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摘要:瘤胃飼料蛋白質降解動力學是科學計算飼料粗蛋白中瘤胃降解蛋白質和非降解蛋白質的基礎。本文描述了計算特定日糧背景條件下飼料原料中RDP和RUP的理論方法,并給出了具體的計算實例。同時按飼喂狀態,分別總結了不同類型奶牛飼料中蛋白質的特性指標,供讀者在用新的《奶牛營養需要》標準體系設計奶牛日糧配方時參考。
一、瘤胃蛋白質降解動力學
飼料粗蛋白(CP)在瘤胃中的降解是影響奶牛瘤胃發酵和氨基酸供應的一個重要因素。瘤胃降解蛋白質(RDP)和瘤胃非降解蛋白質(RUP)是飼料CP中兩個功能截然不同的組分。飼料CP在瘤胃中的降解為微生物的生長和微生物蛋白質的合成提供了所需的肽、游離氨基酸和氨。瘤胃合成的微生物蛋白質提供了小腸氨基酸流量中的絕大部分。瘤胃非降解的蛋白質是動物吸收氨基酸的第二重要來源。瘤胃中飼料蛋白質降解的動力學知識,是科學配置飼糧使瘤胃微生物獲得充足RDP和宿主動物本身獲得充足RUP的基礎。
在NRC《奶牛營養需要》的第7次修訂版中,將飼料中的CP劃分為A、B和C三個組分。組分A為在零時間點迅速溶解的非蛋白氮(NPN)部分,其溶解速度(Kd)可假設為無窮大;組分C為在化學分析時屬于從酸性洗滌纖維(ADF)中回收的那部分蛋白質既酸性洗滌不溶氮(ADIN),是被認為不能被降解的蛋白質,其溶解速度(Kd)可假設為零。剩余的B組分則代表了潛在可降解的真蛋白部分。在 NRC《肉牛營養需要》還將B部分細分為B1、B2和B3,各部分具有不同的降解速率(Kd)。但在新版的《奶牛營養需要》中,組分B不在細分而給出統一的Kd值。利用每種飼料原料CP中RDP和RUP的含量可用下列2個方程式計算:
RDP=A+B(Kd/(Kd+Kp)) (1)
RUP=B(Kp/(Kd+Kp))+C (2)
其中RDP=飼料原料中瘤胃降解蛋白(% as_fed); A=飼料CP中的A組分(% as_fed); B=飼料CP中的B組分(% as_fed); Kd=B組分的降解速率(%/h),可用尼龍袋方法測定;C=飼料CP中的C組分(% as_fed); Kp=瘤胃內容物的外流速率(%/h)。
在應用上述方程式設計奶牛日糧時,還必須估測每種飼料原料瘤胃外流速率Kp。NRC(2001)總結了275個試驗的研究結果,推薦了計算不同性質飼料原料Kp的方程式:
估測濕的粗飼料(青貯或新鮮牧草): Kp=3.054+0.614 X1 (3)
估測干的粗飼料: Kp=3.362+0.479 X1—0.007X2—0.017X3 (4)
估測精料: Kp=2.904+1.375 X1—0.020X2 (5)
式中X1=干物質采食量(%體重);X2=飼糧DM中精料比例(%DM); X3=飼料原料中中性洗滌纖維(NDF)含量(%DM)。由此可見,各種類型的飼料原料在瘤胃中的外流速率受控于動物本身、干物質采食量、日糧類型等因素而動態變化,與瘤胃養分消化的動力學特征相呼應。
二、降解動力學模型的應用
瘤胃降解動力學模型建立的主要目的是科學獲得每種飼料原料的RDP和RUP數值,為優化設計反芻動物的日糧配方提供數據基礎。從公式(1)~(5)不難發現,每種飼料中的RDP和RUP的含量不是測定值,而且在一定時空條件下的計算值。它們既與飼料原料本身的蛋白質組分有關,又與待配制日糧的結構(精、粗飼料比例)、干物質采食量以及動物體重等有直接的關系。這意味著評定飼料的RDP和RUP必須與具體的日糧配制的背景信息結合起來,才能通過公式(1)~(5)得出具體的結果。為此,以下假定以配制大體型泌乳奶牛的日糧配方為例,說明用瘤胃蛋白質降解模型計算奶牛能量飼料的RDP和RUP。日糧配制的基本參數為:奶牛體重為680kg, 產奶天數=11天,乳脂率=3.0%,干物質采食量=12kg,并且按粗料和精料干物質比例F:C=30:70、40:60、50:50和60:40四種情形考慮。表1總結了奶牛能量飼料原料中CP及其組分含量、組分B的溶解速率Kd值。
表1 奶牛能量飼料原料中蛋白質及其組分含量(飼喂狀態)
[table1]
飼料名稱及描述 |
干物質 % |
粗蛋白 % |
蛋白質A % |
蛋白質B % |
蛋白質C % |
B組分 消化速率%/h |
大麥(干壓片) |
91.00 |
11.28 |
3.41 |
6.90 |
0.97 |
22.70 |
黃玉米(破碎,干) |
88.10 |
8.28 |
1.98 |
6.00 |
0.30 |
4.90 |
黃玉米(粉碎,干) |
88.10 |
8.02 |
1.92 |
5.81 |
0.29 |
4.90 |
黃玉米(蒸汽壓片) |
88.10 |
8.02 |
0.14 |
6.64 |
1.24 |
3.30 |
黃玉米(高水分谷物,直接壓片) |
71.80 |
6.61 |
1.84 |
4.72 |
0.05 |
5.10 |
黃玉米(高水分谷物,粉碎) |
71.80 |
6.61 |
1.84 |
4.72 |
0.05 |
5.10 |
連軸黃玉米(粉碎,干) |
89.20 |
7.67 |
2.30 |
5.22 |