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反刍动物瘤胃中微生物发酵产生很多蛋白质,一些维生素B群,和其他营养分。所以在反刍营养方面,大家都认为,即然反刍兽的瘤胃发酵可解决所有问题,我们只要补充反刍兽瘤胃里的微生物营养分也就够了。以往产量低的时候,这种观念未发生问题,而产量一高,饲养管理的改善,问题就发生了,发现以往观念不见得正确,有纰漏。以往,在蛋白质方面,我们认为用粗蛋白质作饲养标准就可以,反正摄取了蛋白质进入瘤胃,经过发酵後可合成菌体蛋白,而菌体蛋白可供非常多的必需胺基酸,在配制饲料时就不需考虑任何必需胺基酸;我们尝试用粗蛋白标准之饲粮饲喂高产乳牛,粗蛋白含量由13%逐渐增加至15、16,甚至18%,发现多加的部份并没有产生预期的效果。後来改用可消化蛋白质,发生的问题更严重,我们认为它在粪中不存在的是吸收进去的,实际上,在粪中找不到的,不见得是变成营养分被吸收。因为反刍兽较特殊,它可能在瘤胃中被分解成为氨跑掉了,显然可消化粗蛋白系统是不行的。用Van Soest细胞壁、细胞内容物以及中性洗剂纤维分析方法,发觉中性洗剂纤维(Neutral detergent fiber, NDF)中所含的氮,完全无法被消化利用。如果粗蛋白质再减掉酸洗不溶性氮(Acid detergent insoluble nitrogen, ADIN),这个方法或许可行,於是让这个方法延续了一、二十年。最近十年,有许多新的蛋白质系统研究出来,由新的系统来改善饲养效果。
在过去一、二十年里,新的系统在欧洲有英国的ARC,法国的PDI系统及德国、瑞典、丹麦等各自的系统。美国也有其系统。在早期,美国有位Burroughs教授,他提倡可代谢蛋白质或可代谢胺基系统;这些系统非常多,所作的报告也不少,让人有不知所措的感觉,所以几年前,NRC把所有系统整理出来,成为美国官方的系统。在此大概介绍这个系统,让大家了解它的来龙去脉。
动物摄食进入消化道的蛋白质,无论是非蛋白氮类(NPN),或是饲粮中之蛋白质,都须经过三个途径。
第一个途径是它在瘤胃,或在胃部不被分解又不被消化的,迳至粪中排出。
第二个部份是蛋白质在瘤胃被分解成胺基酸及氨态氮类,然後被微生物所消化利用,形成菌体蛋白质,以供反刍兽利用。
第三类是不被瘤胃微生物分解,但可供反刍兽利用。
饲粮中不管是天然蛋白质,或者是非蛋白氮类,都必需经过这几个步骤。因此,我们在设计饲料需要量或者设计蛋白质系统时,就必须考虑每一种饲粮到瘤胃中被分解的有多少?不被分解的有多少?微生物究竟能合成多少蛋白质?而我们又知道,微生物在瘤胃合成菌体时,并不只依据瘤胃中所含的氮浓度来决定,也必须依据瘤胃中能够利用之能量来源,换句话说,瘤胃内合成的蛋白质是由可消化有机物的量多少来决定。
动物吃进的蛋白质,也就是饲料中的蛋白质,即是Intake protein (IP)。把IP分成三大类,一类是完全不被消化的,称之Indigestible intake protein (IIP),一类是不被降解的蛋白质,称之Undegraded intake protein (UIP),另一类为可被降解而为微生物利用之蛋白质(Degraded Intake protein, DIP)。完全不被消化的,不管至任何部位,最後都到粪中排出去。而不被降解的蛋白质,进入小肠部位时,有一部份会被消化吸收,有一部份则不被消化吸收,此类的饲料蛋白质来源,其胺基酸组成不受微生物组成的影响,而受饲料中胺基酸组成的影响。第三类会被降解的饲料蛋白质,它会被微生物利用,合成菌体蛋白质(Bacterial protein),此蛋白质只有一部份是微生物的真蛋白质,另一部份则是非蛋白氮类,如核酸类,而这部份究竟有多少?有人认为微生物菌体蛋白质的非蛋白氮类,完全不被消化吸收,但有人认为可被消化吸收。在小肠不被消化吸收的菌体蛋白,跑到粪中被排出去;另一部份是可消化的菌体蛋白质,该部份反应出瘤胃内菌体所含胺基酸组成数目的不同。在瘤胃中,因发酵的不同,所给予的饲料不同,及其他情况的差异,而导致菌体蛋白质组成的不同。一般说,原 类与细菌类蛋白质在整个组成、生物价、消化率……各方面都不同。所给的环境不同,其可消化的菌体蛋白质组成也不同。菌体中的非蛋白质氮,因为有人认为它完全不能被利用,我们不予考虑,所以实际上,只有两部份,即IBP (Indigestable bacterial protein)与DBP (Digestable bacterial protein)。
到小肠的蛋白质,有一部份被吸收,有一部份未被吸收。被吸收的蛋白质有一部份因为摄取量、食物经过肠道,使肠道黏膜细胞脱落,和分泌物未被重新吸收,跑到粪中,即为内源性代谢粪氮,这些是被吸收蛋白质被利用的一部份。另外被吸收的蛋白质用作维持、表皮的维护、生长或泌乳,以及胎儿胎盘的生长,而被吸收进去的蛋白质,变成这几部份的各种利用效率也就不同。
新的观念究竟如何应用?目前将饲料来源的蛋白质分成三部份,一是快速被降解的,一个是缓慢降解但可利用的,一个是不可降解又不可利用的。在美国利用加热方法使可被利用而缓慢降解的量增加,但结果也增加了不被降解也不被利用的量,也就浪费了。因为在瘤胃中不被降解的,在小肠也不被利用吸收。所以,我们必须知道反刍兽能够利用的可降解氮的来源究竟有多少?
谈到再循环氮(Recycled nitrogen),这一部份也是很重要的。瘤胃微生物合成菌体蛋白时,必须给予足够的瘤胃蛋白质,而此蛋白质来源有二:一是摄取的饲料可降解蛋白质,另外一种是唾液中所含的蛋白质。如果饲粮中含蛋白质高时,分解所得之氨多而无法全部被微生物吸收利用,氨即被瘤胃壁吸收入到血液,再到肝脏合成尿素,一部份被排出体外,一部份经由唾液再循环回来。这部份再循环氮在低蛋白质浓度饲养时,非常有用,尤其是在饲养肉牛,其喂饲的蛋白质在6~8%左右,因此,由唾液再循环的氮增加了;反之,如以高蛋白质饲粮饲喂乳牛时,这个值就为负值了。再循环氮亦即为再循环的尿素量,若以摄取量表示,它是随着摄取的日粮蛋白质百分比而改变的。公式如下:
Y=121.7-12.01x+0.3235x2
其中Y为再循环尿素氮量(%,Nintake),x为乾物的粗蛋白百分率(Intake protein % of dry matter,IPDM,%DM)。以粗蛋白质百分率代入x,可发觉低CP时,Y值就高;高CP时,Y值就低。因此,在肉牛的再循环氮含量高,而乳牛的再循环氮含量就低。
微生物能够合成菌体蛋白质的效率如何?我们知道菌体粗蛋白质含量是依据动物摄取的能量来决定。假如以能量;TDN及NEL决定时,其公式如下:
BCP=6.25(-31.86+26.12 TDN),或
BCP=6.25(-30.93+11.45 NEL).
NEL=0.12-0.0245 TDN
(NEL=Nelenergy of lactation)
这个公式是用在泌乳牛饲喂粗料40%以上;若粗料饲喂量在40%以下时,除考虑TDN外,还考虑粗料摄食量(Forage Intake,FI)及精料摄食量(Concentrate Inta-ke,CI),另一个公式表示:
BCP=6.25 TDN(8.63+14.60 FI-5.18 FI2+0.58 CI)
其中,TDN以公斤计,FI以体重百分率计,CI也以体重百分率计。
小肠可吸收的氮量如何?蛋白质来源不同,流到小肠的蛋白质被消化吸收的量也不同。非胺基酸氮的表面吸收率及真吸收率分别为65%及75%;而胺基酸氮的表面及真吸收率则为70%及80%。表面吸收率与真吸收率两者相差10%,这个差异是由於肠道内的分泌物未被再吸收所致。蛋白质到达小肠,被小肠吸收的量,就以这些数字代表。
粪中非日粮来源的内源性氮,也就是代谢粪氮(FRN)的量,是依据日粮中不可消化的乾物质(IDM)来决定,其公式如下:
FRN(g)=90 IDM,kg
IDM=1-ATDN;
ATDN=Adjusted TDN
ATDN=0.92 BTDN;
BTDN=Baselined TDN
不被消化的乾物质可由TDN加以计算,而我们知道,一般乳牛的TDN摄取量通常为其维持的三倍量,而摄取的量会影响到消化率,但是TDN是由消化率计算而来的,而一般的消化率是在维持状况下测定,所以它的消化率会较实际上生产时所测定的为高。因此用ATDN来调整TDN。泌乳牛摄取量为三倍维持量时要降低8%BTDN,也就是TDN摄取每增加一倍,它的消化率即降低4%,所以在公式中ATDN等於0.92的维持TDN。我们在计算粪中之代谢氮时,其乾物量是用TDN来预估的,TDN是1减未被消化的部份,这部份的TDN,我们是用ATDN,而不是用BTDN,这点与另外估计微生物粗蛋白所用之TDN不同。
以上得知,总蛋白质需要量等於维持用、代谢粪氮用及生产用之蛋白质需要量之总和。个别而言,维持用的则包括有皮屑蛋白质(SPN)及尿中蛋白氮(UPN);而生产用则包括体内滞留的蛋白质(RPN),怀孕时胎儿胎盘的蛋白质及泌乳用蛋白质(YPN及LPN)。这里的N为净的氮,表示吸收一克蛋白质所能利用形成组织蛋白质的效率。
Total protein requirement=Maintenance protein (SPN+UPN)+Metabolic fecal protein (FPN)+Production (RPN+YPN+LPN)。
由上面这些叙述,可导出动物消化吸收的蛋白质需要量。
(1)维持蛋白质=(SPN+UPN)÷0.67
=(0.2 w 0.6+2.75 w 0.5)÷0.67
其中w为体重,0.67为在维持时之蛋白质利用效率,即从1克吸收的蛋白质产生组织蛋白质的量。
(2)代谢粪蛋白质=90 IDM
=90 (1-0.92 BTDN)
(3)生产用蛋白质=生长+生殖+泌乳
3 a. 生长需要量=RPN/0.5
RPN (g/day)=LWG (268-29.4 RE/kg EBWG)
LWG=活体增重(kg)
RE/kg EBWG单位:Mcal/kg
EBWG为空体增重=0.956 LWG
EBW=0.891 LW (活体重)
RE (体内蓄积之能量):
阉公牛:RE (Mcal/day)=0.0635 EBW 0.75 * EBWG 1.097
女 牛:RE (Mcal/day)=0.0783 EBW 0.75 * EBWG 1.119
上面两者均为中体型,并且体内埋植激素的。没埋植激素的体组成,精肉较少脂肪较多,每单位能量值较高,因
不以激素处理的牛,RE×1.05
中体型公牛×0.85=中体型阉公牛
大体型牛×0.85=中体型同性别牛
3 b. 繁殖需要量=YPN (g/day)/0.50
YPN (g/day)=34.375〔e 8.5357-13.1201 e (-0.00262 x)-0.00262 x〕
X为介於141至281之间的怀孕天数。
3 c. 泌乳需要量(g/day)=LPN/0.65
(4)蛋白质损失(g/day)=160 EBWL
160为代谢1公斤的体组织时,所产生相当於吸收蛋白质的量(g)。
EBWL=空体重损失(kg/day);这部份是考虑到泌乳牛产乳时,体重的损失。
需要吸收的真蛋白质总量=(1)+(2)+(3a+3b+3c)+(4)。
我们计算得到动物每日需要吸收的真蛋白质总量,但是蛋白质流至小肠的量,并非完全被吸收,所以计算的总量必须再除以0.80,才是小肠中每天需要吸收的真蛋白质量,即Protein to small intestine=Absorbed true protein need/0.80。
流至小肠的真蛋白质量,一部份是微生物真蛋白质,另一部份是避过瘤胃降解的饲料蛋白质。其量计算如下:
微生物粗蛋白质(BCP):
大於40%粗料摄取:BCP=6.25(-31.86+26.12 TDN)
或=6.25(-30.93-11.45 NEL)
小於40%粗料摄取:BCP=6.25 TDN (8.63+14.60 FI-5.18 FI2+0.59 CI)。
微生物真蛋白质(BTP) (g/day)=0.80 BCP
避过瘤胃降解的蛋白质(g/day)=IP〔B×KpB/(KdB+KpB)+C〕
其中,B=日粮中缓慢降解的蛋白质
KpB=B部份通过瘤胃速率
KdB=瘤胃降解的B部份
C=完全不被降解利用的日粮蛋白质。
瘤胃中做为微生物合成的可利用氮量,包括两部份:即再循环氮(RP)及瘤胃中被降解的日粮蛋白质。其量计算如下:
RP=121.7-12.01 IPDM+0.3235 IPDM2,或
RP=0.15 IP
瘤胃中降解的蛋白质(DIP,g/day)=IP〔A+B×KdB/(KpB+KdB)
其中,A=日粮中快速降解的部份
B,KdB, KpB,同前面说明。
瘤胃中可利用的氮量(RAP) (g/day)=(PR×IP)+DIP
兹举一实例,来计算蛋白质的需要量。泌乳牛体重600公斤,乳产量每日30公斤,乳脂3.5%,蛋白质3.3%,怀孕150天,每天体重增加0.10 kg。
兹举一实例,来计算蛋白质的需要
I.需要量
(1)维持量=〔SPN+UPN〕/0.67
=〔0.2 BW 0.6+2.75 BW 0.5〕/0.67
=〔9.3+67.4〕/0.67
=115 (g)
(2)代谢粪氮=90〔1-ATDN/DM〕×DM
=90〔1-0.92 BTDN/DM〕×DM
=90〔1-0.92(BTDNM+BTDNL)/DM〕×DM
=90〔1-0.92〔0.0352 BW 0.75+(30) (0.302)〕/DM〕×DM
=90〔1-0.92 (4.27 kg+9.06 kg)/DM〕DM
=90〔1-(0.92×13.33)/(BTDN/NRC BTDN DM)〕DM
=90〔1-12.26/17.77〕×17.77
=90×5.51
=496 (g)
由此式中亦得乾物摄取量是17.77公斤,而BTDN是13.33公斤。
(3)生产=(RPN÷0.50)+(YPN÷0.50)+(LPN÷0.65)
RPN:
a.用於大体型,无激素处理。
b.体型调整=600×(1-0.15)=510 (kg)
c.EBW=0.891 (510)=454 (kg)
d.E BWG=0.956 (0.10)=0.096 (kg/d)
e.RE (Mcal/day)=0.0783 (454) 0.75×(0.096) 1.119=0.56
f.无激素处理的调整RE=RE×1.05=0.59 (Mcal/day)
g.RE/EBWG=0.59/0.096=6.12 Mcal
h.RPN=LWG(268-29.4 RE/kg E BWG)
=0.10 (268-29.4×0.59/0.096)
=8.8 (g)
YPN=(34.375)〔e8.5357-13.1201 e0.0026 (150)-0.00262 (150)〕
=(34.375) (0.4895)
=16.8 (g)
LPN=(30) (0.033) (1000)=990 (g)
生产=8.8/0.50+16.8/0.50+990/0.65=1572.2 (g)
需要吸收的蛋白质(AP)总需要量=维持+代谢粪氮+生产
AP=(115)+(496)+(1572.2)=2185.2 (g)
Ⅱ.菌体蛋白质(BCP)生产量,假使粗料摄食>40%
BCP(g)=〔6.25 (-31.86+26.12 (13.33)〕=1977 (g)
Ⅲ.菌体真蛋白质(BTP):
BTP=0.80 BCP=0.80 (1977)=1581 (g)
Ⅳ.瘤胃中可利用的蛋白质(RAP):
RAP (g)>BCP/0.90>1977/0.90>2196 (g)
Ⅴ.被消化的菌体真蛋白质(Digested BTP,DBP):
DBP=0.80 BTP=0.80 (1581)=1265 (g)
Ⅵ.可消化而未被降解的日粮蛋白质(UIP):
UIP=AP-DBP=2185.2-1265=920.2 (g)
Ⅶ.未被降解之日粮蛋白质(UIP):
UIP=DUP/0.80=(920.2)/0.80=1150 (g)
Ⅷ.流至小肠的真蛋白质流量(STP):
STP=BTP+UIP=(1581)+(1150)=2731 (g)
Ⅸ.摄取的日粮蛋白质(IP): (RP=0.15 IP)
IP=(RAP+UIP)/1.15=2196+1150/1.15=2910 (g)
Ⅹ.摄取的日粮蛋白质乾物量(IPDM):
IPDM=(IP)/(1000 DM)=2910/17770=0.163=16.38%
XI.未被降解的蛋白质在日粮中之需要量(UIPIP):
UIPIP=UIP/IP=1150/2910=0.395=39.5%
XII.被降解的蛋白质在日粮中之需要量(DIPIP):
DIPIP=DIP/IP=(2910-1150)/2910=0.605=60.5% |
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