油脂在反刍动物中的应用

1、华南农业大学动物科学学院华农联佑饲用油脂研究中心陈学斌 (X. B. Chen)简历 1980-1984： 华南农业大学畜牧兽医系学士学位 1985-1989：英国阿伯丁(Aberdeen)大学博士学位 1998：获英国阿伯丁大学工商管理硕士(MBA)学位 1989-1998：英国罗威特研究所(Rowett Research Institute)高级研究员、课题领导人、硕士博士研究生导师 1992起：华南农业大学动科院客座教授 1995-2000 任联合国国际原子能机构 (IAEA) 技术专家，参与或指导在许多国家开展的动物营养研究课题； 2004-2006：任职位于奥地利维也纳的IAEA总部

2、的 FAO-IAEA合作司(技术顾问)。 主要研究方向是反刍动物营养及饲料，在瘤胃微生物蛋白产量的测定和调控领域的研究工作突出。国际学术期刊发表论文近100篇。在中国的联系方式 手机Skype: x_b_chen 得主：英国Keele 大学的Richard Stephens及同事 成就：证明骂脏话能减轻疼痛。和平奖 得主：新西兰奥塔哥大学的Lianne Parkin及同事 成就：证明袜子穿在鞋子的外面，比较不容易在冰上摔跤。物理奖 得主：中国广东省昆虫研究所谭敏及同事 成就：科学记录果蝠口交。研究报告果蝠口交延长交配时间说：“我们的观察属于创举，显示人类之外的成年动物

3、也经常口交。”生物奖 得主：美国伊利诺伊州医学博士Elena N. Bodnar与同事 成就：她们发明了一项专利，这项专利能迅速把文胸转化为两只防毒面具一只防毒面具给自己用，另一只可以给身边有需要的人使用。公共健康奖 得主：英国牛津大学实验心理学教授Charles Spence和意大利特伦托大学教授Massimiliano Zampini 成就：他们提出一个理论：食物除了讲究色、香、味，还要有“声”。他们研究发现，咀嚼薯片等食物时，食物发出的声音越响，人们感觉食物越可口营养奖 得主：英国纽卡斯尔大学Catherine Douglas 、 Peter Rowlinson 成就：他们在2009年1

4、月份公布研究成果称，有名字的奶牛比未起名的奶牛产奶量高。兽医奖华南农业大学动物科学学院华农联佑饲用油脂研究中心陈学斌 (X. B. Chen)1直接作用间接作用提高能量浓度提高肉和奶产量体增热低，减轻热应激在高温高湿环境下提高奶产量和生产性能提供组织需要的不饱和脂肪酸增强代谢和生理功能（如:繁殖和免疫力）改变肉和奶的脂肪酸构成奶肉制品更能符合人类的需要减少饲料粉尘及混合日粮颗粒分离提高饲料的可控制性和安全性 增加黄体的直径 增加孕酮的浓度 亚油酸、亚麻酸等PUFA抑制环加氧酶的活性和前列腺素 F2 (PGF2) 的合成，从而防止黄体的萎缩，增强繁殖能力 添加量过高(5%DM)，抑制微生物发酵，

5、降低饲料消化率； FA本身消化率降低； 抑制动物的自由采食量； 重瓣胃中不饱和FA比饱和FA的增加更能降低采食量 FA的Ca盐也降低采食量 重瓣胃中游离不饱和FA比酯化不饱和FA的增加更能降低采食量 脂肪的消化、吸收、代谢 脂肪对瘤胃细菌和粗料消化的影响 脂肪在奶牛饲料中应用 脂肪在肉牛饲料中应用 通过饲料来调控肉/奶的脂肪酸构成 关于动物源性产品的使用 今后的研究方向2重瓣胃真胃瘤胃网胃食道小肠 牧草、粗料 糖脂（半乳糖脂） C18:1, C18:2, C18:3 谷实和精料 甘油三酯、磷脂； C18:2 补充脂肪 甘油三酯 （动、植物油脂） 脂肪酸 （如脂肪酸钙）糖脂甘油三酯磷脂脂肪酸从E

6、E估计FA 含量的简单方法：牧草粗料： EE x 0.50; 精料： EE x 0.85； 牛油： EE x 0.90. 植物油 大豆油、菜籽油 油籽 棉籽、亚麻籽、葵花籽、红花籽(safflower)、大豆 提炼的动物脂肪或动植物混合油 牛油、食用猪油、黄脂膏(Yellow grease)、精选白脂膏(Choice white grease)（非食用猪油） 商业制品 脂肪酸钙盐 水解牛油、部分氢化牛油 各种过瘤胃脂肪Davis (1990)瘤胃糖脂甘油三酯FA过瘤胃甘油三酯或FA甘油饱和FA 不饱和FA糖反式FA饱和FA磷脂VFAVFA水解生物氢化微生物细胞碳水化合物碳水化合物饲料瘤胃小肠水

7、解水解异构化氢化 细菌 A. Lipolytica 水解率 85%甘油三酯 甘油 + 3 FA糖酯 甘油 + 2 FA + 糖lipase在单胃动物，甘油三酯的水解产生甘油一酯，后者起乳化作用，对脂肪的吸收很重要。cis 顺式 双键trans 反式 双键细菌异构酶细菌还原酶 + 2H+饱和键1. 异构化2. 氢化 氢化的酶主要存在于微颗粒和悬浮液中的微生物 氢化率 60-90%; PUFA 的氢化率更高(85-100%) 精料比例高的日粮，一些PUFA逃离氢化 影响氢化率的因素 脂肪种类（不饱和度） Ca化的不饱和FA 氢化率低(30-40%) 瘤胃颗粒的外排速率 瘤胃发酵状况（如 pH）氢化

8、对微生物有利吗？ 细菌发酵产生大量的有机酸(挥发性脂肪酸VFA)，氢化可以减轻H+离子的积压。 不饱和FA对瘤胃细菌具有高毒性，氢化是细菌生存机制之一。 细菌能将顺式cis-FA转变为反式trans-FACCCHCHHHHHtransCCHHCHHCHHcis 生物氢化中间过程生成一些trans-FA cis-9, trans-11 CLA具有对人类健康有益的功能，如抗癌等 但在瘤胃pH太低的情况下，可生成一些异常的trans-FA trans-10, cis-12 CLA可抑制乳脂合成，导致奶牛乳脂减低 Griinari and Bauman, 1999瘤胃生物氢化亚油酸亚油酸(cis-9,

9、 cis-12 C18:2)共轭亚油酸（共轭亚油酸（CLA） (cis-9, trans-11 CLA)trans-11 C18:1 (C18:0)(cis-9, cis-12 C18:2)(cis-9, trans-11 CLA)trans-11 C18:1硬脂酸硬脂酸18:0)共轭亚油酸共轭亚油酸（CLA）trans-10, cis-12 CLAtrans-10 C18:118:0)trans-10, cis-12 CLAtrans-10 C18:1硬脂酸硬脂酸 (C18:0)瘤胃pH太低共轭共轭CCHHCHCH非共轭非共轭HHCCCHHCHCH（两个以上双键(或三键)以单键相联结）Bau

10、man et al 2008在真胃灌流的效果抑制效果与剂量的关系 细菌用乙酰-CoA 或 丙酰-CoA 来重新合成自己的FA，用于构建菌体细胞膜成分 细菌FA的产量：约 15g/kg DOMR 细菌FA占进入小肠的总FA的1015%细菌似乎也能直接利用现成的FA用于构建细胞膜成分，但在能量节约方面并不比重新合成有多大优势 许多种瘤胃细菌可以利用甘油作为能量 但瘤胃细菌不利用FA作为能量FAD = 0.801 FAI + 9.29 (n 113, r 0.87)Doreau & Ferlay, 1994040801201602001234567891011试验试验亚油酸亚油酸 （g/d）

11、摄入量摄入量十二指肠十二指肠Jenkins, FAT University（奶牛）进入小肠的亚油酸 (18:2)含量游离FA微生物磷脂卵磷脂磷脂溶血卵磷脂胆盐FA溶血卵磷脂胆盐胰液肝胆乳糜微粒 FA的吸收机制：与单胃动物一致 吸收部位：空肠 吸收的条件：与胆盐和乳化剂形成乳糜微粒 饱和FA的吸收率： 反刍动物单胃动物反刍动物单胃动物双亲水剂溶血卵磷脂单酸甘油酯胆盐牛磺酸结合型胆汁酸甘氨酸结合型胆汁酸 瘤胃 pH 6.0-6.8： 以 K+, Na+, Ca2+ 盐形式，存在于液相中 真胃 pH 2-3: 以 游离形式存在，粘在饲料颗粒表面上 小肠腔 从饲料颗粒释放到溶液中 与胆汁中的胆盐、卵磷

12、脂等乳化剂形成乳糜微粒 以乳糜微粒形式进入小肠内壁细胞 小肠肠壁上皮细胞中： FA 重新转化为甘油三酯,以VLDL(very low density lipoproteins)形式存在 但PUFA则形成磷脂和胆固醇脂 被排到淋巴系统 通过淋巴系统进入血液循环，供各组织器官利用（如乳腺、心脏、肌肉） 甘油三酯水解成FA, 以便进入细胞，用于(1)合成甘油三酯 或 (2) -氧化 PUFA用于合成细胞壁组分和其他活性物质小肠FA吸收后FA直接分泌成乳脂沉积到脂肪组织能量(氧化)3/4消化率但占总能量的比例很小n nFAFA表观消化率表观消化率无脂日粮无脂日粮FAFA消化率消化率对照组3272.37

13、.7动物油脂1173.98.572.813.2氢化油脂2462.89.053.717.4含油种子666.48.454.020.8菜籽油963.57.261.69.4棕榈油钙盐1574.28.980.112.1Jenkins 2006n nFAFA真实消化率真实消化率%脂肪酸钙盐158611水解牛油脂肪酸9798部分氢化牛油94313牛油106813植物油867.2NRC 2001 FA链长 () 饱和程度() FA的摄入量 (每增加100g FA, 消化率下降2.2百分点)Lock et al. 2006不同FA的消化率，其实差异很小油脂消化率油脂碘值40IV在40 以上，消化率基本不变碘值

14、iodine value：在规定条件下与100g油脂发生加成反应所需碘的克数。碘值反映油脂FA的不饱和程度。89%74%FA 摄入量(g/d)FA 消化率(%)FA 摄入量(%日粮DM)实际消化率表观消化率 消化能甘油三酯：DE (Mcal/kg) = 9.4*d*0.9*(EE/100) + 4.3*0.1*(EE/100)脂肪酸：DE (Mcal/kg) = 9.4*d*0.9*(EE/100) 代谢能ME = DE 净能NE (Mcal/kg) = 0.8 * MENRC 2001其中：d =FA消化率3 起初认为：油脂包裹了饲料颗粒，使之不易与降解酶接触。 后来发现：FA对微生物有毒性

15、。 与Ca 2+和Mg 2+ 结合的FA皂化物包裹了细菌外壁，干扰其运输传递系统粗料消化受影响，导致饲料自由采食量降低，在高产奶牛最终可能导致酮体症。 FA对瘤胃细菌有毒性，但不同菌敏感度不同 乙酸产生菌、甲烷产生菌、分解纤维素的细菌受影响最大 丙酸和琥珀酸产生菌最耐受 G+细菌比G-细菌敏感（ 可能是因为G-细菌细胞壁对亲水和疏水物质都有通透性） 结果 甲烷产量减低，H+离子用于氢化 丙酸产量提高 纤维消化率降低，采食量下降 酯化程度() 酯化高， 抑制低 饱和度 () 饱和度高，抑制低 皂化() 饱和度和链长度提高，更能与阳离子结合形成皂化物 反式C18:1 比顺式C18:1更容易形成固体

16、皂化物 熔点/Titer点() 熔点高，呈固体，抑制低 可以从碘值(IV)来粗略判断脂肪在瘤胃的反应性(活性) IV 60： 在瘤胃反应性太高 IV 30 ：在瘤胃反应性低，但小肠消化率低 IV 50 ：比较适合反刍动物 碘值 iodine value：在规定条件下与100g油脂发生加成反应所需碘的克数。碘值反映油脂FA的不饱和程度。 目的 使脂肪不影响微生物发酵和饲料消化率 使不饱和脂肪酸不被氢化 常用保护方法 物理包裹：甲醛处理蛋白、藻蛋白酸盐 氢化：提高熔点、降低溶解度，但消化率降低 饱和脂肪酸微球 Ca皂化 对UFA只是部分保护 仍会抑制DM采食量被保护过的脂肪，称为“过瘤胃脂肪”或“

17、惰性”脂肪。420407090150210305355产奶初期产奶中期产奶后期干奶期产奶量采食量体重怀孕胚胎发育产奶天数动物动物奶产量奶产量FCMFCM乳脂含量乳脂含量年轻母牛（heifer）+2.4 kg+ 0.1%成熟母牛(mature)+3.1 kg+ 0.1%Grummer 1992动物动物产奶量产奶量乳脂含量乳脂含量乳蛋白含量乳蛋白含量奶牛羊山羊或Chilliard & Bocquier 1993或或Doreau & Chilliard, 1992乳蛋白含量的变化（%）产奶高峰前产奶高峰后+-脂肪添加量对产奶量的影响700 g/d 方法1：饲料中的脂肪总量乳脂分泌总量

18、 方法2：来自脂肪的ME不能超过日粮总ME的16-20% 方法3：添加脂肪提供的NE = 乳脂NE 添加脂肪最高能提高奶产量 3.5 kg/d (4% FCM) 3.5 kg 4%FCM 的 NEL = 2.56 Mcal 需要提供 443 g/d 脂肪以提供2.56 Mcal NEL5.84 Mcal NEL/kgFA消化率80%75% 吸收的FA被乳腺利用Palmquist & Eastridge, 1991 根据碘值(IV)的水平确定Jenkins (1997) 碘值(IV)脂肪添加量( %日粮日粮DMDM)1002% 根据日粮粗纤维水平计算脂肪添加量脂肪添加量(%日粮日粮DM)

19、 = 6 x ADF / UFA脂肪添加量脂肪添加量(%日粮日粮DM) = 4 x NDF / UFAADF = 日粮中ADF占日粮DM的百分比（%） NDF = 日粮中NDF占日粮DM的百分比（%） UFA = 脂肪中不饱和FA (18:1 + 18:2 + 18:3 ) 占总FA的百分比(%)Jenkins (1997) 油脂油脂UFAUFAIVIV根据根据IVIV计算计算油脂添加量油脂添加量(%DM)(%DM)根据根据ADFADF计算计算油脂添加量油脂添加量(%DM) (%DM) 牛油(Tallow)46%483.02.5 - 3.0%猪油(Lard)54.5%652.52.1 - 2.

20、5%黄脂膏(Yellow Grease)59%722.51.7 - 2.0%大豆油(Soybean Oil)83%1302.01.4 - 1.7%菜籽油 (Canola Oil)94%1082.01.3 - 1.5%UFA = 脂肪中不饱和FA (18:1 + 18:2 + 18:3 ) 占总FA的百分比(%) 按ADF水平为日粮DM的19-23%计算奶牛饲料中几种“活性”脂肪的最高添加量 先根据乳脂产量，计算FA的总添加量（T） 根据日粮ADF水平，计算“活性”脂肪的最高添加量（A）。 计算基础日粮的FA量（B）， 可以添加的活性脂肪的量=A-B 基础日粮脂类 + 补充“活性”脂肪的量不能超

21、过日粮DM的5-6% 如总添加量需要超过6%，则超出部分应采用过瘤胃脂肪脂肪酸脂肪酸 添加量添加量(% (% 日粮日粮DM)DM)脂肪种类脂肪种类0-3% 部分基础日粮中的脂类3-6 % 部分用低价位油脂（牛油、动植物混合油、油籽）每头牛每天 6% 部分采用“惰性”固态脂肪 先根据乳脂产量计算可以油脂的中添加量 油脂添加的顺序Palmquist,1992 低产时不需要添加 产奶期的前5-6周内，不要添加脂肪 产前几天内，添加少量脂肪(100 g/d)，可以防止脂肪肝 季节：夏天多用些 20407090150210305355产奶初期产奶中期产奶后期干奶期产奶量采食量体重怀孕胚胎发育产奶天数添加

22、脂肪 尽可能多使用饲草/粗料(ADF 21%DM, NDF 27%DM) 补偿提高Ca和Mg的用量(Ca: 0.9-1.0%DM; Mg: 0.3-0.35% DM) 保证瘤胃微生物所需要的可降解能量:可降解N的平衡，维护正常微生物发酵 提高UDP蛋白的用量以维持蛋白:能量比 油籽整颗或破裂后使用，不要粉碎。避免用液态油直接添加5 对增重速度的影响 对母牛繁殖性能(受孕率、小牛出生重、产后间隔等)的影响： 不一致 提高胴体中脂肪比例 添加PUFA可以改变肌肉中亚油酸、亚麻酸的含量 但不改变肉的质感（嫩感、肌肉的保水性能） 对口味的影响不一致。提高亚油酸含量使口味变差。 建议添加量 高饲草/粗料

23、日粮： 2%DM 高精料日粮： 6%DM 添加期最少要60天 油脂添加量高时，需补充Ca （CaCO2 ） 年轻母牛需要在繁殖季节的23个月前就开始添加脂肪，以提高受孕率 母牛产后45天内不建议添加脂肪（18:2n-6 降低肉牛母牛受孕率）Hess et. al. 20086 不饱和FA 反式FA 能增加低密度脂蛋白胆固醇，与饱和FA比，更容易引起冠心病 反式FA对人体的作用还不清楚 共轭亚油酸(CLA) 天然存在于反刍动物奶制品中 具有对人类健康有益的功能（抗癌、抗动脉粥样硬化、减肥、促进生长、改善免疫功能等）Gillis et al 2007肉牛饲料添加玉米油(Corn Oil)或过瘤胃CLA, 60天Wynn et al 2006在饲料中添加不同量的过瘤胃CLA 25,50,100 gCLA/kg DM 或Megalac 21 g/kgDM能通过饲料来改变牛奶FA结构吗？奶脂体脂动员从乙酸丁酸合成FA吸收FA50%50%9-去饱和酶Chilliard et al. 2000鱼油添加量(g/d)奶中CLA含量(mg/g 脂肪) 如何通过饲料来调控奶中的CLA含量 如何避开瘤胃的生物氢化和乳腺中9-去饱和酶的作用？ 为何以牧草为日粮的牛奶CLA含量高？