单胃动物猪蛋白质的营养特点与提高蛋白质营养价值的方法.doc

单胃动物猪蛋白质的营养特点及提高蛋白质营养价值的方法Monogastric animal swines trait of proteins nutrition and the way of improving proteins value 摘要本文综述了单胃动物猪机体对蛋白质的消化机理、影响蛋白质消化吸收的主要因素以及在生产中提高猪机体蛋白质营养价值的方法，在养猪生产中，饲料的费用占养猪费用的60%80%，而蛋白质饲料又是猪饲料中价格高用量大的原料，所以从猪机体本身、饲料生产以及饲养管理各个方面综合提高蛋白质的营养利用率，对我国养猪业的发展就有重要的现实意义。关键词 单胃动物 猪 蛋白质 氨基酸 营养价值我国作为世界第一养猪大国，养猪业在我国无论是国民经济还是人民生活方面都显示着重要的作用。猪是我国生活中最常见也是需求量最大的肉用动物，承担着为国民提供优良动物蛋白的重要角色。随着经济的发展和人民生活水平的日益提升，对猪肉及其产品数量和质量的要求也不断提高，因此，作为单胃动物猪机体构成起着重要作用的蛋白质营养方面的研究，对动物的高效优质生产具有十分重要的现实意义。1 蛋白质的概念 在动物营养和饲料科学方面研究中，蛋白质是指动物机体或饲料中所有含氮物质的总称，即粗蛋白。其由真蛋白和非蛋白氮两部分组成，真蛋白是指由氨基酸通过肽键所构成的大分子有机物质，动物体内的非蛋白氮主要含有：游离氨基酸、胺类、酰胺类、尿素、硝酸盐等。2 蛋白质在动物体内的营养生理作用蛋白质是一类由氨基酸为基本分子构成的的复杂的有机化合物，是动物生命活动的体现着，在动物生命活动中有着不可替代的营养作用。2.1 蛋白质是构成机体最基本的结构物质 动物体内的皮肤、肌肉、内脏、血液、神经、骨骼、毛发等都以蛋白质作为基本结构物质构成的，蛋白质是动物体内除水分外含量最高的物质，通常可占到动物体固形物的50%左右，肌肉、肝、脾等组织器官的干物质含蛋白质可达80%以上。2.2 蛋白质是组成动物机体的功能物质 动物体内起催化作用的酶、某些起调节作用的激素、增强防御和免疫机能的抗体、具有运输作用的载体等，都是以蛋白质为主要构成成分的。除此之外，蛋白质与动物体内酸碱平衡的维持、水分正常的分布等都有着密不可分的联系。2.3 蛋白质是维持机体组织更新、生长、修补的重要物质 动物不断进行着新陈代谢，组织细胞通过蛋白质的不断分解与合成从而实现自我更新，同时只有蛋白质的不断积累才能实现动物机体的生长，在机体组织损伤的修复过程中蛋白质也有着不可或缺的作用。2.4 蛋白质可转化为糖、脂肪和作为能源物质 在动物机体新陈代谢过程中，老细胞的分解过程中可氧化产生部分能量，另外，当动物体进食饲料蛋白数量过多或食入能量不足时可被氧化释放能量；当机体摄入蛋白质过多或氨基酸不平衡是，多余的部分也可转化成糖、脂肪进行贮藏。3 蛋白质在猪体内的消化、吸收3.1 蛋白质在猪体内的消化 作为单胃动物的猪的蛋白质的消化起始于胃，首先盐酸是天然蛋白质变性，接着在胃蛋白酶、十二指肠胰蛋白酶和糜蛋白酶等内切酶的作用下，蛋白质分子降解为含氨基酸数目不等的各种多肽。随后，多肽经胰腺分泌的羧基肽酶和氨基肽酶等外切酶的作用，进一步降解为游离氨基酸（占食入蛋白质的60%以上）和寡肽。其中，仍会存在少量的未消化的蛋白质或多肽进入大肠，在微生物的作用下分解为AA、N及其他含N物质。对于摄入的非蛋白氮，在猪消化道的前段会部分分解成NH3，吸收入机体血液经过肝脏处理最终生成尿素排除体外，而剩余的部分会在大肠被微生物利用合成氨基酸，其中少量可被机体利用，其余则随粪便排除而浪费掉。3.2 蛋白质在猪体内的吸收和转运 吸收的主要部位主要在小肠上1/3的部位进行。新生幼畜在出生后2436h内能直接吸收初乳中的免疫球蛋白。其中游离氨基酸、二肽和三肽是蛋白质的主要吸收形式，是需要钠参与的主动转运过程。3.2.1氨基酸的吸收和转运 氨基酸的吸收主要是为在小肠上部的主动吸收过程，不同的氨基酸分别有中性、酸性、碱性三种转运途径，并且存在不同的载体：同类的AA之间存在竞争作用，不同类的AA之间则互无影响。其中L-AA的吸收速度高于D-AA，各类氨基酸之间的吸收速度一般为：CysMetTryLeuPheLysAlaSerAspGlu。3.2.2 小肽的吸收和转运 小肽的主要吸收部位也是在小肠，小肽的吸收具有速度快、耗能低、载体不易饱和的特点，Daniel等认为，小肽载体的吸收能力可能高于各种氨基酸吸收能力的总和。在机体内小肽和氨基酸吸收速度的顺序为：三肽二肽游离氨基酸。小肽的转运机制可能有以下三种形式1：（1）有PH值依赖性的、非耗能的Na+H+交换转运体系；（2）依赖Ca+或H+浓度电导的、耗能的主动转运过程；（3）谷胱甘肽（GSH）转运系统。4 影响猪体内蛋白质消化、吸收的因素4.1 猪体因素4.1.1 猪的经济类型 瘦肉型猪对饲料中的蛋白质利用率较高，而脂肪型猪比瘦肉型猪对劣质蛋白质原料拥有更高的消化率。4.1.2 猪的日龄 幼畜因消化器官不发达、消化腺机能不完善以及消化系统和神经系统之间的联系还未完善，造成对蛋白质的消化能力较弱。随着日龄的增长，蛋白质的消化吸收率先上升然后到老龄时消化力再度下降。4.1.3 猪的性别 根据美国NCR4I猪营养委员会所做的一项包括九个试验站的总和研究阉公猪和小母猪的蛋白质需要量的结果表明，当饲料中蛋白质含量13%14%时阉公猪的各种生产性能可以达到最佳水平，而小母猪则需要蛋白含量达到16%，这便可以说明阉公猪对于劣质的蛋白质的消化利用率比母猪的高。4.2 饲粮因素4.2.1 日粮中蛋白质的水平 在能量水平一致的前提下，不同蛋白质水平的日粮在猪体内的消化率有显著的差异2。本研究中粗蛋白质的消化率随日粮粗蛋白的水平升高而降低的原因是由于消化道对蛋白质的消化吸收能力有一定的限度，当蛋白质摄入量过高时会导致一部分蛋白质无法被消化吸收从而排除机体外使得其消化率降低3-4。当日粮中蛋白质水平过低时可能会减少氨基酸以二肽或三肽形式的利用率5也会影响蛋白质的利用率。4.2.2 日粮中蛋白质原料的物理化学特性 由猪机体的蛋白质消化利用特点可以得知蛋白质的吸收利用是以被酶分解后的游离氨基酸为主体吸收的，那么蛋白质原料的溶解度和蛋白质分子间的作用力对蛋白质的利用会有一定的影响。豆粕是饲料中重要的蛋白质原料，在加热处理过程中往往会发生Maillard反应，特别是赖氨酸，从而降低蛋白质的溶解度。当饲料中含有较高的可利用赖氨酸时，蛋白质的溶解度高，饲料的转化率高6。羽毛等含胱氨酸多的蛋白质饲料中存在着大量的二硫键，性质稳定不易被助消化道中的消化酶消化，影响蛋白质的利用率。4.2.3 日粮中粗纤维的含量和种类 蛋白质的消化率随粗纤维含量的升高而降低，粗纤维中无论是可溶和不可溶的成分都决定着蛋白质表面的消化力，增加粗纤维的含量会降低蛋白质的表面消化力（Potkins,1992;Schulze,1994）而且对于饲料蛋白转变成体蛋白也可能有所影响（Low,1985）。同时根据Fernandez等（1986）的研究不同来源的粗纤维占饲粮中的2%-20%时，粗纤维的含量每增加1%粗蛋白的消化率会降低1.4%，原因为纤维物质增加了食糜的排空速度，减少了同消化酶接触的时间。日粮中的粗纤维能够吸附蛋白酶，从而降低酶的活性抑制蛋白质的水解，其中的果胶易形成凝胶状从而阻碍消化酶与食糜蛋白的混合，粗纤维中的木质素和植物中的细胞壁蛋白质之间存在无法被酶消化的强大的化学键显著降低蛋白质的消化利用率。4.2.4 日粮中的抗营养因子 猪日粮中所用的许多原料中都含有不同的抗营养因子，如谷物饲料中存在的非淀粉多糖物质会增加消化道中食糜的粘稠度影响蛋白的消化吸收；在大豆原料中存在胰蛋白酶抑制剂、血凝集素、皂苷、植酸等多种抗营养因子，在应用中应注重大豆原料的抗营养因子的处理。4.2.5 日粮的加工处理 猪日粮的适当的加热处理不但能使饲料蛋白质变性促进酶的消化，而且对于大豆等含抗营养因子的物质可以起到破坏抑制因子的作用。但是当加热过度时，饲料中肽链上的游离氨基酸，最常见的是赖氨酸的-氨基与还原糖生成一种猪不能利用的氨基糖复合物，降低氨基酸的利用率。根据不同的饲料进行不同程度的磨碎可提高蛋白质的消化率，对燕麦、大麦等细磨有利，而高粱、小麦等粗磨有利。4.2.6 日粮中氨基酸的拮抗作用和氨基酸平衡 某些氨基酸的吸收过程中具有拮抗作用，日粮中高浓度的赖氨酸会阻碍精氨酸的吸收；亮氨酸过多会影响异亮氨酸的吸收，使其从尿中的排出量增加；另外，还有苏氨酸与色氨酸、苯丙氨酸与苏氨酸、蛋氨酸与甘氨酸等，都可导致氨基酸利用率的下降。Green（1989）的研究表明，氨基酸组成的是否平衡对蛋白质的消化吸收率影响作用很大。当氨基酸的供应水平与动物的需要越接近时氨基酸的吸收利用率会越高。4.2.7 日粮中的矿物元素 Na+、K+、Cl+等作为电解质维持渗透压及调节酸碱平衡可以为酶提供有利于发挥作用的环境，从而促进日粮蛋白质的消化吸收；猪机体利用硫合成含硫氨基酸胱氨酸等，Zn、Cu、Cr等都可作为机体内酶的活性成分，参与机体蛋白质的消化和吸收7。4.2.8 日粮中的饲料添加剂 饲料添加剂在配合饲料中扮演着重要的角色，能够促进营养物质的吸收和保证动物营养生理功能的正常发挥。在饲料中添加抗热应激饲料添加剂可以调节动物机体内胃肠道平衡，从而促进蛋白质的消化吸收8。在试验中添加植酸酶能有效改善蛋白质的利用率，原因是解除了植酸对饲料中蛋白质养分的螯合作用9。其他还有添加纤维素酶、蛋白酶、酸制剂、抗生素等都可以不同程度的提高蛋白质的消化率。4.3 饲养管理因素 在饲养管理过程中，应根据猪的类别、年龄和饲料的性质具体安排饲喂的频率，对于哺乳仔猪主要是诱食，采取自由采食；断奶仔猪每日饲喂45次；妊娠母猪、哺乳母猪需养分多可饲喂4次；对于架子猪、空怀母猪、公猪每日饲喂3次即可。但总体应做到“定时定量，亲添少喂”的原则10。5 提高猪蛋白质营养价值的方法5.1 开发蛋白质饲料原材料 多途径进行蛋白质饲料的选择和处理，将屠宰业、乳品业、食品业、皮革业等得加工副产品有效利用起来，扩大蛋白饲料的来源，如肉骨粉、血粉、羽毛粉等。羽毛粉富含粗蛋白，氨基酸组成也较全面，在胱氨酸、苏氨酸、精氨酸方面含量均超过大豆，是一种很有前途的动物性蛋白饲料11。鸡粪中含有大量的粗蛋白（是玉米的2.563.84）并且氨基酸组成较完善，还具有丰富的VB及Fe、Mo、Zn和Mn等微量元素，是猪饲料中廉价又高效的蛋白质原料12。5.2 改善饲养技术5.2.1 控制日粮中的蛋白质水平，合理供给蛋白质营养 猪机体对蛋白质的消化吸收能力有一定的限度，当超过一定限度后，无论蛋白质品质如何都不会被机体有效利用，从而造成蛋白质的浪费。Sugahara等给生长猪分别饲喂16%、32%、48%的蛋白质，结果增重随蛋白质的递增而直线下降，饲料摄入量受到限制。我国肉质性生长肥育猪及瘦肉型生长肥育猪饲养标准中规定的蛋白质水平如下表所示： 我国肉脂型及瘦肉型生长育肥猪蛋白质水平 %体重（kg） 15 510 1020 2035 3560 6090肉脂型生长育肥猪 27 22 19 16 14 13 2060瘦肉型生长育肥猪 27 22 19 16 145.2.2 注意日粮中蛋白质与能量比例合适，保持能氮平衡 能量是猪采食的第一需要，一个合适的蛋白质能量比对于蛋白质的消化率有重要作用。日粮中的能量和蛋白质的比例不当会影响营养物质的利用率并会导致营养障碍（杨凤，2000）。当饲料中能量偏低时，机体会利用蛋白质作为能量物质进行供能，这不仅会造成蛋白质的浪费而且会因蛋白质的转化供能造成肝脏、肾脏的负担。机体摄入过多的蛋白质会增加机体的热增耗，降低能量的利用率，正常的能量水平下，供给育肥猪高蛋白质饲料其增重速度反而会更低。当日粮蛋白质水平降低后，相对应降低日粮的能量水平能提高蛋白消化利用率，使日增重的效率提高13。5.2.3 控制日粮中CF水平，提高蛋白质的消化性 日粮中存在的粗纤维对蛋白质的消化吸收有很大的影响，当日粮中含有较多的木质素的谷实的秕壳等，不仅影响自身的营养物质的消化吸收，而且会加快胃肠食糜的排空速度使蛋白消化率降低。王诚（2011）研究表明，日粮纤维在较低范围内（3%6%）时，CP的消化率随CF的含量的增加而提高，当粗纤维含量为6%时蛋白质消化率最高。5.2.4 补饲氨基酸添加剂，注意日粮蛋白质的品质 在日粮中添加限制性氨基酸使所配日粮氨基酸达到平衡状态以至于接近与猪机体的需要量可以使得蛋白质的营养品质提高，使蛋白质利用率实现最大化。赖氨酸是谷实类饲料的第一限制性氨基酸，当在低蛋白日粮中添加赖氨酸时可将生长育肥猪蛋白水平较NRC标准降低2%对生产性能无不良影响14。5.2.5 利用蛋白质互补作用，配合日粮多样化 猪日粮中蛋白质中氨基酸的平衡影响着动物对蛋白质氨基酸的需要量。单独日粮中蛋白质氨基酸一般都是不平衡的，禾本科饲料中第一限制性氨基酸是赖氨酸，而豆科饲料中第一限制性氨基酸是蛋氨酸，所以在生产中可以利用豆科饲料与禾本科饲料进行合理搭配达到氨基酸的平衡，提高蛋白质的利用率。据猪饲喂试验，单独饲喂玉米蛋白质的利用率为51%，肉骨粉为42%，若用两份玉米和一份肉骨粉混合饲喂，则最终蛋白质的利用率提高到61%而不是46%，说明两种饲料间蛋白质的互补作用提高了饲料蛋白的利用率。5.2.6 注意利用饲喂蛋白质的时间效应 当蛋白质在体内消化吸收后，部分的氨基酸可以在体内短暂的贮存，那么可以在贮存的氨基酸未被转化脱氨利用之前补充其他的氨基酸，使得机体合成蛋白质，这就是先后食入的蛋白质之间的互补作用。5.2.7 科学的调制饲料，豆类饲料湿热处理 豆类经过适当的加热，对蛋白质的消化利用具有重要作用。大豆中的部分抗营养因子对热不稳定，Cupta(1987)证实了胰蛋白酶抑制剂活性与加热时间呈负相关，席鹏斌等（2000）实验指出通过湿热挤压加工（125140）可显著降低生大豆的脲酶活性和抗胰蛋白酶活性，同时适度的加热可以使蛋白质的氨基酸残基展开使之易被动物体内的蛋白酶水解吸收。5.2.8 保证日粮营养平衡和矿物质元素及维生素的供应 日粮的全价性对于饲料的利用率的最大化有重大意义，在能量供给充足的基础上，蛋白质、矿物元素及维生素的搭配合理，给予猪机体一个稳定高效的代谢环境对于蛋白质的消化吸收有重大意义。5.2.9 注意日粮中小肽的营养 小肽在动物营养的发展研究中表现出日益重要的作用，小肽在猪机体的营养中能够促进氨基酸的吸收和蛋白质的合成和沉积，还能促进矿物质的吸收与利用等，在多方面表现出对猪机体的蛋白质营养有着重要的重要的研究价值。研究表明小肽对于仔猪的消化道的发育具有重要的促进作用，能提高仔猪胃蛋白酶活性促进蛋白质的消化吸收15。6 结语 蛋白质饲料是单胃动物猪饲料中必备的原料，蛋白质的有效消化与利用对于猪机体健康和猪产品的高效生产具有不可替代的作用，所以在生产中了解影响蛋白质在猪体内的消化吸收的因素，利用蛋白质氨基酸的平衡、蛋白质的互补作用以及饲料的有效加工等措施提高猪日粮中的蛋白质的利用率，降低料重比，实现生产利润的最大化，同时也降低了生产中猪机体向周围环境的氮的排放量，实现养猪生产的绿色化。参考文献：1 王进波，刘建新.寡肽的吸收机制及其生理作用J.饲料研究，2000（6）:1-4.2 汤文杰，孔祥峰.日粮不同蛋白质水平对肥育宁乡猪养分消化率和氮能代谢的影响J.动物营养学报，2008,20（4）：458-462.3 李德发.猪的营养。北京：中国农业大学出版社，1996:256-285.4 Just A.The net energy value of crude (catabolized) protein for growth in pigs.Lives