第3節(jié) 蛋白質(zhì)與氨基酸

藍馨

第3節(jié)蛋白質(zhì)與氨基酸

1、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)作用

　　蛋白質(zhì)是生命的基礎(chǔ)，是動物一切生命活動和生產(chǎn)活動不可缺少的物質(zhì)，它在動物體內(nèi)的特有功能是其他任何物質(zhì)不能取代和轉(zhuǎn)化的。蛋白質(zhì)是組成機體的結(jié)構(gòu)物質(zhì)(細胞組成)，是體內(nèi)代謝活性物質(zhì)(激素、酶、免疫抗體)的主要成分，是組織更新、修補的原料。蛋白質(zhì)還可以象碳水化合物、脂肪一樣作為動物的能源物質(zhì)。但碳水化合物和脂肪卻不能代替蛋白質(zhì)，所以在動物飼養(yǎng)中蛋白質(zhì)既重要又最易缺少。在動物生產(chǎn)上，蛋白質(zhì)的質(zhì)和量直接關(guān)系到動物生命、生長、發(fā)育、繁殖和生產(chǎn)，因此飼料中供應(yīng)足夠質(zhì)和量的蛋白質(zhì)對動物生活和生產(chǎn)有重要作用。
2、動物對蛋白質(zhì)的需要量

　　從析因法考慮，動物對蛋白質(zhì)的需要可以分解為維持需要和生產(chǎn)需要兩部分。不同動物對蛋白質(zhì)的需要量不同。動物對蛋白質(zhì)的需要量隨物種、品種、生長發(fā)育階段、生理狀況、生產(chǎn)性能、產(chǎn)品品質(zhì)等而變化。環(huán)境溫度過高或過低時也影響動物的蛋白質(zhì)和氨基酸需要量。
為保持營養(yǎng)平衡，在設(shè)計飼料配方時必須根據(jù)能量水平調(diào)整蛋白質(zhì)和氨基酸水平，各種氨基酸占粗蛋白質(zhì)的比例應(yīng)保持不變，這在白來航雞和產(chǎn)蛋火雞特別合適。蛋白質(zhì)供給過剩不僅浪費，而且因需消化分解和排出它們而加重肝和腎的負擔，嚴重時會導(dǎo)致肝臟結(jié)構(gòu)和功能損傷，最終導(dǎo)致機體蛋白質(zhì)重毒，即酸毒癥。所以一般飼養(yǎng)標準都規(guī)定相應(yīng)動物的蛋白質(zhì)需要量。
3、蛋白能量比

3.1蛋白能量比的概念

　　蛋白能量比是動物飼養(yǎng)實踐中為衡量動物配合飼料營養(yǎng)平衡水平而定義的一個重要參數(shù),是單位重量的配合飼料中蛋白質(zhì)克數(shù)與代謝能的兆卡數(shù)(或兆焦數(shù))之比,即:
蛋白能量比 = 粗蛋白質(zhì)(CP,克/千克)/代謝能(ME,或其它形態(tài)的能,兆卡/千克或兆焦/千克)
蛋白能量比就是配合飼料中每兆卡有效能所對應(yīng)的粗蛋白克數(shù)。蛋白能量比值越大，表明飼料中蛋白質(zhì)濃度越高。
3.2蛋白能量比的意義

　　日糧蛋白與能量水平有一定組合效應(yīng)。只要日糧蛋白能量比保持在一定范圍內(nèi),動物就可通過調(diào)節(jié)采食量而保持其生產(chǎn)性能。要保持蛋白質(zhì)和能量的營養(yǎng)平衡,動物才能正常生活和生產(chǎn)。
肉用動物的胴體品質(zhì)受蛋白能量比影響。蛋白能量比過低時,動物肥胖,胴體脂肪含量升高。肉雞胴體脂肪含量和腹脂肪隨蛋白質(zhì)的升高而降低,隨能量的升高而升高。
3.3 最佳蛋白能量比

　　不同動物的最佳蛋白:能量比不同。在設(shè)計飼料配方時應(yīng)考慮動物物種、品種、生長階段、生理狀況、飼養(yǎng)管理條件和生產(chǎn)目的等。

(1) 生長階段。一般認為,幼年雞的蛋白能量比高，隨日齡增加，所需的蛋白能量比逐漸降低。

(2)生理狀況。不同生理狀況的雞所需的最佳蛋白能量比也不同。例如種公雞，配種期與休閑期的需要不同。

(3)物種。陳暉等（2000）報道閩農(nóng)白羽半番鴨1～3周齡和4～8周齡兩階段日糧適宜的蛋能比水平，以階段總增重、總耗料,料重比和10周齡的屠宰率、胴體瘦肉率和脂肪率為指標，l～3周齡日糧適宜蛋能比為15.65克/兆焦；4～8周齡日糧適宜蛋能比為 12.59克/兆焦。而蛋雞的最佳蛋白能量比范圍是13.86～14.82(克/兆焦)。

(4) 環(huán)境溫度。一般認為在炎熱或寒冷季節(jié)可適當增加或降低蛋白能量比5%～10%。例如肉仔雞，在溫暖季節(jié)（環(huán)境溫度23～26℃）蛋白能量比應(yīng)適當增加。在涼爽季節(jié)（環(huán)境溫度13～19℃）蛋白能量比應(yīng)降低5％～10％。
3.4 飼料配方設(shè)計中蛋白能量比的選擇

　　根據(jù)上面的討論，蛋白能量比的選擇首先是確定飼養(yǎng)對象所屬的品種；其次是確定飼喂對象的生長階段、體重以及生理階段；第三是確定飼喂動物的生產(chǎn)目的，是產(chǎn)蛋、肉雞還是種雞；第四是確定動物所處環(huán)境條件；第五是結(jié)合現(xiàn)有飼料原料和經(jīng)濟效益，確定在此時所需的最適宜的蛋白能量比。

　　生產(chǎn)實踐中因受生產(chǎn)成本影響，執(zhí)行標準中的能量常與飼養(yǎng)標準有一定差異，一般就以蛋白能量比及氨基酸能量比進行折算，例如肉雞后期的蛋白能量比要求14.5，則設(shè)定能值為13．40MJ/Kg時，蛋白質(zhì)水平為19.41％。而當能值為12.70MJ/Kg時，飼料蛋白質(zhì)則應(yīng)為18.38％。氨基酸的數(shù)值可同樣折算。利用“蛋白能量比”、 “氨基酸能量比”等參數(shù)，在降低日糧能量水平時相應(yīng)降低蛋白質(zhì)和氨基酸等養(yǎng)分的水平，動物可通過增加采食量而不降低生產(chǎn)性能,但飼料效率降低。
4、蛋白質(zhì)消化率

反映蛋白質(zhì)被動物消化吸收的比例，常以吸收的氮占食入氮的百分數(shù)（％）表示，叫表觀消化率。若從糞中扣除因腸道上皮細胞脫落等產(chǎn)生的內(nèi)源氮，則所得結(jié)果叫真消化率。

影響飼料消化率的主要因素有飼料品質(zhì)、動物物種、品種、年齡、生理狀態(tài)、飼養(yǎng)管理等。飼料品質(zhì)因素包括：

①蛋白質(zhì)種類。例如羽毛粉含粗蛋白質(zhì)達86%，但消化率僅25%；豆粕含粗蛋白質(zhì)約46%，消化率為90%。

②粗纖維水平影響蛋白質(zhì)消化率。

③粉碎粒度。

④加工方式。例如加熱過度的豆粕其蛋白質(zhì)消化率下降。

⑤蛋白酶抑制因子。例如生大豆含蛋白酶抑制因子，降低大豆蛋白質(zhì)的消化率。

⑥非蛋白氮，豬雞等不可利用。

　　以蛋雞料為例，一般高峰及后期料中蛋白質(zhì)為16.5%～17.5%，日采食量約120g，日總采食蛋白質(zhì)量約20g。日增重對產(chǎn)蛋雞來說可忽略不記體內(nèi)蛋白質(zhì)存留量。日產(chǎn)蛋量為55g，折算成干蛋白質(zhì)為5g；蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化率實際為25%，約有75%左右的蛋白質(zhì)被排出體外或被轉(zhuǎn)化成其他成分。
5、氨基酸

　　氨基酸（amino acid）構(gòu)成動物營養(yǎng)所需蛋白質(zhì)的基本物質(zhì)。自然界存在的氨基酸形式約有200多種，但構(gòu)成動物機體蛋白質(zhì)的氨基酸只有20種。動物對蛋白質(zhì)的需要實際上是對氨基酸的需要。雞不僅要求飼料中氨基酸的種類齊全，而且還要求氨基酸間有一定數(shù)量和比例。蛋白質(zhì)的生物學(xué)價值不僅取決于蛋白質(zhì)消化率，而且還取決于所含氨基酸的平衡狀況。

根據(jù)在動物機體內(nèi)的合成量及其能滿足動物營養(yǎng)需要的程度可分為必需氨基酸與非必需氨基酸及限制性氨基酸等。

5.1必須氨基酸

　　必須氨基酸是指動物體內(nèi)不能合成或合成速度和數(shù)量不能滿足動物正常生理及生產(chǎn)需要，必須由飼料供給才可滿足動物正常生理活動及生產(chǎn)需要的氨基酸。

對雛雞而言，必需氨基酸一般有13種：賴氨酸，蛋氨酸，蘇氨酸，亮氨酸，異亮氨酸，苯丙氨酸，纈氨酸，色氨酸，組氨酸，精氨酸,甘氨酸, 胱氨酸和酪氨酸；雞成年后，體內(nèi)甘氨酸，胱氨酸，酪氨酸的合成能力逐漸增強，其需要量相對下降，所以成年雞的必需氨基酸僅為10種。

5.2非必需氨基酸

非必需氨基酸是指動物能自身合成或無須添加就可從飼料中獲得足夠需要的氨基酸。飼料中的氨基酸被分為必需和非必需，但對于動物生長過程兩者都是必需的。非必需氨基酸一般占動物總氨基酸需要量的50％左右，如果非必需氨基酸不能滿足需要，機體將利用必需氨基酸合成，結(jié)果引起必需氨基酸缺乏?？紤]到必須氨基酸成本較高，生產(chǎn)上一般要首先滿足非必須氨基酸的需要。從營養(yǎng)上講，非必需氨基酸也是動物營養(yǎng)需要的重要養(yǎng)分，只不過動物自身能足量合成它們，飼料中缺乏時不致患病。

5.3氨基酸平衡

　　當飼料或飼糧中所含的各種氨基酸之間的比例與動物氨基酸需要量的比例一致或很接近時，氨基酸的利用效率最高。這種氨基酸組分之間的恰當比例，就叫氨基酸平衡。

氨基酸平衡不僅在必需氨基酸之間，而且在必需氨基酸與非必需氨基酸之間，同樣有重要意義。尤其當必需氨基酸供給量不足時，其重要性更明顯。所以在設(shè)計飼料配方時，一定要注意各種氨基酸占粗蛋白質(zhì)的百分比，即營養(yǎng)平衡。

5.4限制性氨基酸

　　有些氨基酸在常規(guī)飼料或飼糧中不能滿足動物營養(yǎng)需要，且這些不足的氨基酸又影響到其它氨基酸利用和蛋白質(zhì)生物學(xué)價值，這些氨基酸被稱為“限制性氨基酸”。由于非必須氨基酸可在動物體內(nèi)足量合成，所以限制性氨基酸都是必須氨基酸。在必需氨基酸中根據(jù)其易缺程度可分為第一、第二、第三......限制性氨基酸。常見的限制性氨基酸是蛋氨酸、賴氨酸、和色氨酸。

　　不同生產(chǎn)目的時限制性氨基酸的排列順序不同。例如雞第一限制性氨基酸是蛋氨酸，第二限制性氨基酸是賴氨酸，而豬第一限制性氨基酸是賴氨酸，仔豬第二限制性氨基酸是蘇氨酸。

5.5氨基酸的構(gòu)型

　　除甘氨酸外，按碳原子構(gòu)型可把氨基酸分為L型和D－型。動植物體蛋白質(zhì)水解后產(chǎn)生的氨基酸都是L－型的,合成和發(fā)酵法產(chǎn)生的氨基酸有L－型氨基酸、D－型氨基酸及L－型和D－型混合的DL型氨基酸。動物只能直接利用L-型氨基酸。除蛋氨酸外，D－型和DL型氨基酸利用率很低，甚至完全不能被利用。

5.6氨基酸的消化率

　　不同動物對不同飼料的氨基酸消化率不同，設(shè)計飼料配方時最好按可消化氨基酸設(shè)計。在為特定動物設(shè)計飼料配方時,影響氨基酸消化率的主要因素只有三個,即飼料原料品種(例如魚粉中的賴氨酸比棉粕中的消化率高),加工方法(例如熟豆粕中的賴氨酸比生豆粕中的消化率高),和飼料配方的營養(yǎng)平衡程度或原料搭配比例(養(yǎng)分越平衡的飼料其養(yǎng)分消化率越高,包括氨基酸的消化率)。所以在設(shè)計飼料配方時,要選擇合適的飼料原料,并進行適度初加工,合理搭配各種原料,使各種常量和微量養(yǎng)分達到最佳平衡狀態(tài)，這是設(shè)計飼料配方的最低要求。
6、動物氨基酸需要量的測定方法

　　家禽對蛋白質(zhì)的需要實際上是對構(gòu)成蛋白質(zhì)的多種氨基酸的數(shù)量及相互比例的需要。配方師有必要了解家禽氨基酸需要量的評定方法。氨基酸需要量的評定方法可分為兩類：析因法和劑量反應(yīng)法。

6.1析因法

　　析因法的依據(jù)是組織氨基酸組成與需要量高度相關(guān)。Fisher(1980)認為用析因法來評價動物營養(yǎng)需要具有較多優(yōu)點，所建立的數(shù)學(xué)模型也具有一定生物學(xué)意義。析因法把家禽的氨基酸需要量剖分為維持需要，胴體蛋白質(zhì)沉積和羽毛蛋白質(zhì)沉積需要。通常用成年家禽喂無氮日糧測出它的內(nèi)源氨基酸排出量及模式，用低氮日糧測出成年動物在維持狀態(tài)下的皮屑氮損失，測定排泄物中的肌酸肌酐總量推測出甘氨酸、精氨酸和蛋氨酸的損失(形成1mol肌酸肌酐需消耗甘氨酸、精氨酸、蛋氨酸各1mol)，這3項之和即為氨基酸的維持需要。通過屠宰試驗分析胴體及羽毛的氮含量和氨基酸組成估測家禽用于生長的氨基酸需要量。維持需要量和生長需要量之和即為家禽的總氨基酸需要量，再根據(jù)飼料采食量，從而得到日糧中氨基酸的需要水平。Hurwitz和Bornstein(1973)用析因法建立了兩個估測蛋雞氨基酸需要量的數(shù)學(xué)模型，Smith(1978)將上述模型進行了修訂，并將其應(yīng)用于蛋雞氨基酸需要量的估測。Hurwitz等(1978，1983)用析因法分別研究了肉雞和火雞的氨基酸需要量，所獲結(jié)果與NRC(1972)的推薦值十分接近，不過賴氨酸需要量偏低。計成等(1999)和賀建華等(1997)用析因法分別研究了產(chǎn)蛋雞理想氨基酸模式和天府肉鴨氨基酸需要量及其模式，賀建華所得肉鴨氨基酸需要量的結(jié)果與北京鴨前期的氨基酸需要量值十分接近(r=0.94)，但后期需要量偏低。

6.2劑量反應(yīng)法

　　劑量反應(yīng)法是根據(jù)飼料中氨基酸水平與生長性能的直接關(guān)系，確定氨基酸的需要量。常用玉米—豆粕作基礎(chǔ)日糧，在滿足其它氨基酸需要量的前提下，對待測氨基酸從不足開始按梯度添加合成氨基酸至過量，根據(jù)反應(yīng)指標與飼料中氨基酸含量(％)或氨基酸采食量的關(guān)系，得出反應(yīng)曲線，反應(yīng)曲線中的平衡點對應(yīng)的量即為最適需要量。劑量反應(yīng)法的關(guān)鍵是基礎(chǔ)日糧的設(shè)計，基礎(chǔ)日糧的設(shè)計要點是保證提供所有其它必需的養(yǎng)分都是合適的且不能過量。但劑量反應(yīng)法涉及多種氨基酸需要量測定的多次重復(fù)性試驗，工作相當繁瑣，同時由于研究條件的差異，如日糧組成，飼養(yǎng)水平等以及選取的指標不同得出的氨基酸需要量差異比較大，即使采用平均值，與實際需要相比，也存在一定的差距；其次，劑量反應(yīng)法對各種營養(yǎng)素平衡的考慮也有待進一步驗證；再者，目前只有商品形式的賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸和色氨酸添加，這就為其它氨基酸的研究帶來了困難。

　　評價氨基酸需要量的指標主要有日增重、飼料轉(zhuǎn)化率、氮沉積率、血液尿酸(UA)含量、血液游離氨基酸含量、血清尿素氮(BUN)含量等。在一定的氨基酸水平范圍內(nèi)，日增重、飼料轉(zhuǎn)化率和氮沉積率隨日糧氨基酸濃度或氨基酸攝入量的增加而增大，并達到最高點，而后趨于平衡或下降，轉(zhuǎn)折點所對應(yīng)的量即為需要量。UA為禽類氨基酸代謝的主要終產(chǎn)物之一，飼糧蛋白質(zhì)含量的高低或氨基酸平衡與否，均會影響血漿中UA濃度。Scott(1982)指出，尿素氮含量直接反映動物體內(nèi)蛋白質(zhì)分解代謝水平，羅蘭(1994)、吳維輝等(1996，1997)的研究表明，BUN可以做為衡量肉仔雞蛋氨酸和色氨酸需求參數(shù)的參考指標。Zimmerman和Scott(1965)首次提出血液游離氨基酸濃度可以用來確定氨基酸需要量。當日糧氨基酸含量不足時，血漿游離氨基酸濃度始終處于較低的相對穩(wěn)定的狀態(tài)，可將這時的血漿游離氨基酸含量的許多點作一條回歸直線；隨著日糧氨基酸進食量的增加，尤其在滿足需要量之后，血漿游離氨基酸將迅速積累起來，發(fā)生突然的，近于直線上升性的變化，可將這時血漿游離氨基酸含量的許多點作另一條直線，這兩條直線的交叉點(或稱拐點)就是氨基酸的需要量。

　　然而，許多研究證實利用血漿游離氨基酸法確定的需要量往往偏低。血液采集時間是在飼養(yǎng)試驗的最后一天而不是在中途，這是造成結(jié)果偏低的原因之一。在確定需要量時，往往不是采取單一指標，而是綜合多種反應(yīng)指標與氨基酸水平的關(guān)系得出最佳需要量。

6.3生長肥育動物

　　用典型代表日糧進行動物代謝試驗，測定蛋白質(zhì)代謝率和氨基酸消化率；動物階段飼養(yǎng)屠宰，測定動物的蛋白質(zhì)、氨基酸的階段增量和沉積利用率；由階段體增重及蛋白質(zhì)增量的氨基酸模式-推薦標準階段體增重及蛋白質(zhì)采食量-必需氨基酸沉積率和消化率，可以得出每頭每日平均氨基酸和可消化氨基酸需要量。從而建立起理想蛋白質(zhì)的必需氨基酸模式。這是不進行析因的典型綜合法。

6.4體外產(chǎn)品動物
例如產(chǎn)蛋雞，情況要復(fù)雜些。動物對某必需氨基酸的需要，可剖析成：維持、增重、產(chǎn)品等不同組分。在拉開日糧的蛋白質(zhì)-氨基酸及采食量梯度條件下，借助析因數(shù)學(xué)模型建立必需氨基酸的需要模型。
      ——氨基酸進食量
     ——相應(yīng)各為維持，增重，產(chǎn)品
     ——氨基酸的無效損耗
     ——食入氨基酸用于
的效率倒數(shù)
   
析因數(shù)學(xué)方法理論上完全正確。
項也可以去掉，分攤到
上去。但要求試驗和測定工作細致、準確。一旦引入較大誤差，則模型會偏離實際。有了氨基酸需要的模型，可進一步得出理想蛋白質(zhì)的氨基酸模式來。第二種方法是按Fuller, Wang等的豬試驗方法，根據(jù)低于需要的限制性氨基酸食入量與其氮沉積呈線性關(guān)系原則，由Y=a+bX(Y=氮沉積（NR），X=氨基酸進食（AAI）l/b=沉積1g氨所需氨基酸的g數(shù)）可知，當：Y=0時，X=-a/b，即維持需要的氨基酸。當用純合或半純合日糧（各種必需氨基酸梯度限制）試驗，可確定出用于維持的必需氨基酸需要，同時也可確定出用于蛋白質(zhì)（CP=N×6.25）沉積的必需氨基酸需要。由此，可以構(gòu)建基于必需氨基酸或可消化必需氨基酸的動物氨基酸需要無截距三元一次方程數(shù)學(xué)模型：
     ——氨基酸進食量
     ——相應(yīng)各為維持，增重，產(chǎn)品
     ——氨基酸的無效損耗
     ——食入氨基酸用于
的效率倒數(shù)
   
當產(chǎn)蛋雞增重甚微（±1g/d），區(qū)分增重與產(chǎn)蛋的氨基酸沉積效率可略。開產(chǎn)初期或增重幅度較大時，可考慮二者氨基酸沉積效率的差別。產(chǎn)蛋的氨基酸沉積效率平均約為增重的1.5培。

有了必需氨基酸及可消化必需氨基酸需要數(shù)學(xué)模型，換成典型條件下（體重，增重，產(chǎn)蛋）的需要，再換成一定采食量下的日糧粗蛋白質(zhì)濃度及必需氨基酸含量（占日糧%，占蛋白質(zhì)%）。由此不難求出產(chǎn)蛋雞理想蛋白質(zhì)的必需氨基酸\可消化必需氨基酸模式。

業(yè)務(wù)小兵

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