奶牛過瘤胃蛋白質(zhì)的研究進(jìn)展

■孫燕勇 徐 明* 胡紅蓮

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018；2.內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院動(dòng)物營養(yǎng)與飼料研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018）

在我國，豆粕、棉籽粕和菜籽粕都是優(yōu)質(zhì)的植物蛋白飼料，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種反芻動(dòng)物日糧。其中，豆粕蛋白質(zhì)含量高、氨基酸平衡，是植物性蛋白的優(yōu)選，很適合動(dòng)物生產(chǎn)需求。但是，這些植物學(xué)蛋白質(zhì)的瘤胃降解率均高于60%，造成一定程度的浪費(fèi)。世界各國反芻動(dòng)物飼料中仍不能使用動(dòng)物性蛋白質(zhì)。

對植物學(xué)蛋白質(zhì)進(jìn)行一定的處理可提高過瘤胃率，提高蛋白質(zhì)的利用效率。過瘤胃豆粕是目前應(yīng)用最多的過瘤胃蛋白質(zhì)飼料，它可以替代動(dòng)物性蛋白應(yīng)用于高產(chǎn)反芻動(dòng)物生產(chǎn)中[1-2]。本文主要綜述過瘤胃蛋白質(zhì)的研究與應(yīng)用。

1 過瘤胃蛋白質(zhì)

反芻動(dòng)物的瘤胃如同一個(gè)大的發(fā)酵罐，可以降解蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，產(chǎn)生小肽、氨基酸和氨，這些降解物被微生物合成微生物蛋白。

反芻動(dòng)物小腸可吸收的氨基酸分為3個(gè)來源部分，即瘤胃微生物、過瘤胃蛋白質(zhì)和內(nèi)源蛋白質(zhì)。其中，微生物蛋白是小腸吸收氨基酸的重要來源。飼料中的真蛋白質(zhì)平均有35%通過瘤胃，剩下的65%則被瘤胃微生物降解，使得流入小腸內(nèi)的蛋白不能滿足高產(chǎn)反芻動(dòng)物營養(yǎng)需要[3]。因此，蛋白質(zhì)的過瘤胃率是評(píng)定飼料營養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)。

過瘤胃蛋白質(zhì)（RUP）是指日糧蛋白質(zhì)中未在瘤胃內(nèi)被發(fā)酵和降解，從而直接進(jìn)入小腸進(jìn)行消化、利用的那部分蛋白質(zhì)。過瘤胃蛋白技術(shù)是指將蛋白質(zhì)經(jīng)過多種方法的加工處理，減少蛋白質(zhì)在瘤胃內(nèi)被發(fā)酵和降解，增加在小腸中消化利用蛋白質(zhì)的綜合技術(shù)。因此，通過研究過瘤胃技術(shù)來提高飼料利用效率，能夠充分發(fā)揮高產(chǎn)奶牛的生產(chǎn)性能。

2 奶牛對過瘤胃蛋白質(zhì)的需求量

高產(chǎn)奶牛需要大量的過瘤胃蛋白質(zhì)，用以合成乳蛋白。NRC(2001)采用38項(xiàng)研究的206組數(shù)據(jù)，建立了奶產(chǎn)量與過瘤胃蛋白質(zhì)含量間的回歸方程式。結(jié)果顯示，產(chǎn)奶量從25 kg/d提高到40 kg/d，日糧干物質(zhì)中過瘤胃蛋白質(zhì)需要量從3%增加到10%。也就是說，奶產(chǎn)量每增加1 kg/d，過瘤胃蛋白質(zhì)需要量增加0.5%。

奶牛在圍產(chǎn)前期需要大量蛋白質(zhì)，用于初乳合成、分娩時(shí)子宮收縮等。尹福泉等[4]報(bào)道，增加圍產(chǎn)前期日糧蛋白質(zhì)含量可以縮短產(chǎn)后胎衣排出時(shí)間、增加泌乳期乳產(chǎn)量。在圍產(chǎn)前期，奶牛需要1 150～1 200 g/d代謝蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)的過瘤胃率建議高于40%[5]。

熱應(yīng)激期間，奶牛采食量下降，應(yīng)適當(dāng)提高日糧營養(yǎng)濃度。過量的瘤胃降解蛋白會(huì)增加腎臟排泄負(fù)荷，降低繁殖性能，造成浪費(fèi)、引起環(huán)境污染；過瘤胃蛋白質(zhì)可滿足奶牛對蛋白質(zhì)的需求，提高產(chǎn)奶量、保證奶牛健康[6-7]。

3 飼料的過瘤胃處理方法

3.1 熱處理

蛋白質(zhì)在瘤胃里的降解速率差異主要來自：①分子內(nèi)和分子間的化學(xué)鍵差異；②蛋白質(zhì)本身的三維結(jié)構(gòu)差異；③細(xì)胞壁惰性屏障和抗?fàn)I養(yǎng)因子的存在。

加熱處理是利用了蛋白質(zhì)高溫變性且不還原的特性，通過對飼料進(jìn)行干熱、焙炒、高壓加熱、蒸汽加熱等處理，使蛋白質(zhì)分子的疏水基團(tuán)更充分的暴露于分子表面，降低蛋白質(zhì)的溶解度、增加蛋白質(zhì)的過瘤胃率。秦山[8]將豆粕進(jìn)行熱處理：75℃處理3 h、120℃處理2 h，隨著加熱溫度的增高，蛋白溶解度、瘤胃降解率顯著下降。充分說明熱處理有效降低豆粕中蛋白在瘤胃的降解率，從而起到過瘤胃保護(hù)的效果。飼料在經(jīng)過瘤胃后未被降解的蛋白質(zhì)到達(dá)后段消化道，其蛋白質(zhì)與氨基酸的利用率與飼料的熱處理密切相關(guān)。

3.2 包被處理

脂肪是最常用的過瘤胃包被材料。徐明等[9]通過瘤胃尼龍袋法測定了普通豆粕和脂肪包被豆粕在山羊的干物質(zhì)和粗蛋白瘤胃降解特性，以及瘤胃降解殘?jiān)男∧c消化率。結(jié)果表明，包被處理可有效降低豆粕蛋白在瘤胃的降解率，提高了RUP的小腸消化率，這種方法是提高小腸消化蛋白供應(yīng)量的有效措施。

此外聚合物與化合物也可以用于包被，根據(jù)反芻動(dòng)物消化系統(tǒng)的特殊構(gòu)造，選擇對動(dòng)物本身無害但對強(qiáng)酸環(huán)境敏感的材料將蛋白質(zhì)包被起來，可以起到不錯(cuò)的效果[10]。

白蛋白能在飼料表面形成保護(hù)膜，以防蛋白在瘤胃內(nèi)降解，增加蛋白的過瘤胃率，生產(chǎn)中常用的如動(dòng)物血液。目前因?yàn)榉雌c動(dòng)物飼料中禁用動(dòng)物性飼料原料，此種處理方法也被廢止。

3.3 糖處理

糖加熱后與豆粕中的蛋白質(zhì)發(fā)生美拉德反應(yīng)，改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)的降解率降低。木糖與葡萄糖是比較常用的還原糖，其處理過后的豆粕RUP明顯增多。木糖發(fā)生褐化反應(yīng)時(shí)間短，處理效果優(yōu)于葡萄糖。但木糖價(jià)格高，經(jīng)濟(jì)效益欠佳。

王濰波等[11]利用正交試驗(yàn)研究了葡萄糖處理豆粕對奶牛RUP的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著加熱溫度、加熱時(shí)間和葡萄糖添加量的增加，大豆粕干物質(zhì)和蛋白質(zhì)的瘤胃降解率都下降,作用大小的順序?yàn)椋簻囟龋緯r(shí)間＞添加量＞含水量。水分含量為20%的葡萄糖加熱處理豆粕的保護(hù)效果最佳[12]?？梢娖咸烟翘幚矶蛊蔀轱暳系鞍踪|(zhì)保護(hù)劑的研究與開發(fā)提供了參考。

木糖處理后的豆粕能夠有效降低微生物對豆粕蛋白的降解率[12]。龐清剛[13]設(shè)計(jì)了不同水平的木糖處理豆粕，添加12 g/kg木糖的保護(hù)效果為最佳,既沒有抑制微生物的活動(dòng),充分降解粗飼料，又防止豆粕的過度降解。Can等[14]用木糖處理大豆粕，加熱30和60 min均降低了蛋白質(zhì)的瘤胃降解率。

3.4 單寧處理

單寧作為多羥基化合物，有較強(qiáng)極性，能夠與蛋白發(fā)生水解和縮合反應(yīng)，形成不溶性化合物，進(jìn)而降低了植物性蛋白在瘤胃的降解率[15]。鄭琛[16]報(bào)道，添加0、300、600、900 mg/g粗蛋白質(zhì)的單寧到豆粕中，發(fā)現(xiàn)瘤胃蛋白質(zhì)降解率隨單寧添加量的提高而線性下降，下降率為25%～63%。由此可見，單寧處理后的飼料過瘤胃率升高，增加了飼料蛋白在小腸中的消化。

3.5 甲醛處理

甲醛處理保護(hù)飼料中蛋白質(zhì)的機(jī)理主要是甲醛能與AA或者酰胺基團(tuán)形成酸性環(huán)境中的可逆橋鍵，從而使處理的蛋白質(zhì)在瘤胃中處于不溶解的狀態(tài)，微生物難以對其進(jìn)行降解和利用，然而真胃的酸性比較強(qiáng)，可逆的橋鍵在強(qiáng)酸環(huán)境下斷裂，進(jìn)而在小腸中水解消化和吸收[17]。用甲醛處理飼料對蛋白質(zhì)過瘤胃保護(hù)的研究較多，它可以降低蛋白質(zhì)的瘤胃降解率，同時(shí)提高反芻動(dòng)物的生產(chǎn)性能。任莉等[18]用0.5%和0.7%的甲醛分別處理豆粕和棉籽粕，降低了飼料蛋白質(zhì)的瘤胃降解率，甲醛保護(hù)豆粕效果要優(yōu)于棉籽粕。但是，由于甲醛有毒，且容易在畜體內(nèi)蓄積，甚至影響奶牛乳品質(zhì)，目前國內(nèi)外已經(jīng)很少使用此方法。

4 RUP在小腸的吸收利用

飼料RUP的小腸消化率在衡量飼料小腸可吸收蛋白上具有十分重要的意義。到達(dá)腸道的飼料蛋白能夠作為必需和非必需氨基酸的來源。由于瘤胃微生物蛋白組成相對穩(wěn)定，內(nèi)源蛋白質(zhì)含量比較少，可吸收的小腸蛋白質(zhì)的氨基酸組成主要由瘤胃非降解蛋白差異引起。

RUP占小腸蛋白質(zhì)流量的30%～50%。小腸中RUP的質(zhì)與量，一方面取決于此種飼料過瘤胃蛋白的氨基酸組成，另一方面取決于RUP在小腸的消化率。小腸對RUP的消化率可以衡量RUP的保護(hù)效應(yīng)。李洋等[19]近期研究了不同產(chǎn)地全株玉米青貯的奶牛RUP小腸消化率。表明5種玉米青貯的干物質(zhì)和粗蛋白小腸消化率范圍分別為17%～22%和62%～64%。說明不同玉米青貯的小腸消化率存在差異。趙天章等[20]試驗(yàn)表明，綿羊在1.2倍維持飼養(yǎng)條件下，當(dāng)日糧的RUP與RDP比例為0.5～0.7時(shí)，對綿羊瘤胃發(fā)酵調(diào)控最為理想，有利于瘤胃內(nèi)纖維素降解。張永根等[21]選用3頭安裝瘤胃瘺管和十二指腸瘺管的成年奶牛，測定瘤胃降解參數(shù)與小腸消化率，指出，不同種類飼料在小腸內(nèi)的消化能力不同，相比其他飼料，豆粕在小腸的消化率最高。

氨基酸是蛋白質(zhì)基本構(gòu)成單位，蛋白質(zhì)的功能主要通過氨基酸來體現(xiàn)[22]。過瘤胃氨基酸腸消化率（RUP-AA）決定小腸可吸收蛋白的含量，測定方法包括尼龍袋法、體外三步法和公雞法[23-24]。王燕等[25]利用已測定的飼料RUP和RUP-AA的小腸消化率，發(fā)現(xiàn)測定RUP的小腸消化率用體外三步法和公雞法能夠替代尼龍袋法。Boucher等[26]在研究了DDGS與魚粉中非降解蛋白的腸消化率后，同年又利用同樣的公雞法測定了大豆蛋白中瘤胃非降解蛋白中氨基酸的腸道消化率，為獲得RUP殘?jiān)?，先將樣本?只干奶期奶牛瘤胃內(nèi)孵化16 h之后把殘?jiān)湃?只公雞體內(nèi)，48 h后收集并分析得出標(biāo)準(zhǔn)的飼喂AA（氨基酸）比大豆粕中的RUP-AA消化率低，表明大豆粕飼料中不含有在瘤胃無法降解在小腸也不能降解的蛋白結(jié)構(gòu)。豆粕中的粗蛋白、必需氨基酸、非必需氨基酸、總氨基酸的小腸消化率高于其它飼料。并且大腸發(fā)酵對小腸消化率的影響非常小[27]。

5 小結(jié)

過瘤胃蛋白質(zhì)是反芻動(dòng)物吸收氨基酸的重要來源。常規(guī)豆粕等蛋白質(zhì)飼料通過物理方法和化學(xué)方法等處理后可以降低瘤胃降解率、提高到達(dá)小腸的蛋白量，從而增加腸道對蛋白質(zhì)的吸收利用量。過瘤胃技術(shù)有效地提高了蛋白質(zhì)飼料的利用率，是目前高產(chǎn)反芻動(dòng)物蛋白質(zhì)處理的主要手段。