奶牛常用飼料康奈爾凈碳水化合物-蛋白質體系中含氮化合物組分含量與可利用氨基酸含量之間的關系

包 愈 胡 聰 趙廣永

(中國農業(yè)大學動物科技學院，北京100193)

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奶牛常用飼料康奈爾凈碳水化合物-蛋白質體系中含氮化合物組分含量與可利用氨基酸含量之間的關系

包 愈 胡 聰 趙廣永*

(中國農業(yè)大學動物科技學院，北京100193)

為了預測奶牛常用飼料中可利用氨基酸(uAA)的含量，本試驗采集了21個奶牛飼料原料樣品，測定了飼料樣品的粗蛋白質(CP)、粗脂肪(EE)、粗灰分(ash)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)、可溶性粗蛋白質(SCP)、非蛋白氮(NPN)、中性洗滌劑不溶粗蛋白質(NDIP)、酸性洗滌劑不溶粗蛋白質(ADIP)含量，并根據康奈爾凈碳水化合物-蛋白質體系(CNCPS)對飼料含氮化合物組分的劃分方法，計算出飼料樣品的含氮化合物組分非蛋白氮(PA)、快速降解真蛋白質(PB1)、中速降解真蛋白質(PB2)、慢速降解真蛋白質(PB3)和不可利用蛋白質(PC)的含量，測定了飼料的氨基酸含量，同時利用飼料氨基酸含量與uAA含量之間的關系估測出飼料的uAA含量。結果表明，奶牛常用飼料的CNCPS含氮化合物組分(PA、PB1、PB2、PB3、PC)含量(% DM)與uAA、可利用蛋氨酸(utilizable methionine,uMet)、可利用賴氨酸(utilizable lysine,uLys)、可利用亮氨酸(utilizable leucine,uLeu)含量(% DM)存在顯著的相關關系，回歸方程如下：uAA=0.171PA+0.134PB1+0.364PB2+0.370PB3+0.148PC+7.785，R2=0.99，P<0.01；uMet=0.019PA-0.031PB1+0.024PB2+0.078PB3-0.004PC-0.071，R2=0.93，P<0.01；uLys=-0.045PA-0.020PB1+0.072PB2+0.038PB3-0.011PC+0.780，R2=0.92，P<0.01；uLeu=0.071PA+0.033PB1+0.093PB2+0.189PB3+0.003PC+0.006，R2=0.94，P<0.01。結果顯示，根據CNCPS含氮化合物組分和本試驗所建立的方程，可以準確地預測奶牛飼料的uAA、uMet、uLys和uLeu含量。

奶牛；康奈爾凈碳水化合物-蛋白質體系；可利用氨基酸

由于瘤胃及其微生物的存在，反芻動物消化利用蛋白質和氨基酸的方式與單胃動物有很大差別。飼料到達瘤胃以后，部分含氮化合物被瘤胃微生物降解，產生肽類、氨基酸和氨。這些降解產物可以被瘤胃微生物利用，合成微生物蛋白。飼料的非降解蛋白質和微生物蛋白一起流入反芻動物后部消化道被消化利用。到達反芻動物十二指腸的氨基酸主要包括飼料的非降解氨基酸和微生物氨基酸，即可利用氨基酸(utilizable amino acid,uAA)。uAA主要來源于3個部分[1]：微生物合成氨基酸、過瘤胃氨基酸和內源氨基酸。測定飼料的uAA方法復雜、成本高、時間長。因此，應用簡單易測的指標來預測uAA含量是反芻動物營養(yǎng)研究領域的重要目標?？的螤杻籼妓衔?蛋白質體系(Cornell net carbohydrate and protein system,CNCPS)是評價飼料中的碳水化合物和含氮化合物在反芻動物瘤胃中代謝的方法。盡管CNCPS的有關指標僅根據化學分析就能測定出來，但是這一體系比較準確地反映了飼料中的碳水化合物和含氮化合物在反芻動物瘤胃中代謝特點。趙廣永等[2]分析了反芻動物32種常用飼料的CNCPS組分，認為CNCPS對飼料營養(yǎng)價值的評定比Weende體系的分析方法和尼龍袋技術更為準確，同時更好地反映了飼料的特性。曲永利等[3]應用CNCPS評定了東北農區(qū)奶牛飼料的營養(yǎng)價值，結果表明，由CNCPS體系分析方法測定的指標較多，能夠全面反映飼料的營養(yǎng)成分及其在奶牛體內的消化吸收，并建議作為東北農區(qū)評定奶牛飼料營養(yǎng)價值的方法。O’Connor等[4]提出了利用CNCPS預測小腸氨基酸的方法。雖然利用CNCPS的飼料碳水化合物和含氮化合物組分預測氨基酸的準確性比較好，但是在估測各部分氨基酸流量以及確定氨基酸組成時存在一定誤差，而且計算過程十分繁瑣，需要很多參數以及營養(yǎng)指標，往往需要專業(yè)軟件輔助才能加以預測[5]。Zhao等[6]研究表明，飼料中的總氨基酸、蛋氨酸、賴氨酸、亮氨酸與利用體外培養(yǎng)技術測定的uAA之間存在顯著的相關關系。這一結果說明，可以根據飼料中的氨基酸含量預測uAA含量。但是由于測定氨基酸含量的成本很高，這一方法并不能很好地推廣應用。本試驗擬通過研究奶牛飼料uAA含量與CNCPS含氮化合物組分含量之間的關系，探討應用奶牛飼料CNCPS含氮化合物組分預測uAA含量的可行性。

1 材料與方法

1.1 樣品采集和制備

本試驗分別從北京市郊區(qū)王莊、富民、雙壽、三石等地奶牛場采集了10種(共21個樣品)常用飼料樣品，包括羊草、苜蓿、豆皮、青貯、棉籽粕、酒糟、玉米、豆粕、菜籽粕、花生粕，樣品經過風干粉碎后過40目網篩，儲存于自封袋中用于分析。

1.2 CNCPS含氮化合物組分及常規(guī)營養(yǎng)成分的測定方法

根據CNCPS對含氮化合物組分的劃分，CNCPS含氮化合物包括中性洗滌劑不溶粗蛋白質(neutral detergent non-soluble crude protein,NDIP)、酸性洗滌劑不溶粗蛋白質(acid detergent non-soluble crude protein,ADIP)、可溶性粗蛋白質(soluble crude protein,SCP)、非蛋白氮(non-protein nitrogen,NPN)含量。SCP、NPN、NDIP、ADIP含量的測定參照Licitra等[7]的方法。干物質 (dry matter, DM)、粗蛋白質(crude protein, CP)、粗脂肪(ether extract,EE)、粗灰分(ash)含量測定參考AOAC(1995)[8]的方法。中性洗滌纖維(neutral detergent fibre,NDF)、酸性洗滌纖維(acid detergent fibre,ADF)含量測定參照Van Soest等[9]的方法。每個樣品重復測定2次，取平均值。

1.3 飼料氨基酸含量的測定

本試驗應用GB/T 18246—2000[10]中的方法，使用氨基酸自動分析儀(L-8900，日本Hitachi)分別測定了飼料樣品中的甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、纈氨酸(Val)、亮氨酸(Leu)、異亮氨酸(Ile)、脯氨酸(Pro)、苯丙氨酸(Phe)、酪氨酸(Tyr)、色氨酸(Trp)、絲氨酸(Ser)、蘇氨酸(Thr)、半胱氨酸(Cys)、蛋氨酸(Met)、天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、賴氨酸(Lys)、精氨酸(Arg)和組氨酸(His)共18種氨基酸含量。每個樣品重復測定2次，取平均值。

1.4 計算方法

1.4.1 CNCPS含氮化合物組分計算方法

CNCPS將含氮化合物組分劃分為非蛋白氮(PA)、快速降解真蛋白質(PB1)、中速降解真蛋白質(PB2)、慢速降解真蛋白質(PB3)和不可利用蛋白質(PC)，各組分的含量按照Sniffen等[11]的方法進行計算，所有物質均以占干物質百分比表示，公式如下：

PA(% DM)=NPN(% DM)；

PB1(% DM)=SCP(% DM)-NPN(% DM)；

PB2(% DM)=CP(% DM)-

SCP(% DM)-NDIP(% DM)；

PB3(% DM)=NDIP(% DM)-ADIP(% DM)；

PC(% DM)=ADIP(% DM)。

1.4.2 飼料uAA含量的計算

Zhao等[6]的研究結果表明，飼料氨基酸和到達十二指腸的氨基酸，也就是uAA之間存在顯著的相關關系(表1)。將已經測得的飼料中的氨基酸帶入回歸方程中即得到預測的uAA含量。

表1 飼料內氨基酸(x， % DM)和uAA含量(% DM)之間的相關關系

1.5 數據統(tǒng)計與分析

本試驗使用Microsoft Excel 2010對所有數據進行計算和處理，使用SPSS 20.0線性回歸模塊對數據進行回歸分析，多元線性回歸方程為：

y=ax1+bx2+cx3+dx4+ex5+f。

式中：y為方程的因變量，在本試驗中為預測的uAA含量(% DM)；x1、x2、x3、x4、x5為方程的自變量，在本試驗中為CNCPS含氮化合物組分的含量(% DM)，分別為PA、PB1、PB2、PB3、PC?；貧w方程的擬合優(yōu)度用R2表示，R2=0時，表示自變量與因變量無線性關系，R2=1時，表示因變量與自變量完全符合線性關系。當P<0.01時，表示存在極顯著的相關關系，當P<0.05時，表示存在顯著的相關關系，當P>0.05時，表示相關關系不顯著。

2 結 果

本試驗對選取的10種北京市奶牛場典型飼料(21個樣品)營養(yǎng)成分、氨基酸組成、CNCPS含氮化合物組分的測定結果分別見表2、表3、表4。根據CNCPS含氮化合物組分估測的uAA含量見表5。

表2 北京市奶牛場典型飼料的營養(yǎng)成分

表3 北京市奶牛場典型飼料的氨基酸組成

D：天冬氨酸 Asp；T：蘇氨酸 Thr；S：絲氨酸 Ser；E：谷氨酸 Glu；P：脯氨酸 Pro；G：甘氨酸 Gly；A：丙氨酸 Ala；C：半胱氨酸 Cys；V：纈氨酸 Val；M：蛋氨酸 Met；I：異亮氨酸 Ile；L：亮氨酸 Leu；Y：酪氨酸 Tyr；F：苯丙氨酸 Phe；H：組氨酸 His；K：賴氨酸 Lys；R：精氨酸 Arg；W：色氨酸 Trp。

表4 北京市奶牛場典型飼料的CNCPS含氮化合物組分

表5 根據CNCPS估測的北京市奶牛場典型飼料uAA含量

續(xù)表5項目Items來源Sources可利用氨基酸uAA可利用蛋氨酸uMet可利用賴氨酸uLys可利用亮氨酸uLeu棉籽粕Cottonseedmeal王莊-131014.150.111.581.50富民13.980.221.581.44王莊-130714.140.271.581.54闊達14.150.371.561.45酒糟Distillers’grains佳奧11.540.210.951.24豆粕Soybeanmeal三石22.930.913.644.54玉米Corn三石10.660.220.861.43菜籽粕Rapeseedmeal三石19.771.171.963.82花生粕Peanutmeal三石22.630.722.304.05

將所有21個飼料樣品的CNCPS含氮化合物的5種組分含量作為自變量，uAA含量作為因變量，進行多元線性回歸分析，分析結果見表6。可見奶牛常用飼料的CNCPS含氮化合物組分(PA、PB1、PB2、PB3、PC)含量(% DM)與uAA、可利用蛋氨酸(utilizable methionine,uMet)、可利用賴氨酸(utilizable lysine,uLys)、可利用亮氨酸(utilizable leucine, uLeu)含量(% DM)存在顯著的相關關系(R2為0.92～0.99，P<0.01)。

表6 北京市奶牛場典型飼料CNCPS含氮化合物組分含量(% DM)與uAA含量(% DM)的回歸關系

3 討 論

CNCPS提出了預測到達反芻動物小腸氨基酸的方法。該方法的優(yōu)點是考慮了蛋白質組分和碳水化合物組分的降解速度、能氮平衡、有效ADF等因素，系統(tǒng)性較強，預測結果比較準確，其缺點是計算過程十分復雜，應用性較差。

Lebzien等[12]總結了532個測定到達奶牛十二指腸粗蛋白質流量的試驗，發(fā)現直接測定到達十二指腸的CP含量比分別測定瘤胃微生物蛋白質和瘤胃非降解蛋白質再將兩者相加更為準確和簡單。同樣地，直接測定到達奶牛十二指腸的氨基酸含量比分別測定瘤胃微生物氨基酸和飼料非降解氨基酸含量再將兩者相加更為準確和簡單。本試驗建立的預測方程自變量分別為CNCPS含氮化合物的5種組分，因變量是uAA，這樣既可以保證預測結果的準確性，也能避免分別預測可能造成的誤差，而且CNCPS含氮化合物組分含量與飼料的uAA、uMet、uLys和uLeu含量之間的R2分別為0.99、0.93、0.92和0.94，相關程度極高，表明可以直接利用飼料CNCPS含氮化合物組分預測飼料的uAA含量。

4 結 論

奶牛飼料的CNCPS含氮化合物組分含量與uAA、uMet、uLys和uLeu含量相關關系顯著。可以根據飼料的CNCPS含氮化合物組分及本試驗所建立的相關方程估測飼料uAA含量。

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*Corresponding author, professor, E-mail: zhaogy@cau.edu.cn

(責任編輯 王智航)

Relationships between Contents of Nitrogenous Fractions of Cornell Net Carbohydrate and Protein System and Utilizable Amino Acids of Major Feeds for Dairy Cows

BAO Yu HU Cong ZHAO Guangyong*

(CollegeofAnimalScienceandTechnology,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100193,China)

To predict the utilizable amino acid (uAA) contents of major feeds for dairy cows, twenty-one different feed samples were collected and analyzed for the contents of crude protein (CP), ether extract (EE), neutral detergent fibre (NDF), acid detergent fibre (ADF), soluble crude protein (SCP), non-protein nitrogen (NPN), neutral detergent unsoluble crude protein (NDIP) and acid detergent unsoluble crude protein (ADIP). The contents of nitrogenous fractions including non-protein nitrogen (PA), rapidly degraded true protein (PB1), intermediately degraded true protein (PB2), slowly degraded true protein (PB3) and unutilizable protein (PC) were calculated according to CNCPS. The contents of amino acids of feed samples were also analyzed. The contents of uAAs of feeds were calculated based on the relationships between feed amino acid and uAA. The results showed that the CNCPS nitrogenous fraction (PA, PB1, PB2, PB3and PC) contents (% DM) were highly correlated with uAA, utilizable methionine (uMet), utilizable lysine (uLys) and utilizable leucine (uLeu) contents (% DM), and the regression equations were as follows: uAA=0.171PA+0.134PB1+0.364PB2+0.370PB3+0.148PC+7.785，R2=0.99，P<0.01; uMet=0.019PA-0.031PB1+0.024PB2+0.078PB3-0.004PC-0.071，R2=0.93，P<0.01; uLys=-0.045PA-0.020PB1+0.072PB2+0.038PB3-0.011PC+0.780，R2=0.92，P<0.01; uLeu=0.071PA+0.033PB1+0.093PB2+0.189PB3+0.003PC+0.006，R2=0.94，P<0.01. It is concluded that uAA, uMet, uLys and uLeu of feeds for dairy cows can be predicted based on the CNCPS nitrogenous fraction contents and the equations established in the trial.[ChineseJournalofAnimalNutrition, 2016, 28(12)：3935-3942]

dairy cow; CNCPS; utilizable amino acid

10.3969/j.issn.1006-267x.2016.12.027

2016-06-27

現代農業(yè)產業(yè)技術體系北京市創(chuàng)新團隊

包 愈(1990—)，男，吉林梅河口人，博士研究生，動物營養(yǎng)與飼料科學專業(yè)。E-mail: baoyu@cau.edu.cn

*通信作者：趙廣永，教授，博士生導師，E-mail: zhaogy@cau.edu.cn

S823

A

1006-267X(2016)12-3935-08