王劍飛

（上海美農(nóng)生物科技股份有限公司，上海　201807）

?

過(guò)瘤胃蛋氨酸在奶牛生產(chǎn)中的應(yīng)用

王劍飛

（上海美農(nóng)生物科技股份有限公司，上海201807）

摘要：文章通過(guò)對(duì)乳品質(zhì)的提高途徑、奶牛的限制性氨基酸方面進(jìn)行分析，介紹了過(guò)瘤胃蛋氨酸的定義、分類(lèi)以及過(guò)瘤胃蛋氨酸在奶牛生產(chǎn)中的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：過(guò)瘤胃蛋氨酸；乳蛋白率；奶牛生產(chǎn)

近年來(lái)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，對(duì)乳產(chǎn)品的需求量日益增長(zhǎng)，對(duì)乳品質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。牛奶是目前最主要的乳產(chǎn)品，乳蛋白率和乳脂率是衡量牛奶品質(zhì)的重要指標(biāo)，決定了牛奶的價(jià)值。不同國(guó)家生鮮乳標(biāo)準(zhǔn)中乳脂率和乳蛋白率的含量見(jiàn)附表。我國(guó)目前乳品質(zhì)低其中乳脂率、乳蛋白率和一個(gè)泌乳周期的產(chǎn)奶量均低于其他國(guó)家。

附表　不同國(guó)家生鮮乳標(biāo)準(zhǔn)中乳脂率和乳蛋白率的含量

1　提高乳品質(zhì)和產(chǎn)奶量的途徑

1.1營(yíng)養(yǎng)調(diào)控

乳蛋白的合成需要氨基酸和能源[ 1 ]。奶牛乳腺組織攝取的必需氨基酸與乳蛋白率有關(guān)，攝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條件下才能被反芻動(dòng)物有效地吸收和利用。目前已經(jīng)證實(shí)，某些氨基酸可以限制乳蛋白的合成。氨基酸不平衡會(huì)限制奶牛乳蛋白的合成，從而降低奶牛的生產(chǎn)性能。研究表明，乳蛋白基因的表達(dá)需要每種必需氨基酸都處在最適濃度，任何一種必需氨基酸濃度過(guò)低都會(huì)影響乳蛋白基因的表達(dá)，這是改善牛奶乳蛋白含量的有效手段[ 2 ]。其原理是氨基酸營(yíng)養(yǎng)的木桶效應(yīng)，即蛋白質(zhì)中各種氨基酸在動(dòng)物中的營(yíng)養(yǎng)作用，猶如由二十多塊木板條圍成的木桶，每塊木板條代表一種氨基酸，蛋白質(zhì)的生產(chǎn)效果猶如木桶里的容水量，見(jiàn)附圖。如果飼料缺乏某種氨基酸，即木桶上的某塊木板短缺，其他木板條再長(zhǎng)盛水量也不能增加，生產(chǎn)水平只停留在最短的一條木板的水平上，這種氨基酸限制了蛋白質(zhì)的利用率，稱為限制性氨基酸。

附圖　限制性氨基酸的木桶原理

1.2其他

增加優(yōu)質(zhì)粗飼料的飼喂量、品種改良（周期漫長(zhǎng)）、降低乳房炎的發(fā)生率、降低應(yīng)激反應(yīng)等方法都是在本質(zhì)上改善乳蛋白。在綜合分析各種方法的利弊之后，選擇性添加奶牛必需的氨基酸是提高乳蛋白的一種有效方法。

2　奶牛的限制性氨基酸

大量試驗(yàn)證明，蛋氨酸是奶牛第一限制性氨基酸[ 3 ]。豆粕、菜粕等蛋白原料中過(guò)瘤胃的蛋氨酸都不足。當(dāng)酒糟蛋白飼料、玉米蛋白粉為主要蛋白來(lái)源時(shí)賴氨酸與蛋氨酸同時(shí)成為奶牛首要限制性氨基酸[ 4 ]。

3　過(guò)瘤胃蛋氨酸

由瘤胃氮源代謝可知，直接添加結(jié)晶型蛋氨酸是達(dá)不到補(bǔ)充蛋氨酸效果的，會(huì)被瘤胃微生物利用形成氨。過(guò)瘤胃蛋氨酸與蛋氨酸的區(qū)別是蛋氨酸是含有氨基和羧基的一類(lèi)氨基酸。過(guò)瘤胃蛋氨酸有別于蛋氨酸，是指蛋氨酸經(jīng)過(guò)物理或化學(xué)技術(shù)處理后，在反芻動(dòng)物消化代謝過(guò)程中不易被瘤胃液分解，能耐受瘤胃pH和抵抗瘤胃微生物發(fā)酵降解，能通過(guò)瘤胃而不影響瘤胃微生物菌群，但在真胃或十二指腸中能釋放出蛋氨酸，最終被小腸吸收。這種蛋氨酸可以作為調(diào)整優(yōu)化動(dòng)物蛋白質(zhì)和氨基酸的理想指標(biāo)。

3.1反芻動(dòng)物的生理特點(diǎn)

奶牛等反芻動(dòng)物與其他動(dòng)物的差別主要區(qū)別在于有4個(gè)胃構(gòu)成，分別為瘤胃（反芻胃）、網(wǎng)胃、瓣胃和皺胃（消化胃）。

瘤胃是奶牛的第一胃，是1個(gè)大發(fā)酵罐，瘤胃內(nèi)存活大量的微生物，主要有細(xì)菌、原蟲(chóng)、真菌。瘤胃微生物對(duì)于飼料的發(fā)酵是造成反芻動(dòng)物與非反芻動(dòng)物消化代謝特點(diǎn)不同的根本原因。犢牛剛出生時(shí)，瘤胃和網(wǎng)胃的體積之和只占4個(gè)胃的1/3。成年牛瘤胃內(nèi)容物體積約為56.9 L，占整個(gè)胃的85%；溫度為38～41℃，平均為39℃（由于瘤胃微生物發(fā)酵）。瘤胃內(nèi)容物pH是食糜中揮發(fā)性脂肪酸（VFA）與唾液中緩沖鹽相互作用以及瘤胃壁對(duì)VFA的吸收等因素綜合作用的結(jié)果。瘤胃pH一般為6～7。

4個(gè)胃中只有皺胃可以分泌消化酶，還有胃酸、蛋白酶和凝乳酶等，皺胃的pH為2.4，可以消化未在瘤胃內(nèi)被消化的蛋白質(zhì)和瘤胃提供的細(xì)菌蛋白。小腸（特別是空腸和回腸）是吸收氨基酸的主要部位。通過(guò)小腸吸收的氨基酸約有60%～80%來(lái)自于菌體蛋白。

3.2蛋氨酸在體內(nèi)的代謝特點(diǎn)

日糧中的氮源包括蛋白質(zhì)飼料和非蛋白氮，蛋氨酸以非蛋白氮的形式供應(yīng)給機(jī)體。反芻動(dòng)物采食后，蛋氨酸進(jìn)入瘤胃中，被瘤胃微生物（瘤胃細(xì)菌、原蟲(chóng)和真菌）所產(chǎn)生的細(xì)菌蛋白質(zhì)分解酶（與胰蛋白酶類(lèi)似，最適的pH 6～7，由膚鏈端解酶和膚鏈內(nèi)切酶組成）代謝成氨。生成的氨又被微生物合成微生物蛋白或通過(guò)瘤胃壁被吸收。蛋氨酸脫氨基后剩下的碳架可被用于各種揮發(fā)性脂肪酸的合成。從代謝過(guò)程可知，日糧中的氨基酸組成并不是最終吸收的氨基酸。

3.3過(guò)瘤胃蛋氨酸的分類(lèi)

過(guò)瘤胃蛋氨酸有兩類(lèi)保護(hù)方法，分別為物理保護(hù)法和化學(xué)保護(hù)法。

3.3.1物理保護(hù)法

物理保護(hù)法原理是對(duì)蛋氨酸進(jìn)行包埋處理，選擇pH敏感型的壁材（例如油脂、纖維素等）對(duì)蛋氨酸進(jìn)行包埋或微膠囊化處理，使其在瘤胃內(nèi)穩(wěn)定不被降解而在真胃（或十二指腸）內(nèi)可被分解游離出來(lái)，被小腸吸收利用，供機(jī)體利用。

3.3.2化學(xué)保護(hù)法

化學(xué)保護(hù)法原理是將極易在瘤胃中降解的蛋氨酸在化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中轉(zhuǎn)變成蛋氨酸相關(guān)的衍生物、聚合物或螯合物，使其因?yàn)榛瘜W(xué)結(jié)構(gòu)不同在瘤胃中不被瘤胃微生物所利用，從而達(dá)到過(guò)瘤胃的目的，而在真胃和小腸中被機(jī)體吸收利用，在肝臟中經(jīng)過(guò)酶的轉(zhuǎn)化再次轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍彼醄 5 ]。主要包括蛋氨酸羥基類(lèi)似物。

物理保護(hù)法可以直接為奶牛提供蛋氨酸；化學(xué)保護(hù)法是通過(guò)改變蛋氨酸的分子結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到過(guò)瘤胃的目的，但產(chǎn)物需要在機(jī)體內(nèi)轉(zhuǎn)化為蛋氨酸后才能被利用，效率低。

4　過(guò)瘤胃蛋氨酸的應(yīng)用效果

4.1對(duì)乳蛋白的影響

乳蛋白是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高的蛋白質(zhì)，主要是酪蛋白，酪蛋白中含量最多的是蛋氨酸和賴氨酸。乳中90%的蛋氨酸來(lái)自血液中游離氨基酸，血液中氨基酸來(lái)源于小腸吸收的氨基酸，所以小腸氨基酸平衡至關(guān)重要，是提高乳蛋白的重要前提條件。小腸的氨基酸來(lái)自瘤胃的菌體蛋白，由于菌體蛋白中的氨基酸相對(duì)恒定，受飼料的影響比較小，所以對(duì)小腸氨基酸的調(diào)節(jié)主要是通過(guò)添加過(guò)瘤胃氨基酸。

許多試驗(yàn)表明，在奶牛日糧中添加過(guò)瘤胃氨基酸，可提高產(chǎn)奶量和乳蛋白率。在泌乳奶牛日糧中添加過(guò)瘤胃蛋氨酸后，進(jìn)入小腸的蛋氨酸增加，小腸中吸收的蛋氨酸進(jìn)入血液，乳腺對(duì)第一限制性氨基酸——蛋氨酸的需求得到滿足，從而提高了乳蛋白的合成，提高乳蛋白率。給產(chǎn)奶高峰以后的奶牛提供過(guò)瘤胃蛋氨酸和過(guò)瘤胃賴氨酸，乳蛋白率的提高比產(chǎn)奶量的提高更為敏感。當(dāng)其他氨基酸達(dá)到或接近估測(cè)需要量時(shí)，添加過(guò)瘤胃蛋氨酸，可提高乳蛋白率。Noftsger等試驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)飼喂過(guò)瘤胃蛋氨酸可提高乳蛋白產(chǎn)量[ 6 ]。

4.2對(duì)乳脂率的影響

Samuelson等研究表明，增加小腸中的蛋氨酸含量可提高乳脂率，這可能是添加蛋氨酸影響乳腺中短鏈脂肪酸的重新合成，中短鏈脂肪酸增加，長(zhǎng)鏈脂肪酸減少；也可能與乳糜微粒（CM）和極低密度脂蛋白（VLDL）有關(guān)，因?yàn)镃M和VLDL的合成需要蛋白質(zhì)和磷脂，其中蛋白質(zhì)的合成需要氨基酸，磷脂的合成需要甲基，蛋氨酸即可作為氨基酸合成蛋白質(zhì)，又可以為磷脂提供甲基，說(shuō)明提高賴氨酸和蛋氨酸水平促進(jìn)CM和VLDL合成[ 7 ]。

4.3對(duì)產(chǎn)奶量的影響

大量研究表明，在奶牛日糧中添加過(guò)瘤胃蛋氨酸可以改善生產(chǎn)性能，提高產(chǎn)奶量。研究表明，通過(guò)日糧中添加過(guò)瘤胃蛋氨酸和過(guò)瘤胃賴氨酸可顯著提高水牛的產(chǎn)奶量。Purkevimulphan等研究表明，向奶牛日糧中添加過(guò)瘤胃蛋氨酸，提高了奶產(chǎn)量[ 8 ]。熊春梅等研究表明，添加過(guò)瘤胃蛋氨酸能提高奶牛的產(chǎn)奶量[ 9 ]。

4.4對(duì)蛋白質(zhì)飼料使用的影響

飼糧中蛋白質(zhì)的含量對(duì)反芻動(dòng)物的生長(zhǎng)至關(guān)重要。蛋白質(zhì)水平是反芻動(dòng)物表現(xiàn)生產(chǎn)性能的關(guān)鍵因素。添加過(guò)瘤胃氨基酸可降低奶牛日糧中蛋白質(zhì)水平，從而降低飼料成本。在飼料蛋白質(zhì)水平低的情況下，添加瘤胃蛋氨酸，可提高奶牛的生產(chǎn)性能。飼料蛋白質(zhì)水平過(guò)高，會(huì)掩蓋過(guò)瘤胃氨基酸的使用效果，影響過(guò)瘤胃氨基酸發(fā)揮作用。

4.5對(duì)體內(nèi)氮的影響

試驗(yàn)表明使用過(guò)瘤胃蛋氨酸可增加總固形物濃度含量。給綿羊羔飼喂保護(hù)性Met可顯著減少尿氮（0.69 g·d-1，P<0.05）和顯著增加氮沉積（1.07 g·d-1，P<0.05）。包被蛋氨酸中的蛋氨酸有相當(dāng)一部分是過(guò)瘤胃后釋放出來(lái)在小腸被直接吸收利用，從而增加了氮的沉積[10]。

4.6對(duì)干物質(zhì)采食量的影響

采食量是影響奶牛生產(chǎn)性能的重要限制因素，增加采食量可以提高奶牛的生產(chǎn)性能。因此，研究過(guò)瘤胃蛋氨酸對(duì)奶牛采食量的影響非常有意義。研究表明，飼喂過(guò)瘤胃蛋氨酸可增加奶牛的干物質(zhì)采食量。Goulas等研究表明，在泌乳母羊日糧中添加過(guò)瘤胃蛋氨酸能夠顯著增加干物質(zhì)采食量（P< 0.05）[11]。補(bǔ)飼過(guò)瘤胃蛋氨酸能否影響奶牛的采食量可能與飼料結(jié)構(gòu)有關(guān)。當(dāng)飼喂較大濃度的蛋氨酸或蛋氨酸類(lèi)似物時(shí)，干物質(zhì)采食量會(huì)下降，這可能是蛋氨酸在瘤胃中降解引起的瘤胃發(fā)酵發(fā)生改變，從而導(dǎo)致了采食量下降。

4.7對(duì)瘤胃內(nèi)環(huán)境的影響

Bach等研究表明，蛋氨酸比較容易在瘤胃中降解，蛋氨酸在瘤胃中降解會(huì)使瘤胃氨氮濃度和VFA含量增加[12]。高紅建在泌乳奶牛日糧中添加過(guò)瘤胃蛋氨酸，研究其對(duì)瘤胃發(fā)酵及乳成分的影響，結(jié)果表明，過(guò)瘤胃蛋氨酸能改善綿羊瘤胃發(fā)酵及促進(jìn)菌體蛋白的合成[13]。

5　小　結(jié)

過(guò)瘤胃氨基酸可以提高乳蛋白率、產(chǎn)奶量、乳脂率、采食量以及生產(chǎn)性能，同時(shí)有利于氮的沉積，在奶牛生產(chǎn)中必將起到非常重要的作用。

[參考文獻(xiàn)]

[ 1 ]孔凡德,劉建新,吳躍明.瘤胃保護(hù)性氨基酸及其對(duì)奶牛生產(chǎn)性能的影響[J].中國(guó)奶牛, 2001（1）: 30-32.

[ 2 ] Lapierre H, Bernier J F, Dubreuil P, et al. The effect of feed in?take level on splanchnic metabolism in growing beef steers[J]. Journal of Animal Science, 2000, 78（4）: 1 084-1 099.

[ 3 ] Nichols J R, Schingoethe D J, Maiga H A, et al. Evaluation of corn distillers grains and ruminally protected lysine and methionine for lactating dairy cows[J]. Journal of Dairy Science, 1998, 81（2）: 482-491.

[ 4 ] Veira D M, Seoane J R, Proulx J G. Utilization of grass silage by growing cattle: effect of a supplement containing[J]. Journal of An?imal Science, 1991, 69: 4 703-4 709.

[ 5 ]石寶明,孫海霞.瘤胃保護(hù)性氨基酸的作用與應(yīng)用[J].獸藥與飼料添加劑, 2002, 7（6）: 28-31.

[ 6 ] Noftsger S, St-Pierre N R. Supplementation of methionine and se?lection of highly digestible rumen undegradable protein to im?prove nitrogen efficiency for milk production[J]. Journal of Dairy Science, 2003, 86（3）: 958-969.

[ 7 ] Samuelson D J, Denies S K, Roffler R, et al. Respense of Holstein and bworn Swiss cows fed alfalfa hay-based diets to supplemental methionine at two stages of lactation[J]. Journal of Dairy Science, 2001, 84（4）: 917-928.

[ 8 ] Pruekvimolphan S, Grummer R R. Lactation responses to sulfurcontaining amino acids from feathter meal or rumen protected mehtionine[J]. Journal of Dairy Science, 2001, 84（11）: 2 515-2 522.

[ 9 ]熊春梅,張力,周學(xué)輝,等.保護(hù)性蛋氨酸對(duì)中國(guó)荷斯坦奶牛血漿代謝產(chǎn)物及生產(chǎn)性能的影響[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2004, 39（4）: 394-398.

[10] Muramatsu T, Hatano T, Furuse M, et al. Bioefficacy of rumenprotected methionine in improving nitrogen deposition in goats[J]. Animal Science and Technology（Japan）, 1991, 62（12）: 1 153-1 155.

[11] Goulas C, Zervas G, PaPadopoulos G. Effect of dietary animal fat and Methionine on dairy ewes milk yield and milk eomposition[J]. Animal Feed Seience and Techoology, 2003, 105（1）: 43-54

[12] Bach A, Stern M D. Effects of different levels of methionine and ruminally undegradable protein on the amino acid profile of efflu?ent from continuous culture fermenters[J]. Journal of Animal Sci?ence, 1999, 77（12）: 3 377-3 384.

[13]高紅建.氮-羥甲基蛋氨酸鈣對(duì)綿羊瘤胃代謝及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化代謝的影響[D].蘭州:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院蘭州畜牧與獸藥研究所, 2002.

前沿科技摘編

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

作者簡(jiǎn)介：王劍飛（1984-），男，山東威海人，碩士，主要從事反芻動(dòng)物飼料添加劑的研發(fā)。

收稿日期：2015-12-10

中圖分類(lèi)號(hào)：S816.7；S823

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-0084（2016）02-0021-04