過瘤胃蛋白飼料在反芻動物中的應用研究進展

李毓敏,柴沙駝,王書祥,王迅,劉書杰,楊英魁

(青海大學畜牧獸醫科學院,青海省高原放牧家畜動物營養與飼料科學重點實驗室,青海省牦牛工程技術研究中心, 青海 西寧 810016)

近年來,消費者對反芻動物畜產品的需求量日益增加,由于蛋白質飼料資源緊缺,有關反芻動物蛋白質的營養研究逐漸成為熱點。對于反芻動物來說,進入瘤胃后的蛋白質大多數在瘤胃內被降解(稱為瘤胃降解蛋白,RDP)并合成菌體蛋白,只有一部分通過瘤胃到達小腸后被吸收(稱為非瘤胃降解蛋白,RUP),造成部分蛋白質不能通過瘤胃而被瘤胃微生物降解。因此,探討和研究反芻動物過瘤胃蛋白飼料對反芻動物的養殖具有重要意義。文章對影響過瘤胃蛋白的因素、過瘤胃蛋白的保護以及過瘤胃蛋白在反芻動物中的應用進行綜述,為反芻動物過瘤胃蛋白的營養調控提供參考。

1 過瘤胃蛋白的概述

1.1過瘤胃蛋白的定義

過瘤胃蛋白就是經過瘤胃后的蛋白質,當蛋白質進入牛的胃部后有少部分的蛋白質未被瘤胃所降解,在經過瘤胃后被小腸吸收利用,這部分蛋白質被稱為非瘤胃降解蛋白或過瘤胃蛋白(RUP)。

1.2過瘤胃蛋白的意義

氨基酸是動物生長發育和生產過程中必不可少的一個元素,動物氨基酸很大一部分來源于飼料蛋白,尤其是快速生長的犢牛和高產奶牛(泌乳期)對于氨基酸的需求量更大,而有效提高氨基酸水平的方法就是增加RUP。研究表明,平均只有30%的真蛋白能夠通過瘤胃被小腸吸收,而70%的蛋白質留在瘤胃中被微生物所降解,造成反芻動物小腸中蛋白質的量不足,導致高產奶牛所需營養不能被滿足[1]。因此,提高過瘤胃蛋白的含量可以有效提高氨基酸的水平。RUP還能夠有效降低氮、氨在奶牛等反芻動物體內的沉積,從而達到減少豆粕等優質蛋白飼料的浪費,提高生產性能,降低環境污染的目的[2-4]。研究表明,補飼RUP可以有效回收氮并為維持機體平衡提供蛋白質[5]。

1.3影響過瘤胃蛋白的因素

影響過瘤胃蛋白的因素有很多,主要歸納為四個方面。

1.3.1瘤胃中飼料的停留時間 瘤胃中飼料停留的時間越長,瘤胃中的微生物對于飼料中蛋白質的降解程度就越高,導致通過瘤胃的蛋白質的數量減少。

1.3.2飼料中蛋白質的可溶性 如果飼料中蛋白質的可溶性較低或者不可溶,蛋白質在瘤胃中的降解速率會降低,從而通過瘤胃到達小腸的蛋白質就會變多。

1.3.3游離脂肪酸 游離脂肪酸對飼料中蛋白質水解速度的影響很大,較高濃度的游離脂肪酸具有降低蛋白質水解速度的作用[6]。

1.3.4瘤胃內氨的濃度 瘤胃中產生大量的氨氣會導致瘤胃的氮素循環提高[7],提高氮素循環會使瘤胃降低對蛋白質的需求,從而降低瘤胃對蛋白質的降解,提高過瘤胃蛋白的數量。

2 過瘤胃蛋白的保護

過瘤胃蛋白不僅可以提高奶牛的生產性能,降低氮的沉積,滿足奶牛的生產需要,還能夠有效改善動物身體健康狀態,提高免疫力。以上優點使得過瘤胃蛋白在奶牛養殖業中有舉足輕重的地位,尤其是對于規?；B殖。因此,過瘤胃蛋白的保護技術變得尤為重要。為保證過瘤胃蛋白在小腸內的數量和質量,可應用過瘤胃蛋白的保護技術。該技術分為三個方向,加熱保護、物理性質的保護和化學處理的保護。

2.1加熱法

對飼料中的蛋白質進行加熱,其目的就是通過加熱的方法使蛋白質發生變性,從而降低瘤胃中蛋白質的溶解度。加熱可以使蛋白質表面的疏水基團增加,降低蛋白質的溶解度。實驗表明,大豆餅在經過高溫加熱后,其中的蛋白質溶解度降低了30%,這對于保護瘤胃蛋白具有很大的作用[8]。加熱保護的方法主要有高壓加熱、蒸汽加熱和烘培等。對飼料中的蛋白質進行熱處理是保護過瘤胃蛋白的一種方法,但在加熱過程中應當注意加熱的溫度和時間,以免造成蛋白質中氨基酸的損壞,因為加熱處理會破壞氨基酸的結構,降低小腸的消化率[9]。

2.2物理法

物理性質的保護方法就是在蛋白質的表面裹一層保護膜,可以使蛋白質有效地進入小腸而被吸收利用,降低瘤胃對蛋白質的降解。保護膜的材料一般是氨基酸及其類似物、維生素及膽堿、淀粉和葡萄糖等疏水性物質[10]。王聰等[11]在研究中分別使用乙基纖維素、乙酸纖維素、單硬脂酸甘油酯、血粉和脂肪粉對蛋白質進行包被處理,通過對瘤胃中經48 h降解處理后的結果進行對比發現,對于賴氨酸最好的包被物質是脂肪粉。姜成等[12]研究發現,白蛋白在飼料顆粒外可以形成一層保護膜,防止飼料在瘤胃中被降解,由此得出結論,富含白蛋白的物質可以達到保護飼料中蛋白質的目的。李福昌等[13]在實驗中將全血撒到飼料上,待其干燥后發現蛋白質的消失率有了顯著的降低。綜上所述,對瘤胃蛋白表面包裹一層保護膜,可以有效提高過瘤胃蛋白的數量和質量。

2.3化學處理法

化學處理保護法是采用一些化學藥品,利用它們與蛋白質之間的反應,起到降低蛋白在瘤胃內降解的作用,在酸性條件下具有可逆的特性?；瘜W處理法所采用的化學用品有很多,如氯化鈉、單寧、甲醛、乙醇和氫氧化鈉等[14],本文主要通過分析甲醛、單寧兩種化學處理法來介紹過瘤胃技術的化學保護技術。

2.3.1單寧化學處理法

單寧是一類多羥基酚類化合物,可以和蛋白之間形成一種復合物,這種復合物在瘤胃中不能被微生物所降解,在真胃和小腸中可以水解發生可逆反應[15]。單寧的這種特性使單寧成為過瘤胃蛋白的一種保護劑,提高了過瘤胃蛋白的數量。牛菊蘭[16]通過將紅豆草添加到飼料中,研究紅豆草中所含有的單寧對過瘤胃蛋白的保護作用。結果表明,在紅豆草鮮草全株和葉子中含有的單寧量分別為2.630%和3.235%,此時粗蛋白的消耗率會提高,以此得出結論:在飼料中加入3%的單寧是最安全的。盧珍珍等[17]研究發現,在羔羊的飼料中添加0.45%的單寧可以顯著降低瘤胃內粗蛋白(CP )和酸性洗滌纖維(ADF)的表觀消化率。楊凱[18]通過將單寧添加到肉牛飼料中的試驗發現,瘤胃中的粗蛋白會隨著單寧的增加而降低,具有一定的副作用。牛曉雨等[19]的研究表明,單寧可以和唾液蛋白作用發生沉淀反應,有澀味,會降低飼料的口感。綜上所述,適當添加單寧到飼料中可以有效保護過瘤胃蛋白,但當單寧添加過量時則具有抗營養性,有一定副作用,還會降低飼料的適口性,降低采食量。

2.3.2甲醛化學處理法

甲醛具有強還原性,能與蛋白質分子的氨基、羧基、巰基發生烷基化反應,從而降低溶解度,并在酸性條件下發生水解[20]。雖然甲醛對于過瘤胃蛋白具有一定的保護作用,但過量的甲醛具有副作用,且甲醛也有一定的毒性,所以在使用甲醛的時候要注意甲醛添加劑的量。徐淑倩等[21]研究發現,甲醛的保護效果會隨著添加劑的量發生變化,當添加劑的量是1.2%時,對于蛋白質的保護效果會降低且具有副作用,當甲醛的量是0.6%時,甲醛的保護效果優良。綜上所述,甲醛具有保護過瘤胃蛋白的作用,可以提高過瘤胃蛋白的數量,但是在使用甲醛的時候應該注意甲醛的添加劑量。

3 過瘤胃蛋白在反芻動物養殖中的應用

在飼養水平上蛋白質是決定反芻動物營養的關鍵因素之一,但由于反芻動物的瘤胃將大量的蛋白質降解了,導致其營養補充不足。例如這一原因可導致奶牛、奶山羊生產性能降低,飼料成本提高。過瘤胃蛋白可以滿足奶牛、奶山羊對蛋白質的需要量,不但可以提高產奶量,而且可以保證奶牛、奶山羊的健康[22,23]。對于肉牛來講,過瘤胃蛋白質可以提高肉牛、肉羊的飼料轉化率,降低肉牛、肉羊的飼養成本[24]。因此,將過瘤胃蛋白應用在反芻動物的養殖中十分重要。對于青海地區來說,牦牛、藏羊是當地不可缺少的食物來源之一,是當地的主要經濟來源[25,26],但青海大部分地區仍采取自然放牧的飼養方式[27],導致牦牛、藏羊的生產性能低下。因此,為促進當地經濟發展,滿足對畜產品的市場要求,轉變對牦牛、藏羊的飼養方式尤為重要。由于青海地處內陸,蛋白質飼料來源短缺[28],引進蛋白質飼料會增加飼養成本,因此,過瘤胃蛋白的應用對青海當地畜牧業的發展具有很好的作用。

3.1過瘤胃蛋白對反芻動物生產性能的影響

過瘤胃蛋白對于反芻動物的生產性能具有很大影響,尤其是高產奶牛。王登峰等[29]研究發現,提高日糧中過瘤胃蛋白的含量,可以有效增加奶牛的日產奶量。段玲欣等[30]研究發現,在飼料中加入過瘤胃蛋白和緩沖劑,可以使奶牛的產奶量得到提高。左瑞華等[31]研究發現,用多功能瘤胃蛋白飼料代替豆粕飼料,雖然沒有明顯的優勢,但是從經濟的角度分析,用過瘤胃蛋白飼料代替豆粕飼料可以降低飼料成本,提高經濟效益。馬慧[32]研究發現,用高品質的過瘤胃蛋白質飼料代替普通的豆粕飼料進行飼喂,奶牛的乳蛋白含量提升了0.07%,產奶量增加了2.14 kg,乳糖升高,乳脂率增加了0.26%。姜德望[33]通過查閱大量資料發現,酒精糟中含有較多的過瘤胃蛋白時,雖然粗蛋白含量未到達NRC標準需要量,卻可以滿足產奶量達到35 kg的奶牛對蛋白質的需要量。韓繼福等[34]通過對8頭荷斯坦黑白花奶牛添加過瘤胃蛋白和丙二醇發現,奶牛產乳量增加,乳蛋白質產量也有增加的趨勢,而乳蛋白率幾乎無變化。綜上所述,過瘤胃蛋白的添加不僅可以增加奶牛的產奶量,使乳糖升高、乳脂率增加,而且不影響乳蛋白率。從經濟的角度來分析,可以用高品質的過瘤胃蛋白飼料代替普通豆粕,降低飼料成本,在飼料中添加過瘤胃蛋白,就可以滿足絕大部分高產奶牛所需的蛋白質。

3.2過瘤胃蛋白對反芻動物氮排泄的影響

隨著養殖業的不斷發展,由養殖業造成的環境污染問題也越來越受重視,氮的排泄問題也是其中之一。倪麗麗[35]研究發現,當日糧中的RUP提高至40%時,可以提高氮的消化率和代謝率,降低氮的排放。王翀[9]研究發現,降低瘤胃降解蛋白與過瘤胃蛋白之間的比例,可以降低尿氮和糞氮的排泄量,從而增加飼料中氮的利用率。王玲等[14]認為,使用天然含過瘤胃蛋白量高的飼料如玉米酒精糟等,可以有效降低氮的排泄。以上的研究結果可以得出,過瘤胃蛋白可以有效降低氮的排泄量,提高氮的利用率,減少畜牧業對環境造成的污染。

4 展望

反芻動物所需氨基酸主要通過過瘤胃蛋白(RUP)獲取,是必不可缺的日料蛋白質。RUP不僅可以有效降低氮的排泄量,減少環境污染,而且可以在提高奶牛產奶量的同時,保證乳蛋白率幾乎無變化、乳脂率增加、乳糖升高?？梢岳肦UP的優勢降低飼料的成本,提高經濟收入;在改善環境的同時保護反芻動物的健康。然而,如何增加RUP的質量和數量也是研究RUP不得不面對的一個問題,需要合理使用RUP保護技術,特別要注意使用量。對于青海等高海拔地區來說,利用RUP更加重要。青海畜牧業發展倡導“生態青海、綠色農牧”理念,利用RUP減少氮的排放量是一個很好的發展途徑。青海省地處內陸,蛋白質飼料資源缺乏,近年來豆粕價格的飆升,加大了青海本地養殖業的養殖成本,如果可以利用高質量的RUP飼料代替豆粕飼料,可以有效提高牦牛的生產性能以及產奶量,增加養殖效益。