高級動物營養(yǎng)學(xué)反芻動物營養(yǎng)研究進(jìn)展

1、反芻動物營養(yǎng)研究進(jìn)展2004-03-241Ruminant Nutrition主要內(nèi)容能量與蛋白質(zhì)/氨基酸代謝飼料營養(yǎng)價(jià)值評定體系降解/不降解蛋白質(zhì)體系小腸可消化蛋白質(zhì)體系CNCPS體系營養(yǎng)調(diào)控技術(shù)飼料資源開發(fā)利用 2I. 飼料蛋白質(zhì)瘤胃降解率評定方法 體內(nèi)法 尼龍袋法 (原位法) 人工瘤胃技術(shù) - 短期人工瘤胃方法 - 持續(xù)發(fā)酵方法酶解法3體內(nèi)法 方法: 從真胃或十二指腸收集食糜樣品, 從食糜總非氨態(tài)氮中把微生物氮和內(nèi)源性氮分開,計(jì)算飼料的非降解蛋白質(zhì)量, 再求得蛋白質(zhì)降解率. 優(yōu)點(diǎn): (1) 反映實(shí)際降解狀況 (2) 可同時(shí)測定微生物蛋白質(zhì)合成 缺點(diǎn): (1) 測定成本高, 費(fèi)時(shí)費(fèi)力 (2

2、) 準(zhǔn)確性受多種因素影響 用途: 常用作參比方法4尼龍袋法 方法: 經(jīng)過瘤胃瘺管將裝有飼料的尼龍袋放入瘤胃, 在不同時(shí)間點(diǎn)取出尼龍袋, 得到飼料蛋白質(zhì)的消失曲線. 該曲線符合模型: dP = a + b(1-Exp(-ct) 然后用飼料的外流速度(k)校正, 計(jì)算降解率: P = a + (bc)/(c+k) 優(yōu)點(diǎn): (1) 簡單易行, 國內(nèi)外廣泛應(yīng)用 (2) 也用于測定NDF等成分的降解 缺點(diǎn): (1) 準(zhǔn)確性受多種因素影響 用途: 應(yīng)用最廣泛的方法5飼料蛋白質(zhì)瘤胃消失率模式圖ab100-(a+b)p=a+b(1-Exp(-ct)Incubation time (hr)6短期人工瘤胃方法 方

3、法: 用飼料與瘤胃液培養(yǎng)產(chǎn)生氨和氣體來估測飼料蛋白質(zhì)的降解率。也叫終產(chǎn)物積累方法。 優(yōu)點(diǎn): (1) 方法簡便 (2) 可大量重復(fù) 缺點(diǎn): (1) 終產(chǎn)物積累致使變異較大 (2) 只能獲得一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的降解率 用途: 應(yīng)用不廣泛7持續(xù)發(fā)酵方法 方法: 也叫持續(xù)長期人工瘤胃模擬技術(shù)，飼料和人工唾液可以以各種速度連續(xù)加入容器，容器內(nèi)的固體和液體可以不斷更新，可以保持幾周的穩(wěn)定發(fā)酵。 優(yōu)點(diǎn): (1) 提供了模擬瘤胃的可能性 (2) 得到的參數(shù)與體內(nèi)法接近 缺點(diǎn): (1) 整個(gè)系統(tǒng)比較復(fù)雜 用途: 應(yīng)用不太廣泛8酶解法 方法: 用胃蛋白酶、胰蛋白酶、細(xì)菌蛋白酶等測定飼料的消化率。 優(yōu)點(diǎn): (1) 測定環(huán)境

4、易標(biāo)準(zhǔn)化、穩(wěn)定性高 (2) 可批量操作、效率高，成本低 (3) 不需要動物 缺點(diǎn): (1) 只能測定某個(gè)點(diǎn)的降解率，無動態(tài) 用途: 應(yīng)用尚不廣，但有前途9II. CNCPS模型定義Cornell Net Carbohydrate and Protein System (CNCPS)康奈爾凈碳水化合物和凈蛋白質(zhì)體系核心用小腸中凈吸收碳水化合物(NAC)和凈吸收蛋白質(zhì)(AP)或凈吸收氨基酸(AAA)評價(jià)飼料的能量和蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值10反芻動物的主要代謝物及其功能三羧酸循環(huán)長鏈脂肪酸C2能氨基酸脂肪酸甘油乳糖蛋白質(zhì)脂肪體組織乳C3 +C6能NADPH使役11 日糧 反芻動物主要代謝產(chǎn)物的來源脂肪 體組

5、織 瘤胃發(fā)酵 過瘤胃養(yǎng)分 脂肪蛋白質(zhì)C2+C4C3微生物蛋白質(zhì)淀粉脂肪酸甘油長鏈脂肪酸氧化能合成能氨基酸C3 +C6能C2能12CNCPS對飼料粗蛋白(CP)的區(qū)分區(qū)分蛋白質(zhì)酶解性估測方法PA NPN不需 溶于鎢酸鈉PBB1 真蛋白質(zhì) 快可溶性真蛋白B2 真蛋白質(zhì) 不定可溶性真蛋白與ND不溶蛋白之差B3 細(xì)胞壁真蛋白不定或慢不溶于ND但溶于ADPC 熱破壞蛋白和木質(zhì)素蛋白不消化不溶于ADFrom Licitra et al (1996);ND: 中性洗滌劑; AD: 酸性洗滌劑13各部分CP的計(jì)算方法PA (%CP) = NPN(%SOLP) 0.01 SOLP(%CP)PB1(%CP) =

6、SOL(%CP) PA(%CP)PC (%CP) = ADIP(%CP)PB3(%CP) = NDIP(%CP) ADIP(%CP)BP2(%CP) = 100 PA PB1 PB2 PC14按照CNCPS對豆餅CP的區(qū)分區(qū)分定義含量瘤胃消化速度瘤胃降解度UDP小腸消化直接吸收蛋白PA NPN11.0很大100-PB1可溶性真蛋白 9.0150-250981002PB2除A、B1、B3、C以外的CP75.06-85810042PB3不含C蛋白的ND不溶CP 3.00.15-0.2026 8059PC AD不溶CP 2.00 0 0 0* 直接吸收蛋白: 飼料UDP飼料CP 100 15CNCP

7、S對飼料碳水化合物（CHO）的區(qū)分及豆餅為例區(qū)分定義與內(nèi)容含量瘤胃消化速度瘤胃降解度過瘤胃后小腸消化率直接提供的NACCA 快速降解糖類65.0250-350981002CB1 中速降解淀粉 7.235-458950-958CB3 慢速降解CWC25.04-855 209CC 不可利用CWC 2.40 0 0016各部分CHO的計(jì)算方法CHO(%DM) = 100 CP FAT ASHCC (%CHO) = 100 NDF(%DM) 0.01 LIGNIN(%NDF) 2.4CHO(%DM)CB2(%CHO) = 100 NDF(%DM) NDIP(%CP) NDF(%DM) 0.01 LIG

8、NIN(%NDF) 2.4CHO(%DM)CNSC(%CHO) = 100 CB2 CCCB1(%CHO) = STARCH(%NSC) (100 CB2(%CHO) CC(%CHO) 100CA (%CHO) =100 STARCH(%NSC) 100 CB2(%CHO) CC(%CHO) 10017CNCPS的主要特點(diǎn)根據(jù)瘤胃降解率及小腸消化率，將CP劃分為5類，更細(xì)致、科學(xué)；首次建立了各種飼料可提供的AAA數(shù)量和動物AA需要量的動態(tài)模型；依據(jù)瘤胃降解率及小腸消化率，首次對CHO作了分類，不僅用于通過有效CHO計(jì)算MCP產(chǎn)量，也用于估算飼料能量；首次以計(jì)算的表觀TDN推算飼料能值，并考慮多

9、種因素，因而估算的TDN、ME、NE是可變值，而非恒值;18CNCPS的主要特點(diǎn)對MCP的估計(jì)更科學(xué)按代謝類型將瘤胃細(xì)菌劃分為可發(fā)酵結(jié)構(gòu)性CHO (SC)與非結(jié)構(gòu)性CHO(NSC)兩類，有助于按CHO類型估計(jì)MCPMCP估計(jì)公式不僅考慮了有效能含量，同時(shí)又考慮了細(xì)菌最大理論生長量、細(xì)菌維持需要、飼草NDF含量、瘤胃中肽含量等每一個(gè)環(huán)節(jié)都充分體現(xiàn)了動態(tài)觀點(diǎn)未給出具體飼料能值或可吸收蛋白質(zhì)或氨基酸值，即飼料營養(yǎng)價(jià)值可變；未給出動物的能量或蛋白質(zhì)具體需要量，只列出了需考慮品種、環(huán)境、飼養(yǎng)等因素的回歸公式，擴(kuò)大了應(yīng)用面19NRC(1989)與CNCPS比較項(xiàng)目NRC（1989）CNCPS飼料蛋白質(zhì)分類

10、3類5類飼料CHO分類未詳細(xì)分類4類瘤胃微生物分類細(xì)菌和原蟲發(fā)酵SC和NSC細(xì)菌MCP產(chǎn)量估計(jì)僅含TDN的單自變量模型含有效CHO、YG、KM、RDPEP、RNDF等多變量模型MCP合成效率(%RDP)90變化值MCP提供的AP(%)6475UDP小腸消化率(%)80各組分不等值小腸各AA總流量(g/d)未涉及具體計(jì)算值小腸可吸收AA (g/d)未涉及具體計(jì)算值機(jī)體咳利用AA (g/d)未涉及具體計(jì)算值飼料能值的估計(jì)考慮飼養(yǎng)水平，但不具體考慮飼養(yǎng)水平、加工等，為動態(tài)值20NRC(1989)與CNCPS對奶牛日糧蛋白質(zhì)及能量營養(yǎng)價(jià)值的評定比較項(xiàng)目NRCCNCPSUDP (g)14731352RD

11、P (g)25372659MCP (g)22832670MCP/RDP (%) 90 100.5飼料直接提供AP (g)1178 979MCP提供AP (g)14612002總AP (g)26392982NEl (Mcal) 40.5 47.921II. 反芻動物營養(yǎng)調(diào)控 瘤胃內(nèi)環(huán)境與發(fā)酵調(diào)控 蛋白質(zhì)(氮)代謝調(diào)控 能量代謝調(diào)控 礦物質(zhì)代謝調(diào)控維生素營養(yǎng)調(diào)控22（一）瘤胃內(nèi)環(huán)境與發(fā)酵調(diào)控技術(shù) 1. 維持與調(diào)整瘤胃內(nèi)環(huán)境的目的 (1) 理想的瘤胃內(nèi)微生態(tài)環(huán)境 pH值 67; 溫度 3640C; 嚴(yán)格厭氧 (2) 目的 維持pH值 抑制原蟲 維持和改善纖維分解菌活力232. 維持瘤胃內(nèi)環(huán)境的方法

12、添加緩沖物質(zhì) 碳酸氫鈉：0.75-1.5% 石 灰 石：1.5% 氧 化 鎂：0.5% 或 150g/日 效 果 維持瘤胃內(nèi)pH值 改善養(yǎng)分特別是纖維的消化率 提高采食量和增重243. 瘤胃發(fā)酵調(diào)控技術(shù) - 1 (1) 添加離子載體 莫能素：2030 ppm 鹽霉素：1030 ppm 其 它: 聚酯類抗生素, 如Lasalocid 效 果 抑制瘤胃原蟲, 增加微生物蛋白產(chǎn)量 降低氨態(tài)氮產(chǎn)量 降低采食量, 改善增重 飼料轉(zhuǎn)化率25莫能素的使用效果例 (左久, 1996)264. 瘤胃發(fā)酵調(diào)控技術(shù) - 2 (2) 使用某些特殊成分(飼料) 皂甙類 單寧類 富馬酸等 效 果 抑制瘤胃原蟲, 增加微生

13、物蛋白產(chǎn)量 增加丙酸產(chǎn)量，降低乙酸產(chǎn)量 改善增重 飼料轉(zhuǎn)化率27表1. 添加富馬酸對肉牛瘤胃發(fā)酵的影響28（二）蛋白質(zhì)(氮)代謝調(diào)控 1. 問題 (1) 日糧蛋白質(zhì)利用率不高: 20% (2) 原 因 蛋白質(zhì)降解與能量釋放不同步 吸收后氨基酸合成肌肉蛋白質(zhì)數(shù)量低 肝臟內(nèi)氨解毒引起的消耗大 內(nèi)源性蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)量大29 2. 改善氮利用率的途徑 (1) 保護(hù)飼料蛋白質(zhì)過瘤胃技術(shù) (2) NPN瘤胃緩釋技術(shù) (3) 激素調(diào)控技術(shù) (4) 小腸食糜氨基酸平衡技術(shù) (5) 日糧營養(yǎng)(能氮)平衡技術(shù)30 (1) 保護(hù)飼料蛋白質(zhì)過瘤胃技術(shù) - 1 A. 加熱處理 效果: 保護(hù)日糧蛋白質(zhì)免受瘤胃降解 增加過瘤胃

14、蛋白 減少尿氮排泄 改善動物生產(chǎn)性能 注意: 防止加熱過度 形成美拉得反應(yīng)31 (1) 保護(hù)飼料蛋白質(zhì)過瘤胃技術(shù) 2 B. 化學(xué)處理 甲醛處理 濃度: 0.6-1.0%CP 效果: 保護(hù)日糧蛋白質(zhì)免受瘤胃降解 增加過瘤胃蛋白 減少尿氮排泄 改善動物生產(chǎn)性能 32 (1) 保護(hù)飼料蛋白質(zhì)過瘤胃技術(shù) - 3 C. 生物處理 單寧、鞣酸等 效果: 保護(hù)日糧蛋白質(zhì)免受瘤胃降解 增加過瘤胃蛋白 減少尿氮排泄 改善動物生產(chǎn)性能 注意: 防止過度保護(hù)33(2) NPN瘤胃緩釋技術(shù) 方法：將尿素與其他物質(zhì)經(jīng)加壓處理， 生產(chǎn)復(fù)合尿素產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)緩釋 效果: 降低尿素的瘤胃內(nèi)水解 提高能量飼料發(fā)酵速度 增加微生物氮

15、流通量 減少糞尿中的氮損失34表2. 糊化玉米尿素緩釋產(chǎn)品對生長羊 氮代謝利用率的影響35 (3) 激素調(diào)控技術(shù) 方法：促蛋白合成類固醇 生長激素 -興奮劑 抗獨(dú)特型抗體 模擬生長激素 效果: 降低血漿尿素水平 較少尿氮排泄 增加氮的利用率和氮沉積36表3. 使用生長激素抗獨(dú)特型抗體對生長 羊氮利用率影響37（三）改善日糧能量利用率的途徑 1. 問題 (1) 日糧能量利用率較低 (2) 原 因 瘤胃發(fā)酵能量損失大 甲烷能損失較多 消化終產(chǎn)物的養(yǎng)分平衡性欠佳 內(nèi)臟組織耗用日糧可利用能比例大38 2. 改善日糧能量利用率的途徑 (1) 降低甲烷產(chǎn)生技術(shù) (2) 劣質(zhì)粗飼料加工調(diào)制 (3) 日糧營養(yǎng)

16、平衡調(diào)控39(1) 降低甲烷產(chǎn)生技術(shù) 問題：日糧能量損失 溫室效應(yīng)氣體（16%） 方法：使用添加劑 飼養(yǎng)手段與特殊飼料 效果：減少甲烷損失 增加能量沉積40可降低甲烷產(chǎn)生的物質(zhì) 富馬酸 脂肪酸鈣鹽 皂甙類物質(zhì) 鋅鹽41表4. 降低家畜甲烷發(fā)散的技術(shù)與效果42表5. 添加富馬酸或溴氯甲烷(BCM)對 奶牛甲烷和CO2產(chǎn)量的影響43 (2) 劣質(zhì)粗飼料加工調(diào)制 目的：減少消化(發(fā)酵)能耗 方法：各種預(yù)處理(化學(xué)、物理、 生物學(xué)處理、復(fù)合處理) 效果：改善消化率 減少發(fā)酵能 增加可利用能44 (3)日糧營養(yǎng)平衡調(diào)控 目的：平衡消化終產(chǎn)物中的養(yǎng)分 方法：補(bǔ)充過瘤胃淀粉（葡萄糖） 補(bǔ)充過瘤胃蛋白質(zhì) 效果

17、：改善消化終產(chǎn)物的能氮平衡 增加對組織的葡萄糖供應(yīng) 改善動物生產(chǎn)性能45圖1. 反芻動物對主要代謝產(chǎn)物的需求關(guān)系三羧酸循環(huán)長鏈脂肪酸C2能氨基酸脂肪酸甘油乳糖蛋白質(zhì)脂肪體組織乳C3 +C6能NADPH使役46 日糧 圖2. 反芻動物主要代謝產(chǎn)物的來源脂肪 體組織 瘤胃發(fā)酵 過瘤胃養(yǎng)分 脂肪蛋白質(zhì)C2+C4C3微生物蛋白質(zhì)淀粉脂肪酸甘油長鏈脂肪酸氧化能合成能氨基酸C3 +C6能C2能47 （四）礦物質(zhì)代謝調(diào)控 1. 使用過量礦物質(zhì)的后果 (1) 降低利用率, 增加糞尿排泄量 (2) 破壞礦物元素間的平衡 (3) 引起動物中毒 (4) 降低生產(chǎn)性能 (4) 增加飼養(yǎng)成本48 2. 提高日糧礦物質(zhì)利

18、用率的營養(yǎng)技術(shù) (1) 使用礦物質(zhì)螯合物或絡(luò)合物 問題: 成本偏高 (2) 日糧陰陽離子平衡技術(shù) (3) 磷的排放控制技術(shù)49表6. 使用蛋氨酸鋅對生長肥育綿羊鋅 利用率的影響50 日糧陰陽離子平衡技術(shù) 概念：Na+K-Cl a. 可提高反芻動物生產(chǎn)性能 b. 降低尿中離子排泄量 c. 理想的平衡值 - 生長肥育牛：150-300 mEq/kgDM - 產(chǎn) 奶 牛：350 mEq/kgDM51 控制磷的排放技術(shù) 問題：磷對環(huán)境的污染 原因：磷的利用率低 （50-70%） 磷的內(nèi)源損失量高 （28%/總） 影響因素: 磷的來源; VD狀況 隨動物年齡而利用率降低 方法：減少飼喂量；提高利用率 5

19、2(五) 維生素營養(yǎng)調(diào)控高產(chǎn)時(shí)對維生素的需要B族維生素?zé)?酸膽 堿53推薦添加量：6 g / day添加效果在泌乳早期改善能量平衡提高干物質(zhì)采食量增加瘤胃微生物蛋白合成增加乳蛋白含量提高奶產(chǎn)量煙 酸54推薦添加量：20-40 g / day添加效果在泌乳早期參與脂肪動員，改善能量平衡提高干物質(zhì)采食量節(jié)約蛋氨酸過瘤胃膽堿效果好，但保護(hù)技術(shù)難度大膽 堿55主要參考資料盧德勛, 1999. 發(fā)展反芻動物綠色營養(yǎng)技術(shù). 動物營養(yǎng)學(xué)報(bào), 11(增刊):1-16.趙廣永, 1999. 瘤胃發(fā)酵調(diào)控進(jìn)展進(jìn)展. 動物營養(yǎng)學(xué)報(bào), 11(增刊):21-28.Cronje, P, 2000. Ruminant Ph

20、ysiology: Digestion, Metabolism, Growth and Reproduction. CABI Publishing. U.K. (http:/Bookshop/Readingroom/0851994636.asp) Licitra, G, TM Hernandez, and PJ Van Soest, 1996. Standardization of procedures for nitrogen fractons of ruminants feeds. Anim. Feed Sci. Technol. 57:347-35856主要參考資料Rusell, JB, JD O.Coner, DG Fox, PJ Van Soest, & CJ Sniffen, 1992. A net carbonhydrate and protein sys