過瘤胃保護(hù)技術(shù)

1、過瘤胃蛋白質(zhì)飼料保護(hù)技術(shù)研究進(jìn)展摘要 過瘤胃蛋白1是反芻動物吸收氨基酸的重要來源，降低蛋白質(zhì)在瘤胃內(nèi)的降解率能提高動物的生產(chǎn)性能，改善氮的利用，增加氮的沉積，從而提高優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料的利用率。國內(nèi)外對過瘤胃蛋白做了大量的研究，包括各種化學(xué)方法、 處理方法和物理包被，以及最有推廣應(yīng)用價值的戊糖加熱復(fù)合保護(hù)處理法。關(guān)鍵詞 過瘤胃蛋白、保護(hù)技術(shù)、奶牛養(yǎng)殖隨著養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，我國肉牛和奶牛的飼養(yǎng)規(guī)模逐漸由農(nóng)戶散養(yǎng)向工廠規(guī)?；B(yǎng)殖轉(zhuǎn)軌。由于飼養(yǎng)管理水平和種質(zhì)資源的限制，我國肉牛和奶牛的生理健康狀況和生產(chǎn)性能普遍低于國外同期水平。其中，就飼養(yǎng)管理水平而言，日糧的蛋白質(zhì)營養(yǎng)在很大程度上限制了肉牛和奶牛的最

2、高生產(chǎn)性能的發(fā)揮。國內(nèi)外的研究表明，生產(chǎn)性能較好的反芻動物和幼齡及青年反芻動物的生產(chǎn)性能受日糧中的過瘤胃蛋白含量水平限制最為明顯。1 過瘤胃蛋白的概述過瘤胃蛋白的模糊概念在20世紀(jì)60年代就已提出，直到1989年NRC首次明確提出過瘤胃蛋白質(zhì)的概念，將反芻動物對蛋白質(zhì)的需要量分為可降解攝入蛋白（DIP，degraded intake protein）和非降解攝入蛋白（UIP，undegraded intake protein）。在英國的新蛋白質(zhì)中將蛋白質(zhì)分為降解蛋白質(zhì)（RDP）和非降解蛋白質(zhì)（RUP或UDP）。瘤胃降解蛋白質(zhì)（RDP）和瘤胃非降解蛋白質(zhì)（RUP）是飼料粗蛋白中兩個功能截然不同的

3、組分。飼料粗蛋白質(zhì)在瘤胃中可降解部分即瘤胃降解蛋白質(zhì)（RDP），為微生物的生長和微生物蛋白質(zhì)的合成提供了所需的肽、游離氨基酸和氨。飼料粗蛋白中瘤胃非降解部分可直接進(jìn)入小腸被吸收。1.1 過瘤胃蛋白的定義所謂過瘤胃蛋白（Rumen escape protein）也稱為瘤胃非降解蛋白質(zhì)（RUP，Ruminally undegraded protein）是指蛋白質(zhì)飼料中在瘤胃中未被微生物降解而直接進(jìn)入腸道后消化道的部分。過瘤胃蛋白質(zhì)調(diào)控的主要目的是減少蛋白質(zhì)在瘤胃的降解，提高進(jìn)入小腸的氨基酸數(shù)量和質(zhì)量。1.2 過瘤胃蛋白的作用飼料粗蛋白（CP）在瘤胃中的降解是影響反芻動物瘤胃發(fā)酵和氨基酸供應(yīng)的一個重

4、要因素。反芻動物的氨基酸需要來源于飼料蛋白質(zhì)中過瘤胃部分和在瘤胃發(fā)酵過程中合成的微生物菌體蛋白以及少量的內(nèi)源蛋白質(zhì)，其中瘤胃非降解的蛋白質(zhì)是動物吸收氨基酸的重要來源。此外，瘤胃中飼料蛋白質(zhì)降解的動力學(xué)知識，是科學(xué)配置飼糧使瘤胃微生物獲得充足RDP和宿主動物本身獲得充足RUP的基礎(chǔ)。對于維持飼養(yǎng)和生產(chǎn)水平不高的反芻動物而言，日糧中蛋白質(zhì)飼料在瘤胃中降解所合成的微生物菌體蛋白和非降解蛋白部分所提供的氨基酸就可以滿足畜體生長和生產(chǎn)需要。但是，快速生長犢牛和高產(chǎn)奶牛（尤其是泌乳初期）對氨基酸需要量很大，當(dāng)能量一定，氮源充足的情況時，微生物菌體蛋白的產(chǎn)量相對穩(wěn)定，要滿足畜體的氨基酸需要，達(dá)到理想生產(chǎn)性能

5、，只能通過增加過瘤胃蛋白水平解決小腸氨基酸供應(yīng)量不足的矛盾。1.3 提高優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料過瘤胃率的意義許多研究表明，提高優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料瘤胃通過率可以提高反芻動物的生產(chǎn)性能（Chen等，1993；Clark等，1992；Huber等，1992；Schwab，1994；A.Can，2002等）。他們的研究表明提高非降解蛋白的數(shù)量能夠提高動物的生產(chǎn)性能，非降解蛋白所提供的氨基酸可以補充蛋白質(zhì)保護(hù)后由于瘤胃發(fā)酵不足所損失的那部分微生物菌體蛋白的氨基酸。通過瘤胃灌注試驗表明，在產(chǎn)奶過程中，產(chǎn)奶量和乳蛋白合成的第一、第二限制氨基酸分別為賴氨酸和蛋氨酸（King等，1991；Schwab等，1992）。因此，

6、豆粕作為過瘤胃蛋白的供應(yīng)源在提高產(chǎn)奶量上更具優(yōu)勢。大多數(shù)試驗研究表明，飼喂過瘤胃保護(hù)蛋白含量高的日糧的瘤胃微生物蛋白的流出量明顯降低，進(jìn)入小腸的飼料蛋白量會明顯增加，流出的總蛋白量即微生物菌體蛋白流量和飼料蛋白流量之和不受影響。此外，通過合適的保護(hù)方法避免優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料在瘤胃中降解速度過快，可增加過瘤胃蛋白的數(shù)量，改善氮的利用率，增加氮的沉積（趙國琦，2003），提高生產(chǎn)力，提高蛋白質(zhì)飼料的利用率，減少環(huán)境污染。2 常見的蛋白質(zhì)過瘤胃保護(hù)技術(shù)及其效果評價目前常用的保護(hù)過瘤胃蛋白質(zhì)的方法有：甲醛保護(hù)、單寧保護(hù)、氫氧化鈉保護(hù)、丙酸保護(hù)、乙醇保護(hù)等化學(xué)保護(hù)方法；干熱、熱壓、膨化、培炒等熱處理方法；蛋

7、白質(zhì)包被、化合物包被、聚合物包被等物理方法，以及現(xiàn)今認(rèn)為最環(huán)保、保護(hù)效果最好的糖加熱復(fù)合保護(hù)處理，現(xiàn)分述如下。2.1 化學(xué)方法化學(xué)保護(hù)方法所采用的化學(xué)藥品很廣泛：甲醛、單寧、乙醇、戍二醛、乙二醛、氯化鈉、氫氧化鈉和苯甲叉四胺等。其作用原理是利用它們與蛋白質(zhì)分子間的甲叉反應(yīng)，在酸性環(huán)境是可逆的特性。目前常用的化學(xué)藥品，主要有甲醛、氫氧化鈉、鋅鹽和單寧，且主要用于蛋白質(zhì)過瘤胃保護(hù)。2.1.1 甲醛處理 甲醛保護(hù)蛋白質(zhì)的理論基礎(chǔ)是甲醛與蛋白質(zhì)可發(fā)生化合反應(yīng)，形成酸性溶液中可逆的橋鍵，使得處理后的蛋白質(zhì)在瘤胃弱酸環(huán)境中處于不溶解狀態(tài)，因而微生物難以對其降解利用。而在到達(dá)真胃酸性較強的環(huán)境時橋鍵斷裂，在

8、小腸中被水解、消化、吸收。大多數(shù)研究表明利用甲醛處理蛋白質(zhì)飼料能顯著降低蛋白質(zhì)在瘤胃內(nèi)的降解率。Phillips研究認(rèn)為，反芻家畜最大限度地利用氮的適宜甲醛用量為0.350.58/100CP。任莉（1999）報道，甲醛處理降低了蛋白質(zhì)的快速降解部分，減慢了蛋白質(zhì)的降解速度，蛋白質(zhì)的慢速降解部分呈現(xiàn)增加的趨勢。甲醛保護(hù)效果最好的是豆粕、花生餅，棉籽餅和菜籽餅，甲醛處理對它們快速、慢速降解部分的影響也最明顯。李琦華（1999）報道，用2g/kg DM甲醛處理可大幅度降低豆餅干物質(zhì)和粗蛋白在瘤胃中的降解率，而基本上不影響其在真胃和小腸中的消化，如果甲醛用量超過2g/kg DM可能會造成過保護(hù)。由于甲

9、醛具有毒性，且容易在畜體內(nèi)殘留，對泌乳牛來講還會提高奶中的甲醛濃度，影響乳的品質(zhì)，目前在國內(nèi)外基本已不再使用。2.1.2 單寧處理 單寧是多羥基酚類化合物，有很強的極性，與蛋白質(zhì)發(fā)生兩種類型的反應(yīng)，一類為水解反應(yīng)，在真胃酸性條件下可逆，易為家畜消化利用；另一類為不可逆的縮合反應(yīng)，降低了飼料的適口性，抑制酶和微生物活性，與蛋白質(zhì)形成了不良復(fù)合物，消化率降低。張曉寧（2005）研究表明水解單寧可降低豆粕干物質(zhì)和粗蛋白的降解率；單寧酸用量為5%時有明顯作用，1015%時變化幅度最大。飼糧中的單寧含量對干物質(zhì)、有機物及磷的消化吸收沒有顯著(P0.05)影響；但日糧中中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維及鈣的消化

10、率呈下降趨勢。2.1.3 氫氧化鈉處理 Mir（1984）等進(jìn)行了氫氧化鈉處理豆餅和菜籽餅對保護(hù)蛋白質(zhì)避免在瘤胃中降解的研究。當(dāng)50%的NaOH溶液用量占干物質(zhì)的2%時，可顯著降低蛋白質(zhì)的瘤胃降解率，蛋白質(zhì)的瘤胃降解率最低時堿液的添加量為3%，當(dāng)添加量增加為4%時，保護(hù)效果不佳。Waltz等（1989）用5%的NaOH保護(hù)豆粕時，無明顯作用。2.1.4 乙醇處理 Vander等和Lyrch等研究表明，用70%乙醇處理豆餅，其蛋白質(zhì)在瘤胃內(nèi)的降解率顯著低于未處理豆餅。Corley等（1999）研究了用30%、50%、70%、90%的乙醇浸泡處理豆粕，研究結(jié)果表明用70%的乙醇浸泡豆粕36h可以提

11、高蛋白質(zhì)的瘤胃非降解率，降低瘤胃內(nèi)氮的消失率，而其他濃度的乙醇浸泡處理對豆粕的瘤胃降解率影響不大。除以上方法外，還有許多學(xué)者研究了戍二醛、乙二醛、氯化鈉、丙酸和苯甲義四胺等化學(xué)物質(zhì)對優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料的過瘤胃保護(hù)作用。Britton（1986）證實，用12%鋅鹽（氯化鋅或硫酸鋅）處理豆餅，可減少蛋白質(zhì)降解，改善犢牛的氮利用狀況。2.2 加熱處理加熱處理是在降低飼料中一些抗?fàn)I養(yǎng)因子作用的一種最常用的方法，也被許多學(xué)者證明加熱處理可明顯降低優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料的過瘤胃率。王學(xué)榮等(1989)研究表明，用熱噴處理豆粕喂綿羊可降低12干物質(zhì)消失率，提高了進(jìn)入小腸內(nèi)氨基酸總量和賴氨酸數(shù)量，增加了氮沉積，顯著提高了

12、日增重和羊毛長度。Chalemera等研究表明，加熱處理蛋白質(zhì)補充料可明顯地降低瘤胃中氨的產(chǎn)生速度。Sahul等用熱處理豆餅飼喂奶牛時，奶牛的產(chǎn)奶量提高。王加啟（1999）認(rèn)為熱處理蛋白質(zhì)使其在瘤胃內(nèi)氮的產(chǎn)量下降、降解率下降等是美拉德反應(yīng)的結(jié)果，它使糖醛基與游離的氨基酸基團(tuán)發(fā)生了不可逆反應(yīng)。通過加熱處理來保護(hù)蛋白質(zhì)會使半胱氨酸、酪氨酸和賴氨酸等氨基酸受到破壞，同時氨基酸的小腸消化率也會降低。2.3 物理包被Brskov等觀察到血粉在瘤胃內(nèi)完全不降解，并用全血撒到蛋白質(zhì)補充料上在100下干燥，發(fā)現(xiàn)在瘤胃內(nèi)氮的消失率顯著下降，并隨著全血用量的增加氮的消失率極顯著下降。ir等（1995）也證實了以上

13、觀點，他用牛血處理豆餅和菜籽餅的結(jié)果表明，各自最佳處理量為1.5/kg和2.0/kg。李愛科（1991）研究了蒸煮條件下10%、20%、30%、40%和50%鮮血水平對豆餅蛋白質(zhì)降解率的影響，結(jié)果表明，30%的鮮血水平比較合適。2.4 復(fù)合保護(hù)處理有大量研究表明, 用戊糖保護(hù)豆粕成功的降低了豆粕蛋白的瘤胃降解率。戊糖含有多個醛或酮，加熱后可以和蛋白質(zhì)的氨基酸殘基發(fā)生美拉德反應(yīng)2（Non-enzymic browning）。所謂美拉德反應(yīng)，是廣泛存在于食品、飼料加工中的一種非酶褐變反應(yīng)，是如胺、氨基酸、蛋白質(zhì)等氨基化合物和羰基化合物（如還原糖、脂質(zhì)以及由此而來的醛、酮、多酚、抗壞血酸、類固醇等）

14、之間發(fā)生的非酶反應(yīng)，也稱為羰氨反應(yīng)(Amino-carbonyl reaction)。美拉德反應(yīng)機理十分復(fù)雜。影響美拉德反應(yīng)的重要因素，除了氨基酸種類及還原糖的種類外，還與反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、保護(hù)劑添加濃度、水分、pH值等有關(guān)。如何控制美拉德反應(yīng)達(dá)到最適當(dāng)加熱程度，是成功保護(hù)大豆粕蛋白質(zhì)的關(guān)鍵。理想的保護(hù)效果應(yīng)該是降低保護(hù)豆粕蛋白的瘤胃降解率， 而在小腸中的消化、吸收不受影響。國春艷（2007）采用瘤胃尼龍袋法和兩步法分別評定經(jīng)不同加熱溫度，不同戊糖添加濃度復(fù)合處理后豆粕樣品的瘤胃蛋白降解率。結(jié)果表明：戊糖濃度、加熱溫度和加熱時間長度都影響豆粕蛋白保護(hù)的效果，蛋白瘤胃降解率隨著戊糖濃度的增加、

15、加熱時間的延長、加熱溫度的升高而逐漸降低。楊威（2007）采用瘤胃尼龍袋法和三步法分別評定經(jīng)戊糖加熱復(fù)合處理后豆粕樣品的瘤胃蛋白降解率和小腸消化率，研究表明：利用美拉德反應(yīng)在糖濃度3%、140加熱90min的條件下大豆粕可以獲得最低的瘤胃蛋白降解率及較高的小腸可吸收蛋白，具有較好的保護(hù)作用。楊威（2007）研究4種不同的糖（戊糖、己酮糖、己醛糖、蔗糖）濃度3%、140加熱90min條件下對大豆粕、棉籽粕、菜籽粕、棉籽粕蛋白質(zhì)保護(hù)效果。采用半體內(nèi)法和三步法分別評定各處理組產(chǎn)品的瘤胃蛋白降解率和小腸消化率。結(jié)果表明：在此試驗條件下，甲醛、戊糖、己醛糖、蔗糖、己酮糖加熱保護(hù)處理對大豆粕、棉籽粕、菜籽粕、花生粕都具有一定的保護(hù)作用，其中戊糖的保護(hù)效果最為理想，優(yōu)于甲醛處理組，其他各保護(hù)劑的效果均低于甲醛。經(jīng)過戊糖處理的蛋白質(zhì)飼料的小腸可吸收蛋白IADP最高；大豆粕對不同保護(hù)劑處理較為敏感，其他蛋白質(zhì)飼料依次為菜粕、棉籽粕和花生粕。楊威（2008）研究保護(hù)大豆粕對奶牛生產(chǎn)的消化性能的影響，結(jié)果表明：與飼喂未保護(hù)大豆粕組相比，飼喂保護(hù)豆粕組顯著提高了奶牛的產(chǎn)奶量（P0.05）；與試驗前比較，添加保護(hù)豆粕比對照組有利于緩解乳脂、乳蛋白、乳固形物含量的下降，提高了乳中蛋白總量、脂肪總量；日糧中添加