反刍动物蛋白质饲料过瘤胃保护的研究

王治国，王传蓉

（上海光明荷斯坦牧业有限公司，上海 200443）

和单胃动物相比，反刍动物有特殊的消化道结构及消化生理。其具有复胃结构，即瘤胃、网胃、瓣胃和皱胃，其中造成和单胃动物主要差别的是瘤胃。瘤胃没有消化腺，是一个活体厌氧发酵罐，将饲料中的蛋白质（CP）和能量转化为微生物蛋白和挥发性脂肪酸。饲料CP进入瘤胃后被分为瘤胃非降解饲料蛋白质（UDP）和饲料降解蛋白（RDP）两部分，瘤胃微生物可以利用RDP合成微生物蛋白（MCP），UDP、MCP和内源蛋白3部分流入小肠，组成小肠代谢蛋白（MP）[1]。MP在小肠胰蛋白酶与糜蛋白酶的作用下被降解，为动物机体提供的各种氨基酸是反刍动物体组织和乳蛋白合成的原料。

反刍动物优质蛋白质饲料（豆饼、豆粕等）的瘤胃降解率相对于动物性蛋白质饲料而言较高，所以过瘤胃保护技术是目前蛋白质营养研究的热点。过瘤胃保护技术是将蛋白质、氨基酸或脂肪经过技术处理将其保护起来，避免其在瘤胃内被发酵、降解，使之直接进入小肠被消化利用，从而达到提高饲料利用率的目的。通过各种保护技术可使优质蛋白质通过瘤胃时的降解率下降，使小肠消化吸收的必需氨基酸量增加。

1 蛋白质饲料的瘤胃降解规律

饲料CP进入瘤胃后被分为UDP和RDP两部分。RDP的一部分为瘤胃微生物合成菌体蛋白，可提供反刍动物50%的蛋白质或氨基酸需要量，因此菌体蛋白是反刍动物蛋白质的主要来源之一[2]。微生物蛋白质合成量相对稳定，能够满足中、低产反刍动物蛋白质的营养需要，但对于高产反刍动物来说，仅依靠瘤胃菌体蛋白提供的氨基酸不能满足其需要，必须增加过瘤胃蛋白的数量[3]。只有RDP才能通过瘤胃进入小肠分解为肽及氨基酸，被反刍动物充分吸收和利用[4]。所以只要确定各种蛋白质饲料经过瘤胃降解后的UDP在小肠的消化率，就可以明确蛋白质饲料对反刍动物的营养价值。以便通过一些物理或化学方法对蛋白质饲料进行适当处理，提高其过瘤胃蛋白的量，从而提高优质蛋白质饲料的营养价值。

有研究报道，用瘘管牛瘤胃内发酵法测定饲料粗蛋白的降解特点，饼粕类饲料蛋白瘤胃降解顺序是：花生粕＞葵花粕＞大豆粕＞大豆饼＞棉籽粕＞菜籽粕＞胡麻粕[5]。大豆粕、花生粕和葵花粕进入瘤胃后的降解速度很快，12 h的降解率达到60%以上，24 h即达到顶峰。菜籽粕含有的芥酸、恶唑烷硫酮、异硫氰酸盐和鞣酸等，棉籽粕含有的游离棉酚，胡麻粕含有的亚麻苷和亚麻酵素等物质，可以有效抑制微生物的分解作用，因此菜籽粕、棉籽粕、胡麻粕在相同的时间内，瘤胃降解率较低[6]。大豆粕和花生粕均属优质蛋白质饲料，但其在瘤胃的降解速度快，易造成浪费，应对这类蛋白质饲料进行适当的保护处理，以增加过瘤胃蛋白的比例，提高其在小肠的消化率。菜籽粕和棉籽粕在瘤胃的降解速度慢，可调整其在日粮中的组成，作为部分过瘤胃蛋白质饲料。

2 提高反刍动物蛋白质饲料过瘤胃保护的措施

2.1 加热处理

加热处理包括干热、焙炒、热压、蒸汽加热及加热与其他物理化学方法复合处理等。加热可导致蛋白质变性，使疏水基团更多地暴露于蛋白质分子表面，使蛋白质溶解度降低，从而降低蛋白质在瘤胃中的降解率。但热处理蛋白质使瘤胃内氮的产量下降，降解率下降，并使糖醛基与游离的氨基酸基因发生不可逆反应，因此用热处理保护蛋白质常伴随着小肠内消化率的降低，且热处理常使一些氨基酸受到破坏，因此，这种方法还需要根据豆粕类饲料的品种和结构而做适当的调整。

2.2 物理包被法

利用血包被处理豆饼和菜籽饼等，可使饲料的降解率下降，而且牛的氮沉积增加。全血、乳清蛋白、卵清蛋白等富含白蛋白的物质均可起到保护作用，这是因为白蛋白可在饲料颗粒外形成一层保护膜。

2.3 化学方法

2.3.1 甲醛保护法

甲醛还原性强，使蛋白质分子的氨基、羧基、硫氢基发生烷基化反应，使其溶解度降低，并在酸性条件下甲醛与蛋白质反应可逆，从而使被保护蛋白质在瘤胃降解率下降，在瘤胃后消化道中由于pH降低而与甲醛分开，被蛋白酶所消化。

2.3.2 氯化锌

近年来又提出一种新的蛋白质保护方法——锌盐保护。其机理是锌盐能联结肽和蛋白质，使可溶性蛋白质沉淀，同时锌盐可抑制瘤胃中某些细菌的蛋白水解酶活性，因而使日粮蛋白质在瘤胃的降解度降低，减少蛋白质在瘤胃的降解。

2.3.3 单宁保护法

单宁在自然界中有水解单宁和缩合单宁两种结构类型，广泛分布于饲料作物中。单宁可与胶体蛋白质结合形成不溶性的复合物，使蛋白质从分散体系中沉降出来[7]。不同的单宁对不同蛋白质的亲和力不同，即形成了单宁－蛋白质特异性结合的模型。单宁与消化酶及饲料蛋白质结合形成沉淀，大大降低了植物蛋白在瘤胃中的降解率和纤维素降解率，同时还能减少膨胀。当此化合物流经真胃和小肠时，蛋白质与单宁立即分离，经胃蛋白酶和胰蛋白酶分解，形成容易吸收的小分子物质，在某种程度上起到了过瘤胃蛋白保护作用[8]。但是，单宁的适口性差而且有抗营养作用。有研究表明，小羔羊的饲粮每kg干物质中添加Prosopis单宁23和45 kg，在强饲情况下可以获得最大的菌体蛋白含量，如果超过这个水平，Prosopis单宁将会有抗营养效应[9]。浓缩单宁是结合蛋白质和抑制瘤胃降解的天然植物补充复合物。Deluyber等研究表明，给绵羊嫩叶和青贮豆荚补充料中添加单宁可显著地降低尿氮、增加粪氮含量。瘤胃中适量的浓缩单宁可以保护饲料中的蛋白质免受瘤胃微生物的降解，从而增加可被小肠吸收的蛋白质量[10]。

2.3.4 氢氧化钠

用氢氧化钠（NaOH）处理豆饼饲喂公犊和泌乳母牛，结果豆饼含氮化合物的消化率提高，犊牛氮沉积增加，泌乳母牛的产奶量上升。当NaOH用量占干物质的2%时就对保护蛋白质有效。最大的保护率为 3%，而 4%则有微效。但 Waltz等发现，用NaOH 5%保护豆饼，根本就不起作用，所以这种方法仍有待于进一步验证[11]。

2.4 瘤胃外流速度的调控

瘤胃外流速度对降解率有一定的影响，一般瘤胃外流速度加快，日粮在瘤胃内停留时间缩短，各营养成分的降解率下降。瘤胃外流速度受日粮结构和饲养水平影响较大，尤其是日粮的精粗比，随着精粗比的升高，外流速度加快，蛋白质的降解率也随之下降。

2.5 生物学调控

利用生物学技术选择性地调控瘤胃微生物的发酵，是改善反刍动物生产性能的途径之一。目前应用较广泛的是莫能菌素，是一种链霉菌产生的物质，又称瘤胃素，其通过改变瘤胃微生物群体组成和关键酶活性而影响瘤胃发酵过程，增加丙酸产量，减少甲烷生成量，抑制蛋白质降解，从而改善饲料利用率[12]。

2.6 过瘤胃保护性氨基酸的应用

调节小肠氨基酸的平衡，使其成为理想氨基酸，是调控反刍动物饲料蛋白质营养价值最重要的环节。研究表明，单靠增加过瘤胃蛋白的量并不能保证家畜生长和生产性能的提高，因为通过各种保护处理的过瘤胃蛋白质在小肠可能不易消化或过瘤胃蛋白质的氨基酸平衡可能并不理想。因此人们把研究重点转移到过瘤胃氨基酸上。使用少量的瘤胃保护氨基酸（RPAA）不但可以代替数量可观的瘤胃非降解蛋白（UIP），还能提高奶牛产奶量和乳脂率，降低日粮蛋白质水平和饲料成本。蛋氨酸和赖氨酸是反刍动物增重、产奶或产毛的的限制性氨基酸，因此过瘤胃氨基酸的研究主要是针对这两种氨基酸。过瘤胃蛋氨酸和赖氨酸在国内外已经有所报道，但是随着人们对反刍动物限制性氨基酸和十二指肠可吸收氨基酸模式研究的不断深入，苏氨酸和色氨酸等其他保护性氨基酸也可能被研制开发。

3 小 结

反刍动物对饲料蛋白质的需要分为瘤胃微生物需要和宿主本身需要两部分。前者要求供给动物以足够的瘤胃降解蛋白，后者要求供给动物饲料过瘤胃蛋白。因此在反刍动物日粮配合时应将蛋白质降解率高的饲料和降解率低的饲料搭配使用，或者采用过瘤胃保护措施以满足降解蛋白和非降解蛋白的需要，提高动物的生产性能。过瘤胃技术的目的，是既要保护足够比例的营养物质，不被瘤胃微生物降解而进入小肠，同时又要保护过瘤胃后的营养物质进入小肠后，能在小肠内被有效地消化和利用。

随着人们对反刍动物蛋白质、能量及其他营养素的不断深入研究，过瘤胃技术在反刍家畜饲料生产中的应用和需求已成为必然。研发和应用瘤胃保护性产品将在今后的反刍动物饲料业中扮演着重要角色，对反刍动物饲料生产具有重要的理论指导和实际意义。

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