动物营养学-第四章1

第6、7次课学时4授课题目（章，节）第四章蛋白质营养授课类型（请打√）理论课□研讨课□习题课□复习课□其他□教学目的：比较学习并掌握反刍与非反刍动物的蛋白质营养原理及其异同，掌握蛋白质品质的有关概念和提高蛋白质利用效率的理论知识，了解蛋白质周转代谢。教学方法、手段：板书、多媒体教学重点、难点：反刍与非反刍动物的蛋白质营养原理及其异同教学内容及过程设计补充内容和时间分配一、课程回顾1、必需脂肪酸、脂类的额外能量效应的概念2、必需脂肪酸通常包括哪几种？3、比较非反刍动物和反刍动物脂肪类消化、吸收和代谢的异同。4、必需脂肪酸的概念、作用及来源。5、何谓脂类的额外能量效应？简述其可能的机制二、讲授新课第一节蛋白质组成及营养作用一、组成结构1．元素组成：P232．氨基酸：P24表4-2二、营养生理作用1．构成体组织2．形成生物活性物质3．修补体组织4．供能5．产蛋产奶（10分钟）课程回顾（20分钟）蛋白质组成及营养作用第二节单胃动物蛋白质营养一、消化吸收1．消化酶单胃动物的蛋白质消化在胃和小肠上部进行，主要靠酶消化。消化酶有三个来源：胃粘膜、肠粘膜和胰腺，刚分泌出来的为酶原，水解一个短肽后被激活，主要过程为：HCl胃粘酶原胃蛋白质酶糜蛋白酶原糜蛋白酶肠激酶胰蛋白酶原胰蛋白酶肠道中起作用的酶有二种，一种内切酶，从肽链中间水解长肽链为短肽链，二是外切酶，作用于小肽链，水解末端肽链为游离AA，外切酶可分为氨肽酶和羧肽酶两种。幼龄反刍动物可分泌凝乳酶于真胃中，起凝固乳蛋白作用，降低其通过水解的速度，延长酶作用时间，改进乳蛋白利用率。肠道多种蛋白酶的种类、来源及分解底物与产物如下表：消化道主要蛋白酶类（见《饲料学》P12）2．消化过程从胃中开始消化，天然蛋白不能被消化酶消化，因其特异有序的立体结构可阻止消化酶的作用，蛋白质变性后可使有顺变无序，增加对酶的敏感性。HCl和加热可使蛋白质变性，HCl处理变性后对胃蛋白酶更敏感。消化过程：胃蛋白酶和HCl十二指肠胰酶（碱性）蛋白质大分子多肽小分子多肽（2-6AA）+游离AA刷状缘（肽酶）游离AA未消化蛋白质进入大肠，在微生物作用下分解为AA，N及其他含N物质，大部分不能被利用，但草食动物盲肠和结肠可消化50%的日粮蛋白质。3．吸收AA的吸收主要在小肠上部完成，为主动吸收，VB6可提高正常AA的转运，有三个转运系（50分钟）单胃动物蛋白质营养统分别转运碱性、酸性和中性AA，三个系统各有不同载体：同一类AA之间有竞争作用，但不影响另一类AA吸收。各AA吸收速度顺序为：L-AA高于D-AACysMetTryLeuPheLys≈AlaSerAspGlu4．影响消化吸收的因素影响消化酶活性的因素动物年龄：（时间效应）蛋白质的水解：（底物诱导效应）日粮矿物元素水平：（酶激活剂）蛋白营养因子：（胰蛋白酶抑制剂）饲料加工：（加热过度发生Maillard反应）饲养管理：（补饲，底物诱导效应）影响吸收的因素：AA平衡：肠粘膜状态二、AA营养1．EAA与N-EAA动物（猪、狗、猫、人、大鼠等）EAA相似Arg、His、Lys、Met、Ile、Leu、Phe、Thr、Try、Val。Arg对猪是非必需AA。幼畜不足，生长猪可合成需要量的60-70%，成年猪可全部合成，非EAA对生命生存不必要，但对最大生长率必要。对禽EAA有11种，上述10种+甘。Glu、Ser、Pro是半必需AA。大部分EAA除Lys和Thr外，均可用其α-羟基类似物来代替，动物不能体内合成EAA的碳骨架，但可将NH2转移到这些C骨架上。非EAA概念非EAA绝大部分由日粮提供，不足部分才由体内合成。EAA可能转化为非EAA，如Met→Cys、Phe→Tyr、Gly→Ser，因而增加这些非EAA的供应量可减少EAA需要量，如对猪禽，胱可满足50%的Met需要，Tyr可满足30%的Phe的需要量。非EAA∶EAA=60∶40或55∶452．限制性AA概念，见书P31-32限制性AA确定量法与参比蛋白比较，求出化学比分（见原稿）与需要量比较求出满足需要的程度（见《饲料学》P14表2-3）常用饲料LAA顺序（见书P14表2-4）3．EAA的作用与蛋白质互补作用（效应）EAA作用及缺乏症AA互补作用，多种饲料混合使用可起到AA取长补短作用，互补的时间效应（见原稿）。AA互补的实践意义。三、AA平衡理论及理想蛋白（一）AA平衡概念AA平衡理论水桶理论AA缺乏一种或几种不能满足需要AA拮抗Lys-Arg、Val-Ile-Leu、Thr-Try，添加可克服AA中毒一种或几种大大超过需要量，其它作用不能被添加另一种AA所克服AA不平衡的影响猪（饲养学P15表2-5），鸡（营养学P36表4-10，2-6）（二）理想蛋白1．概念2．IP的AA组成表达方式：g/16gN，EAA∶Lys（理想AA模式）3．IPAA模式的研究方法①分析生长猪体组织的AA组成；②总结AA需要量；③N平衡试验。4．IPAA模式5．可消化理想蛋白6．IP的作用①确定AA需要量；②指导饲粮配合；③预测生产性能；④提高N利用率，降低N排泄量，减少环境污染。理想蛋白1．概念Howard（1958）最早提出，叫完全蛋白，要求Lys为5.3g/16gN，Mifchell（1964）正式定义：“可以被完全消化和代谢的蛋白质，其AA组成与动物维持和生产的AA需要完全一致”。目前定义：AA间平衡最佳的蛋白质，包括EAA之间、EAA与NEAA之间。理论基础：IP主要研究在猪禽上，猪禽蛋白质沉积对AA构成的要求是相对恒定的，一般不受基因、性别和体重的影响。猪的整个生长期所需的最佳AA平衡只有一个，原因：①因维持需要占总需要的比例很小（3-6%），生长猪对AA的平衡的要求主要由生长需要决定；②不同性别或体重的生长猪，其躯体AA比例相当恒定，AA需要量的差异仅是绝对量的差异，而AA之间的比例总是不变的；③BV高的蛋白质，AA比例与肌肉相似；④AA需要量的差异在用以Lys为基础的相对比例表示时髦大大降低。2．IP的AA组成表达式（1）g/16gN（2）以Lys为100的EAA相对比例——理想AA模式，以Lys作参比的原因（Wang，1992；Baker，1994）。和其它AA比，Lys的分析测试简单易行（尤其是与EAA和Try比）；Lys的主要用途是合成蛋白质（三甲基Lys用于合成肉毒碱）；有关畜禽Lys需要量的影响因素的研究文献较多；Lys需要最大且常是猪禽日粮的第一、二LAA；配制日粮时，可以用价格便宜的合成Lys。3．IP模式的研究方法（1）分析畜禽躯体或肌肉组织的AA组成；（2）总结已测定的各种AA需要量；（3）N平衡试验。Wang&Fuller，1989，IP中每一种AA都是等限制的，日粮中若扣出20%后观测N沉积的变化，如图A是第一LAA，C对于第一LAA来源扣出的20%是多余的，B处于中间。4．IP模式EAA模式：下表猪的IP模式ColinWhitemore1993（g/kgIP）Baker（1993）（可消化AA）5-2020-5050-100Lys70100100100Arg423630N沉积（对照的%）AA摄入量（对照的%）AB对照10090808090100CHis25323232Try15181920Ile40606060Leu75100100100Val50686868Phe+Tyr75100100100M+C40606570Met303030Thr45656770鸡的IP模式NRC（1994）11CPBaker（1994）Baker（1994）1-21日龄21-42日龄Lys100100100100Arg114105105105His32323232M+C82727275Met463637Phe+Tyr122105105105Phe66Thr73676770Leu109109109109Ile73676767Val82777777Try18161617Gly+Ser11465Pro44NRC为总AA，其余为可消化AA。EAA∶NEAAARC（1981）：猪1∶1Colin（1993）435∶575（EAA中不包括Arg）Wang（1989）45∶555．可消化理想蛋白6．IP的应用少于15个单糖单元的多糖叫寡糖。瘤胃中尽管许多细菌具有降解大分子蛋白的能力，但只有为数不多的细菌能够产NH3，其中B.ruminicola是最主要的产氨菌，其量占细菌总数的15%左右。这些细菌不能只靠蛋白或AA生长，必须由糖类物质提供能源。此外，最近分离出三种高效产氨细菌（strainsc,F.SR），其总量不超过瘤胃菌体的5%，但产氨能力约占瘤胃总产氨能力的35-50%，它们几乎不能利用任何糖类物质，能够利用一种或几种AA作为唯一能快速生长为G+菌，低浓度瘤菌素（Fum）可完全抑制其生长。产氨能力是常规产氨菌的20-30倍。这些细菌不能分解蛋白质和大分子肽，但可利用其他细菌分解蛋白质产生的小肽和AA。第三节反刍动物蛋白质营养反刍动物对饲料蛋白质的消化约70%在瘤胃受微生物作用而分解，30%在肠道分解。一、瘤胃微生物对N的消化与利用1．消化瘤胃中有40%的细菌是有蛋白质分解活性，细菌的蛋白质分解酶是细胞结合型，位于细胞表面，因而可成功地与底物接触，瘤胃微生动物具有强大的细胞内蛋白质分解酶，这些微生物蛋白质分解酶最适pH为6-7。瘤胃微生物分解蛋白质的过程：脱氨蛋白质→肽→AAC骨架+NH3→VFA+CO2+NH3瘤胃中VFA只有少量是来源AA的降解，大部分来自C.H2O降解，饲料中能被细菌发酵而分解的蛋白质叫瘤胃降解蛋白质（RDP），不能被细菌分解，只有到瘤胃以后（真胃、小肠）才能分解的蛋白质叫非降解蛋白（VDP），或过瘤胃蛋白。2．利用蛋白质降解产生的NH3在有充足能源物质时被微生物利用合成蛋白质。瘤胃微生物N中，有50-80%来自于NH3，有30%来自除NH3外的其他N源，如AA、肽。微生物利用NH3是按AA脱氨的逆过程进行的，即将NH3加入酮酸中，主要是α-酮戊二酸在谷氨酸脱氨酶作用下加NH3，形成Glu，通过转氨形成其他AA，合成非EAA所需酮酸来自于C.H2O的降解，EAA所需的C骨架通过还原羧化反应而合成。微生物利用NH3的能力有限，当瘤胃NH3浓度达5mM（9mg/200ml）时，瘤胃蛋白质合成达到最大水平，超过微生物利用的NH3吸收入血，进入肝脏合成尿素，大部分从尿中排出，少部分（20%以下）通过唾液再循环进入瘤胃，或直接从血液通过瘤胃壁扩散入瘤胃。瘤胃NH3浓度低时，尿素进入瘤胃的速度增加，作为瘤胃微生物的第二个N源，这就是反刍动物N节约机制。（20%）（50分钟）反刍动物蛋白质营养唾液（尿素）瘤胃血液肝脏（尿素）（80%）（NH3）（NH3）3．影响利用的因素（1）瘤胃内环境的稳定（2）日粮含CP水平CP13%可使瘤胃NH3浓度达到9mg/100ml，高于需要量的CP被浪费，使瘤胃NH3过高。（3）蛋白质种类低于13%CP时，可加尿素或铵盐，高于13%时加尿素效果差，严重过量时的尿素和铵盐是有害的，因为尿素的解毒机制不能对付高于80mg/100ml的NH3血浆，瘤胃碱性过强，pH增加，血氨增多，血液pH增加，损伤血液排出CO2的能力，导致紊乱或致死。（4）其他养分充足的C、H2O、P、S、C·H2O供微生物生长和合成C骨架，P用于合成核酸，S用于合成Met和Cys。二、微生物蛋白质的品质微生物蛋白质的AA组成变化很小，AA约占微生物总N的79%，DNA4.1%，RNA11.3%，其他为非AA氮。微生物蛋白质中，细菌CP含量为58-77%，原生虫CP含量24-49%，其生物学价值平均为70-80%。由于下列原因，微生物蛋白质的品质不如饲料蛋白质。①很多饲料蛋白质AA组成比微生物蛋白好；②饲料蛋白质转化为微生物蛋白时，有大量的N被损失，大约20-30%，这是由于不能被微生物利用的NH3以尿素形式排出，且微生物蛋白的合成和尿素分泌需大量的能量。③微生物N中有10-20%是核酸和粘肽