1、反刍动物饲料蛋白质营养价反刍动物饲料蛋白质营养价值评定技术研究进展值评定技术研究进展 一、反刍动物消化生理特点反刍动物黄牛反刍动物奶牛反刍动物绵羊反刍动物鹿单胃动物猪反刍动物的复胃结构瘤胃微生物细菌瘤胃细菌对饲料的消化瘤胃微生物原虫瘤胃微生物厌氧真菌 饲料蛋白质在瘤胃中的代谢规律饲料蛋白质在瘤胃中的代谢规律日粮蛋白质日粮蛋白质饲料非降解蛋白饲料非降解蛋白氨、氨、肽类、肽类、氨基酸氨基酸 微生物蛋白微生物蛋白流入后部消化道流入后部消化道瘤胃瘤胃二、研究的背景1、反刍动物的小肠氨基酸总量与组成对动物体蛋白的沉积有显著影响。2、动物性饲料的蛋白质瘤胃降解率低、且氨基酸比例平衡，因而对反刍动物有重要营
2、养价值。但疯牛病的发生导致禁止使用动物性饲料饲喂反刍动物。3、植物性饲料蛋白质瘤胃降解率高、且氨基酸比例不平衡。完全饲喂植物性饲料难以满足反刍动物对氨基酸需要。4、向反刍动物补饲过瘤胃保护氨基酸是一条有效的措施。但首先必须了解基础日粮供应的小肠氨基酸的数量与组成。5、因此，研究到达反刍动物小肠的氨基酸总量与组成非常重要。三、反刍动物蛋白质评定体系（一）反刍动物粗蛋白质评定体系的主要特点1、以粗蛋白质作为指标2、没有考虑含氮化合物在瘤胃中的代谢过程3、没有考虑到达小肠的蛋白质数量4、没有考虑到达小肠蛋白质的氨基酸组成（二）现有主要的蛋白质新体系1、法国的小肠可消化蛋白质体系（PDI）(1)小肠可
3、消化蛋白质包括饲料非降解蛋白和瘤胃微生物蛋白两部分。(2)每千克可消化有机物可以合成135克微生物粗蛋白质。(3)微生物粗蛋白质的真蛋白含量为80%。(4)微生物真蛋白在小肠的消化率为70%。(5)饲料降解氮转化为微生物氮的效率为100%。2、美国的可代谢蛋白质体系（1）可代谢蛋白质是指饲料非降解蛋白质和微生物蛋白质在小肠中被吸收的量。（2）瘤胃可降解蛋白转化为微生物蛋白质的效率为100%。（3）尿素发酵潜力 UFP=(1.044TDN-)/2.8 式中1.044为每10 gTDN能产生1.044 g瘤胃微生物AA蛋白质,为采食1kg饲料的降解蛋白质g数,2.8为尿素的蛋白质当量。例如：玉米含
4、TDN90%,每kg玉米含蛋白质93 g,降解率为65%,每kg玉米的可降解蛋白质量为60.4 g,则 UFP=(1.0449060.4)/2.8=12 g/kg。3、中国的小肠可消化粗蛋白质体系（1）到达小肠的可消化粗蛋白包括饲料非降解蛋白（UDP）和微生物粗蛋白（MCP）两部分。（2）每千克DOM可以被用于合成144克微生物粗蛋白。每个NND可以被用于合成40克微生物粗蛋白。每个肉牛能量单位（RND）可以被用于合成95克微生物粗蛋白。（3）可降解蛋白转化为微生物蛋白的效率为90%。（4）瘤胃能氮平衡 =用可利用能估测的MCP用RDP估测的MCP =DOM144RDP 900 =NND 40
5、RDP 900 =RND 95 RDP 900 =0，平衡良好 0，能量多余，需补充可降解氮 0，能量不足，需补充可利用能（三）反刍动物蛋白质新体系的主要特点1、到达小肠的蛋白质包括：饲料非降解蛋白和瘤胃微生物蛋白两部分2、考虑了饲料蛋白质在瘤胃中的降解与微生物蛋白质的合成3、考虑了饲料非降解蛋白质和微生物蛋白质在小肠的消化率4、考虑了微生物蛋白质的组成5、现有反刍动物蛋白质新体系应用尼龙袋技术测定UDP;应用RNA、15N或DAPA作为标记物测定MCP。然后将两部分相加作为到达小肠的可消化蛋白质。（四）小肠蛋白质的测定技术1、瘤胃非降解蛋白质测定技术 尼龙袋技术2、瘤胃微生物蛋白质测定技术装
6、有瘤胃瘘管的奶牛装有瘤胃瘘管的奶牛尼龙袋的固定方法尼龙袋的固定方法不同饲料营养成分瘤胃降解率的比较不同饲料营养成分瘤胃降解率的比较饲料营养物质的瞬时瘤胃降解模型饲料营养物质的瞬时瘤胃降解模型 dp=a+b（1-e-ct）其中：dp=瞬时降解率，%a=快速降解成分，%b=慢速降解成分，%c=慢速降解成分的降解速率，%/h t=降解时间，h 饲料营养物质的动态瘤胃降解模型饲料营养物质的动态瘤胃降解模型 P=a+bc/(c+k)其中，P为饲料营养物质的动态降解率，%K为瘤胃内容物的稀释率（%/h）a，b，c的含义与瞬时模型中的相同。北欧国家四个实验室用尼龙袋法所测定饲料氮降解率结果比较实验室1实验室
7、2实验室3实验室4干甜菜渣44.131.424.317.2人工干草48.531.624.813.3大麦48.230.527.37.4菜籽饼46.031.421.111.6Hveplund and Weisbjerg,1998微生物蛋白质测定技术1、二氨基庚二酸法（DAPA法）（1）原理：DAPA存在于瘤胃细菌细胞壁上，含量相对稳定。（2）基本假设 饲料和瘤胃上皮细胞中的DAPA被广泛降解。（3）计算方法 MN/NAN=（食糜中的DAPA/NAN）/（DAPA/微生物N）（4）存在的问题 瘤胃原虫中不含有DAPA，同时，DAPA在瘤胃中会被代谢。造成测定结果代表性较差。需要装有瘤胃瘘管和十二指肠
8、瘘管的反刍动物。2、十二指肠核酸法（RNA法）（1）原理 瘤胃微生物含有RNA，且含量比较稳定。（2）基本假设 饲料和内源上皮细胞上的RNA被广泛降解。（3）计算方法 MN/NAN=（食糜中的RNA/NAN）/（RNA/微生物N）（4）优缺点 与DAPA法相比，RNA法的代表性较强。但是，饲料的RNA未必完全降解。需要装有瘤胃瘘管和十二指肠瘘管的反刍动物。3、应用同位素35S、15N、32P作为标记物测定微生物氮 该技术的优点是很准确，但容易造成环境污染，也需要装有瘤胃瘘管和十二指肠瘘管的动物。4、应用尿液嘌呤衍生物估测瘤胃微生物氮的产量（1）基本原理与假设 A、日粮中的核酸和嘌呤在瘤胃中大部
9、分可被降解，流入小肠的核酸大部分来自瘤胃微生物。B、瘤胃微生物核酸在小肠中被广泛降解，释放出核苷和碱基。C、被小肠吸收进入血液而没有被利用的嘌呤被转化为嘌呤衍生物，进而从尿中排出。包括尿酸、尿囊素、黄嘌呤和次黄嘌呤四部分。D、如果已知嘌呤氮和微生物氮之比以及微生物嘌呤在小肠中的消化率，则可计算流入小肠的微生物嘌呤和微生物氮。（四）反刍动物蛋白质新体系的不足1、尼龙袋技术难以标准化2、应用瘤胃微生物标记物技术费时费力四、可利用粗蛋白测定技术的研究 饲料蛋白质在瘤胃中的代谢规律饲料蛋白质在瘤胃中的代谢规律日粮蛋白质日粮蛋白质饲料非降解蛋白饲料非降解蛋白氨、氨、肽类、肽类、氨基酸氨基酸 微生物蛋白微
10、生物蛋白流入后部消化道流入后部消化道瘤胃瘤胃（一）反刍动物可利用蛋白质的概念1、把饲料非降解蛋白（UDP）和瘤胃微生物蛋白MCP作为一个指标可利用粗蛋白（UCP）测定。2、根据饲料的可消化有机物（DOM）、粗蛋白（CP）和瘤胃非降解蛋白（UDP）之间的关系计算饲料可利用粗蛋白（UCP）：UCP=(187.7-115.4UDP/CP)DOM+1.03UDP/DM，r2=0.91（二）材料与方法1、动物及其饲养：装有瘤胃瘘管的奶牛，以干草作为饲料，每天饲喂两次，自由饮水。2、体外发酵技术：在Tilly和Terry（1963）体外方法的基础上改进。3、饲料样品：25种反刍动物常用饲料，风干，粉碎过3
11、mm网筛。4、体外发酵时间：12、24、36、48小时。5、测定方法：发酵结束时，测定pH值，将发酵液过滤，固体和液体分开，将液体蒸馏以释放出氨。6、定氮：分别测定固体和液体中的粗蛋白，并相加，即为该饲料的可利用粗蛋白。（三）研究结果 用体外培养技术测定的UCP(X,g/kg)与用Lebzien等（1996）的回归公式计算的UCP(Y,g/kg)存在显著相关关系。图 1 计 算u C P 与 24 h 培 养 发 酵 u C P 之间的相关关系y=0.85x+18.0r2=0.84050100150200250300350400050100 150 200 250 300 350 400体外u
12、 C P g/kg DM计算u C P g/kg DM（四）结论1、体外培养24小时（X，g/kg）的uCP与用回归法计算的uCP（Y，g/kg）相关关系最密切：Y=0.85X+18.0，r2=0.84，p0.0012、该体外培养技术可用于测定单一饲料或混合饲料的可利用粗蛋白。四、可利用氨基酸测定技术的研究（一）反刍动物可利用氨基酸的概念 把到达小肠的饲料非降解蛋白的氨基酸和瘤胃微生物蛋白的氨基酸作为一个指标可利用氨基酸（UAA）测定。（二）材料与方法1、动物及其饲养：装有瘤胃瘘管的奶牛，以干草作为饲料，每天饲喂两次，自由饮水。或绵羊，饲以混合日粮，自由饮水。2、体外发酵技术：在Zhao和Le
13、bzien（2000）体外方法的基础上改进。3、饲料样品：奶牛：30种饲料；绵羊：33种饲料。风干、粉碎过3mm网筛。4、体外发酵时间：24小时。5、测定方法：发酵结束时，测定pH值，将发酵液（固体和液体）冻干。测定其中氨基酸含量和组成，即为该饲料的可利用氨基酸。（三）研究结果1、用体外培养技术测定的uAA（Y，g/kg）与用Lebzien（1996）回归方程计算的uCP（X，g/kg）之间存在高度相关。2、用本技术测定的饲料uAA组成与反刍动物小肠道食糜氨基酸组成（Clark，1992）非常接近。Fig.1 The relationship between calculated uCPand
14、 determined uAA with rumen fluid of cowy=0.95x-1.39r2=0.85,n=3001002003004000100200300400Calculated uCP(g.kg-1)Determined uAA(g.kg-1)Fig.2 The relationship between calculated uCP anddetermined uAA with rumen fluid of sheepy=0.85x-6.63r2=0.85,n=3301002003004000100200300400Calculated uCP(g.kg-1)Determ
15、ined uAA(g.kg-1)Fig.5 The relationship between uAA determined withrumen fluid of cow and uAA with rumen fluid ofsheepy=1.06x+12.4r2=0.80,n=2701002003004000100200300400uAA determined with rumen fluid of sheep(g.kg-1)uAA determined with rumenfluid of cow(g.kg-1)本研究测定的可利用氨基酸组成与Clark（1992）的微生物蛋白质的氨基酸组成和
16、Lebzien等（1997）测定的小肠蛋白质氨基酸组成比较饲料蛋白质微生物蛋白质小肠蛋白质试验1试验2蛋氨酸1.90.92.42.61.14.92.00.63.02.11.62.32.21.63.5赖氨酸5.13.17.37.94.99.56.74.79.57.23.99.47.64.510.7亮氨酸8.87.612.88.15.39.79.36.811.98.67.611.39.07.912.5Zhao and Lebzien，20021234567891011121314151617181920212223242526272829300.01.02.03.04.05.0Methionine
17、 contentof incubationresidues(g.kg-1)1234567891011121314151617181920212223242526272829303.06.09.012.0Lysine content ofincubation residues(g.kg-1)1234567891011121314151617181920212223242526272829306.09.012.015.0Leucine content ofincubation residues(g.kg-1)Fig.3 Comparison of methionine,lysine and leu
18、cine percentage in duodenal protein,in rumen microbial protein,and in incubation residues incubated with rumen fluid from cow 1234567891011121314151617181920212223242526272829303132330.01.02.03.04.05.0Methionine contentof incubationresidues(g.kg-1)1234567891011121314151617181920212223242526272829303
19、132333.06.09.012.0Lysine content ofincubation residues(g.kg-1)1234567891011121314151617181920212223242526272829303132336.09.012.015.0Leucine content ofincubation residue(g.kg-1)Fig.4 Comparison of methionine,lysine and leucine percentage in duodenal protein,in rumen microbial protein,and in incubati
20、on residues incubated with rumen fluid from sheep（四）结论1、Zhao and Lebzien(2002)提出的体外培养技术可用于反刍动物饲料可利用氨基酸的测定。2、分别用奶牛（饲喂干草）和绵羊（饲喂混合日粮）瘤胃液测定的可利用氨基酸结果存在高度相关。因此，为节约成本可用绵羊作为瘤胃液供体。五、最新进展1、用羊粪缓冲液代替瘤胃液测定反刍动物可利用粗蛋白的可行性研究（陈行杰和赵广永，2001）2、反刍动物饲料CNCPS蛋白质组分和可利用粗蛋白质的比较研究（曹季娥和赵广永，2001）3、反刍动物饲料CNCPS蛋白质组分和可利用真蛋白质的比较研究（张
21、玉枝和赵广永，2002）4、不同氮源对小肠可利用真蛋白的影响（李永福和赵广永，正在进行）5、日粮组合效应对小肠可利用真蛋白的影响（郭冬生和赵广永，正在进行）主要参考文献1、Clark,J.H.,Klusmeyer,T.H.,Cameron,M.R.,1992.Microbial protein synthesis and flows of nitrogen fractions to the duodenum of dairy cows.Journal of Dairy Science 75:2304-23232、Hvelplund,T.and Weisbjerg,M.R.,1998.In vi
22、tro techniques to replace in vivo methods for estimating amino acid supply.British Society of Animal Sciences,Occasional Publication,No.22:131-1443、Zhao,G.Y.and P.Lebzien.2000.Development of an in vitro incubation technique for the estimation of the utilizable crude protein(uCP)in feeds for cattle.A
23、rchives of Animal Nutrition,Vol.53,No.3,293-302 4、Zhao,G.Y.,Lebzien,P.2002.The estimation of utilizable amino acids(uAA)of feeds for ruminants using an in vitro incubation technique.Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition，Vol.86(7-8),201-272 5、陈行杰，2002，以羊粪缓冲液代替瘤胃液测定反刍动物饲料可利用粗蛋白的可行性研究，中国农业大学硕士论文6、曹季娥，2002，反刍动物CNCPS蛋白质组分和可利用粗蛋白的比较研究，中国农业大学硕士论文
