王劍飛

（上海美農(nóng)生物科技股份有限公司，上?！?01807）

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過瘤胃蛋氨酸在奶牛生產(chǎn)中的應用

王劍飛

（上海美農(nóng)生物科技股份有限公司，上海201807）

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

關(guān)鍵詞：過瘤胃蛋氨酸；乳蛋白率；奶牛生產(chǎn)

近年來，隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平的提高，對乳產(chǎn)品的需求量日益增長，對乳品質(zhì)量的要求也越來越高。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，決定了牛奶的價值。不同國家生鮮乳標準中乳脂率和乳蛋白率的含量見附表。我國目前乳品質(zhì)低其中乳脂率、乳蛋白率和一個泌乳周期的產(chǎn)奶量均低于其他國家。

附表　不同國家生鮮乳標準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物有效地吸收和利用。目前已經(jīng)證實，某些氨基酸可以限制乳蛋白的合成。氨基酸不平衡會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低都會影響乳蛋白基因的表達，這是改善牛奶乳蛋白含量的有效手段[ 2 ]。其原理是氨基酸營養(yǎng)的木桶效應，即蛋白質(zhì)中各種氨基酸在動物中的營養(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）、降低乳房炎的發(fā)生率、降低應激反應等方法都是在本質(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瘤胃的蛋氨酸都不足。當酒糟蛋白飼料、玉米蛋白粉為主要蛋白來源時賴氨酸與蛋氨酸同時成為奶牛首要限制性氨基酸[ 4 ]。

3　過瘤胃蛋氨酸

由瘤胃氮源代謝可知，直接添加結(jié)晶型蛋氨酸是達不到補充蛋氨酸效果的，會被瘤胃微生物利用形成氨。過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氨基酸。過瘤胃蛋氨酸有別于蛋氨酸，是指蛋氨酸經(jīng)過物理或化學技術(shù)處理后，在反芻動物消化代謝過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)化動物蛋白質(zhì)和氨基酸的理想指標。

3.1反芻動物的生理特點

奶牛等反芻動物與其他動物的差別主要區(qū)別在于有4個胃構(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個大發(fā)酵罐，瘤胃內(nèi)存活大量的微生物，主要有細菌、原蟲、真菌。瘤胃微生物對于飼料的發(fā)酵是造成反芻動物與非反芻動物消化代謝特點不同的根本原因。犢牛剛出生時，瘤胃和網(wǎng)胃的體積之和只占4個胃的1/3。成年牛瘤胃內(nèi)容物體積約為56.9 L，占整個胃的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。通過小腸吸收的氨基酸約有60%～80%來自于菌體蛋白。

3.2蛋氨酸在體內(nèi)的代謝特點

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給機體。反芻動物采食后，蛋氨酸進入瘤胃中，被瘤胃微生物（瘤胃細菌、原蟲和真菌）所產(chǎn)生的細菌蛋白質(zhì)分解酶（與胰蛋白酶類似，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過瘤胃蛋氨酸的分類

過瘤胃蛋氨酸有兩類保護方法，分別為物理保護法和化學保護法。

3.3.1物理保護法

物理保護法原理是對蛋氨酸進行包埋處理，選擇pH敏感型的壁材（例如油脂、纖維素等）對蛋氨酸進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，被小腸吸收利用，供機體利用。

3.3.2化學保護法

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

物理保護法可以直接為奶牛提供蛋氨酸；化學保護法是通過改變蛋氨酸的分子結(jié)構(gòu)來達到過瘤胃的目的，但產(chǎn)物需要在機體內(nèi)轉(zhuǎn)化為蛋氨酸后才能被利用，效率低。

4　過瘤胃蛋氨酸的應用效果

4.1對乳蛋白的影響

乳蛋白是一種營養(yǎng)價值很高的蛋白質(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%的蛋氨酸來自血液中游離氨基酸，血液中氨基酸來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。小腸的氨基酸來自瘤胃的菌體蛋白，由于菌體蛋白中的氨基酸相對恒定，受飼料的影響比較小，所以對小腸氨基酸的調(diào)節(jié)主要是通過添加過瘤胃氨基酸。

許多試驗表明，在奶牛日糧中添加過瘤胃氨基酸，可提高產(chǎn)奶量和乳蛋白率。在泌乳奶牛日糧中添加過瘤胃蛋氨酸后，進入小腸的蛋氨酸增加，小腸中吸收的蛋氨酸進入血液，乳腺對第一限制性氨基酸——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瘤胃蛋氨酸和過瘤胃賴氨酸，乳蛋白率的提高比產(chǎn)奶量的提高更為敏感。當其他氨基酸達到或接近估測需要量時，添加過瘤胃蛋氨酸，可提高乳蛋白率。Noftsger等試驗結(jié)果表明，通過飼喂過瘤胃蛋氨酸可提高乳蛋白產(chǎn)量[ 6 ]。

4.2對乳脂率的影響

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)，因為CM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，說明提高賴氨酸和蛋氨酸水平促進CM和VLDL合成[ 7 ]。

4.3對產(chǎn)奶量的影響

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

4.4對蛋白質(zhì)飼料使用的影響

飼糧中蛋白質(zhì)的含量對反芻動物的生長至關(guān)重要。蛋白質(zhì)水平是反芻動物表現(xiàn)生產(chǎn)性能的關(guān)鍵因素。添加過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)水平過高，會掩蓋過瘤胃氨基酸的使用效果，影響過瘤胃氨基酸發(fā)揮作用。

4.5對體內(nèi)氮的影響

試驗表明使用過瘤胃蛋氨酸可增加總固形物濃度含量。給綿羊羔飼喂保護性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一部分是過瘤胃后釋放出來在小腸被直接吸收利用，從而增加了氮的沉積[10]。

4.6對干物質(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，研究過瘤胃蛋氨酸對奶牛采食量的影響非常有意義。研究表明，飼喂過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瘤胃蛋氨酸能夠顯著增加干物質(zhì)采食量（P< 0.05）[11]。補飼過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)。當飼喂較大濃度的蛋氨酸或蛋氨酸類似物時，干物質(zhì)采食量會下降，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，從而導致了采食量下降。

4.7對瘤胃內(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瘤胃蛋氨酸，研究其對瘤胃發(fā)酵及乳成分的影響，結(jié)果表明，過瘤胃蛋氨酸能改善綿羊瘤胃發(fā)酵及促進菌體蛋白的合成[13]。

5　小　結(jié)

過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。

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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

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

收稿日期：2015-12-10

中圖分類號：S816.7；S823

文獻標志碼：A

文章編號：1001-0084（2016）02-0021-04