| | 奶牛过瘤胃氨基酸营养研究进展
来源:北京农业信息网-科技要闻-国内 网页 发布日期:2009-03-26 06:41:05 点击次数:84
奶牛从消化道中摄取的蛋白质来源于2个部分,一是在瘤胃中未被降解而在小肠中被消化的饲料蛋白质,其数量主要受日粮蛋白质瘤胃降解率的影响;二是奶牛瘤胃微生物利用日粮降解蛋白质在瘤胃中的降解产物—氨合成的微生物蛋白,其数量主要受日粮中瘤胃可发酵能的制约。研究表明,即使瘤胃微生物蛋白合成达到最大程度,进入小肠的蛋白质和氨基酸仍不能满足高产反刍动物的营养需要,所以,要解决这一问题,必须设法增加进入小肠的真蛋白质和氨基酸的数量。
1
氨基酸过瘤胃保护原理和方法
过瘤胃氨基酸,就是通过物理和化学方法处理,将氨基酸以某种方式修饰或保护起来,尽可能减少该氨基酸在瘤胃中被微生物降解,而且这种产品又能在瘤胃的后消化道中被有效地吸收和利用。常见的保护方法有以下2种。
1.l
形成氨基酸的衍生物、类似物、金属氨基酸螯合物
1.1.1
原理
将易被水解的氨基酸转变成氨基酸的衍生物、类似物、聚合物、金属螫合物,应用较多的有蛋氨酸羟基类似物(MHA或MHA钙盐),在瘤胃内分解时,羟基变为氨基,完成从类似物到氨基酸的转化,使其在瘤胃中不被瘤胃微生物所利用,从而避开了瘤胃内的转氨基作用,而在真胃中被吸收利用,从而达到过瘤胃保护的目的
1.1.2
方法及应用
氨基酸螯合物是在螯合过程中将多个氢基酸分子与二价的金属离子形成五元环螯合结构,在这种结构中氨基与金属离子以配位键结合,羧基与金属离子以离子键结合,从而形成较稳固的结构。氨基酸螯合物在螯合后使得氨基酸螯合物在通过瘤胃时不被瘤胃中的微生物所分解破坏,形成过瘤胃保护性氨基酸。微量元素(Fe,Cu,Mn,Zn等)在肠道的吸收与在血液中的转运需要蛋白质作为载体,与氨基酸螯合后可提高这些微量元素的吸收效率。微量元素氨基酸螯合物作为奶牛的微量元素添加剂,不仅可以减少瘤胃对氨基酸的破坏作用,提高过瘤胃保护氨基酸的数量和质量,增加蛋白质的吸收和血液中氨基酸的含量,而且可以提高微量元素的吸收、利用效率。氨基酸螯合物的添加为奶牛生长与泌乳提供了更为丰富的原料基础,对奶牛生产性能的发挥及鲜奶品质的提高具有重要的促进作用。其中应用较多的是蛋氨酸羟基类似物(MHA),相当于蛋氨酸的70%左右。
1.2
对氨基酸进行包被(埋)处理
1.2.l
原理
选择对pH敏感的包被材料(如脂肪、纤维素及其衍生物、聚合物等)对氨基酸进行包埋或微胶囊化处理,主要依据瘤胃液与皱胃液pH的差别,使其在瘤胃内稳定而在真胃(或十二指肠)内可被分解,从而使氨基酸游离出来,被小肠吸收,以达到保护氨基酸的目的。
1.2.2
方法及应用
l.2.2.l
脂肪包被法
脂肪和脂肪酸(多为C12~C22者)包被的过瘤胃保护氨基酸,其氨基酸量约占总重量的30%。使用脂肪或饱和脂肪酸及矿物质混合物包被氨基酸,饱和脂肪酸有一定的瘤胃保护特性,可保护氨基酸通过瘤胃,同时在小肠中释放。德国Degussa公司生产的Mepron M85产品就是用脂肪包被DL-Met的。但使用脂肪或饱和脂肪酸包被氨基酸存在的潜在问题是氨基酸会发生过度保护,在瘤胃中具有很大惰性的复合物在小肠中也难于消化。用脂肪、饱和脂肪酸和矿物质包被氨基酸的效果低于用脂肪酸和pH敏感聚合体进行包被的氨基酸。
Ash等将DL-蛋氨酸、高熔点的牛脂(硬脂酸甘油酯)和高岭土(膨润土)按2:7:1(Sibbald等采用2:6:2)的比例在60℃下混合,然后将所得混合物放在冷冻机中凝固,在饲喂前用粉碎机将混合物粉碎,再在搅拌机中和糖蜜混合做成饲料饲喂动物,在人工唾液和瘤胃液中有较好的稳定性,在真胃液中有较好的可消化性。
1.2.2.2
RPAA微胶囊技术
微胶囊技术是指利用天然的或合成的高分子材料将固体或液体活性物质包裹成直径1~500pm的微小胶囊,可保护和控制营养物质释放,在食品工业中应用比较多,近年在饲料中开始应用。RPAA微胶囊制备过程中常用的壁材主要有天然高分子材料(琼脂、白蛋白、甘油酯、硬脂酸、棕榈酸、月桂酸、明胶、阿拉伯胶、淀粉、糊精和玉米朊等),半合成高分子材料(B-CD、羧甲基纤维素、壳聚糖/甲壳素、甲基纤维素、乙基纤维素等),全合成高分子材料(聚乙烯、聚酰胺、聚苯乙烯、2-甲基-5-乙烯基吡啶、聚氨酯、聚乙烯乙二醇、聚丁二烯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂、石蜡等)和无机材料(如硅酸盐、碳酸钙、高岭土等)4大类。氨基酸的微胶囊制备技术常采用喷雾干燥法与喷雾冷却法。
Yoshimaru等报道,用虫胶或者玉米蛋白粉包被赖氨酸,经喷雾干燥制成微胶囊,能在瘤胃偏中性的环境(pH=6.5)中稳定存在,说明经包被处理的微胶囊不易被瘤胃微生物破坏,而在真胃(pH=3.0)中能迅速释放。闫征和过世东用DL-蛋氨酸(饲料级)、无水氯化钙(化学纯)、海藻酸钠(化学纯)作为试验材料,通过挤压工艺对蛋氨酸进行微胶囊包埋,挤压工艺为:壁材→加入适量水→加热溶解→冷却→加入蛋氨酸→搅拌→挤入固化液中固化→干燥→破碎→微胶囊产品。试验表明,利用挤压法制得的微胶囊化蛋氨酸很大程度上改善了蛋氨酸的缓释性能。
2
影响过瘤胃氨基酸饲用效果的因素
2.1
过瘤胃氨基酸的生产工艺
不同的生产加工工艺,可能对过瘤胃产品的使用效果造成影响。例如某些产品溶解度很低,在制粒、膨化、混合和其他常用的加工过程中包膜被破坏,使氨基酸在瘤胃内就被降解,从而影响了其饲用效果。当然,过瘤胃氨基酸也会出现过度保护问题。谢实勇用口粮包被的氨基酸产品,在人工唾液、瘤胃液及真胄液中的溶解度都越过了10%,分析可能和包被氨基酸产品粉碎粒度(2mm)过细有关。
因此,必须注意氨基酸包被材料及包被方法的选择,同时兼顾氨基酸的生物利用率,在生产过瘤胃氨基酸时,应该注意选择合适的加工工艺、合适的包被材料,尽可能地减少产品的损失。
2.2
日粮
在不同的基础日粮下,可能会产生不同的RPAA饲用效果,这主要是因为不同日粮对不同氨基酸的缺乏程度有差异。Socha等报道,在日粮蛋白质水平为16%时,添加过瘸胃蛋氨酸对乳中蛋白和脂肪含量没有影响;而当日粮蛋白质水平为18.5%时,添加过瘤胃蛋氨酸,乳中蛋白和脂肪可以分别提高0.2l%和0.14%。此外,在以青贮料为基础的混合日粮中,青贮料的pH过低(<3.6)会使过瘤胃氨基酸的稳定性下降,而在瘤胃内就被降解,影响RPAA的实际饲用效果。因此,日粮的pH也是值得注意的因素。
2.3
添加量
过瘤胃氨基酸的添加量不仅由日粮中该种氨基酸缺乏程度和反刍动物十二指肠可吸收氨基酸模式中限制性氨基酸的相对限制程度和次序来确定,而且还要兼顾其成本和其他蛋白质资源的可利用性。值得注意的是,高水平的添加会降低饲料适口性,从而影响动物的采食,还会引起氨基酸中毒(尤其是Met),造成氨基酸的浪费。试验表明,在玉米蒸馏酒糟(CDG)日粮中添加20g赖氨酸和6g蛋氨酸,可以满足奶牛对蛋氨酸的需要量,但是奶牛血液中的赖氨酸含量并没有提高,这说明添加的赖氨酸水平不足,如果提高赖氨酸的水平,可能还会提高乳产量。
2.4
添加时期
奶牛在不同的生理阶段添加过瘤胃氨基酸其效果也存在差异。Schwab研究发现,给泌乳初期奶牛添加过瘤胃氨基酸,要比中后期的效果明显。可能是由于泌乳初期奶牛所需氨基酸的缺乏所造成的。研究结果证实,添加过瘤胃氨基酸的最好时期是从分娩前2~3周开始至泌乳后大约150d。
2.5
奶牛品种
Christensen等在泌乳荷斯坦奶牛日粮中添加过瘤胃氨基酸,可缓解因补充高脂肪饲料而引起的乳蛋白含量降低的问题,而Karunanandaa等在对娟姗奶牛的试验中并未发现此情况。
3
过瘤胃氨基酸的使用效果
史清河等研究证实,以不同日粮饲喂奶牛时,赖氨酸和蛋氨酸是前2个限制性氨基酸,因此奶牛日粮中添加瘤胃保护性氨基酸的试验研究主要集中在这2种氨基酸上,结果表明,可提高产奶量、乳蛋白量和乳脂率,而且还可以防止酮病的发生。
Overton等给泌乳奶牛添加过瘤胃蛋氨酸时,可以提高乳脂率和3.5%标准乳的产量。Misciateellit报道,以玉米青贮为基础日粮的奶牛,在泌乳早期添加过瘤胃蛋氨酸,可以提高乳中脂肪和乳蛋白的含量,可能是由于过瘤胃蛋氨酸影响了体液代谢所引起的。孙海霞等报道,在以青贮料为主要粗饲料,以玉米、豆粕、玉米干酒糟(DDGS)和玉米酒精糟(DDG)为精饲料的营养条件下,添加过瘤胃蛋氨酸和赖氨酸可以使产奶20kg的奶牛生产性能有明显提高。王永康等通过对比试验、正反试验和反正试验,均证实在奶牛泌乳的前、中期补饲过瘤胃蛋氨酸,可以提高奶牛的生产性能,特别是增加产奶量。每天每头奶牛补饲15g过瘤胃蛋氨酸,每天可增加产奶量1.3~2.7kg。
在以植物蛋白为主的奶牛日粮中添加包被赖氨酸,可以提高产奶量、乳总固形物含量和改善乳的品质。奶牛对氨基酸的需要量也受多种因素的影响,在添加过程中综合考虑,在不过量的情况下,通过补充足够的氨基酸,可提高蛋白质的利用效率,减少氮的排放量。
4
小结
过瘤胃氨基酸的使用可以满足反刍动物对限制性氨基酸的需要,增加小肠可利用氨基酸的供给,从而提高反刍动物的生产性能和饲料利用率。反刍动物日粮中添加过瘤胃氨基酸,可以提高动物的生产能力,提高饲料利用率,降低氮的排放量。在高产反刍动物日粮中添加过瘤胃保护氨基酸,不但可以提高其生产性能和经济效益,而且对世界蛋白质饲料资源紧缺的现状和环境保护具有极其重要的意义。但过瘤胃氨基酸在实际应用中还存在一些困难,也是需要尽快解决的问题。首先,需要对氨基酸的过瘤胃方法做进一步的研究,寻找到一种能够大规模应用于生产的方法;其次,要确定过瘤胃氨基酸的添加量、添加时期以及不同氨基酸之间的比例问题,以便达到最佳的使用效果。
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