动物营养学 蛋白质营养课件

第四章 蛋 白 质 营 养 本章主要内容 1.蛋白质/氨基酸的基本概念及其营养生理作用 . 2.单胃动物、反刍动物蛋白质消化代谢特点. 3.蛋白质/氨基酸营养价值评定方法. 4.如何提高反刍动物对NPN的利用? 5.如何有效提高单胃动物、反刍动物对饲粮蛋 白质的利用率？ 目 录 第一节 蛋白质的组成和营养作用 第二节 蛋白质的消化吸收 第四节 反刍动物蛋白质的合理利用 第五节 单胃动物蛋白质营养 第三节 反刍动物非蛋白氮营养 第一节 蛋白质的组成及营养作用 三、蛋白质的分类及性质 二、蛋白质的组成 一、基本概念 四、蛋白质的营养生理功能 一、基本概念 1.蛋白质：protein ,是指由AA组成的一类数量庞大 的物质的总称。 3.组成机体蛋白质的AA种类、数量、AA间的结合方 式、蛋白质本身结构的不同造成蛋白质性质不同 。没有两种蛋白质的生理功能是完全一样的。 2.CP：将饲料中的蛋白质统称为CP。包括真蛋白质 和NPN。 一般范围： C : 5155% O : 21.523.5% N ：15.518.0% H：6.57.3% S : 0.52.0% P : 01.5% 1、元素组成 尿素CP = 46. 7%6.25 = 288% CP = N16% = N 6.25 (N是蛋白质的特征元素) 平均含量： C：53% O：23% N：16% H：7% S：1% 现已发现AA200多种，但常见的构成动植物体蛋 白质的AA只有20种。 由于组成蛋白质的AA的数量、种类、排列顺序不 同而形成了各种各样的蛋白质，因此说蛋白质营养 实际上是AA的营养。 2AA组成 AA是pr基本组成单位 AA的通式： NH2 RCHCOOH 植物能合成自己所需的全部AA，而动物不能合成其 所需的全部AA，所需的一部分AA需从饲料中获得（ EAA）。 2AA组成 除Met外，L-AA生物学效价大于D-AA。 AA的构型 天然饲料中仅含L-AA；微生物能合成L-AA和D- AA；人工化学合成的是D、L混合物。 因为： A: 动物体内缺乏分解D-AA的酶。 B: D-AA不构成体蛋白质，它必须转化成L-AA 才能构成体蛋白质。 大多数D-AA不能被动物利用或利用率很低。 （一）分类 三、蛋白质分类及性质 糖蛋白 脂蛋白 蛋白质 纤维蛋白 球状蛋白 结合蛋白 胶原蛋白 弹性蛋白 角蛋白 组蛋白 鱼精蛋白 清蛋白 球蛋白 谷蛋白 醇溶蛋白 核蛋白 磷蛋白 金属蛋白 色素蛋白 2. 缓冲和维持渗透压(两性、分子量大、离解度低 ） （二）蛋白质的性质 1. 酸碱两性（分离提纯） 3. 变性：一定程度的变性有利于消化。 四、蛋白质的营养生理功能 1. 机体和畜产品的重要组成部分 2. 机体更新的必需养分 3. 是体内功能物质的主要成分 4. 提供能量、转化为糖和脂肪 蛋白质是除水外，体内含量最多的养分，占干物质的 50%，占无脂固形物的80%。 动物体蛋白质每天约 0.25-0.3%更新，约6-12月全部 更新。 3.是体内功能物质的主要成分 （2）肌肉蛋白质： 肌肉收缩 （1）血红蛋白、肌红蛋：运输氧 （3）酶、激素：代谢调节 （4）免疫球蛋白：抵抗疾病 （5）运输蛋白（载体）：脂蛋白、钙结合蛋白等 （6）核蛋白：遗传信息的传递、表达 Pr转化为糖、脂肪、能量的情况一般发生于： 饲料营养不足，能N比过低； CP含量或摄入过多； 饲料的AA组成不平衡。 因为： 1）蛋白质价格高，由高价物转化为低价物不经济。 Pr转化为糖，脂肪，能量既不经济，也不科学 3) 蛋白质分解、脱氨，使血中氨含量上升，对各种代谢都有不 利影响。（禽痛风、脂肪肝） 2) 过多的蛋白质氧化及产物排泄均是耗能过程，蛋白质过多造 成能量利用率下降。 4) 三大有机物中，蛋白质的热增耗（HI）最高,在高温季节饲喂 过多蛋白质加重热应激，不利于生产。 （HI: heat increment） 5) 蛋白质过多会导致使大量 蛋白质在大肠中发酵、腐败，生成 三甲胺类物质，引起动物腹泻，对生产不利。 第二节 蛋白质的消化吸收 一、单胃动物对蛋白质的消化吸收 二、反刍动物对蛋白质的消化吸收 一、单胃动物对蛋白质的消化、吸收 蛋白质 HCl 高级结构分解，肽链暴露 胃、胰、糜蛋白酶 内切酶使蛋白质分解为多肽 羧基肽酶、氨基肽酶 外切酶使之分解为AA/小肽 1. 蛋白质的消化起始于胃、终止于小肠 消化道内主要蛋白酶类 种类类来源分解底物最终产终产 物 胃蛋白酶胃液蛋白质质胨胨 凝乳酶胃液（幼龄动龄动 物 ） 酪蛋白酪蛋白钙钙、胨胨 胰蛋白酶胰液蛋白质质、胨胨、肽肽 糜蛋白酶胰液蛋白质质、胨胨、肽肽 羧羧基肽肽 酶 小肠肠液肽肽氨基酸 氨基肽肽酶胰液二肽肽氨基酸 小肠肠液胨胨、肽肽氨基酸 二肽肽酶小肠肠液胨胨、肽肽氨基酸 HCL 胃蛋白酶 胰蛋白酶 糜蛋白酶 羧肽羧肽 酶 胃蛋白酶原 胰蛋白酶原 糜蛋白酶原 羧肽羧肽 酶原 壁细细胞 主细细胞 胰 AA 对反刍动物只有讨论UDP和MCP混合物的LAA才有意义，一般 认为MCP提供Met较少，Met可能是泌乳反刍动物的主要LAA C. AA不同的表示方法，LAA次序不同： 对非常规性饲料尤其如此 饲料中AA含量 比值越低，AA越缺乏，最低的为第一LAA （4）确定AA限制顺序的方法 动物对AA的需要量 x100 仔猪玉米豆粕型日粮（粗蛋白18%）的氨基酸化学评分 饲料AA的限制顺序 猪 禽 第一 第二 第三 第一 第二 第三 玉米 Lys Trp Thr Lys Arg Ile 小麦 Lys Thr Val Lys Thr Arg 大麦 Lys Thr SAA Lys Arg SAA 玉米蛋白粉 Lys TrP Thr Lys Trp Arg 米糠 Lys SAA Thr Lys SAA Ile 麦麸 Lys Thr SAA Lys SAA Thr 猪 禽 第一 第二 第三 第一 第二 第三 豆粕 SAA Thr Lys SAA Thr Val 棉饼饼 Lys SAA Thr SAA Lys Ile 菜饼饼 SAA Lys Trp SAA Arg Ile 鱼鱼粉 Trp Thr SAA SAA Arg Thr 血粉 Ile SAA Thr Ile SAA Thr 肉粉 Trp SAA Thr SAA Trp Thr 饲料AA的限制顺序 6、理想蛋白（ideal protein , IP） （1）概念 指饲料或日粮蛋白质中各种AA平衡的一种理想模 式，或者说饲料中蛋白质的AA在组成和比例上与动 物所需要蛋白质的AA组成和比例一致。 当饲料/日粮中EAA的含量和比例接近IP模式时 ，动物对蛋白质的利用率接近100%。 IP的构想开始于20世纪40年代，真正的应用是 1981年ARC（英国）猪的营养需要。 可消化理想蛋白； 不同基因型、不同生产目的或体重 阶段的最佳模式可能不同； 寡肽营养与理想蛋白； 及蛋白质周转与理想蛋白； （2）理想蛋白的发展 （3）建立理想蛋白概念的必要性 1）蛋白饲料资源的开发及优质蛋白饲料替代品的利用所必需。 2）蛋白饲料价格上扬及动物生产效益的下降要求随时调整日 粮氨基酸和蛋白供应水平。 3）动物生产中氮利用率低下，氮排泄量大，环境污染严重。 4）过量氨基酸或蛋白质既造成能量、氮素的损失，又增加机 体负担，影响动物健康。 5）人工合成价格下降为IP模式提供了条件。 （4）理想蛋白的表达方式 1） g/16gN 2）以Lys为100 的EAA相对比例理想模 式 1）一般情况下Lys是第一LAA。 2）在所有AA中，Lys的需要量一般最多，其他AA与之比较， 容易看出变化规律。 3）就目前而言，对Lys需要量的研究较多，较准确。 4）Lys已普遍应用于生产，且可大量工业化合成。 5）对饲料中Lys含量的测定方法较成熟，测定结果较准确 。 （5）IP中以Lys作为参照的原因 建立动物氨基酸需要量 指导饲粮配制及合成氨基酸的应用，充分 合理利用饲料资源。 预测动物生产性能 实现日粮低化，降低日粮成本，减少 排泄和环境污染。 （6）理想蛋白的应用 生长猪AA平衡模式 家禽AA平衡模式 生长猪可消化AA平衡模式 猪的维持和体蛋白沉积所需的最佳AA 平衡模式 生长猪不同阶段可消化AA平衡模式 肉鸡不同阶段可消化AA平衡模式 四、蛋白质、氨基酸营养价值评定 （一）蛋白质 1.CP和DCP CP最早使用的指标，只反映饲料中含N物质的多少； DCP=CPdgcp 不同动物对同一蛋白质饲料的消化率不同； 2.蛋白质的消化率 包括真消化率和表观消化率。 一般蛋白质的营养价值与消化率成正比，但消化后的利用率差 别很大。 dg是粗指标，不很准确。因为Pr的营养价值主要取决于AA的消 化率和AA的平衡性。 四、蛋白质、氨基酸营养价值评定 3.生物学效价（biological value,BV） 沉积蛋白 BV 食入N（FNUN） 100100 消化蛋白 食入NFN BV值越高，说明其质量越好。BV一般在50%80%范围内 4.净蛋白利用率（net protein utilization, NPU） 沉积Pr与食入Pr的比（食入蛋白转化为体组织蛋白的效率） NPU 沉积N 食入N 100BVdg蛋白质 沉积Pr与消化Pr的比（消化蛋白转化为体组织蛋白的效率） 四、蛋白质、氨基酸营养价值评定 5.蛋白质斜率比 y1=a1+b1x 当y1=y=y2时 SR1=b1/b y=a+bx SR2b2/b y2=a2+b2x X1 x x2 样品1 标准样 样品2 四、蛋白质、氨基酸营养价值评定 6.化学比分（chemical score,CS） 待测蛋白质的EAA含量于某种标准蛋白质（常用鸡蛋 蛋白质）的EAA含量相比，最低比值为该蛋白质相对于 标准蛋白质的化学比分。 小麦蛋白VS鸡蛋蛋白质：Lys比值最低 小麦蛋白Lys2.1，鸡蛋蛋白Lys7.0，则小麦相对于 鸡蛋蛋白质的CS为： (2.1/7.0)*100%=30 7.蛋白质的降解率 十二指肠非氨氮微生物氮 降解率1- 食入的饲料氮 降解率1- 十二指肠非氨氮（微生物氮内源氮） 食入的饲料氮 需测定十二指肠氮流量、微生物氮及内源氮 降解率 初始含氮量瘤胃内培养后含氮量 初始含氮量 降解率的测定需瘤胃瘘管或十二指肠瘘管并结合同位素 示踪技术，体外法测定需要人工瘤胃装置 去盲肠鸡、回-直肠吻合猪 1AA的消化率 根据是否考虑内源分为真消化率和表观消化率 根据收粪部位：回肠消化率/粪消化率 规律：TdgAdg 5%； 粪消化率比回肠消化率高5-10%； （二）AA的有效性评定 标准日粮：基础日粮 （除待测AA外，其他成分平衡），添加不同水平合成Lys 待测日粮：含待测饲料 用待测饲料提供Lys，保证其他养分与基础日粮相同； 假设：（1）合成AA的生长效率为100% （2）AA的食入量与体增重、Pr沉积、饲料转化率等所 观测指标间存在线性关系 缺点：（1）两条假设不完全成立； （2）一次试验只能测一个AA，成本很高 2.生长斜率比 3有效lys含量的测定 -NH2 Lys游离与还原性基团反应 4血浆游离AA浓度 一般认为食入AA越多，血浆游离AA含量越高 ，根据采食前后游离AA浓度差来评定饲料品质。 5.微生物法 根据某种微生物对某一AA的利用情况来评定 饲料品质。 （二）AA的有效性评定 饲料蛋白质中的EAA含量与标准蛋白质中相应氨基酸含量 之间的几何平均数。 b1,b2bn为待测蛋白质中各种EAA含量（g/kg） a1,a2an为标准蛋白质中相应EAA含量（g/kg） 只能说明待测蛋白中EAA总量与标准蛋白的接近程度，没有考虑LAA； 几种饲料AA组成差异很大可能会有相同或接近的EAAI； 只能粗略估计几种饲料代替使用时AA的互补效果。 a1 a3a2 b1b2b3 EAAI n x xxx bn an 6.必需氨基酸指数（essential amino acid index,EAAI） 1.AA缺乏 2.AA不平衡 3.AA平衡 4.AA互补 5.AA颉抗 6.特异的AA对 7.AA过量与中毒 五、饲料氨基酸之间的关系 五、饲料氨基酸之间的关系 1AA的缺乏 饲料本身AA含量不足； (CP高而某些AA不足，如羽毛粉 CP75%,Cys高而 Lys 不足;主要指含量不足) 2AA不平衡 AA间的比例与动物的实际需要比例不吻合 各种AA均超量，但比例不平衡; 大部分AA满足，个别AA不足; 五、饲料氨基酸之间的关系 3.AA平衡 指饲料中含各种AA的含量、比例与动物 的实际需要相符合的情况。 有两种情况： （1）各种AA均满足需要且相互间平衡(生产中很难做 到，是一种理想情况); （2）主要氨基酸满足需要且平衡; （3）主要氨基酸不满足需要但平衡; Lysine Threonine Valine Methionine Tryptophan Is ol eu ci ne 水桶理论 氨基酸平衡理论 Lysine Threonine Valine Methionine Tr yp to p ha n Is ol eu ci ne 水桶理论 氨基酸平衡理论 五、饲料氨基酸之间的关系 AA平衡技术在饲料配制中的应用： CP 22 80 DE 3.3Mcal/kg 转化技巧 80 Lys 1.30% 80 Met 0.50% 80 各种养分同比例降低，一般生产中不会出现问题，只 是动物采食量大些 五、饲料氨基酸之间的关系 4.互补关系：由于各种饲料AA含量不同，将两种或 两种以上饲料搭配使用，氨基酸间可相互补充和促 进，提高饲粮Pr品质和利用率。 5.拮抗关系：过多地添加一种AA会影响另一种AA的 效价或利用率或提高动物对另一种AA的需要量，这 种现象为氨基酸间的拮抗。 AA的主要拮抗对： Lys与Arg最典型，Val与Leu、Ile、PheThr ThrTrp、Leu与Gly 五、饲料氨基酸之间的关系 6.特异AA对 （1）Met与Cys：动物对Met的需要只能由Met满足， 但对Cys需要可由Met满足，生产中Met价格高于Cys ，所以应尽量避免Met转化为Cys。 （Met增效剂的实质是硫酸钠和硫酸钾） （2）Phe与Tyr：Phe可能转化为Tyr，满足Phe与Tyr 的需要。而Tyr不能转化为Phe。 （3）GlySer 互相替代 蛋氨酸、胆碱与甜菜碱 合成体蛋白 AMet功能 转化为Cys 甲基供体 参与脂肪代谢 B 氯化胆碱 细胞膜、骨骼形成 乙酰胆碱的合成 甲基供体 抗球虫辅助剂 C甜菜碱 保护动物体内的渗透压 甲基供体 五、饲料氨基酸之间的关系 甜菜碱是胆碱转甲基和氧化过程的中间物质，因此，作为一 个不平稳的甲基来源，甜菜碱可节约胆碱和Met 。 胆碱、Met、甜菜碱有各自不同且又不能相互替代的代谢 作用，只有作为甲基供体时，三者才可以相互替代，若日粮中 Met不足，胆碱适量，添加甜菜碱无效。因为甜菜碱不能代替 Met合成蛋白质。从价格上说，氯化胆碱是最经济的甲基来源 。 7.AA的过量与中毒 AA中毒-指日粮中过量添加AA所引起的负生物学 效应，不能通过补加其他AA加以消除的现象。 轻度中毒动物食欲减退，重则为尿毒症。 Met的毒性较大，而Lys的毒性较轻。 一般不会发生，除非失误，误加。 五、饲料氨基酸之间的关系 六、AA指标配制动物日粮的应用 1.日粮中添加合成AA的应用 （1）降低日粮CP水平，减少N的排出； （2）开发利用杂粕； （3）用以平衡日粮AA 2.用可消化AA配制日粮 （1）降低CP水平，减少N的排出 按AA含量平衡猪、鸡日粮的优点是可以降低日粮CP水平 2-3%，降低尿N、粪N排泄尤其是尿N，减少环境N的排泄 污染，同时可更准确更经济、更有效的利用饲料养分。 日粮CP每降低一个百分点，N的排出量可降低近8% 。 1.日粮中添加合成AA的应用 项目 对照组 （B） B+lys+Thr （C） C+ Met+Trp B+所有 EAA 日粮CP（% ） 16.7 14.0 11.2 9.5 日粮lys（ %） 0.84 0.84 0.84 0.84 DWG（g） 720 730 757 750 饲料/DWG 2.99 2.90 2.84 2.78 饲料 CP/kgDWG 499 400 318 254 FN，UN排 g/头，日 55.8 34 26.9 21.5 添加合成AA后，3050kg猪粪尿氮排出量 合成氨基酸添加方案 添加原则：缺什么加什么，缺多少加多少； 利用可消化氨基酸设计日粮效果优于总氨基 酸指 标； 只要可消化氨基酸含量一样，不论其来源如何， 对动物生产性能的影响相同 对高品质饲料可用粪消化率估计动物对氨基酸的 利用率，低品质饲料应使用回肠末端消化率。 （2）开发利用杂粕（饼）类饲料 杂粕类饲料营养缺陷 AA不平衡，有效AA含量很低或AA消化率较低 能量（有效能）含量低 含有毒素 CF含量较高，有效养分变异大 1.日粮中添加合成AA的应用 针对缺陷采取措施 添加AA，加酶 加酶，加油脂 搭配使用、限量使用 玉米豆粕型（因豆粕较贵，可由其他粕类代替） 替代原则：CP含量降低，有效AA未降低。 1.日粮中添加合成AA的应用 杂粕替代家禽日粮中豆粕的组合比例 杂粕 名称 杂粕玉米油脂Lys.HclMet石 粉 CaH PO4 组 合 后 CP 棉粕94.153.831.470.280.2741.1 菜粕91.237.001.680.09 36.3 花生仁粕81.3416.501.600.280.2842.0 葵花仁粕97.152.67 0.1838.0 芝麻粕72.3025.602.10 32.6 玉米蛋白 粉 74.3022.882.00 0.670.1542.0 按真可利用AA替换，结果使替代后的有效成份未降低， 而降低了饲料价格，同时降低了CP含量。 （3）平衡日粮AA 1）当日粮原料为高品质CP时，可用总AA指标； 2）当饲料产品价格低时，可以最好配方为标准， 计算可消化AA，利用杂粕满足AA，以替代高品质 高价格的蛋白饲料。 1.日粮中添加合成AA的应用 项目LysMetArgThrValIleLeu 需要量（% ）A 0.850.321.000.560.620.601.00 基础日粮含 量（%）B 0.430.311.210.660.770.691.43 含量/需要量50.5996.88121.00117.86124.19115.00143.00 B中参加代谢 的有效AA 0.430.160.500.280.310.300.51 B中多余的 AA 00.150.710.380.460.390.92 Lys满足后参 加代谢的AA （%