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第1章 畜禽营养基础
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第三节 蛋白质的营养作用
及非蛋氮的利用
蛋白质是一类复杂的有机化合物，其组成的化学元素主要有：碳、氢、氧、氮，有的还含有硫，少数含有磷、铁、铜等元素。
各类蛋白质的含氮量不同，但总的来说，饲料中的真蛋白质平均含氮量为16%，故通常用饲料中的总含氮量来估算饲料中的蛋白质质量。其计算公式为：
饲料中的粗蛋白质含量=饲料中总含氮量÷16%
=饲料中总含氮量×6.25
蛋白质是生物体的重要组成部分，是维持生命活动的重要物质基础。生物体内一切最基本的生命活动几乎都与蛋白质有关。
饲料中蛋白质含量不足是限制畜禽生长的主要因素之一。所以，对动物提供蛋白质营养是必不可少的。
一、氨基酸、短肽与蛋白质
（一）必需氨基酸与非必需氨基酸
蛋白质在酶、酸或碱的作用下可水解生成氨基酸，氨基酸是蛋白质的基本构成单位。现已发现200多种AA，但常见的构成动植物体蛋白质的AA只有20多种。根据氨基酸是由机体自身提供还是必须由饲料供给，通常将氨基酸分为两类：
必需氨基酸
非必需氨基酸
必需氨基酸
1、定义
畜禽体内不能合成或合成的数量很少，不能满足畜禽营养需要，必须由饲料供给的氨基酸。
2、畜禽所需必需氨基酸的种类：
生长猪：10种，即赖氨酸、色氨酸、甲硫氨酸（蛋氨酸）、精氨酸、组氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、苏氨酸（简记为：赖色蛋精组，亮异亮苯丙缬苏）。
成年猪：8种。在上述10种中去掉组氨酸和精氨酸。
雏禽：13种。在上述10种基础上，再加上甘氨酸、胱氨酸、酪氨酸。
反刍动物：成年反刍动物因瘤胃中的微生物 可以利用饲料中的含氮化合物合成机体所需的全部氨基酸，故必需氨基酸对反刍动物的营养意义小于单胃动物，但是高产奶牛还应适当补充必需氨基酸，尤其是甲硫氨酸。
非必需氨基酸
1、定义
在畜禽营养上需要，但体内能够合成或由其他氨基酸转化而成，不必从饲料中专门供给的氨基酸。
2、常见的非必需氨基酸：
丙氨酸、谷氨酸等
3、必需氨基酸与非必需氨基酸的在动物体内的关系
非必需氨基酸绝大部分由日粮提供，不足部分才由体内合成。如果日粮中非必需氨基酸不能满足需要，机体将利用必需氨基酸转化为非必需氨基酸，结果引起必需氨基酸的缺乏。
因此，在日粮组成成分中尽量做到氨基酸种类全面且比例恰当。
限制性氨基酸
1、定义
饲料中含量较少、低于畜禽的需要量、限制着其他氨基酸利用率的必需氨基酸。
2、饲料常见的限制性氨基酸：
赖氨酸、甲硫（蛋）氨酸、色氨酸
3、第一、二、三限制性氨基酸
通常将饲料中最缺乏的氨基酸称为第一限制性氨基酸，以此类推为第二、第三、……限制性氨基酸。
同一日粮对不同的畜禽、不同日粮对同一畜禽来讲，限制性氨基酸的种类和顺序是不同的。例如大多数玉米-豆粕型日粮对于猪、鸡的限制性氨基酸的种类和顺序是不同的。
一、氨基酸、短肽与蛋白质
（二）短肽的营养作用
蛋白质在消化吸收过程中，不仅以游离氨基酸形式，而且以短肽形式被 吸收进入血液，转运至机体的各个组织器官参与蛋白质和矿物质的代谢。
短肽：由3-9个的氨基酸残基组成的短链肽，有时也叫低聚肽。
多肽：通常由10~100个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物叫多肽。
短肽的吸收因动物消化管结构不同而存在很大差异：
反刍动物：
单胃动物：
短肽吸收的部位：
主要部位是瓣胃、瘤胃等非肠系膜系统，以小肠为代表的非肠系膜系统也吸收一定数量的短肽。
以短肽吸收为主、氨基酸吸收为辅
以氨基酸吸收为主、短肽吸收为辅
一、氨基酸、短肽与蛋白质
（二）短肽的营养作用
（1）可以阻止由了离子浓度过高而引起的腹泻，有利于畜禽健康；
（2）可使幼小畜禽的小肠提早成熟，促进小肠绒毛的生长；
（3）一些特定的生物活怀短肽可能成为抗生纱的替代品，它们像抗生素一样，通过增加“有益”细菌群来抑制致病菌，从而改善消化管功能；
（4）能促进氨基酸的吸收，提高蛋白质的沉积率；
（5）能提高畜禽的生产性能；
（6）可提高瘤胃微生物的生长系列速率，缩短细胞分裂周期，特别是刺激发酵糖和淀粉的微生物生长，从而提高粗纤维的消化利用率，节省精料的喂量；
（7）酪啡肽能调节机体胃肠运动，增进采食；能提高血液中胰岛素水平，促进淋巴细胞增生，调节动物免疫系统的功能，镇痛安眠等。
一、氨基酸、短肽与蛋白质
（三）蛋白质的营养作用
（1）是动物组织的重要组成成分
蛋白质是一切生命的物质基础，没有蛋白质就没有生命。人体的每个组织：毛发、皮肤、肌肉、骨骼、内脏、大脑、血液、神经等都是由蛋白质组成的。
（2）是动物体内活性物质的重要成分
如核蛋白--构成细胞核并影响细胞功能；免疫球蛋白--维持机体正常的免疫功能；酶--参与体内所有的生化反应；激素（如胰岛素、生长素）--调节体内各器官的生理活性。
（3）可分解提供能量和转化为糖、脂肪
在动物体营养不良或能量供给不足时，蛋白质在分解过程中可氧化产生能量。当食入的蛋白质过多或日粮氨基酸不平衡时，多余的氨基酸在体内也可转化为糖类、脂肪，把能量储存起来。 但是，生产实践中，为了降低饲料成本，提高饲料中蛋白质的利用率，应尽量避免用蛋白质直接作为能源物质
1g蛋白质可以产生4卡的热能
（4）是合成畜禽产品的重要原料
一、氨基酸、短肽与蛋白质
（四）蛋白质过量的后果
（1）饲料中蛋白质供给过量不仅造成浪费，提高饲料成本 （2）多余的氨基酸在肝脏中参与代谢产生尿素，由肾脏以尿的形式排出，从而加重肝、肾负担，引起肝、肾疾患
（3）加剧热应激
一、氨基酸、短肽与蛋白质
（五）蛋白质缺乏对动物的危害
饲料中的蛋白质不足或蛋白质品质低劣，都会影响动物的健康，导致其生产性能降低，主要表现为：
（1）消化功能紊乱 。影响动物消化管组织的正常代谢和消化液的正常分泌。
（2）幼龄动物生长发育受阻。幼龄动物正处于生长发育旺盛期，体内的各个组织器官都在迅速生长发育，需要的蛋白质也很多。
（3）动物发生贫血及其他疾病。
（4）畜禽繁殖力降低，生产性能下降。
二、畜禽对蛋白质的消化
（一）单胃畜禽与反刍动物的蛋白质消化
1、单胃畜禽的蛋白质消化
单胃畜禽对蛋白质的消化主要是在消化管分泌的蛋白酶作用下，对蛋白质的分解过程。
（1）消化过程 ：
饲料
中的
蛋白
质
多 肽
胃
蛋白酶
游离
氨基酸
未消化
蛋白质
十二指肠
胰蛋白酶
糜蛋白酶
氨基酸
血液
全身组
织器官
合成机体蛋白质
转化为脂肪或糖类
彻底分解为
水和二氧化碳
大肠
微生物的作用下
合成菌体蛋白
氨基酸
（2）消化部位：
主要在胃（20%）和小肠（60%～70%）
（3）消化代谢特点：
猪对蛋白质的消化吸收的主要场所是小肠，在酶的作用下进行，以氨基酸、肽的形式吸收；其次是大肠，在微生物的作用下进行。因此，猪能大量利用饲料中的蛋白质，但不能大量地利用氨化物（非蛋白质含氮物质，如：未结合成蛋白质分子的个别游离氨基酸，无机氮合成蛋白质的中间产物，植物蛋白质在酶和细菌的作用下的分解产物等）。
禽类与猪相似，但消化道太短，可大量利用饲料中的蛋白质，但氨化物的利用率低于猪。
马属动物因为有发达的盲肠和结肠，所以可以大量利用氨化物，消化代谢特点与猪相似。
2、反刍动物的蛋白质消化
反刍动物有复胃，特别是具有容量较大的瘤胃，这是反刍动物消化系统的突出特点。
（1）消化过程 ：
真蛋白质
蛋白质
氨基酸
肽
菌体蛋白
NH3
非蛋白氮
非蛋白氮
尿素
尿素
NH3
瘤
胃
合成
皱胃
肝脏
体外
唾液
2、反刍动物的蛋白质消化
（2）消化代谢特点：
反刍动物蛋白质消化的主要场所是瘤胃，靠微生物降解；其次是在小肠，在酶的作用下进行。因此，反刍动物不仅能大量利用饲料中的蛋白质，也能很好地利用氨化物。
3、过瘤胃蛋白质
瘤胃降解蛋白质：在瘤胃中被微生物分解的蛋白质。
过瘤胃蛋白质：饲料中的蛋白质未被瘤胃微生物分解，完整地进入真胃和小肠的蛋白质。
瘤胃降解蛋白质和过瘤胃蛋白质都是反刍家畜所需要的饲料蛋白质。前者供应不足影响瘤胃微生物的生长，从而引起家畜对饲料采食量和消化力的下降；后者供应不足，不能满足反刍家畜自身对蛋白质的需要。因此饲喂反刍家畜时，既要保证蛋白质在瘤胃中具有一定的降解率，又要采取一定的保护措施，保证过瘤胃蛋白质有一定的数量。
3、过瘤胃蛋白质
目前常采用的增加过瘤胃蛋白质的措施：
1、机械法 青草的干燥调剂，饲料的破碎、压榨、热处理等机械方法均能提高饲料中过瘤胃蛋白质的数量。
2、化学法 甲醛、氯化钠、氢氧化钠等化学物质可以减少蛋白质在瘤胃中的降解数量，增加其在小肠的消化吸收数量，同时还可提高家畜对饲料的采食量。
3、氨基酸保护法 一种方法是将氨基酸包被，另一种方法是使用氨基酸类似物、衍生物。
4、瘤胃氮素循环
唾液
口腔
NH3
瘤胃中
血液
尿素
肝脏中
尿
体外
饲料中的粗蛋白质在瘤胃中被分解为氨，一部分被合成菌体蛋白，一部分被瘤胃壁吸收，随血液进入肝脏，合成尿素。大部分尿素由肾脏排出体外，少部分尿素经唾液和血液返回瘤胃被重新利用，周而复始，这种现象称为“瘤胃氮素循环”。
瘤胃氮素循环是反刍动物所特有现象。这一过程不仅可以提高氮的利用率，还可以避免氨中毒
（二）非反刍畜禽对蛋白质品质的要求
1、理想蛋白质
一种饲料蛋白质的品质可以用其各种必需氨基酸的总含量来表示，或者由限制性氨基酸来表示。
各种必需氨基酸之间以及必须氨酸总量与非必需氨基酸总量之间具有最佳比例的蛋白质，称为“理想蛋白质”。
当饲料蛋白质组成的氨基酸齐全、搭配比例合适时，该蛋白质的品质就好，利用率高。
植物性饲料的蛋白质组成中，一般赖氨酸、甲硫氨酸和色氨酸比例缺乏，尤其是谷类籽实；而动物性饲料蛋白质中，其氨基酸组成齐全且比例比较合适，故品质好。
1、理想蛋白质
在畜禽生产中，由于谷类籽实占非反刍畜禽日粮的大部分，因此，要求我们在配合该类日粮时，必须补充谷类籽实中缺乏的必需氨基酸，如赖氨酸和蛋氨酸等，使日粮中氨基酸的配比“理想化”。
各种畜禽在各个生长阶段和不同的生产水平下，对氨基酸的需求量不同。因此，各自对理想蛋白质的要求不同。
理想蛋白质不允许过量供给任何一种氨基酸，也不能缺乏任何一种氨基酸。
应用理想蛋白质饲喂畜禽既节省蛋白质，又可获得较好的经济效益。
2、提高非反刍畜禽对蛋白质利用率的措施
蛋白质的来源不同，品质差异很大，在生产中采取综合措施，可合理地利用蛋白质资源，提高蛋白质的利用率。
（1）日粮中饲料组成的搭配要多样化 ：饲料的类型不同，蛋白质中所含必需氨基酸的种类和数量也不同。饲料的合理搭配，可使氨基酸起到互补的作用，使日粮中氨基酸衡，从而达到提高蛋白质利用率的目的。
玉米等谷类籽实中赖氨酸含量较低，甲硫氨酸相对较高，而豆粕中赖氨酸含量较高，甲硫氨酸含量相对较低，将玉米与豆粕按比例配合使用，能达到赖氨酸、蛋氨酸的互补作用。这是目前常用的玉米-豆粕型典型日粮。
2、提高非反刍畜禽对蛋白质利用率的措施
（2）补充氨基酸添加剂 ：直接向饲料中添加所缺少的限制性氨基酸，既能达到氨基酸平衡，又能一定程度上降低蛋白质饲料的用量，进一步降低饲料成本。
目前，在生产上应用的氨基酸添加剂主要是工业合成的赖氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸和色氨酸等，生产上常用L-赖氨酸盐酸盐、DL-甲硫氨酸、苏氨酸、色氨酸等形式添加。
2、提高非反刍畜禽对蛋白质利用率的措施
（3）日粮中蛋白质与能量要有适当的比例：在饲料养分的消化过程中，不同种类、不同生理状态和生产水平的动物对能量和蛋白质的需要各有一定的比例。
被动物所吸收的蛋白质中有70%~80%用以合成体组织蛋白，20%~30%用以分解供能。必须合理地确定日粮中蛋白质与能量之间的比例，尽量地避免蛋白质直接氧化供能。
我国“鸡的饲养标准”中的“蛋白能量比”就是表示此关系的指标。蛋白能量比是指日粮每兆焦代谢能所含粗蛋白质的克数，单位为g/MJ。
2、提高非反刍畜禽对蛋白质利用率的措施
（4）消除饲料中的抗营养因子：如生豆类与生豆饼（粕）中含有抗胰蛋白酶，影响蛋白质的消化吸收，经过蒸煮或焙炒后可破坏，温度控制在130℃以下，否则蛋白质中有效赖氨酸活性降低。
（5）补充与蛋白质代谢有关的维生素及微量元素：补充维生素A、维生素D、B族维生素及铁、铜，可促进蛋白质的代谢。
（6）补饲酶制剂：幼龄动物对蛋白质的消化能力较差，可在饲粮中添加蛋白酶类，提高蛋白质的消化率。
（7）控制饲粮中的粗纤维水平。
三、反刍动物对非蛋白氮的合理利用
（一）反刍动物利用非蛋白氮的机制
反刍动物主要靠瘤胃及大肠中的细菌对非蛋白氮进行降解，以尿素为例，其作用机制为：
尿素
二氧化碳
细菌酶
细菌尿酶
氨
糖类
酮酸
细菌酶
氨基酸
挥发性脂肪酸
菌体蛋白
细菌酶
胃肠
消化酶
氨基酸
（二）反刍动物对非蛋白氮（尿素）的利用
尿素含氮量在46%左右，在成年反刍家畜的日粮中添加尿素，可替代一定量的蛋白质。但尿素在反刍动物瘤胃中分解产生氨态氮并非全部合成菌体蛋白，如果利用不当很容易导致氨中毒。注意：
1、在补加尿素的日粮中必须有一定量易消化的糖类
瘤胃微生物在利用氨合成菌体蛋白的过程中，需要有能量和碳架的供应，这些可由可溶性糖为如淀粉的酵解来供给。
2、补加尿素的日粮中要有一定比例的蛋白质
蛋白质中的某些氨基酸如赖氨酸、甲硫氨酸等是瘤胃细菌生长繁殖所必需的营养，它们不仅能合成菌体蛋白，还具有调节细菌代谢的作用，可进一步提高尿素的利用率。一般情况下，在补加尿素的日粮中，蛋白质的供给水平可控制在10%～12%。
3、供给微生物活动所必需的矿物质
有些矿物质元素在微生物的正常代谢中起着重要作用。钴元素是维生素B12的组成成分，能调节蛋白质的代谢；硫元素是含硫氨基酸的组成成分，而这些氨基酸是合成菌体蛋白的原料；另外还要供给适量的钙、磷、镁、铁、铜、碘等元素。
4、控制喂量，注意喂法
尿素在脲酶的作用下分解为氨，由于脲酶的活性很强，使尿素在瘤胃中分解为氨的速度很快，如果尿素的喂量过大，很容易导致氨中毒。
动物氨中毒的表现：运动失调、肌肉震颤、痉挛、呼吸急促、口吐白沫等。这些症状一般在饲喂尿素后1h内发生，若不及时治疗，可能会导致死亡。因此，要严格控制尿素的喂量并注意喂法。
喂量：尿素喂量约为日粮干物质的1%或日粮蛋白质需要量的20%～30%或混合精料的2%，不得超过蛋白质用量的1/3。生后2～3月龄内的幼龄反刍动物和日产奶量高于30kg的奶牛禁用。
喂法：饲喂尿素时，须将尿素均匀地拌到精、粗饲料中，严禁单独饲喂或溶于水饲喂，不要与尿酶活性高的饲料（如豆类、苜蓿等）混合饲喂。可采取以下措施：
①在补加尿素的日粮中加入尿酶抑制剂。如醋酸氧肟酸、辛酸氧肟酸、脂肪酸盐、四硼酸钠等。
②饲喂尿素衍生物。如双缩脲、磷酸脲、脂肪酸脲等
③对尿素 进行包被处理。用糊化淀粉与尿素均匀混合后饲喂。可用玉米面糊或高粱面糊制成糊化淀粉。
④饲喂尿素精料。粉碎的谷物（70%～75%）、尿素（20%～25%）和膨润土（3%～5%）混合后，经高温高压喷爆处理。
⑤饲喂尿素舔砖。将尿素、糖蜜、矿物质压制成块状，让牛、羊舔食。

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