奶牛过瘤胃蛋白质的研究进展

■孙燕勇 徐 明* 胡红莲

（1.内蒙古农业大学动物科学学院，内蒙古呼和浩特 010018；2.内蒙古农牧业科学院动物营养与饲料研究所，内蒙古呼和浩特 010018）

在我国，豆粕、棉籽粕和菜籽粕都是优质的植物蛋白饲料，已经广泛应用于各种反刍动物日粮。其中，豆粕蛋白质含量高、氨基酸平衡，是植物性蛋白的优选，很适合动物生产需求。但是，这些植物学蛋白质的瘤胃降解率均高于60%，造成一定程度的浪费。世界各国反刍动物饲料中仍不能使用动物性蛋白质。

对植物学蛋白质进行一定的处理可提高过瘤胃率，提高蛋白质的利用效率。过瘤胃豆粕是目前应用最多的过瘤胃蛋白质饲料，它可以替代动物性蛋白应用于高产反刍动物生产中[1-2]。本文主要综述过瘤胃蛋白质的研究与应用。

1 过瘤胃蛋白质

反刍动物的瘤胃如同一个大的发酵罐，可以降解蛋白质等营养物质，产生小肽、氨基酸和氨，这些降解物被微生物合成微生物蛋白。

反刍动物小肠可吸收的氨基酸分为3个来源部分，即瘤胃微生物、过瘤胃蛋白质和内源蛋白质。其中，微生物蛋白是小肠吸收氨基酸的重要来源。饲料中的真蛋白质平均有35%通过瘤胃，剩下的65%则被瘤胃微生物降解，使得流入小肠内的蛋白不能满足高产反刍动物营养需要[3]。因此，蛋白质的过瘤胃率是评定饲料营养价值的重要指标。

过瘤胃蛋白质（RUP）是指日粮蛋白质中未在瘤胃内被发酵和降解，从而直接进入小肠进行消化、利用的那部分蛋白质。过瘤胃蛋白技术是指将蛋白质经过多种方法的加工处理，减少蛋白质在瘤胃内被发酵和降解，增加在小肠中消化利用蛋白质的综合技术。因此，通过研究过瘤胃技术来提高饲料利用效率，能够充分发挥高产奶牛的生产性能。

2 奶牛对过瘤胃蛋白质的需求量

高产奶牛需要大量的过瘤胃蛋白质，用以合成乳蛋白。NRC(2001)采用38项研究的206组数据，建立了奶产量与过瘤胃蛋白质含量间的回归方程式。结果显示，产奶量从25 kg/d提高到40 kg/d，日粮干物质中过瘤胃蛋白质需要量从3%增加到10%。也就是说，奶产量每增加1 kg/d，过瘤胃蛋白质需要量增加0.5%。

奶牛在围产前期需要大量蛋白质，用于初乳合成、分娩时子宫收缩等。尹福泉等[4]报道，增加围产前期日粮蛋白质含量可以缩短产后胎衣排出时间、增加泌乳期乳产量。在围产前期，奶牛需要1 150～1 200 g/d代谢蛋白质，蛋白质的过瘤胃率建议高于40%[5]。

热应激期间，奶牛采食量下降，应适当提高日粮营养浓度。过量的瘤胃降解蛋白会增加肾脏排泄负荷，降低繁殖性能，造成浪费、引起环境污染；过瘤胃蛋白质可满足奶牛对蛋白质的需求，提高产奶量、保证奶牛健康[6-7]。

3 饲料的过瘤胃处理方法

3.1 热处理

蛋白质在瘤胃里的降解速率差异主要来自：①分子内和分子间的化学键差异；②蛋白质本身的三维结构差异；③细胞壁惰性屏障和抗营养因子的存在。

加热处理是利用了蛋白质高温变性且不还原的特性，通过对饲料进行干热、焙炒、高压加热、蒸汽加热等处理，使蛋白质分子的疏水基团更充分的暴露于分子表面，降低蛋白质的溶解度、增加蛋白质的过瘤胃率。秦山[8]将豆粕进行热处理：75℃处理3 h、120℃处理2 h，随着加热温度的增高，蛋白溶解度、瘤胃降解率显著下降。充分说明热处理有效降低豆粕中蛋白在瘤胃的降解率，从而起到过瘤胃保护的效果。饲料在经过瘤胃后未被降解的蛋白质到达后段消化道，其蛋白质与氨基酸的利用率与饲料的热处理密切相关。

3.2 包被处理

脂肪是最常用的过瘤胃包被材料。徐明等[9]通过瘤胃尼龙袋法测定了普通豆粕和脂肪包被豆粕在山羊的干物质和粗蛋白瘤胃降解特性，以及瘤胃降解残渣的小肠消化率。结果表明，包被处理可有效降低豆粕蛋白在瘤胃的降解率，提高了RUP的小肠消化率，这种方法是提高小肠消化蛋白供应量的有效措施。

此外聚合物与化合物也可以用于包被，根据反刍动物消化系统的特殊构造，选择对动物本身无害但对强酸环境敏感的材料将蛋白质包被起来，可以起到不错的效果[10]。

白蛋白能在饲料表面形成保护膜，以防蛋白在瘤胃内降解，增加蛋白的过瘤胃率，生产中常用的如动物血液。目前因为反刍动物饲料中禁用动物性饲料原料，此种处理方法也被废止。

3.3 糖处理

糖加热后与豆粕中的蛋白质发生美拉德反应，改变蛋白质结构，导致蛋白质的降解率降低。木糖与葡萄糖是比较常用的还原糖，其处理过后的豆粕RUP明显增多。木糖发生褐化反应时间短，处理效果优于葡萄糖。但木糖价格高，经济效益欠佳。

王潍波等[11]利用正交试验研究了葡萄糖处理豆粕对奶牛RUP的影响，结果发现，随着加热温度、加热时间和葡萄糖添加量的增加，大豆粕干物质和蛋白质的瘤胃降解率都下降,作用大小的顺序为：温度＞时间＞添加量＞含水量。水分含量为20%的葡萄糖加热处理豆粕的保护效果最佳[12]。可见葡萄糖处理豆粕为饲料蛋白质保护剂的研究与开发提供了参考。

木糖处理后的豆粕能够有效降低微生物对豆粕蛋白的降解率[12]。庞清刚[13]设计了不同水平的木糖处理豆粕，添加12 g/kg木糖的保护效果为最佳,既没有抑制微生物的活动,充分降解粗饲料，又防止豆粕的过度降解。Can等[14]用木糖处理大豆粕，加热30和60 min均降低了蛋白质的瘤胃降解率。

3.4 单宁处理

单宁作为多羟基化合物，有较强极性，能够与蛋白发生水解和缩合反应，形成不溶性化合物，进而降低了植物性蛋白在瘤胃的降解率[15]。郑琛[16]报道，添加0、300、600、900 mg/g粗蛋白质的单宁到豆粕中，发现瘤胃蛋白质降解率随单宁添加量的提高而线性下降，下降率为25%～63%。由此可见，单宁处理后的饲料过瘤胃率升高，增加了饲料蛋白在小肠中的消化。

3.5 甲醛处理

甲醛处理保护饲料中蛋白质的机理主要是甲醛能与AA或者酰胺基团形成酸性环境中的可逆桥键，从而使处理的蛋白质在瘤胃中处于不溶解的状态，微生物难以对其进行降解和利用，然而真胃的酸性比较强，可逆的桥键在强酸环境下断裂，进而在小肠中水解消化和吸收[17]。用甲醛处理饲料对蛋白质过瘤胃保护的研究较多，它可以降低蛋白质的瘤胃降解率，同时提高反刍动物的生产性能。任莉等[18]用0.5%和0.7%的甲醛分别处理豆粕和棉籽粕，降低了饲料蛋白质的瘤胃降解率，甲醛保护豆粕效果要优于棉籽粕。但是，由于甲醛有毒，且容易在畜体内蓄积，甚至影响奶牛乳品质，目前国内外已经很少使用此方法。

4 RUP在小肠的吸收利用

饲料RUP的小肠消化率在衡量饲料小肠可吸收蛋白上具有十分重要的意义。到达肠道的饲料蛋白能够作为必需和非必需氨基酸的来源。由于瘤胃微生物蛋白组成相对稳定，内源蛋白质含量比较少，可吸收的小肠蛋白质的氨基酸组成主要由瘤胃非降解蛋白差异引起。

RUP占小肠蛋白质流量的30%～50%。小肠中RUP的质与量，一方面取决于此种饲料过瘤胃蛋白的氨基酸组成，另一方面取决于RUP在小肠的消化率。小肠对RUP的消化率可以衡量RUP的保护效应。李洋等[19]近期研究了不同产地全株玉米青贮的奶牛RUP小肠消化率。表明5种玉米青贮的干物质和粗蛋白小肠消化率范围分别为17%～22%和62%～64%。说明不同玉米青贮的小肠消化率存在差异。赵天章等[20]试验表明，绵羊在1.2倍维持饲养条件下，当日粮的RUP与RDP比例为0.5～0.7时，对绵羊瘤胃发酵调控最为理想，有利于瘤胃内纤维素降解。张永根等[21]选用3头安装瘤胃瘘管和十二指肠瘘管的成年奶牛，测定瘤胃降解参数与小肠消化率，指出，不同种类饲料在小肠内的消化能力不同，相比其他饲料，豆粕在小肠的消化率最高。

氨基酸是蛋白质基本构成单位，蛋白质的功能主要通过氨基酸来体现[22]。过瘤胃氨基酸肠消化率（RUP-AA）决定小肠可吸收蛋白的含量，测定方法包括尼龙袋法、体外三步法和公鸡法[23-24]。王燕等[25]利用已测定的饲料RUP和RUP-AA的小肠消化率，发现测定RUP的小肠消化率用体外三步法和公鸡法能够替代尼龙袋法。Boucher等[26]在研究了DDGS与鱼粉中非降解蛋白的肠消化率后，同年又利用同样的公鸡法测定了大豆蛋白中瘤胃非降解蛋白中氨基酸的肠道消化率，为获得RUP残渣，先将样本在4只干奶期奶牛瘤胃内孵化16 h之后把残渣放入4只公鸡体内，48 h后收集并分析得出标准的饲喂AA（氨基酸）比大豆粕中的RUP-AA消化率低，表明大豆粕饲料中不含有在瘤胃无法降解在小肠也不能降解的蛋白结构。豆粕中的粗蛋白、必需氨基酸、非必需氨基酸、总氨基酸的小肠消化率高于其它饲料。并且大肠发酵对小肠消化率的影响非常小[27]。

5 小结

过瘤胃蛋白质是反刍动物吸收氨基酸的重要来源。常规豆粕等蛋白质饲料通过物理方法和化学方法等处理后可以降低瘤胃降解率、提高到达小肠的蛋白量，从而增加肠道对蛋白质的吸收利用量。过瘤胃技术有效地提高了蛋白质饲料的利用率，是目前高产反刍动物蛋白质处理的主要手段。