第4章蛋白质与动物营养4ppt课件.ppt

,第四章 蛋白质与动物营养,第一节 蛋白质概念与功能 第二节 单胃动物蛋白质营养 第三节 反刍动物蛋白质营养,一、蛋白质功能,第一节 蛋白质概念与功能,二、基本概念,（一）粗蛋白质：饲料中含氮物质的总称,饲料中含氮物质除纯蛋白质外，还有非蛋白质含氮化合物，也称氨化物，如游离氨基酸、肽、铵盐、酰胺、生物碱、氨及尿素等。,（二）氨基酸：蛋白质营养实质上是氨基酸营养,参与蛋白质构成的氨基酸只有20余种，按其结构可分为脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和杂环氨基酸；按其构型分为D型和L型氨基酸，L-型氨基酸的利用率较高，除蛋氨酸外，D型氨基酸利用率很低或者完全不能被利用。,（三）非蛋白质含氮化合物,胺类：氨基酸脱羧基后产生的物质，如组胺、酪胺、色胺等，具有特殊的生理作用，当其在体内积聚时会引起中毒。 酰胺类：氨基酸的衍生物，如天门冬酰胺与谷氨酰胺、尿素等。 尿酸：氮代谢的主要终产物。 硝酸盐和生物碱：主要存在于植物中，动物过量采食易引起中毒。,（四）理想蛋白,理想蛋白是近年来提出的有关饲料蛋白质品质的新概念，是以动物生长、妊娠、泌乳、产蛋等的氨基酸需要为理想比例的蛋白，它要求各种必需氨基酸以及供合成非必需氨基酸的氮源之间具有最佳比例。 理想蛋白用于生产实践的关键： （1）第一限制性氨基酸的饲喂量；（2）其余氨基酸的变异幅度；（3）非必需氨基酸的保证量；（4）常用饲粮蛋白质与理想蛋白质的差距。 运用理想蛋白质最核心问题是以第一限制性氨基酸为标准确定饲粮蛋白质和氨基酸的水平。,第二节 单胃动物蛋白质营养,单胃动物对饲料蛋白质的消化主要是消化道分泌的蛋白质消化酶对蛋白质的水解过程；饲料中的蛋白质在胃和小肠中经消化酶消化为游离氨基酸和少量的肽。 未经消化的饲料蛋白质以粪的形式排出，随粪排出的蛋白质并非全部来自未消化的饲料蛋白质，其中还包括肠道脱落粘膜及肠道分泌物、残存的消化液等，这部分蛋白质称为“代谢蛋白质”，约占整个粪蛋白质的30%。,一、蛋白质消化与吸收,单胃动物主要以氨基酸的形式吸收利用蛋白质，其吸收部位在小肠，且主要在十二指肠，此外亦可吸收少量二肽。哺乳动物生后最初一段时间(大多在24小时内)可吸收完整的蛋白质，以获得免疫机能。 氨基酸并非全部能被小肠吸收，各种氨基酸的吸收率不尽相同。如猪对鱼粉中异亮氨酸的吸收率仅为54%，而对组氨酸的吸收率高达89%。小肠对不同构型的同一氨基酸吸收率不同，通常L型氨基酸的吸收率比D型氨基酸高。,一、蛋白质消化与吸收,饲料蛋白质（外源性蛋白质）,组织氨基酸 （内源性氨基酸）,血液氨基酸 （外源性氨基酸）,NH3,胺,CO2,脱羧基作用,脱氨基作用,-酮酸,铵盐,尿素,其它含氮物,糖类,脂类,CO2+H2O,特殊代谢,其它含氮物,组织蛋白质（内源性蛋白质）,二、蛋白质代谢,在蛋白质代谢过程中，氨基酸的分解代谢具有重要意义。 氨基酸合成：由各种-酮酸经氨基化合成。由于体内缺乏相应的合成必需氨基酸的-酮酸，因而动物不能合成必需氨基酸； 而非必需氨基酸则可以通过多种途径由各种相应的-酮酸经氨基化合成。非必需氨基酸的合成，必须以足够的氮源为基础。 动物营养中，同时要考虑必需氨基酸和蛋白质水平。,二、蛋白质代谢,饲料蛋白质在动物体内消化、吸收、代谢利用的总结果可以氮平衡来表示，它可以反映出机体组织蛋白质的增、减情况： 沉积N=饲料N-粪N-尿N 饲料N = 粪N+尿N，称为N的等平衡，体蛋白质不增不减； 饲料N 粪N+尿N，称为N的正平衡，体蛋白质沉积； 饲料N 粪N+尿N，称为N的负平衡，体蛋白质分解。,二、蛋白质代谢,影响氮平衡的主要因素： 食入蛋白质的数量、品质、动物的生长时期、生理状态、生产水平等。 氮平衡是动物蛋白质营养中经常使用的概念和指标。,二、蛋白质代谢,三、必需氨基酸和非必需氨基酸,猪有10种必需氨基酸：赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸、组氨酸、精氨酸； 禽有13种必需氨基酸：除上述10种外还有甘氨酸、胱氨酸、酪氨酸。,随年龄的增长，动物对组氨酸和精氨酸的需要量有所减少，且体内合成这两种氨基酸的能力也增强，所以组氨酸和精氨酸对成年动物属于非必需氨基酸。,三、必需氨基酸和非必需氨基酸,某些必需氨基酸为合成某些特定非必需氨基酸的前体，因而充分提供某些非必需氨基酸即可节省相应必需氨基酸的需要量。 MetCys；PheTyr 胱氨酸可以提供含硫氨基酸的4050；酪氨酸可以提供芳香族氨基酸（苯丙氨酸+酪氨酸）的3050，但这种关系并非是可逆性的。胱氨酸不能转化为蛋氨酸，而蛋氨酸可以100取代胱氨酸；酪氨酸和苯丙氨酸的关系亦然。因此，在猪、鸡日粮中必须保证蛋氨酸和苯丙氨酸的最低需要量。,三、必需氨基酸和非必需氨基酸,三、必需氨基酸和非必需氨基酸,不同生理状态下，动物对饲料中必需氨基酸有特定的要求，各种必需氨基酸之间要求有一定的比例关系，饲料中某一种氨基酸的缺乏会影响其它氨基酸的利用，称这一缺乏的氨基酸为限制性氨基酸。 氨基酸的供给量与其需要量之比越低则缺乏的程度越大，即限制作用越强。通常将饲料中最缺少的氨基酸称为第一限制性氨基酸，其次缺少的氨基酸称为第二限制性氨基酸。根据饲料氨基酸分析结果与动物需要量的对比，即可推断出饲料中何种氨基酸是限制性氨基酸。,四、限制性氨基酸,饲料中必需氨基酸含量不同，动物对各种必需氨基酸的需要量亦不同。 所谓限制性氨基酸是指具体的一种饲料（或日粮）对某一具体动物而言的，但是对于某一特定地区的习用日粮，它们的限制性氨基酸种类通常是可知的，例如对大多数玉米一豆饼型日粮而言，蛋氨酸和赖氨酸分别是禽和猪的第一限制性氨基酸。,四、限制性氨基酸,氨基酸平衡是指日粮中各种必需氨基酸在数量和比例上与动物特定需要量相符合，即供给与需要之间是平衡的，一般是指与最佳生产水平的需要量相平衡，这种氨基酸平衡的蛋白质称为“理想蛋白质”。 从理论上讲，各种氨基酸参与某一蛋白质代谢过程是以某种氨基酸的最低值为基础的。如果其中一种氨基酸过低，其它氨基酸都要以其为基准参与代谢，过量的氨基酸都不能参与这一代谢，而是通过其它代谢途径代谢。结果，氮在体内的存留量减少，蛋白质浪费，生产性能降低。,五、日粮的氨基酸平衡,氨基酸失衡：若日粮必需氨基酸总量较多，但相互之间比例与动物体需要不相适应，一种或几种氨基酸数量过多或过少则会出现氨基酸平衡失调。 例如：向低蛋白日粮过多地添加第二限制性氨基酸，即会导致动物采食量减少、生长迟缓、繁殖力下降、寿命缩短。补加第一限制性氨基酸之后，即可缓解上述不良影响。,1、日粮的氨基酸平衡相关概念,氨基酸过量：添加过量的氨基酸即会引起动物中毒，且不能以补加其它氨基酸加以消除，尤以蛋氨酸具有毒性，过量摄食和引起动物生长抑制、降低蛋白质利用率。 氨基酸拮抗：过多地添加一种氨基酸会影响另一种氨基酸的效价，即增加对另一种氨基酸的需要量。 如：精氨酸和赖氨酸之间的拮抗，日粮精氨酸过多时会增加动物对赖氨酸的需要。这种拮抗关系多见于以非常规植物性蛋白质饲料取代豆饼的饲粮。鸡日粮中赖氨酸与精氨酸的适宜比例为l:1.2。,进行日粮氨基酸平衡的方法很多，使用最多的方法是根据限制性氨基酸选择相应的、必需氨基酸含量不同的饲料，进行合理搭配，以改善日粮氨基酸之间的比例，使不同饲料的氨基酸起到互补作用。 实践中亦可根据限制性氨基酸添加合成氨基酸的方法获得氨基酸的平衡。然而，据此调整氨基酸平衡是以不降低日粮蛋白质水平为前提的，常常会引起其它必需氨基酸的大量过剩，从而导致日粮氨基酸新的失衡。因此，这一方法只能改善氨基酸的平衡状态，不能使氨基酸达到理想的平衡。,2、日粮的氨基酸平衡平衡方法,在制作饲料配方、进行日粮氨基酸平衡时，是以其中所含各种氨基酸的总量为依据的。从饲料蛋白质到可被利用的氨基酸，其间要经过一系列消化、吸收、代谢环节。 饲料蛋白质的消化终产物并非完全以游离氨基酸的形式存在，其中一些氨基酸分子与其它成分结合而不能被小肠吸收。细胞壁成分的存在、酶抑制因子、氨基酸之间的拮抗等都会影响氨基酸的吸收和利用。因此，动物对饲料氨基酸的利用存在生物学利用价值的问题。,六、饲料中氨基酸的利用率,氨基酸消化率：是指日粮中可消化氨基酸与总氨基酸之比，即（食入氨基酸一粪中氨基酸）/食入氨基酸。 氨基酸吸收率：是指氨基酸穿过肠壁的程度。 氨基酸利用率：是指日粮中用于蛋白质合成的氨基酸占日粮中氨基酸总量的百分数，即氨基酸以适于消化、吸收和代谢的形式存在的程度。,单胃动物氨基酸利用率测定方法：主要有消化法、生长曲线斜率比法和化学法，近年来普遍采用可消化氨基酸法测定饲料中氨基酸的消化率。,六、饲料中氨基酸的利用率,七、蛋白质营养价值评定,蛋白质营养价值：是指蛋白质被动物吸收利用满足需要的程度，其程度愈高则营养价值愈高，反之则相反。它既受饲料中粗蛋白质必需氨基酸含量的制约，又受可消化蛋白质含量以及可供动物吸收、利用的蛋白质和氨基酸量多少而定。 蛋白质营养价值评定的方法：有多种，主要为生物法与化学法 。生物法包括蛋白质消化率、蛋白质生物学价值、蛋白质净利用率、蛋白质效率比及蛋白质相对值等5种；化学法包括化学比分法和必需氨基酸指数法2种。,蛋白质营养价值评定生物法,1、蛋白质消化率 ：通常用表观消化率表示。,2、蛋白质生物学价值（PVB） ：指吸收的蛋白质转化为组织蛋白质的效率（即存留N量与吸收N量之比），常用表观PVB表示。,3、蛋白质净利用率（NPU）：指存留N与进食N之比，亦即PBV与消化率的乘积。,蛋白质营养价值评定生物法,4、蛋白质效率比（PER）：根据幼龄动物生长速度评定饲料蛋白质营养价值。,5、蛋白质相对值（RPV）：是将一种饲料蛋白质，按34个梯度饲喂不同组别的生长大鼠，然后按大鼠增重克数与蛋白质水平（）绘制回归线，求其斜率，此斜率与标准乳白蛋白的斜率比值即为RPV，各种饲料的RPV越高，则其蛋白质的利用率越高。,蛋白质营养价值评定化学法,第三节 反刍动物蛋白质营养,一、蛋白质的消化与吸收,1.消化,A. 瘤胃 瘤胃是一个大发酵罐，其内共生着大量的细菌和纤毛原虫，每克瘤胃内容物含细菌5001000亿个，每毫升瘤胃液含纤毛原虫20200万个。这些细菌和纤毛原虫对反刍动物的消化起这非常重要的作用。瘤胃自身并不分泌蛋白质水解酶，但细菌和纤毛原虫可产生大量的蛋白酶。进入瘤胃的饲料蛋白质约有70%（4080%）被细菌和纤毛原虫产生的蛋白质水解酶分解，约有30%（2060%）未经任何变化而进入消化道的下一部分。,饲料蛋白质在瘤胃微生物蛋白质水解酶（包括蛋白酶和肽酶）的作用下，首先被分解为肽，后被进一步分解为游离氨基酸。部分肽和氨基酸被微生物用于合成微生物蛋白（MCP），部分氨基酸也可在细菌脱氨基酶的作用下经脱氨基作用进一步降解为氨、二氧化碳和挥发性脂肪酸。 饲料种的非蛋白质含氮化合物也可在细菌尿素酶作用下分解为氨和二氧化碳。 如尿素 细菌尿酶 氨 + 二氧化碳 碳水化合物 细菌酶 酮酸 + 挥发性脂肪酸 氨 + 酮酸 细菌酶 氨基酸 细菌酶 细菌体蛋白 细菌体蛋白 真胃和小肠消化酶 氨基酸,在瘤胃中被发酵而分解的蛋白质称为瘤胃降解蛋白（RDP）。瘤胃中的细菌蛋白氮有5080%来源于瘤胃中的氨气，另有2050%来源于食入蛋白质在瘤胃中水解而产生的氨基酸。 瘤胃微生物区系中，约有80%的细菌以氨氮为唯一氮源，部分细菌既可利用氨，又可利用氨基酸，只有少数细菌可利用肽为氮源。纤毛原虫不能利用氨氮，只能利用细菌氮和饲料颗粒氮。瘤胃是一个蛋白质的加工厂。,饲料蛋白质在瘤胃内的降解率与饲料的溶解度和在瘤胃内滞留时间有关。 B. 皱胃和小肠 未经瘤胃微生物降解的饲料蛋白质被转移至皱胃和小肠，通常将这部分饲料蛋白质称为过瘤胃蛋白（RBPP）或未降解蛋白（VDP）。 过瘤胃蛋白和微生物蛋白一同由瘤胃转移至真胃（皱胃），随后进入小肠和大肠，其蛋白质消化、吸收，以及吸收后的利用过程与单胃动物基本相同，其蛋白质的消化率大约为6570%。,2吸收 A.瘤胃 瘤胃主要吸收氨，它对氨的吸收能力极强。瘤胃对蛋白质降解的产物氨，除用于合成微生物蛋白外，还可被瘤胃壁吸收进入门静脉。被吸收的氨随血液循环进入肝脏通过鸟氨酸循环合成尿素，所生成的尿素大部分进入肾脏随尿排出，部分可进入唾液腺随唾液又返回瘤胃或通过瘤胃壁由血液扩散回瘤胃，再次被微生物利用合成微生物蛋白。这个过程就称为瘤胃肝脏的氮素循环（或称为尿素循环）。 B.小肠 与单胃动物相似。,二、反刍动物对必需氨基酸的需要 由于反刍动物可借助瘤胃微生物合成大量的微生物蛋白，然后微生物蛋白下移被酶分解产生游离氨基酸供给机体需要，因此过去人们一度认为反刍动物没有必需氨基酸和非必需氨基酸之分，但近几年研究结果表明，反刍动物同样存在必需氨基酸的问题。 和单胃动物一样，反刍动物对蛋白质的需要实质上也是对氨基酸的需要。只不过，瘤胃是一个蛋白质的加工厂，与单胃动物存在较大差异，单胃动物可获得的必需氨基酸直接决定于饲料蛋白质的氨基酸组成，而反刍动物可从微生物蛋白那里得到补充。在通常饲养条件下，饲料只须提供必需氨基酸需要量的40%。,三、瘤胃微生物蛋白质合成,1微生物蛋白的生成量 瘤胃微生物的生长是一个动态过程，处于不断生长和不断向后段胃肠道转移及被分解（如纤毛原虫利用）之中。从理论上讲，当瘤胃微生物的外流速度和微生物的繁殖速度接近时，微生物蛋白的产量达到最高。要使瘤胃微生物蛋白的产量（微生物生长）达到最佳生产水平，必须保证充足的氮源和碳源，同时也要有充足的矿物质和维生素（如脂溶性维生素和维生素B12）。有研究认为，NS为101，NP为81时可使微生物蛋白的生成量达到最佳水平。瘤胃微生物合成微生物蛋白质的数量相当高，例如，一头中等体重的牛，一昼夜大约可以合成400g微生物蛋白。,2微生物蛋白的组成和品质 不同日粮间微生物蛋白的氨基酸组成差异不大。氨基酸氮约占微生物蛋白总含氮量的79%。细菌的粗蛋白质含量为5877%，纤毛原虫的粗蛋白质含量相对低一些，约为2449%，在日粮组成不同时，微生物的蛋白质含量不同。瘤胃微生物蛋白的氨基酸组成与动物性饲料相似，其品质较佳。瘤胃微生物蛋白中赖氨酸的含量是玉米的3倍，甚至高于鱼粉，这恰好弥补了禾本科饲料的不足。 另外，瘤胃微生物蛋白的消化率和生物学价值较高。,四、过瘤胃蛋白的控制 （一）控制过瘤胃蛋白的意义 a提供必需氨基酸 b减少“降解合成”过程的氮和能量损失 （二）控制过瘤胃蛋白的方法 a物理处理法 干制（热处理） 包被 制粒、压饼 碾磨、破碎,b化学处理法 饲料蛋白质经某些化学物质（甲醛、乙醛、戊醛、食盐、石灰水、鞣酸等）处理后，可因其分子内部构象的改变而导致在瘤胃中溶解度降低，从而可缓解微生物对蛋白质的分解，增加过瘤胃蛋白的数量。,目前使用较多的是甲醛处理法。这种方法主要用于高蛋白饲料饲喂反刍动物前的处理。甲醛处理法的原理在于：甲醛可与蛋白质形成络合物（这种络合物系由甲醛在赖氨酸的NH2末端形成甲基，随之与天门冬氨酸和谷氨酸的初级酰胺基，以及精氨酸的胍基缩合而形成分子间的亚甲桥）。所形成的这种络合物在瘤胃pH5.57.0,c氨基酸保护法 用氨基酸类似物、衍生物和聚合物代替相应的氨基酸 这里主要介绍氨基酸类似物。由于瘤胃是一个高度还原的环境，加之有大量NH2存在，因此当氨基酸类似物进入到瘤胃后，NH2基可以置换掉类似物的某一基团，使氨基酸类似物转变为真正的氨基酸被瘤胃壁吸收或转移至皱胃和小肠被吸收利用。 对氨基酸进行包被 通过包被使氨基酸进入瘤胃后免受瘤胃微生物的降解，能顺利到达皱胃和小肠而被吸收利用。常用的包被剂有动物胶、石蜡、氧化硅等。,五、反刍动物蛋白质营养价值评定 反刍动物新蛋白质饲养体系概述,粗蛋白质体系的主要缺点是： 不能反映出日粮蛋白质在瘤胃中降解和非降解部分； 不能反映出日粮降解蛋白质转化为瘤胃微生物蛋白的效率和微生物蛋白的合成量； 不能反映出进入小肠的日粮非降解蛋白和微生物蛋白的数量、氨基酸的数量及其消化率； 难以真实地区别饲料蛋白质在质量上的差异（对于单胃动物也如此），更无法用以评定饲料的营养价值等。,新蛋白质体系：可代谢蛋白质和可代谢氨基酸体系（美国，1985）；小肠可消化蛋白质体系（中国、法国、荷兰）；瘤胃降解和非降解蛋白质体系（英国）。 各种体系虽然形式不同，但都有着共同点，就是将反刍动物对饲料蛋白质的需要划分为瘤胃微生物需要和动物本身的需要两个部分。 旧的粗蛋白体系和可消化蛋白质体系已在反刍动物饲养中沿用了多年，它对于指导中等生产水平的反刍动物具有较好的效果，但对于高产反刍动物，则很难确切地表示其蛋白质的需要。,