氨基酸飼料學

氨基酸飼料學(三)

林達雄

學歷：國立台灣大學畜牧系畢業

現任：省立宜蘭農工職校畜牧獸醫科教師

本文就是家畜家禽之氨基酸營養，以及氨基酸在飼料內的應用情形加以整理，以供業界參考。

三、蛋白質、氨基酸的營養價

　

(1)蛋白質的補給

蛋白質補給的目的

動物為了維持其身體，並進行成長、肥育、產乳、產卵或勞動而從飼料中攝取蛋白質。此種場合，人或野生動物由此而保持了健康，能進行必要的活動，並能進行生殖，但家畜或家禽的場合唯一最大的目的是由此使其達到飼養的目的，其他事項只是附隨性的需要而已。

例如，種豬與肥育豬 (肉豬) 就是具有不同的目的而分別飼養，故營養素的補給目的及其方法自然不同。人的場合為了保持一生的健康從幼時起就要注意營養，但家畜、家禽的場合除了特別的場合之外是不會飼養至開始老衰的。換言之，畜產的場合是行一定期間之特定目的的營養的補給。

而且，人之營養方面，營養素的效率高在生理上是良好的現象，在經濟上是不會當做 input：output ratio來評價的。畜產方面，飼料中之蛋白質的效率乃是重要的指標之一。如何以低成本進行營養素的補給，而且所補給的營養素如何有效率的使用乃成為技術目標。

補給效果之評價

此種場合，營養素之量的處理變成必要。雖然純粹以物理的、化學的量來表示在理論上是很理想的，但實際上過於複雜而缺乏再現性，多不實用。

例如，在飼料中或動物體中有無數之種類的蛋白質，欲一一瞭解其量是不可能的，實際上亦無意義。因此，飼料中之營養素的量，或動物所需要之營養素的量 (稱為要求量) 乃使用生理上的有效量的單位來表示，且符合要求量之營養素的量以飼料來補給。

因此，飼料中的含量與要求量就必須使用根據相同方式而來的單位。在使用營養素含量或營養素要求量的表時應確認這是根據何種評價法而來的單位。

必需氨基酸的供給

飼料中之蛋白質的補給目的是供給動物所必要的必需氨基酸與在可欠氨基酸的合成上所必需的氮素源。如前所述、碳素骨架可做為熱能源使用，但在此目的上碳水化合物或脂肪方面效率更佳、成本亦低，故代謝結果所形成的熱能雖然要計算在內，但使用蛋白質、氨基酸之最初目的並不是補給熱能。

而且，主要之飼料蛋白質為植物源，由動物之要求量來看時合成可欠氨基酸所需要的氮素量對必需氨基酸是時常過剩的，結果，有關蛋白質的補給就以必需氨基酸的供給為中心。

(2)飼料蛋白質之營養價的變動

蛋白質之營養價與氨基酸

自Osborne, Mendel 等發現動物給與蛋白質時其營養上的效果差異很大以來，再證明出此種差異是由於氨基酸的含量不同所致，且發現出有必需氨基酸與可欠氨基酸之別，且不含成為氮素源之蛋白質，單含有氨基酸與枸𡧛酸氨及其實低分子化合物之結晶的飼料即能達到正常的成長。由此確立出蛋白質的營養價乃是由其所含之可消化吸收的氨基酸而來的想法。

家畜、家禽之營養素要求量有種種表示法，但有一部份已不再用蛋白質的量來表示，而採用必需氨基酸的量來表示，不久的將來各國都會朝這個方向發展。同樣的，飼料蛋白質的營養價亦可能以其中所含之生物學上可利用之必需氨基酸來評價。

粗蛋白質的內容

但以下述幾點來考慮時從來所行之以粗蛋白質含量為主的評價法仍然很有效。

實際上被大量使用的飼料只是少數幾種而已，這少數幾種飼料的組合所進行之無數的飼養試驗成績，是值得我們參考之最能信賴的數值。這些飼料就是玉米．大豆粕飼料，以此為中心來應用時應當是不會發生很大錯誤。事實上，康納爾大學或伊利諾大學所行之以玉米．大豆粕飼料做為標準飼料 (reference diet) 的多數的研究成績被做為今日之飼料配合的技術體系的基礎。

如上所述，飼料種類雖然只有少數幾種，但此種飼料內所含之有效氨基酸的量並不一定。例如玉米方面不僅蛋白質的含量在變動，而且所含之蛋白質的種類的比率亦有變化，故總蛋白質的量及營養價亦在變動。

大豆粕特別經過加熱變性以適合家畜飼料用，但成為其程度之指標的水溶性蛋白質的含量並非時常一定。魚粉或肉粉方面其蛋白質的量及質的變動更大。但如在使用這些配合飼料原料之前，測定每個原料之生物學上有效的氨基酸，不僅非常煩雜，而且時間上亦不可能。

家畜、家禽的氨基酸要求量雖然經過很多研究，大體已告明瞭，現在可入手之要求量的表乃是在標準的飼養時粗略的區分者，仍然無法仔細對應實際所遭遇之條件或成長、泌乳期、產卵期、妊娠期等日齡所造成之不同要求量。

似此，在實際之飼料設計上，並非只要有了動物之氨基酸要求量的表及飼料之氨基酸含量的表，然後用算術簡單計算一下就可以了，必須具備有關蛋白質之營養價的評價的充分知識，並且加以應用。

(3)飼料蛋白質之消化率

消化率的測定

即使是氨基酸含量接近理想的蛋白質，若不能被消化吸收的話其營養價仍然是零。惟因被消化吸收的蛋白質形成氨基酸而進入血液中，與其他營養素一起被代謝，故無法直接測定出被攝影師的蛋白質中有多少被吸收。而且，飼料蛋白質的種類很多，其氨基酸組成各不相同，因此其氮素含量亦不一定。欲一一測定其被消化吸收的量是不可能的。

因此在家畜營養學上，就以下式所示的定義當做消化率，並進行測定。在實用上此亦行得通。由於是使用氮素的量來代替蛋白質，故為粗蛋白質的消化率。

粗蛋白質的消化率＝	吸收的氮素	×100＝	攝取的氮素－糞便中的氮素	×100
	攝取的氮素		攝取的氮素

此種場合，實際使用的動物，即使與實際將給與此種飼料的動物是同種者，亦必須當做一種實驗動物而能正確推斷出實際給與時引起的消化吸收。因此，必須具備做為實際動物所要求的種種性質。即可得到整齊而不帶有疾病之一定數目的群，能承受適口性低之實驗飼料、狹窄之籠飼、定期的體重測量及其他實驗操作等實驗條件。

尤其是消化器更容易受到種種緊迫的影響，故在消化率之定量的測定上必須特別留意動物的選擇及環境條件，並瞭解實驗本身就會成為緊迫。例如使用子豬進行實驗時，就常發現這些子豬在體重測定後發生下痢。

外表之消化率及DCP

由為所吸收的氮素未能直接測定，故以攝取之氮素與糞便中之氮素的差，即糞便中未出現之氮素的量來代用。但即前所述，在消化管內有超過攝取蛋白質量之多量的蛋白質分泌出來，其中有相當量不被消化吸收而出現於糞便中，故糞便中之氮素除了不被消化吸收的飼料的成分外，亦包括內因性的氮素。因此上式之分子 (攝取的氮素𠪴T便中的氮素) (被吸收的氮素) 在做為推定值方面顯得過少。

因此，經由此種方式所得到之消化率的測定值變得過少。真正之消化率為 80~95%者，在此種方式下被評價為70~85%。此種方式的消化率在相對比較下算是具有充分的實用性而被稱為“外表之消化率”，一般所言之消化率即是指此種外表的消化率。

飼料中之蛋白質 (N×6.25) 的量乘以消化率，可算出可消化粗蛋白質的量，此可用於表示飼料之蛋白質含量或蛋白質的要求量。例如，日本飼養標準，在牛、豬方面除了粗蛋白質外亦列出可消化粗蛋白質 (DCP) 的要求量。

這是因牛或豬所給與之粗飼料或農產副產物含有相當量之非蛋白態氮素 (主為amide)，而且消化率之絕對值低，故粗蛋白質含量與可消化粗蛋白質含量的相關不高所致。被大量使用的玉米及大豆粕非蛋白質氮素少，消化率亦高，故其相關性很高，豬與雞方面多半使用粗蛋白質。

糞尿之分離

蛋白質之消化率的測定，如前所述，是就粗蛋白質，即全氮素進行，但與其他成分不同者是有¬ 有內因性的氮素，尿中有氮素等兩個問題。尤其是後者的場合，就不將糞便與尿完全分離而採取的話就無法測定。因此，小動物方面是使用雙重鐵絲網底的籠子，中、大動物是使用糞袋，或其他具有糞尿分離裝置的代謝裝置。糞、尿混合排泄的雞問題更為複雜，此要進行人工肛門設置手術，進行分離採取。

真正之消化率

內因性之氮素成為問題時，使用無蛋白質飼料另外測定糞便中之內因性氮素，將此扣除外算出真正的消化率。

蛋白質之真正的消化率＝	攝取的氮素－(糞便中之氮素－內因性氮素)	×100
	攝取的氮素

試驗飼料

消化率應儘量在正常的生理條件下測定才能得到正確的值。另一方面，在測定時無可避免的會遭遇到一些相反的條件。例如，欲使動物保持正常的狀態，必須給與營養素要求量得到滿足的飼料，但另一方面，欲測定消化率的飼料原料 (單味飼料) 之營養素含量多半偏頗。

產卵雞之粗蛋白質要求量為16%，而大豆粕之粗蛋白質含量高達45%，因此，大豆粕是無法單獨給與的。因此，首先要作成基礎飼料測定其消化率，此加入一定量之欲測定的飼料後再測定消化率，由兩者的成績算出供試飼料的消化率。此處應注意者，是在基礎飼料內加入供試飼料後，基礎飼料的消化率不會改變，此為其前提條件。惟飼料之消化率亦可能因其成分含量或食下量而發生變動，故正確性很難掌握。

另外，出生後與生俱來的食性，以及此後在各種條件下所造成的食性亦有很大影響。因此，有人提議將供試飼料之成分含量與供試動物之營養素要求量的差以精製的澱粉、脂肪、蛋白質、纖維、無機鹽等補足，作成完全合乎營養素要求量，且食下量能夠一定的飼料以進行消化試驗的方法。

全量援取法

如前所述，消化率乃是糞便中未出現的成分對飼料中之成分的百分比，故必須正確瞭解飼料之食下量及飼料之成分含量，糞便的量及糞便中之成分量，但由飼料至糞便的過程中，免不了會有一些前食由來之糞便混合在內，並且有一部分糞便殘留在以後，故在消化試驗之本試驗期，要設有在相同條件下之預備試驗期 (雞、豬為7日，牛、馬為10日)，採取本試驗期間 (例如7日間) 所排泄的糞便，以此做為同期間食下之飼料由來者，加以分析、計算。

由於實用之消化試驗有這些前提條件，故豬、雞給與穀類、蛋白質飼料、糠麩類等屬於濃厚飼料者時，除了特殊之調查目的外，使用有權威之機關所發表之消化率的數值，比自己一一加以測定有更好的結果。

簡單法

由於消化試驗需要莫大的步驟及時間才能完全，故考查出各種簡便的方法。

使用標識物質的方法：消化率為零，在消化管內不發生變化，與飼料中之不消化成分同樣速度通過而出現於糞便中時化學分析均容易，能滿足這些條件的物質做為標識物質而一定量混合於飼料內給與。由於此物質在消化吸收過程中的減少率 (消化率) 為零，故由飼料及糞便中的成分 (例如粒蛋白質) 含量，與飼料及糞便中之標識物質的含量，按照比例計算可知道成分的消化率。雖然欲得到糞便之均一的分析試料，需要採取某種程度的糞便量，但不需糞便之全量的定量採取的最麻煩的操作。

標識物質是使用氧化鉻 (Cr₂O₃)，polyethyleneglycol (PEG)。另外，有一種內部標識法測定綠草所含之chromogen (以85%acetone抽出之最大吸收410 mu的物質)，酸不溶性灰分 (AIA) 等，可知成分與消化率及飼料的食下量。豬、雞給與濃厚飼料時可用氧化鉻，牛給與粗飼料時可用內部標識。

人工消化試驗法：是使消化的過程於invitro (試管內) 再顯現的試驗，有在各種條件下使用不同酵素的方法被提議出來，但所記載之標準方法是以鹽酸胃蛋白分解酵素處理測定不溶性之蛋白質以算出消化率者，AOAC (美國公定法) 方面是以含0.2%胃蛋白分解酵素 (pepsin) 的0.075N鹽酸液行45℃，16小時振盪。飼料成分中單是蛋白質之消化率的數值雖有某種程度的信賴性，但在不同條件下其數值可能變動。

(4)成長試驗

以精製飼料進行成長試驗

Osborne與Mendel以種種之蛋白質，在單獨而同以水準下給與老鼠時，發現其成長有顯著差異，自此以後，成長試驗法乃成為蛋白質之營養價的最基本的評價手段。尤其是近年來氨基酸及其他營養素的研究有很大進展，成長所需要的各種營養素已經明瞭，亦可以化學上精製之物質的混合物來飼養動物，故此種試驗法更趨合理。

另一方面，做為實驗動物所用之老鼠或雛雞，在遺傳上、微生物學上均能妥善控制，評價的精確度亦獲得改善。表3~1是Scott所記載之康納爾大學所使用之雛雞成長試驗用的精製飼料。

表3~1 雛雞成長試驗用之精製飼料

	a	b	C
大豆．分離蛋白質	--- %	25.00%	--- %
酪蛋白	25.00	---	---
氨基酸混合物	---	---	23.64
L-精氨酸．鹽酸	1.50	---	---
DL-甲硫氨酸	0.40	0.60	---
甘氨酸	1.00	0.40	---
精製玉米油	4.00	4.00	5.00
蔗糖	---	---	59.46
葡萄糖	57.54	60.17	---
纖維	3.00	3.00	3.00
維他命混合物	1.20	1.20	1.20
礦物質混合物	6.36	5.63	7.70

在不含欲測定營養價之蛋白質，氨基酸的基礎飼料內階段性的加入供試品，

或同水準加入對照的蛋白質，例如酪蛋白，測定體重的增加量，並測定相對的營養價。如此測定出各個氨基酸的要求量。此種場合，消化率與體內的營養價是合併計算在一起，但因精製飼料的消化率極高，故結果的解析很容易，此為其優點。

PER

欲以數量表示蛋白質的營養價，乃測定體重增加量及飼料攝取量，並由飼料攝取量算出攝取蛋白質量，且列出每單位攝取蛋白質量之體重增加量，此種方法稱為蛋白質效率 (protein efficiency ratio；PER)。

PER＝	體重增加量
	蛋白質攝取量

此值視動物之日齡、飼料之蛋白質含量及其他多種條件而變動，故必須以標準化的方法來測定。通常是使用離乳幼鼠，給與蛋白質10%的飼料，計算飼養4週間的成績。AOAO記載有其標準化的方法。PER做起來比較麻煩，但對未知的試料能瞭解整個蛋白質飼料之營養價的概略。

(5)蛋白質之營養價的測定方法

前述之營養價的測定法需要相當煩雜的實驗操作，而且測定值的變動有時很大，故考查出種種簡便法，成長實驗之簡法是利用微生物的成長，能在短時間內於試管內測定出來。

Dunn等試行用纖毛蟲類，田村等試行用乳酸菌測定營養價。Whipple以plasma pheresis採取一定量的血液，血漿以外的血液成分捨棄的方法以測定血漿蛋白質的再生能，從而推斷體蛋白質的合成量，以此代替氮素出納的測定，Harrison等測定肝臟蛋白質的再生能，並表示出與飼料蛋白質之營養價的相關。森本等測定肝臟與腎臟之重量及蛋白質量，Cambell等測定肝臟之細胞質蛋白質，均顯示與飼料蛋白質的生物價有很高的相關。Bricher等以尿中Creatine量為基準，測定尿中氮素排泄量之增減，並推定飼料蛋白質之生物價。Elvenhjem測定肝臟之Xanthinoxidase活性，並顯示此與飼料蛋白質之生物價有很高的相關。

此後由於陸續明瞭動物之氨基酸要求量及蛋白質之氨基酸含量，故不大行各個蛋白質之生物價的測定。測定生物價的最大意義，是顯示蛋白質的營養價與其氨基酸組成的相關性極高。

(6)蛋白質之營養價與氨基酸組成

化學值 (Chemical score)

蛋白質在營養上的功用是供給必需氨基酸及可欠氨基酸合成上所需的氮。蛋白質的營養價以生物價的形態被定量測定。另一方面，蛋白質之氨基酸含量由Block測定得很多。根據這兩方面的資料，蛋白質之營養價的氨基酸說可用下述之指標來定量。

在營養價之點呈現生物價100，且為最理想的蛋白質乃是全卵蛋白質。因此，蛋白質之必需氨基酸含量與全卵蛋白質之必需氨基酸含量相比，且相對的含量最少的必需氨基酸限定了此蛋白質的營養價 (生物價)，在此種意義下此含量最少的必需氨基酸稱為第一限制氨基酸。成為第一限制氨基酸的氨基酸含量經添加氨基酸提高至與全卵蛋白質的此種氨基酸相等後，其次相對性的含量少的氨基酸又限定了此蛋白質的營養價，此種氨基酸稱為第二限制氨基酸。

大豆蛋白質之第一限制氨基酸為甲硫氨酸，第二限制氨基酸為離氨酸。第一限制氨基酸?大豆蛋白質方面為甲硫氨酸?的含量與同一氨基酸對全卵蛋白質中的含量的百分比稱為化學值 (chemical score) (表3~2)。Mitchell曾就多數之蛋白質檢討生物價與化學值的相關，顯示其相關係數很高。

表3~2 蛋白質之氨基酸組成及化學值

氨基酸	全卵蛋白質	對全卵蛋白質中之含量的百分比，%
氨基酸	(%)	獸肉	魚肉	小麥	玉米	米	大豆粕	酵母	苜蓿
組氨酸	2.4	137	108	88	104	71	121	125	87
離氨酸	7.0	143	129	39	33	46	97	116	70
苯丙氨酸	6.3	79	70	81	79	79	84	67	71
酥氨酸	4.5	89	84	89	133	127	89	80	127
苯丙氨酸+酥氨酸	10.8	83	76	84	88	99	86	72	83
色氨酸	1.5	93	80	80	40	87	93	87	103
甲硫氨酸	4.0	80	80	62	77	75	42	65	57
胱氨酸	2.4	50	50	75	62	54	79	38	67
甲硫氨酸+胱氨酸	6.4	69	69	67	72	67	55	55	61
羥丁氨酸	4.3	116	109	77	86	88	91	123	77
白氨酸	9.2	87	103	76	163	89	87	89	70
異白氨酸	7.7	78	84	52	83	68	78	73	47
纈氨酸	7.2	76	83	60	74	86	74	82	61
限制氨基酸		甲硫氨酸	甲硫氨酸	離氨酸	離氨酸	甲硫氨酸	甲硫氨酸	甲硫氨酸	異白氨酸
化學值	100	69	69	39	33	46	42	55	47
必需氨基酸指數	100	87	87	67	71	75	84	82	72
生物質鼠	96	76	85	67	62	70	75	69	58
豬			76		61

表3~3是有吉等的實驗成績，在成雞及成鼠方面第一限制氨基酸為甲硫氨酸的場合生物價與化學值相一致，但第一限制氨基酸為離氨酸的場合，像小麥麩質 (wheat gluten) 或玉米等不一致的例子很多。

表3~3 飼料蛋白質之生物價與化學值

蛋白質源	生物價		化學值	第一限制氨基酸
蛋白質源	成雞	成鼠	化學值	第一限制氨基酸
酪蛋白	61	60	61	甲硫氨酸
小麥麩質	62	63	27	離氨酸
魚粉	74	65	69	甲硫氨酸
大豆粕	57	67	56	甲硫氨酸
麩皮	62	58	42	離氨酸
脫脂米糠	64	60	46	離氨酸
玉米	63	61	33	離氨酸

此種不一致有幾種理由，但在理論上重要者是必需氨基酸比理想的量不足的場合，對蛋白質合成量的影響視氨基酸的種類而不同。色氨酸不足時對成長及氮素出納立即發生強烈影響，但離氨酸不足時影響緩慢。

飼料營養雜誌第二冊合訂本

1987年一月號至1987年十二月號

飼料營養：1987年第三期(25)

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