其溶解度降低，并在酸性條件下甲醛與蛋白質(zhì)反應(yīng)可逆，從而使被保護蛋白質(zhì)在瘤胃降解率下降，在瘤胃后消化道中由于pH降低而與甲醛分開，被蛋白酶所消化。

2.3.2 氯化鋅

近年來又提出一種新的蛋白質(zhì)保護方法——鋅鹽保護。其機理是鋅鹽能聯(lián)結(jié)肽和蛋白質(zhì)，使可溶性蛋白質(zhì)沉淀，同時鋅鹽可抑制瘤胃中某些細菌的蛋白水解酶活性，因而使日糧蛋白質(zhì)在瘤胃的降解度降低，減少蛋白質(zhì)在瘤胃的降解。

2.3.3 單寧保護法

單寧在自然界中有水解單寧和縮合單寧兩種結(jié)構(gòu)類型，廣泛分布于飼料作物中。單寧可與膠體蛋白質(zhì)結(jié)合形成不溶性的復(fù)合物，使蛋白質(zhì)從分散體系中沉降出來[7]。不同的單寧對不同蛋白質(zhì)的親和力不同，即形成了單寧－蛋白質(zhì)特異性結(jié)合的模型。單寧與消化酶及飼料蛋白質(zhì)結(jié)合形成沉淀，大大降低了植物蛋白在瘤胃中的降解率和纖維素降解率，同時還能減少膨脹。當此化合物流經(jīng)真胃和小腸時，蛋白質(zhì)與單寧立即分離，經(jīng)胃蛋白酶和胰蛋白酶分解，形成容易吸收的小分子物質(zhì)，在某種程度上起到了過瘤胃蛋白保護作用[8]。但是，單寧的適口性差而且有抗營養(yǎng)作用。有研究表明，小羔羊的飼糧每kg干物質(zhì)中添加Prosopis單寧23和45 kg，在強飼情況下可以獲得最大的菌體蛋白含量，如果超過這個水平，Prosopis單寧將會有抗營養(yǎng)效應(yīng)[9]。濃縮單寧是結(jié)合蛋白質(zhì)和抑制瘤胃降解的天然植物補充復(fù)合物。Deluyber等研究表明，給綿羊嫩葉和青貯豆莢補充料中添加單寧可顯著地降低尿氮、增加糞氮含量。瘤胃中適量的濃縮單寧可以保護飼料中的蛋白質(zhì)免受瘤胃微生物的降解，從而增加可被小腸吸收的蛋白質(zhì)量[10]。

2.3.4 氫氧化鈉

用氫氧化鈉（NaOH）處理豆餅飼喂公犢和泌乳母牛，結(jié)果豆餅含氮化合物的消化率提高，犢牛氮沉積增加，泌乳母牛的產(chǎn)奶量上升。當NaOH用量占干物質(zhì)的2%時就對保護蛋白質(zhì)有效。最大的保護率為 3%，而 4%則有微效。但 Waltz等發(fā)現(xiàn)，用NaOH 5%保護豆餅，根本就不起作用，所以這種方法仍有待于進一步驗證[11]。

2.4 瘤胃外流速度的調(diào)控

瘤胃外流速度對降解率有一定的影響，一般瘤胃外流速度加快，日糧在瘤胃內(nèi)停留時間縮短，各營養(yǎng)成分的降解率下降。瘤胃外流速度受日糧結(jié)構(gòu)和飼養(yǎng)水平影響較大，尤其是日糧的精粗比，隨著精粗比的升高，外流速度加快，蛋白質(zhì)的降解率也隨之下降。

2.5 生物學(xué)調(diào)控

利用生物學(xué)技術(shù)選擇性地調(diào)控瘤胃微生物的發(fā)酵，是改善反芻動物生產(chǎn)性能的途徑之一。目前應(yīng)用較廣泛的是莫能菌素，是一種鏈霉菌產(chǎn)生的物質(zhì)，又稱瘤胃素，其通過改變瘤胃微生物群體組成和關(guān)鍵酶活性而影響瘤胃發(fā)酵過程，增加丙酸產(chǎn)量，減少甲烷生成量，抑制蛋白質(zhì)降解，從而改善飼料利用率[12]。

2.6 過瘤胃保護性氨基酸的應(yīng)用

調(diào)節(jié)小腸氨基酸的平衡，使其成為理想氨基酸，是調(diào)控反芻動物飼料蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值最重要的環(huán)節(jié)。研究表明，單靠增加過瘤胃蛋白的量并不能保證家畜生長和生產(chǎn)性能的提高，因為通過各種保護處理的過瘤胃蛋白質(zhì)在小腸可能不易消化或過瘤胃蛋白質(zhì)的氨基酸平衡可能并不理想。因此人們把研究重點轉(zhuǎn)移到過瘤胃氨基酸上。使用少量的瘤胃保護氨基酸（RPAA）不但可以代替數(shù)量可觀的瘤胃非降解蛋白（UIP），還能提高奶牛產(chǎn)奶量和乳脂率，降低日糧蛋白質(zhì)水平和飼料成本。蛋氨酸和賴氨酸是反芻動物增重、產(chǎn)奶或產(chǎn)毛的的限制性氨基酸，因此過瘤胃氨基酸的研究主要是針對這兩種氨基酸。過瘤胃蛋氨酸和賴氨酸在國內(nèi)外已經(jīng)有所報道，但是隨著人們對反芻動物限制性氨基酸和十二指腸可吸收氨基酸模式研究的不斷深入，蘇氨酸和色氨酸等其他保護性氨基酸也可能被研制開發(fā)。

3 小 結(jié)

反芻動物對飼料蛋白質(zhì)的需要分為瘤胃微生物需要和宿主本身需要兩部分。前者要求供給動物以足夠的瘤胃降解蛋白，后者要求供給動物飼料過瘤胃蛋白。因此在反芻動物日糧配合時應(yīng)將蛋白質(zhì)降解率高的飼料和降解率低的飼料搭配使用，或者采用過瘤胃保護措施以滿足降解蛋白和非降解蛋白的需要，提高動物的生產(chǎn)性能。過瘤胃技術(shù)的目的，是既要保護足夠比例的營養(yǎng)物質(zhì)，不被瘤胃微生物降解而進入小腸，同時又要保護過瘤胃后的營養(yǎng)物質(zhì)進入小腸后，能在小腸內(nèi)被有效地消化和利用。

隨著人們對反芻動物蛋白質(zhì)、能量及其他營養(yǎng)素的不斷深入研究，過瘤胃技術(shù)在反芻家畜飼料生產(chǎn)中的應(yīng)用和需求已成為必然。研發(fā)和應(yīng)用瘤胃保護性產(chǎn)品將在今后的反芻動物飼料業(yè)中扮演著重要角色，對反芻動物飼料生產(chǎn)具有重要的理論指導(dǎo)和實際意義。

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