过瘤胃氨基酸的研究进展_金桩

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化，从而达到过瘤胃保护的效果；第二类为包被氨基 酸，其保护原理是选择对 ｐＨ 值敏感的材料（如脂肪酸 及其钙盐，纤维素及其衍生物或聚合物与共聚物）包 埋氨基酸，在瘤胃（ｐＨ 值 ６．５～６．８）内稳定，在真胃（ｐＨ 值 ２．４）内被分解，使氨基酸游离出来被小肠吸收，以 达到保护的目的。 ２．１ 蛋氨酸羟基类似物
蛋 氨 酸 羟 基 类 似 物 （ＭＨＡ）为液体，分子式为 Ｃ５Ｈ１０Ｏ３Ｓ，分子量为 １５０．２，结构式为：ＣＨ３—Ｓ—ＣＨ２—
ＯＨ
ＣＨ２—ＣＨ—ＣＯＯＨ。蛋氨酸羟基类似物是深褐色粘液， 含水量约 １２％，有硫化物的特殊气味，其 ｐＨ 值为 １～ ２，ＤＬ－ 蛋氨酸有效含量为 ８８％。它是单体、二聚体和 三聚体的混合物，其含量分别为 ６５％、２０％和 ３％，主 要由于羟基与羟基间的酯化作用而聚合。在胰腺中脂 酶的作用下，多聚体可水解成单体。羟基蛋氨酸在十 二指肠中被有效的吸收而进入血液，其吸收速度与 Ｌ－ 蛋氨酸在回肠中的吸收速度相近，到达肝脏和肾脏 后经羟基酸氧化酶、Ｄ－ 型氨基酸氧化酶和转氨基酶作 用转变为 Ｌ－ 蛋氨酸被机体利用。ＭＨＡ 在瘤胃内能稳 定 ２４～３６ｈ，而未被保护的 ＤＬ－ 蛋氨酸仅能稳定 ３～４ｈ。 ＭＨＡ 的一个优点就是它随瘤胃液移动，通过瘤胃的 速度很快，而 ＤＬ－ 蛋氨酸在瘤胃内随固相移动。Ｋｏｅｎｇ 等（２００３）发现 ＭＨＡ 可以在 ４～６ｈ 内通过瘤胃，从而避 免瘤胃微生物的降解。有试验证明，血液中蛋氨酸浓 度比十二指肠食糜中 ＭＨＡ 还高，说明 ＭＨＡ 的大部 分直接通过瘤胃壁或者在小肠前段中的某一点被吸 收。另外，肝脏和肾脏中含有将 ＭＨＡ 转化为 ＤＬ－ 蛋氨 酸的酶，ＭＨＡ 的过瘤胃效果至少能达到 ４０％。 ２．２ 蛋氨酸羟基类似物钙盐
反刍动物营养
《饲料工业》·２００６ 年第 ２７ 卷第 １７ 期
过瘤胃氨基酸的研究进展
金 桩 霍贵成
从 ２０ 世纪 ８０ 年代开始人们把反刍动物蛋白质 的研究重点转向过瘤胃氨基酸，使小肠中氨基酸的数 量明显增加并接近理想水平来达到节省蛋白质饲料、 提高生产性能的目的。不过氨基酸在反刍动物饲料中 的添加和利用比在猪、鸡生产中应用氨基酸困难得 多，因为牛和羊的瘤胃具有发酵降解功能，使添加的 氨基酸降解，而最终到达小肠被吸收利用的氨基酸量 减少。在这种情况下，过瘤胃氨基酸的生产技术及其 应用效果越来越受到人们的重视。 １ 过瘤胃蛋白质的局限性
（Ｓｃｈｗａｂ，２００１）。 ４ 过瘤胃氨基酸对奶牛生产性能的影响
许多研究表明，在奶牛日粮中添加过瘤胃氨基 酸，不仅可以使奶牛达到最高产奶量，而且可以降低 日粮中粗蛋白质供应量，提高饲料利用率，降低成本，
胃氨基酸的瘤胃释放率。目前，国际上比较理想的氨 避免蛋白质过剩给奶牛造成的负担。由于蛋氨酸和赖
基酸释放率测定方法主要有：①体内法，该方法是用 氨酸被认为是合成乳和乳蛋白的主要限制性氨基酸， 基础日粮与被测饲料在不同时间段内瘤胃样中总游 实际上所有添加氨基酸的试验研究都主要集中在这
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ＯＨ
ＣＨ３—Ｓ—ＣＨ２—ＣＨ２—ＣＨ—ＣＯＯ Ｃａ
ＣＨ３—Ｓ—ＣＨ２—ＣＨ２—ＣＨ—ＣＯＯ
ＯＨ
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金桩等：过瘤胃氨基酸的研究进展
反刍动物营养
羟基蛋氨酸钙盐只含单体羟基蛋氨酸，是用液体 （Ｇｏｅｒｉｎｇ 和 Ｖａｎ Ｓｏｅｓｔ，１９７０）等；③半体内法，即运用
羟基蛋氨酸与氢氧化钙或氧化钙中和，经干燥、粉碎 尼龙袋测定氨基酸释放率。瘤胃尼龙袋法可靠性较
豆寇酸等。工艺上多采用挤压、冷喷、微胶囊化技术， 基酸，比较血液氨基酸响应曲线的 ＡＣＵ。明尼苏达大 多数产品其氨基酸含量占总重量的 ３０％左右。这种包 学兽医学院（１９８１）报道，每天在饲料中添加 ８０ｇ 普通
被处理方法的潜在问题是氨基酸会发生过度保护，在 蛋氨酸，血清中游离蛋氨酸浓度未见上升，这与普通
甲 醛 ≤１３．６％ 、砷 ≤０．０１ｍｇ／ｋｇ、汞 ≤０．０８ｍｇ／ｋｇ、铅 ≤ ３．２ 血清游离氨基酸测定法
７．５ｍｇ／ｋｇ、铁≤１９．０ｍｇ／ｋｇ、镉≤０．４ｍｇ／ｋｇ。该产品为德
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
血清游离氨基酸（ＰＦＡＡ）测定法是评价过瘤胃氨
国某公司生产，商品名为 Ｍｅｐｒｏｎ，又称保护性蛋氨酸。 其适用于反刍动物，具有避免瘤胃微生物降解的作 用，用于奶牛可提高产奶量和奶蛋白含量，延长产奶 期。每天产奶 ２５ｋｇ 以上的奶牛，可饲喂 ２５￣３０ｇ Ｍｅｐｒｏｎ。 该公司又生产 Ｍｅｐｒｏｎ Ｍ８５ 的碳水化合物保护产品， 我国没有生产该产品，农业部 １９８８ 年批准进口。
使用过瘤胃蛋白质存在以下局限性：①在日粮中 用非降解蛋白质代替降解蛋白质，会影响微生物蛋白 质的合成，导致进入小肠的微生物蛋白质数量下降。 ②可代谢蛋白质的氨基酸组成不平衡会影响牛奶的 产量。就氨基酸含量和瘤胃发酵能力来说，鱼粉是蛋 氨酸的良好来源；羽毛粉支链氨基酸含量丰富；血粉 含较多的赖氨酸，但蛋氨酸含量低；玉米面筋粉是亮 氨酸的良好来源，但赖氨酸含量低。结果饲喂某种氨 基酸含量低的过瘤胃蛋白质，就会加重该种氨基酸的 缺乏。③过瘤胃蛋白质在小肠内也可能不容易消化。 ④不同来源的过瘤胃蛋白质的消化产物相互作用，降 低了自身的营养价值。⑤瘤胃内环境的改变，微生物 合成效率的降低，食糜通过率的加快都会影响过瘤胃 蛋白质的功效。
另外，饲喂过瘤胃蛋白质不仅成本高，而且会影响 奶牛的健康和生产状况。这是因为奶牛必须代谢过量 的氨基酸和排除过剩的氮素，从而也会造成环境污染。 ２ 过瘤胃氨基酸的类型及保护原理
过瘤胃氨基酸（ＲＰＡＡ），又称瘤胃保护氨基酸、瘤 胃旁路氨基酸，大致可分为二大类。第一类包括氨基 酸类似物、衍生物、金属螯合物等，其中应用较多的是 蛋氨酸羟基类似物，基于完成从类似物到氨基酸的转
基酸功效的一种辅助方法。这种方法既可以反应出样 品的抗瘤胃微生物降解能力，又可以反映出样品在小 肠中释放氨基酸的能力。其原理是，当饲料中的氨基 酸到达小肠后，就会被小肠所吸收，血清中的游离氨基 酸浓度就会上升。这包括两种方法：第一是不同剂量 响应值方法，即在血清中氨基酸浓度和饲料中不同剂
２．４ 脂肪包被氨基酸
２—甲基—５—乙烯基吡啶、聚氨酯、聚乙烯乙二醇、聚 度 间 的 相 关 关 系 来 估 测 蛋 氨 酸 产 品 生 物 有 效 性
丁二烯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂、石蜡等；硅酸 盐、碳酸钙、高岭土、铝矽酸钠等。 ３ 过瘤胃氨基酸的稳定性检验与评价 ３．１ 过瘤胃氨基酸的瘤胃释放率
检测氨基酸保护过瘤胃的效果，一般是测定过瘤
过瘤胃氨基酸尤其是包被氨基酸在实际运用中 还存在困难。例如，某些产品溶解度很低，在制粒、膨 化、混合和其它常用的加工过程中包膜被破坏，甚至
５．２ 日粮组成 Ｐｏｌａｎ （１９９１）在 玉 米 青 贮 日 粮 中 添 加 过 瘤 胃 蛋 氨
酸和过瘤胃赖氨酸。结果发现，以豆饼为蛋白源组的 乳蛋白产量比以玉米面筋粉为蛋白源组要高。由于玉 米面筋粉的氨基酸组成不平衡，这也说明奶牛的蛋白 质补充应以氨基酸为基础，而不应是粗蛋白。在以青 贮料为基础的混合日粮中，青贮玉米的 ｐＨ 值过低（低 于 ３．６），也会使过瘤胃氨基酸在瘤胃内就被降解。因 此，日粮的 ｐＨ 值以及与过瘤胃氨基酸混合的加工调 制过程也是值得注意的因素。 ５．３ 过瘤胃氨基酸的添加量
和筛分后制成，此产品比液体蛋氨酸羟基类似物使用 方便。 ２．３ Ｎ—羟甲基蛋氨酸钙
化学名：２—Ｎ—羟甲基—４—甲硫基丁酸钙。性 状：该产品为白色粉末，含蛋氨酸≥６７．６％、钙≤９．１％、
好，但结果易受实验动物个体生理条件的影响，且操作 比较复杂。黄永民等（１９９８）采用体外发酵法测定 ６ 种 过瘤胃氨基酸样品，所得结果有较好的准确性和相关 性，并且简单、稳定、适宜用作大规模筛选氨基酸保护 材料。
瘤胃中具有很大惰性的复合物在小肠中也难于消化 氨基酸会被瘤胃微生物所降解的结论完全一致。而
吸收。为解决这一问题，可选用在中性和弱酸性瘤胃 Ｂｌｕｍ 等（１９９９）和足立憲隆等（２００３）在奶牛日粮中添
环境中稳定而较强酸性真胃环境中吸水膨胀的壳聚 加保护性蛋氨酸后，奶牛血清中蛋氨酸含量上升。另
糖、碳酸钙和磷酸氢钙等做崩解剂。 ２．５ 纤维素类、聚合物和共聚物包被氨基酸
离氨基酸的差来计算氨基酸在瘤胃中的动态释放率； ②体外法，包括溶解度法、酶解法、人工瘤胃法等，如 Ｍｃ Ｄｏｕｇａｌｌ （１９４８）的 方 法 ，还 有 两 阶 段 法 （Ｔｉｌｌｅｙ 和 Ｔｅｒｒｙ，１９６３）、产气法（Ｍｅｎｋｅ 等，１９７９）和简单消化法
两种氨基酸。 ＭＨＡ 在低粗纤维饲粮中能提高乙酸与丙酸比
蛋氨酸羟基类似物钙盐又称 ＭＨＡＣａ，分子式为 （Ｃ５Ｈ９Ｏ３Ｓ）２Ｃａ，分子量为 ３３８．４，结构式为：
金桩，海口市罗牛山股份有限公司博士后科研工作站， ５７０１２５，海口市南海大道海南职业技术学院行政办公楼 ４０７。
霍贵成，东北农业大学乳品科学教育部重点实验室。 收稿日期：２００６－ ０５－ ２９ ★ 国家西部计划项目“西部草食性家畜产业化关键技术的 集成与开发”资助（编号 ２００２ＢＡ９０１Ａ４６）
据新版 ＮＲＣ 报道，添加赖氨酸和蛋氨酸预测基 础日粮中的可消化赖氨酸和蛋氨酸值的贡献估计如 下（ＮＲＣ，２００１）：①灌注的赖氨酸和蛋氨酸在小肠的可 利用率为 １００％。②用多聚物包被的瘤胃保护性赖氨 酸和蛋氨酸的过瘤胃率为 ９０％，肠道消化率为 ９０％ （Ｒｏｇｅｒｓ，１９７８；Ｓｃｈｗａｂ，１９９５ａ）。因此，饲喂的赖氨酸和 蛋氨酸约 ８１％被认为是可消化的。③过瘤胃蛋氨酸产 品 Ｋｅｔｉｏｎｉｎ 的过瘤胃率为 ８０％，肠道消化率为 ７５％ （Ｓｃｈｗａｂ，１９９５ａ；Ｙａｎｇ 等，１９８６）。 ５ 影响过瘤胃氨基酸饲用效果的因素 ５．１ 过瘤胃氨基酸的加工处理方法
量氨基酸含量及肠道中剂量之间存在相关性。研究表
用动植物油、脂肪酸、脂肪酸钙及氢化脂肪包被 明，补充可吸收蛋氨酸与血液中的蛋氨酸浓度呈线性
处理氨基酸，脂肪和脂肪酸多用 Ｃ１２～Ｃ２５，如牛油脂 关系。第二是曲线下域（Ａｒｅａ ｕｎｄｅｒｔｈｅ ｔｈｅ ｃｕｒｖｅ，ＡＣＵ） 肪酸钙、棕榈油脂肪酸钙、硬脂酸、棕榈酸、月桂酸、肉 方法，这种方法是给动物饲喂相同剂量的不同来源氨
这种方法都用植物油、脂肪酸、脂肪酸钙及氢化 脂肪类，同时选用羧甲基纤维素、壳聚糖或甲壳素、甲
外，血浆尿素氮（ＢＵＮ）和氮平衡值也与 ＲＰＡＡ 的稳定 性有密切关系（王宏荣，２００４）。 ３．３ 产品响应值分析方法
这种方法如前所述，当反刍动物饲料中缺乏氨基
基纤维素、乙基纤维素等；聚乙烯、聚酰胺、聚苯乙烯、 酸时，添加不同剂量的 ＲＰＡＡ 产品与标准乳蛋白质浓
例。易治雄（１９８７）报道，饲喂 ＭＨＡ 的奶牛，奶、血和肝， 肾组织中蛋氨酸含量可提高 ２～３ 倍。补充 ＭＨＡ 的奶
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反刍动物营养
金桩等：过瘤胃氨基酸的研究进展
牛，产奶量可提高 １２％～１８％。补充 ＭＨＡ 的犊牛，增重 提高 １１％。在缺乏蛋氨酸的日粮中，添加蛋氨酸羟基 类似物— ——游离酸（ＭＨＡ－ ＦＡ），即 α－ 羟基—４—甲硫 基丁酸（ＨＭＢ），近 １２ 周的试验期内母牛产奶量显著 增加，其中从第 ６～９ 周增加最明显（张倩摘译，１９９８）。 氨基酸金属螯合物用于提高矿物质的生物利用率，蛋 氨酸锌和赖氨酸锌已成功作为瘤胃氨基酸的来源，可 提高奶牛泌乳量、免疫机能和降低奶中体细胞计数 （Ｓｐｅａｒｓ，１９９６）。但利用氨基酸螯合锌的缺点是会引起 日粮高锌，添加典型水平的氨基酸螯合锌会使锌高于 正常水平 １０～２０ 倍。薛汉山（１９９８）用添加包埋法制成 的保护性氨基酸（主要成分为赖氨酸和蛋氨酸）饲喂 奶牛 ６ｄ 后，产奶量开始上升，停喂后产奶量明显下 降。美国宾夕法尼亚州大学（朱钦龙译，１９９６）给奶牛 使用 ５０％玉米青贮料和 ５０％标准精饲料，每日补充 １５ｇ 过瘤胃蛋氨酸和 ４０ｇ 过瘤胃赖氨酸。结果表明，对 奶牛干物质摄入量、产奶量和乳脂生产量没有影响， 而其乳蛋白含量提高 ７．５％。国外多数试验研究表明， 给奶牛饲喂保护性氨基酸产品，可提高产奶量和牛奶 酪 蛋 白 含 量 （Ｄ． Ｊ． Ｉｌｌｇ，１９８７；Ｍａｒｋ．Ａｅｌｔｉｎｅ，１９９５；Ｌ．Ｍ． Ｒｏｄｅ，１９９８）。Ｍｉｃｈａｅｌ Ｌｏｏｐｅｒ（２００１）指出，在奶牛日粮 中添加 ＲＰＭｅｔ 和 ＲＰＬｙｓ 可减轻奶牛添加过瘤胃脂肪 所带来的乳蛋白下降的影响。