過瘤胃氨基酸的作用與應用

范日明 （山西省平遙縣畜牧獸醫服務中心 031100）

反芻動物蛋白質營養的實質和核心是氨基酸營養，由于瘤胃微生物的作用，反芻動物日糧中直接添加氨基酸，會在瘤胃中部分或完全降解，最終到達小腸可被吸收利用的氨基酸量減少。因此氨基酸過瘤胃保護非常重要。許多研究表明，在日糧中添加過瘤胃氨基酸(Rumen—Protected Amino Acids，RPAA)是為反芻動物提供理想小腸氨基酸簡便、直接而又有效的調控方法，對提高飼料利用率、減少蛋白質和氨基酸浪費、降低生產成本、提高高產反芻動物生產性能具有重要意義。

1 過瘤胃氨基酸應用的必要性

許多研究表明，蛋白質對反芻動物的最終生物學價值決定于小腸內出現的供吸收的氨基酸數量和種類。為此，英、法、美、德、瑞士、荷蘭、澳大利亞、北歐及我國學者提出了反芻動物蛋白質營養新體系，雖然各國新體系所采用的主要參數不完全一致，但其共同特點是以小腸蛋白質，即小腸氨基酸平衡為基礎。

小腸內可吸收氨基酸主要受制于微生物蛋白質和未降解日糧蛋白質構成的數量和質量。微生物蛋白質有一個優秀的氨基酸組成，但是研究表明，即使瘤胃微生物蛋白質合成達到最大程度，還是沒有足夠的蛋白質進人小腸，從而不能實現現代高產反芻動物潛在的生產量，因此必須增加進人小腸的真蛋白質和氨基酸的數量。過去，營養學家們常給反芻動物補充瘤胃非降解蛋白質。魚粉、肉骨粉、羽毛粉、玉米蛋白粉、去毒大豆粉和玉米面筋粉等含有較多的過瘤胃蛋白質，是反芻動物飼料常用的非降解蛋白質源。但是，單靠提高過瘤胃蛋白質數量并不一定保證反芻動物增產。許多學者提出使用過瘤胃蛋白質存在一定的局限性，如(1)使通向小腸的細菌蛋白減少；(2)過瘤胃蛋白質在小腸內可能不容易消化；(3)過瘤胃蛋白質的氨基酸組成不易平衡，在滿足某些必需氨基酸的同時也會導致其他必需和非必需氨基酸過量，反芻動物必須代謝過量的氨基酸和排除過剩的氮素，不但造成環境污染，也會影響奶牛的健康和生產狀況；(4)不同來源的過瘤蛋白質的消化產物相互作用，降低了自身的營養價值；(5)瘤胃內環境的改變，微生物合成效率的降低，食糜通過率的加快都會影響過瘤胃蛋白質的功效；(6)不同包被方法處理的過瘤胃蛋白質在小腸內的釋放速度也可能有一定差異， 因此出現各種氨基酸利用的時間差問題。

瘤胃保護性氨基酸，又稱過瘤胃氨基酸或瘤胃旁路氨基酸，是指氨基酸經過物理或化學技術處理后能夠耐受瘤胃pH和抵抗瘤胃微生物發酵降解，較好地平衡小腸氨基酸營養，且克服了過瘤胃蛋白質上述缺點，可以作為調控、優化動物蛋白質和氨基酸的理想指標。

2 過瘤胃氨基原酸技術處理

過瘤胃氨基酸，就是通過物理和化學方法處理，將氨基酸以某種方式修飾或保護起來，盡可能減少該氨基酸在瘤胃中被微生物降解，而且這種產品又能在瘤胃的后消化道中被有效地吸收和利用。瘤胃保護性氨基酸大致分為兩大類：第一類包括氨基酸類似物、衍生物、聚合物、金屬螯合物等，其中應用較多的是蛋氨酸羥基類似物(MHA)，相當于蛋氨酸70%左右(蛋氨酸羥基類似物有游離酸MHA-FA和羥基蛋氨酸鈣MHA-Ca兩種商品，前者為深褐色粘稠液體，含水12%；后者為淺褐色粉末或顆粒，含量>97%)。其保護原理是，在瘤胃內分解羥基變為氨基，完成從類似物到氨基酸的轉化，從而達到過瘤胃保護的效果；蛋氨酸羥基類似物-游離酸(MHA-FA)在瘤胃內能穩定24～36h，而未被保護的DL-蛋氨酸僅能穩定3～4h。MHA-FA的一個優點就是它隨瘤胃液移動，通過瘤胃的速度要快得多，而DL-蛋氨酸在瘤胃內隨固相移動。Koeng等發現MHA-FA可在6～9h內通過瘤胃，從而避免被瘤胃微生物降解，其通過率為40%。血液中蛋氨酸濃度和速度比十二指腸中MHA-FA更高、更快，說明MHAFA的大部分直接通過瘤胃壁或者在小腸中的某一點被吸收，肝臟、腎臟中含有把MHA-FA轉化為DL-蛋氨酸的酶。第二類為包被氨基酸，即選擇對pH敏感的材料(如脂肪，纖維素及其衍生物或由苯乙烯和2-甲基-5-乙烯基吡啶組成的共聚物)包被氨基酸，在瘤胃內(pH=5)穩定，在真胃(pH=2.4)內被分解，使氨基酸游離出來，從而達到保護的目的。用脂肪包被的氨基酸產品中氨基酸占30%左右。瘤胃保護性氨基酸尤其是包被氨基酸在實際運用中還存在困難。由于制造工藝問題，某些產品在制粒、膨化、混合和其它常用的加工過程中包膜被破壞，氨基酸在瘤胃內就被降解，從而影響其飼用效果。在以青貯料為基礎的混合日糧中，青貯玉米的pH值過低(低于3.6)也可能使瘤胃保護性氨基酸在瘤胃內就被降解。因此，日糧的pH值以及與過瘤胃氨基酸混合的加工調制過程也是值得注意的因素。當然，過瘤胃氨基酸也會出現“過度保護問題”，即其在小腸內完全或部分地不能被消化利用。因此，必須注意氨基酸包被材料及包被方法的選擇，同時兼顧氨基酸的生物利用率。采用體外發酵法測定6種過瘤胃氨基酸樣品，所得結果有較好的準確性和可靠性，并且簡單、穩定，適宜用作大規模篩選氨基酸保護材料的研究方法。

3 過瘤胃氨基酸的應用效益

3.1 提高奶牛產奶量和乳蛋白含量 牛奶蛋白質中平均80%是由酪蛋白組成的，其中賴氨酸和蛋氨酸的含量特別高。在乳蛋白合成中兩種氨基酸的需要量，賴氨酸的需要量為7.3%，蛋氨酸為2.5% 。如果用占十二指腸消化物中氨基酸總量的百分率來表示，賴氨酸的需要量為15%，蛋氨酸為5%。史清河等證實了在飼喂奶牛以不同日糧時，賴氨酸和蛋氨酸是前兩個限制性氨基酸，因此奶牛日糧中添加瘤胃保護性氨基酸的試驗研究主要集中在這兩種氨基酸上，結果表明可提高產奶量、乳蛋白量和乳脂率，而且還可以防止酮病的發生。

3.2 促進育成奶牛和肥育肉牛生長 在哺乳期犢牛日糧中添加一定量的合成蛋氨酸，能增強消化功能，改善能量代謝，提高飼料報酬7%～9% ，平均日增重增加8.4%～10.3%。飼料中添加過瘤胃蛋氨酸和賴氨酸，平衡了氨基酸，強化了免疫功能。有人發現過瘤胃蛋氨酸、賴氨酸的添加，對生長牛來講能顯著提高生產性能而對成年牛則無此影響。

3.3 促進綿羊羊毛生長，改善羊毛的理化特性 含硫氨基酸被認為是羊毛角蛋白合成的限制性氨基酸，其中蛋氨酸為第一限制性氨基酸。蛋氨酸添加劑用于養羊業上效果非常好，它對毛發生長具有很好的促進作用，可使毛增產2.5% ，并節省飼料1.0% 。在綿羊日糧中添加動物油包被蛋氨酸，血漿游離蛋氨酸和胱氨酸含量增加，明顯提高了綿羊的日增重、羊毛生長速度和經濟效益。在安哥拉山羊日糧中提供蛋氨酸鋅3～5g/d，提高了血漿蛋氨酸濃度和體重，但沒有影響羊毛生長。

3.4 減少日糧非降解蛋白質數量 許多研究表明，在高產反芻動物日糧中添加過瘤胃氨基酸，不僅可以使其達到最高產量，而且可以降低日糧中粗蛋白質供應量，提高飼料利用率，降低成本，避免蛋白質過剩給動物造成的負擔。

4 研究展望

過瘤胃氨基酸的添加首先應根據特定狀態下動物氨基酸需要模式，針對微生物蛋白質和過瘤胃蛋白質進行初步調控，然后借助預測模型，估測調控后小腸氨基酸的供應和模式，找出相應的限制性氨基酸，最后利用瘤胃保護性氨基酸進行調控，以期最終達到理想氨基酸平衡模式。可見，通過日糧手段對氨基酸平衡進行調控尚有許多工作要做，如各種飼料瘤胃降解率和各部分氨基酸組成的數據庫的建立；微生物蛋白質和小腸供應預測模型的完善，動物不同種類和生理狀態下氨基酸需要量和理想氨基酸模式的確定等。

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