单胃动物蛋白质研究进展

单胃动物蛋白质研究进展
1．蛋白质的理化性质：
1．1 分类:
蛋白质的分类通常按照其结构、形态、和物理特性进行分类，不同分类间也往往有交错重叠的情况，一般可分为纤维蛋白、球状蛋白和结合蛋白三大类[1]。

1．1．1纤维蛋白包括胶原蛋白、弹性蛋白和角蛋白。

（1）胶原蛋白
胶原蛋白是软骨和结缔组织的主要蛋白质，一般占哺乳动物体蛋白总量30%左右。

胶原蛋白不溶于水，对动物消化酶有抗性，但在水或稀酸、稀碱中煮沸易变成可溶的易消化的白明胶。

胶原蛋白富含除色氨酸、半胱氨酸和胱氨酸外的多种氨基酸，其中甘氨酸占30％，脯氨酸和羟脯氨酸共占约25％，是各种蛋白质中含量最高的，丙氨酸、谷氨酸的含量也比较高。

同时还含有在一般蛋白中少见的羟脯氨酸和焦谷氨酸和在其他蛋白质几乎不存在的羟基赖氨酸。

胶原蛋白最普遍的结构特征是三螺旋结构。

分子量为300 ku，胶原蛋白是细胞外基质的结构蛋白质，其分子在细胞外基质中聚集为超分子结构。

其由3条a链多肽组成，每一条胶原链都是左手螺旋构型。

3条左手螺旋链叉相互缠绕成右手螺旋结构，即超螺旋结构闭胶原蛋白独特的三重螺旋结构，使其分子结构非常稳定，并且具有低免疫原性和良好的生物相容性等。

（2）角蛋白(keratin)
角蛋白是羽毛、毛发、爪、喙、蹄、角以及脑灰质、脊髓和视网膜神经的蛋白质。

它们不易溶解和消化，含较多的胱氨酸(14-15%)。

粉碎的羽毛和猪毛，在15-20磅蒸气压力下加热处理一小时，其消化率可提高到70-80%，胱氨酸含量则减少5-6%。

（3）弹性蛋白(elastin)
弹性蛋白是弹性纤维(elastic fibers)的主要成分。

弹性蛋白也富含甘氨酸和脯氨酸，但是与胶原不同的是，弹性蛋白的羟基化程度不高，没有羟赖氨酸的存在。

它不能转变成白明胶。

1.1.2 球状蛋白
(1) 清蛋白主要有卵清蛋白、血清清蛋白、豆清蛋白、乳清蛋白等，溶于水，加热凝固。

(2) 球蛋白球蛋白可用5%～10%的NaCl溶液从动、植物组织中提取；不溶或微溶于水，可溶于中性盐的稀溶液中，加热凝固。

(3) 谷蛋白麦谷蛋白、玉米谷蛋白、大米的米精蛋白属此类蛋白。

不溶于水或中性溶液，而溶于稀酸或稀碱。

(4) 醇溶蛋白玉米醇溶蛋白、小麦和黑麦的麦醇溶蛋白、大麦的大麦醇溶蛋白属此类蛋白。

(5) 组蛋白属碱性蛋白，溶于水。

组蛋白含碱性氨基酸特别多。

大多数组蛋白在活细胞中与核酸结合。

(6) 鱼精蛋白鱼精蛋白是低分子蛋白，含碱性氨基酸多，溶于水。

1.1.3 结合蛋白：
结合蛋白是蛋白部分再结合一个非氨基酸的基团（辅基）。

1.2生理特性:
(1) 大分子亲水胶体性质
(2) 两性解离与等电点
(3) 紫外吸收特征与蛋白质定量分析
(4) 蛋白质的变性（denaturation）
1.3 蛋白质的生理作用
蛋白质是生命的物质基础，没有蛋白质就没有生命。

因此，它是与生命及与各种形式的生命活动紧密联系在一起的物质。

机体中的每一个细胞和所有的重要组成部分都有蛋白质的参与[2]。

一般将蛋白质重要的生理功能归纳为[3]：
(1) 组成人体的重要成分之一；
(2) 人体必需氮元素的唯一来源；
(3) 维持机体组织更新、生长、修复的重要物质；
(4) 遗传信息的传递以及许多重要物质的转运都与蛋白质有关；
(5) 许多具有调节生理功能的物质如催化代谢反应的酶、调节体内代谢过程的激素、具有免疫功能的抗体、承担运输氧的血红蛋白、进行肌肉收缩的肌纤凝蛋白等其本身就是蛋白质；
(6) 为机体提供热能。

2．消化吸收:
2.1 消化吸收
日粮中的蛋白质在动物消化道内经过一系列酶的作用, 最终降解成为游离氨基酸和寡肽其中寡肽在小肠绒毛膜刷状缘受到氨肽酶和氨肽酶的作用, 最终以游离氨基酸和小肽的形式被动物吸收利用。

单胃动物的蛋白质消化在胃和小肠上部进行，主要靠酶消化。

消化酶有三个来源：胃粘膜、肠粘膜和胰腺。

从胃中开始消化，天然蛋白不能被消化酶消化，因其特异有序的立体结构可阻止消化酶的作用，蛋白质变性后可使有顺变无序，增加对酶的敏感性。

HCl和加热可使蛋白质变性，HCl处理变性后对胃蛋白酶更敏感。

未消化蛋白质进入大肠，在微生物作用下分解为AA，N及其他含N物质，大部分不能被利用，但草食动物盲肠和结肠可消化50%的日粮蛋白质。

AA的吸收主要在小肠上部完成，为主动吸收，VB6可提高正常AA的转运，有三个转运系统分别转运碱性、酸性和中性AA，三个系统各有不同载体：同一类AA之间有竞争作用，但不影响另一类AA吸收。

各AA吸收速度顺序为[4]：L-AA高于D-AA
Cys>Met>Try>Leu>Phe>Lys≈Ala>Ser>Asp>Glu
2. 2 影响消化吸收的因素
2.2.1 动物因素
包括动物种类和年龄，不同种类的动物各自消化生理特点不同对同一种蛋白质的消化吸收存在差异。

另外，随着动物年龄的增加，其消化道功能不断完善，对食入蛋白的消化率也相应提高。

2.2. 2 饲粮因素
饲粮中的纤维水平、蛋白酶抑制剂等均影响蛋白质的消化、吸收。

纤维物质对饲粮蛋白质的消化吸收有阻碍作用。

一些饲料，尤其是未经处理或热处理不够的大豆及其饼粕籽实，含有多种蛋白酶抑制因子，会降低蛋白酶活性，从而降低蛋白质的消化率，特别是胰蛋白酶抑制剂。

另外，如果饲粮中缺乏某些矿物元素（某些酶的激活剂）也会影响蛋白质的消化吸收[5]。

2.2. 3 热损害
对大豆等饲料的热处理如果温度过高或时间过长，则有损蛋白质的营养价值，其原因就是产生Maillard反应。

2.2. 4 饲养管理
饲喂的频率，补饲等管理上的因素也会影响蛋白质的消化吸收。

另外，氨基酸的平衡也是影响氨基酸吸收的一大因素。

3．蛋白质的营养价值评定体系:
3.1粗蛋白体系
该体系是1860年德国Weende根据化学分析法为基础进行评定，以日粮中氮的含量乘以6.25得到饲料中CP的含量。

并没有结合动物的消化生理特点说明动物对饲料的消化利用情况。

该体系不能区分真蛋白和非蛋白氮的营养价值。

3.2可消化蛋白质体系
该体系是以反刍动物瘤胃降解率为基础的。

该体系把饲料的营养组成成分和动物的消化生理结合起来，对饲料蛋白质营养价值进行评定，是很大的进步。

对单胃动物有其合理性，但对反刍动物而言，饲料在瘤胃中被降解即意味着被消化。

其主要问题是无法将瘤胃非降解蛋白质和微生物蛋白质区分开，更突出的是如何评价非蛋白氮(NPN)的问题。

当日粮中含有NPN时，其本身消化率接近100%，同时会生成一些不能消化的微生物蛋白质，并且在瘤胃中降解的NPN的利用率也是一个问题。

3. 3 蛋白质的生物学价值体系
该体系是表示吸收的蛋白质转化为组织蛋白质的效率，即存留氮量与吸收氮量之比。

计算公式为：
BV= (NR+MFN+EUN/ADN+MFN)×100% 其中：BV为蛋白质的生物学价值，NR为沉积氮，MFN为粪代谢氮，EUN为内源尿氮，ADN为表观可消化氮，EUN和MFN为饲喂无氮日粮时，尿中和粪中所排出的氮量。

蛋白质BV 的提出对动物营养具有重要意义，使动物营养进入了氨基酸时代。

氨基酸越平衡，BV就越高，就越能满足动物的需要，这对在配制单胃动物饲料时极为重要。

但对于反刍动物，由于成年动物瘤胃可合成各种必需氨基酸，这意味着对于非反刍动物BV 为零的饲料蛋白质，对反刍动物的BV可能会很高。

尤其当NPN可代替反刍动物日粮中的一部分氮时，以BV作为评定的方法将使问题复杂化。

同时，由于尿素可通过唾液或直接扩散回到瘤胃形成氮的再循环，使得反刍动物尿氮不一定代表代谢损失，粪氮也不仅代表消化损失，内源氮也因此出了问题，这使得BV的计算困难重重[6]。

3.4 蛋白质效率比（PER）
蛋白质效率比通常是指用大鼠生长作为评定日粮蛋白质营
养价值的方法。

其定义为每单位重量食入蛋白质的体增重量，计算公式为：
PER=增重（g）/进食蛋白（g）X 100﹪
此法得到的蛋白质效率比值受大鼠的年龄、性别、试验期长短及蛋白质水平的影响。

通常采用含蛋白质100 g/kg, 且适口性好的日粮饲喂雄性大鼠进行试验，试验期为4 周。

PER值经常以测定的标准酪蛋白PER的相对值来表示。

3.5 总蛋白质价值( GPV)
将采食含CP80 g/kg, 基础日粮的雏鸡增重与采食基础日粮加上30 g/kg 受测蛋白质的雏鸡增重，以及采食基础日粮加上30 g/kg 酪蛋白的另外一组雏鸡增重进行比较。

每单位重补充的受测蛋白质的雏鸡额外增重，以其所占每单位重补充酪蛋白的雏鸡额外增重的比例表示，就是受测蛋白质的总蛋白质价值，即GPV=A/A0式中A为每g受测蛋白质提高的增重g数，而A0则为每g酪蛋白提高的增重g数[7]。

3.6 蛋白质置换值(PRV)
这个值衡量某一受测蛋白质置换等量的某种标准蛋白质将产生的同样平衡的程度。

要进行2个氮平衡测定，一个用于如蛋或奶这样高质量的标准蛋白质，另一个用于受测蛋白质。

可按下式计算其PRV：
PRV=(A-B)/食入氮量
式中A= 标准蛋白质的平衡氮，B= 受测蛋白质的平衡氮。

这种方法还可用于在相似条件下两种蛋白质的比较，这是当没有供置换的标准值时才需要这样。

3.7 化学比分
以第一限制性氨基酸为依据评定饲料蛋白质的营养价值，公式为：
CS=所平定蛋白质中第一限制性AA含量百分数/鸡蛋蛋白质
中相应AA含量百分数X 100﹪
3.8必须氨基酸指数（EAAI）
是假定鸡蛋（或奶牛）蛋白质为营养完善的标准蛋白质，在评定某种饲料蛋白质的营养价值时，首先测定其各种必需氨基酸含量，然后以下列公式即可求出该饲料的EAAI。

3.9 以可利用氨基酸为基础评定蛋白质营养价值
可利用氨基酸是指饲料中能够被消化并通过肠壁被吸收的那些氨基酸，亦有表观可利用氨基酸与真可利用氨基酸之分，一般可利用下式进行估计：
可利用氨基酸(﹪)= 饲料氨基酸含量(﹪)*氨基酸可利用率(﹪) 对饲料中可利用氨基酸特别是利用赖氨酸、蛋氨酸和色氨酸的精确供给量的了解，能使我们从利用角度来评定各种原料尤其是经各种加工处理的蛋白质补充的营养价值。

准确地按可利用氨基酸的量对饲料进行排序，使我们能够比较合理地确定不同饲料的相对营养价值[8]。

3.10新蛋白体系
鉴于传统蛋白质评价体系的缺点和不足，自20世纪70年代以来，很多国家根据本国的情况，相继提出了自己的反刍动物蛋白质评定新体系。

新体系以小肠蛋白质为基础，包括UDP和MCP。

重点是估测瘤胃中菌体蛋白的合成数量和效率、饲料蛋白质进入小肠数量的评定、以及这些蛋白质在小肠中的消化率。

新蛋白质体系与DCP体系的共同点很少，提出新蛋白质体系的所有学者都认为必须分别评价微生物和宿主动物对蛋白质的需要量，并且认为日粮蛋白质在瘤胃内的降解程度是新体系最重要的基本参数之一，因为蛋白质的降解率既影响到瘤胃微生物对氮的利用率，同时对进入小肠中的蛋白质数量有很大的影响。

蛋白质新体系的发展大致为3个阶段：①20世纪80年代前，多是表观的静态概念；②20世纪80年代初开始建立了经验式计算机动态模型，其
中以NRC为代表；③进入20世纪90 年代后康奈尔大学的科学家联合攻关，自1992 陆续发表了CNCPS的报道[9,10]。

目前已提出的新蛋白质评价体系有：①英国的降解蛋白质和非降解蛋白质体系，在所有新蛋白质体系中，该体系影响最广；②法国的小肠可消化蛋白质体系，饲料蛋白质的价值由两个参数表示，即PDIN 和PDIE，PDIN为当所有降解蛋白质全部合成微生物蛋白质时小肠可消化蛋白质的最大数量；PDIE表示所有可发酵能量全部用于微生物蛋白质合成时的最大蛋白质产量，体现了能氮平衡的观念；③瑞士的小肠可吸收蛋白质体系；④北欧的小肠可吸收氨基酸(AAT)和瘤胃蛋白质平衡(PBV)体系(1985)；⑤美国的代谢蛋白质体系(1985)；⑥前西德的十二指肠粗蛋白质体系；⑦澳大利亚的离开真胃的表观消化蛋白质体系(1990)；⑧荷兰的小肠可消化蛋白质体系(1991)；⑨中国的小肠可消化蛋白质体系(1994)等[11]。

4 参考文献：
[1] 杨凤．动物营养学（第二版）．北京：中国农业出版社，2000.12:46—49。

[2] 陈杰．家畜生理学（第四版）．北京：中国农业出版社，2003.12
[3] 余红心．蛋白质在动物体内的生理功能[J]．云南农业大学动物科技学院．
[4] 冯仰廉．动物营养学研究进展．中国农业科技出版社，1996
[5] 张席锦，陈元方．糖，蛋白质和脂类的消化和吸收[J]．中国消化杂志，1997，04
[6] 周毓平．动物营养研究进展[M]．哈尔滨：黑龙江人民出版社，1987．
[7] 程茂基，胡明，王菊花．单胃动物与禽类饲料蛋白质营养价值评定手段的局限[J]．内蒙古畜牧科学，2004，4
[8] 田秀娥，王永军．单胃动物蛋白质营养价值评定[J]．饲料工业，1997，18
[9] 刘选珍，乐国伟，施用晖．饲料蛋白质体外消化率及其影响因素的研究．四川农业大学学报，1996，14(增刊)：51～57 [10] 孟庆祥．奶牛营养需要[M]．北京：中国农业大学出版社，2001
[11] 许振英主编．动物营养进展．黑龙江人民出版社，1986。