泌乳牛氨基酸供应与乳蛋白合成(CN)

1、 浙江大学奶业科学研究所浙江大学奶业科学研究所杭州杭州 310029 2022-4-302 引言引言 氨基酸供应对乳蛋白合成的影响氨基酸供应对乳蛋白合成的影响 奶牛泌乳的氨基酸需要量奶牛泌乳的氨基酸需要量 结束语结束语2022-4-303 消费者饮食习惯的改变消费者饮食习惯的改变高脂肪高脂肪低脂肪低脂肪高蛋白高蛋白前前 言言2022-4-304前前 言言为人类和动物提供氨基酸和氮源为人类和动物提供氨基酸和氮源其他一些特殊生理功能其他一些特殊生理功能MILKGYORTU白色血液白色血液 - - 乳汁：乳蛋白，乳脂，乳糖乳汁：乳蛋白，乳脂，乳糖乳蛋白乳蛋白2022-4-305乳品生产者期望高乳蛋白

2、含乳品生产者期望高乳蛋白含量量乳蛋白含量每降低乳蛋白含量每降低1克每千克，用于生产克每千克，用于生产1吨奶酪的牛奶吨奶酪的牛奶需要就增加需要就增加240升升(Murphy and Omara, 1993)提高乳蛋白含量和产量是奶业生产的必然趋势提高乳蛋白含量和产量是奶业生产的必然趋势2022-4-306维持，泌乳，维持，泌乳，生长，妊娠生长，妊娠蛋白质需要：奶牛营养的重点蛋白质需要：奶牛营养的重点乳蛋白乳蛋白日粮日粮蛋白蛋白乳腺乳腺维持需要维持需要瘤胃瘤胃小肠小肠瘤胃可瘤胃可降解蛋白降解蛋白代谢代谢蛋白蛋白粪粪尿氮尿氮不可利用氮不可利用氮瘤胃不可降瘤胃不可降解蛋白解蛋白微生物蛋白微生物蛋白奶牛

3、日粮蛋白代谢奶牛日粮蛋白代谢2022-4-308奶牛蛋白质营养的本质奶牛蛋白质营养的本质奶牛蛋白质营养的本质奶牛蛋白质营养的本质-氨基酸营养氨基酸营养消化道消化道日粮日粮蛋白蛋白血液循环血液循环氨基酸氨基酸和小肽和小肽乳腺乳腺乳蛋白乳蛋白2022-4-309 引言引言 氨基酸供应对乳蛋白合成的影响氨基酸供应对乳蛋白合成的影响2022-4-3010氨基酸供应氨基酸供应游离氨基酸游离氨基酸肽结合氨基酸肽结合氨基酸游离氨基酸是泌乳奶牛乳腺组织吸收的主要氮源游离氨基酸是泌乳奶牛乳腺组织吸收的主要氮源游离氨基酸不能满足乳蛋白合成需要时，乳腺从血液循游离氨基酸不能满足乳蛋白合成需要时，乳腺从血液循环中摄取

4、相应的肽结合氨基酸（环中摄取相应的肽结合氨基酸（PBAAPBAA）来补充）来补充2022-4-3011Lai et al., 2003酪蛋白酪蛋白 s1基因表达所需的最佳必需氨基酸浓度基因表达所需的最佳必需氨基酸浓度2022-4-3012游离氨基游离氨基酸酸P 0.05; HMBi= 羟基羟基-甲硫基甲硫基-丁酸异丙酯丁酸异丙酯; HBM= 羟基羟基-甲硫基甲硫基-丁酸丁酸; SmM= Smartamine MRulquin et al., 2006日粮补充日粮补充Met对泌乳性能的影响对泌乳性能的影响项目项目对照对照HMBiHMBSmMSE奶产量奶产量 4% FCM, kg/d 31.9 3

5、2.1 32.8 32.5 1.5 乳脂产量乳脂产量, g/d 1,2911,3001,3371,31266 真蛋白产量真蛋白产量, g/d 962b 994a 980ab1,003a38乳成分乳成分 乳脂率乳脂率, % 4.16 4.20 4.26 4.16 0.15 真蛋白率真蛋白率, % 3.09b 3.19a 3.10b 3.16a 0.07 处理组处理组 项目项目基础基础MM+LSE能量校正乳能量校正乳, kg/d 43.7 42.7 46.5 1.1乳成分产量乳成分产量 真蛋白真蛋白, g/d12131211132838 乳脂乳脂, g/d15551548165135乳成分乳成分

6、真蛋白率真蛋白率, % 2.80 x 3.01z 2.94yz 0.04 乳脂率乳脂率, % 3.62y 3.88z 3.65y 0.06乳乳N/采食采食N, g 0.29a 0.31b 0 .32b 0.01过瘤胃保护过瘤胃保护Met和和Lys经产荷斯坦奶牛泌乳期前经产荷斯坦奶牛泌乳期前105天饲喂过瘤胃保护天饲喂过瘤胃保护Met或过瘤或过瘤胃保护胃保护Met加加Lys对泌乳性能的影响对泌乳性能的影响CP: 18.5%.a, b, c: P 0.15; x, y, z: P 0.05Socha et al., 2005*P0.001 to 0.05; P 0.05 to 0.1; #P0.1

7、1 to 0.2.饲喂蒸气压片或粉碎高梁日粮的奶牛乳静脉中游离氨基酸（饲喂蒸气压片或粉碎高梁日粮的奶牛乳静脉中游离氨基酸（FAA）和肽结）和肽结合氨基酸（合氨基酸（PBAA）的血浆浓度）的血浆浓度 (mg/L血浆血浆) (n=8)Tagari et al., 2008FAAPBAAAASFADRSSFADRSSEMPAla15.5317.471.982.230.41Arg4.525.190.520.810.2Asp1.842.391.872.370.29Glu1.591.849.5413.910.29*Gly16.6117.2525.4529.121.3#His3.413.423.033.26

8、0.17Ile9.3411.220.070.420.25Leu12.2815.241.331.860.56Lys2.432.531.11.760.23Met0.280.380.91.270.28Phe4.485.080.230.370.1Pro7.088.181.381.660.13#Ser3.834.111.812.540.64Thr4.976.390.871.190.23Val22.6425.920.911.010.2TEAA69.981.09.011.951.95#TNEAA81.692.444.854.970.31*TAA151.5173.453.866.920.45*Yang et

9、al., 2003二肽对二肽对 s1s1酪蛋白基因表达的影响酪蛋白基因表达的影响babbbbbbaa, b: P 0.01;P: Phe; PP: Phe-Phe; PT: Phe-Thr; TPP: Thr-Phe-Phe.肽结合氨基酸肽结合氨基酸二肽对二肽对 s1s1酪蛋白基因表达的影响酪蛋白基因表达的影响周苗苗等周苗苗等 (未发表未发表)2022-4-3017奶牛乳腺中的小肽转运载奶牛乳腺中的小肽转运载体体小肽转运载体小肽转运载体2 (PEPT2)在奶牛乳腺中表达；在奶牛乳腺中表达；但是小肽转运载体但是小肽转运载体 1 (PEPT1) 在乳腺中不表达在乳腺中不表达real-time PC

10、R 检测小肽转运载体基因检测小肽转运载体基因PEPT2 (105bp)GAPDH (197bp)Mark GAPDH PEPT2周苗苗等周苗苗等 (未发表未发表)2022-4-3018寡肽对奶牛乳腺寡肽对奶牛乳腺PEPT2基因表达的影响基因表达的影响AABBBabbaa, b: P0.05A,B: P0.01P=Phe PP=Phe-PhePT=Phe-Thr TPP=Thr-Phe-Phe周苗苗等周苗苗等 (未发表未发表)2022-4-3019泌乳激素对奶牛乳腺泌乳激素对奶牛乳腺PEPT2基因表达的影响基因表达的影响bbbba胰岛素胰岛素 可的松可的松 催乳素催乳素 周苗苗等周苗苗等 (未发

11、表未发表)2022-4-3020aaaaabbbbb小肽对小肽对 s1 酪蛋白和氨基酸酪蛋白和氨基酸/小肽小肽 转运载体基因表达的影响转运载体基因表达的影响CN: s1 酪蛋白酪蛋白; PEPT2: 小肽转运载体小肽转运载体2; DPEP2: 二肽酶二肽酶2.ATB:中性和碱性氨基酸转运载体中性和碱性氨基酸转运载体; TAT1: 芳香族氨基酸载体芳香族氨基酸载体; CAT: 碱性氨基酸载体碱性氨基酸载体; ASCT: Ala, Ser, Thr, Cln, Gys载体载体. P 0.05.周苗苗等周苗苗等 (未发表未发表)补充适宜水平的肽可以促进补充适宜水平的肽可以促进乳腺内肽转运载体的表达，

12、乳腺内肽转运载体的表达，增加酪蛋白合成。增加酪蛋白合成。某些氨基酸的缺乏会造成其它氨基酸的浪费某些氨基酸的缺乏会造成其它氨基酸的浪费,增加奶牛的日粮蛋白需要量增加奶牛的日粮蛋白需要量乳蛋白含量随日粮蛋白水平的变化乳蛋白含量随日粮蛋白水平的变化Socha et al. (2005)对照组对照组 ( ): 鱼粉鱼粉处理组处理组 ()：试验：试验1期、期、3期期 鱼粉鱼粉 试验试验2期期 羽毛粉羽毛粉 Yeo et al. (2003) 处理处理 项目项目NCPCPC-MetPC-LysPC-HisPC-BCAASEP奶产量奶产量 乳乳, kg/d 21.4ab 22.7ab 20.5a 21.9a

13、b 20.2a 23.4b 0.80.022 乳蛋白乳蛋白, g/d585a 698b557a 569a 512a 674b270.001含量含量(%) 乳蛋白乳蛋白 2.73ab 3.09c 2.71ab 2.62a 2.56a 2.91bc 0.070.002P 0.05Weekes et al. (2006)皱胃灌注皱胃灌注 3.0%生理盐水生理盐水(NC)或或15%氨基酸混合物氨基酸混合物(PC), 然后然后PC减去减去Met、Lys、His或支链氨基酸或支链氨基酸(BCAA).处理处理项目项目水水BCAACASBCAA+CASSEMP干物质采食量干物质采食量, kg/d24.824.

14、323.724.10.4NS奶产量奶产量, kg/d32.332.533.233.40.4NS乳蛋白乳蛋白 %3.00b3.01b3.10a3.10a0.0300.05 kg/d0.970b0.980ab1.031a1.033a0.0200.09-酪蛋白酸盐酪蛋白酸盐(CAS)提高乳蛋白产量提高乳蛋白产量a, b: P 0.1皱胃灌注皱胃灌注：水，支链氨基酸（：水，支链氨基酸（BCAA），酪蛋白酸钠），酪蛋白酸钠 （CAS）或）或BCAA+CAS Mackle et al., 1999500bp600bp400bp s1GAPDH M 1:1 1.5:1 2:1 2.5:1 3:1 3.5:1

15、 4:1 4.5:1Yang et al. (2003)Thr/ Phes1 CN/GAPDH1.05Zhou et al. (2008)MetLysbcbaaMetLysabbWang & Liu，unpubl.P 值值Lys0.11Met0.05交互作用交互作用0.05MetLyscbcba处理处理15% CP14% CPRP-Lys 00.610.610.610.61RP-Met00.260.260.260.26RP-Thr 000.2900.28RPPhe 0000.240.24MP, %DM9.79.49.59.59.6Lys, %MP6.197.27.27.27.2Met,

16、 %MP1.932.42.42.42.4Lys/Met3.2/13.0/13.0/13.0/13.0/1试验设计试验设计泌乳曲线泌乳曲线Milk yield (kg/d)Lactation (weeks) CtrlYang et al.，unpubl.2022-4-3031项目项目15%CP14% CPSEM干物质采食量干物质采食量 (kg/d)21.721.221.420.720.90.7奶产量奶产量 (kg/d)27.8b29.3ab29.4ab29.3ab30.9a0.66乳脂率乳脂率(%)3.673.653.643.653.670.05乳蛋白率乳蛋白率 (%)3.11c3.23b3.2

17、7b3.25b3.41a0.04N利用效率利用效率(%)0.26c0.32b0.32b0.33b0.36a0.01尿素尿素 N (mg/dL) 乳乳 中中16.3a13.8b13.5b13.6b12.3c0.31 血液中血液中 14.8a13.0ab13.3ab13.2ab12.3b0.55 尿尿 中中575.0a489.0b476.6b472.1b413.6c15.0 奶产量和乳成分奶产量和乳成分乳蛋白产量乳蛋白产量CP (%)1514Lys+Met- +Thr-+Phe-+cbbba2022-4-3033 引言引言 氨基酸供应对乳蛋白合成的影响氨基酸供应对乳蛋白合成的影响 奶牛泌乳的氨基酸

18、需要量奶牛泌乳的氨基酸需要量确定奶牛的蛋白质或氨基酸需要量很难，因为反刍动物饲确定奶牛的蛋白质或氨基酸需要量很难，因为反刍动物饲料具有多样性而且瘤胃微生物还会对奶牛等所采食的营养料具有多样性而且瘤胃微生物还会对奶牛等所采食的营养物质进行改造物质进行改造瘤胃瘤胃奶牛氨基酸需要的预测奶牛氨基酸需要的预测奶牛营养需要奶牛营养需要(NRC, 2001):Lys：代谢蛋白的：代谢蛋白的7.2% Met：代谢蛋白的：代谢蛋白的2.4% 可消化氨基酸供应的理想浓度可消化氨基酸供应的理想浓度Doepel et al. (2004)Segmented-linear modelLogistic modelAAg/

19、d% EAA% MPg/d% EAA% MPMet 56 5.22.5 50 5.32.5Lys16215.17.214215.07.2Phe11710.95.210811.45.5Thr11310.55.1 9810.45.0Val13612.76.112913.66.5Leu21119.79.417518.58.9Ile11811.05.310511.15.3His 53 4.92.4 48 5.12.4Arg10710.04.8 91 9.64.6EAA: 必需氨基酸，不包含必需氨基酸，不包含Trp.MP: 代谢蛋白，假设代谢蛋白，假设EAA占代谢蛋白的占代谢蛋白的48%。9.6%Wan

20、g et al. ( 2007)Wang et al. (2007)回归斜率等于回归斜率等于0.70，与，与1.0差异显著差异显著(P 0.05), 表明这种回归关系出现明显的直线偏差表明这种回归关系出现明显的直线偏差. 平均预计奶产量比实测值高平均预计奶产量比实测值高4.2 kg/d（相当于（相当于15）.2022-4-3038代谢蛋白供应和代谢蛋白供应和N利用效率利用效率项目项目MP (%)SEM8.28.99.710.3N转化转化0.33a0.32ab0.30b0.28c0.050尿素尿素N (mg/dl) 血液血液9c12b15a16a0.5 尿尿469 b535 ab718 a713

21、 a4.4 乳乳10c11bc13b19a0.6Wang et al.,2007尿氮及其在总摄入氮中所占的比例尿氮及其在总摄入氮中所占的比例8.2 8.9 9.7 10.38.2 8.9 9.7 10.3 MP (%) MP (%) Wang et al.,2007十二指肠内容物嘌呤法直接测定的微生物十二指肠内容物嘌呤法直接测定的微生物N N流量流量 ( ( ) ) 同通过测定尿排泄物嘌呤衍同通过测定尿排泄物嘌呤衍生物来预测生物来预测的微生物的微生物N N流量流量( ( ) )之间的比较之间的比较预测方法的精确度预测方法的精确度Ronquillo et al. (2004)目前已有的大多数乳蛋

22、白分泌预测方案都高目前已有的大多数乳蛋白分泌预测方案都高估了高蛋白日粮饲喂所能带来的乳蛋白产量估了高蛋白日粮饲喂所能带来的乳蛋白产量提高预测公式的精确度能提高预测公式的精确度能够增强对影响乳蛋白分泌够增强对影响乳蛋白分泌的各种因素的有效预测的各种因素的有效预测E.g. 奶牛泌乳期的蛋白需要奶牛泌乳期的蛋白需要尿尿N 蛋白剩余目前的目前的TMR蛋白需要蛋白需要日粮蛋白过剩日粮蛋白过剩调控因素调控因素- 乳腺乳腺乳腺乳腺是由多种类型细胞和组织组成的复杂器官。必需氨基酸乳动是由多种类型细胞和组织组成的复杂器官。必需氨基酸乳动脉浓度和动静脉浓度差脉浓度和动静脉浓度差(AV) 都不能为乳腺氨基酸吸收和乳

23、蛋白产都不能为乳腺氨基酸吸收和乳蛋白产量预测提供可靠依据（量预测提供可靠依据（Mackle et al., 2000; Wang et al., 2005）酪蛋白酪蛋白(CN)和丙酸盐和丙酸盐(C3)添加对奶牛奶产量和乳成分的影响添加对奶牛奶产量和乳成分的影响丙酸盐丙酸盐(C3)添加添加蛋白质合成需要充足的能量供应蛋白质合成需要充足的能量供应葡萄糖氧化可以为乳蛋白合成提供能量增加乳蛋白产量葡萄糖氧化可以为乳蛋白合成提供能量增加乳蛋白产量Raggio et al. (2006)处理处理P项目项目对照对照CNC3CN+C3SEMCNC3CN*C3奶产量奶产量, kg/12h, kg/12h6.38

24、7.396.557.380.190.0010.680.60真蛋白真蛋白, g/kg, g/kg29.330.230.632.80.80.040.030.35真蛋白真蛋白, g/12h, g/12h18622219724070.010.060.59酪蛋白酪蛋白, % of CP, % of CP82.483.582.082.30.40.0070.050.31调控因素调控因素- 其他日粮条件其他日粮条件添加过瘤胃保护添加过瘤胃保护Met (M)和肌肉注射维生素和肌肉注射维生素B9，B12 对泌乳期前对泌乳期前12周奶牛生产性能的影响周奶牛生产性能的影响B9和和B12 对从高半胱氨酸到对从高半胱氨酸

25、到Met的再次甲基取代作用是必需的，的再次甲基取代作用是必需的，它们能影响它们能影响Met代谢以及在蛋白质合成中的有效性代谢以及在蛋白质合成中的有效性维生素维生素&Met 添加添加M+M-P valueB9-B12-B9+B12+B9-B12-B9+B12+ MetVitM*Vit体重体重, kg6136446196190.550.470.36干物质采食量干物质采食量, kg23.723.123.023.50.860.980.56乳乳, kg/d34.139.235.438.60.820.010.52乳蛋白乳蛋白, %3.002.942.902.790.140.310.74 kg/d1

26、.021.151.031.070.40.050.32乳脂乳脂, %3.453.433.453.330.710.620.71固形物固形物, %11.110.911.010.70.530.320.81Preynat et al. (2009)调控因素调控因素- 其他日粮条件其他日粮条件Mackle et al. (2000)胰岛素胰岛素处理处理*SEMP水水CB水水+ICB+IINS干物质采食量干物质采食量, kg26.227.625.125.21.20.09乳产量乳产量, kg/d26.5b27.5b28.3ab29.8a2.40.02乳蛋白乳蛋白 %3.29b3.31b3.52a3.66a0.1850.001 kg/d0.867c0.895c0.995b1.080a0.0730.001* 皱胃灌注：水皱胃灌注：水(6.0 L/d)，酪蛋白，酪蛋白(500 g/d) 加支链氨基酸加支链氨基酸 (88 g/d) (CB), 水加胰水加胰岛素岛素 (水水+ I)以及以及CB 加胰岛素加胰岛素 (CB+ I)胰岛素对干物质采食量、乳产量以及乳蛋白的影响胰岛素对干物质采食