飼料配合講座(21)
(二)禽畜的蛋白質,胺基酸需要量
決定禽畜的蛋白質與胺基酸之需要量與熱能同由飼養試驗而得或其生產需要計算而得。
1.維持的需重量與不可避免的氮損失量:
動物為維持正常的生理機能,有賴於組織的氧化活動,因此必有一定量之構成組織的蛋白質損失,亦即氮素之損失,氧化作用之結果,氮素由尿、糞及皮膚等路徑排泄,Rubner稱此即為不可避免的氮損失(Obigatory nitrogen loss)。
(1)尿中內源性氮素代謝與基底代謝
上述不可避免的氮損失中,以尿中之氮素損失最為重要,此最低量尿氮即內源尿氮(endogenous urinary nitrogen)代表維持動物生存之體內氮的最低損失量,由內源尿氮的排出,可測出動物維持時所需的氮量(或蛋白質)。內源性尿氮之排出,同基底代謝,其差異並非隨活動體重而變,而是隨代謝體重而改變。
Brody之關係式為N(mg/day)=146W0.72
而BM (Kcal)=70.5W0.75至N/BM≒2.0(mgn/kcal),所以基底代謝1kcal相當於2mg的內源性氮素。
(2)糞中代謝性氮素與自皮膚損失的氮量
糞中之氮素包括由飼料而來氮素及消化液或腸管上皮組織之剝離片而來氮素或腸內細菌而成的氮素等,由飼料而來以外之氮素為糞中代謝性氮素。(Metabolic fecal nitrogen)因含腸內細菌之氮素(體內氮素代謝之最終產物),致無法精確測出,受攝取纖維之量或糞便乾燥量而影響。
由皮膚損失之氮量,大概有三種,第一為表皮於生前表皮角化層之脫落,其次為毛髮與爪之成長之氮素損失,第三為發汗時氮素之損失。成人之汗中含有28∼53mg%之氮素成分,包括遊離胺基酸尿素,肌酸肝、阿摩尼亞等,其中以尿素含量為最多,發汗之氮素損失,受氣溫條件或勞動狀況所影響。
(3)由各種因素加算法之蛋白質需要量之決定
身體中氮素之損失有三種路徑,即尿、糞及皮膚等,將其個別求出,再加上動物之維持所需的氮素量,再求出蛋白質量即為因素加算法(Factorial Method)。
雞之維持必需的蛋白質量依Scott et al之計算如下:
內源性氮素損失包括尿中氮素之損失、糞中代謝性氮素及自皮膚損失之氮素。
250mgN×6.25≒1600mg蛋白質
即每公斤體重1日損失1.6克之蛋白質。
白色來航雞,用於維持之蛋白質利用率為55%,則維持所需之蛋白質量(g/日)為(0.0016×體重(g))/0.55
NRC之應用標準,其氮素之損失量為代謝體重之200mgN/Wkg0.75
熱能之需要量GE為117kcal/Wkg0.75 (200mgN×6.25)/117kcal=10.7mgprotein/kcal GE
為維持所需之最低蛋白質需要量Lloyd et al對於肉食動物、雜食動物、非反芻動物、反芻動物等之維持所需蛋白質之需要量之計算法如下:
反中內源性氮素:0.14gN/Wkg0.75/日
糞中代謝性氮素:對尿中內源性氮素一定之百分率
肉食動物及雜食動物:尿中N之40%
非反芻動物:尿中N之60%
反芻動物:尿中N之80%
不可避免氮素損失為尿中內源性氮素乘上1.4,1.6及1.8。一般飼料中之蛋白質生物價以50%計,則豬、白鼠等雜食動物之1日所需的可消化蛋白質量為:
(1.4×0.14×6.25)/0.5=2.45g/Wkg0.75
2.成長所需之蛋白質量
依Scott et al之計算,雞成長所需之蛋白質量為維持所需蛋白質量再加上體組織之成長及羽毛之成長所需之蛋白質量即得維持所需之蛋白質量每日為:
(0.0016×體重(g))/0.55
體組織成長所需之蛋白質量為:
(增重(g/日)×0.18)/0.55
羽毛成長所需之蛋白質量為:
(增重(g/日)×(0.04或0.07)×0.82)/0.55
以上分母0.55%為白色來航雞之利用率,而肉雞則為64%即0.64。增重×0.18即指屠體中含18%之粗蛋白質之意。增重×(0.04或0.07)×0.82即指3∼4週齡雛雞之羽毛佔體重之4%,而以後羽毛增多佔體重之7%,羽毛中蛋白質佔82%,由以上之計算公式求出蛋白質之需要量(表2-8)飼料中含ME為3000kcal/kg,由雞之週齡而得知其攝食量,再決定飼料中含蛋白質之濃度。
表2-8 產蛋雞之飼料攝取量,飼料效率及熱能與蛋白質需要量計算值 | |||||||
週齡 | 增 重 | 1 隻 1 日飼 料 攝取 量 g | 飼料效率 | 1 隻 1 日ME 需 要量 kcal | 1 隻 1 日蛋 白 質需 要 量 g | 飼 料 中蛋 白 質含 量 % | |
平均體重g | 每日增重g | ||||||
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 |
70 125 190 265 350 450 550 640 730 820 895 960 1025 1090 1155 1220 1270 1320 1365 1410 |
5.7 7.9 9.3 10.7 12.1 14.3 14.3 12.9 12.9 12.9 12.9 10.7 9.3 9.3 9.3 9.3 7.1 7.1 6.4 6.4 |
8 13 19 27 32 41 48 49 51 53 57 59 60 61 63 64 65 66 67 68 |
0.8 1.18 1.52 1.76 2.0 2.2 2.4 2.6 2.75 2.9 3.1 3.3 3.5 3.7 3.9 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 |
24 39 51 81 96 125 140 148 148 160 170 177 180 183 189 192 195 198 201 204 |
1.7 2.8 4.1 5.4 6.2 7.4 7.8 7.8 7.8 7.8 7.3 7.3 7.3 7.3 7.3 7.3 7.0 7.0 7.0 7.0 |
21.5 21.5 21.5 20.0 19.5 18.5 16.5 16.0 16.0 15.0 13.0 12.5 12.5 12.0 11.5 11.5 10.5 10.5 10.5 10.5 |
※假定飼料之ME為3000kcal,而必需胺基酸及其他養分含量充足。 |
3.懷孕與泌乳所需之蛋白質量
Blaxter摘錄各種動物之成長、懷孕、泌乳期之蛋白質合成速度如表2-9所示。蛋白質合成速度以每公斤體重之氮素蓄積量,來表示。由表得知動物之蛋白質合成速度以出生後之成長期為最大。
表2-9 各種動物的成長、妊娠、泌乳期之蛋白質合成速度的比較 | |||||
階 段 | 白 鼠 | 綿 羊 | 人 類 | 豬 | 去勢牛 |
新生兒的成長 N蓄積量(g/日) 平均體重(kg) N蓄積量(mg/日/kg) 懷 孕 N蓄積量(g/日) 平均體重(kg) N蓄積量(mg/日/kg) 泌 乳 乳中的N(g/日) 平均體重(kg) 乳中的N(mg/日/kg) |
0.040 0.013 3077
0.086 0.20 430
0.57 0.20 2850 |
11 7 1571
- 60 -
21 60 350 |
1.02 4.0 255
3.3 60 55
2.27 60 38 |
5 2.2 2272
8.6 200 34
84 200 420 |
25 40 625
32 400 80
100 400 250 |
決定懷孕期需要之因素為胎兒之成長,胎盤之成長及乳腺之發育等,豬及牛在懷孕期間之胎兒、胎盤等之子宮內容物之氮素蓄積。牛於懷孕期間273日,氮素之蓄積為1500g,豬115日,氮素蓄積為270g,其平均蓄積速度,牛為5gN/日,豬為2.3gN/日。
懷孕期之蛋白質需要量,由子宮內容物之氮素蓄積子宮壁,乳腺之氮素之蓄積等相加而得。因此維持所需之蛋白質需要量加上懷孕所需之蛋白質需要量可由下式計算而得:
蛋白質之需要量=(g/日)=子宮、子宮壁乳腺之蛋白質蓄積量(g/日)/[(生物價/100)×(蛋白質之真正消化率/100)]
泌乳期之蛋白質需要量因泌乳量而異,而泌乳量因動物個體或泌乳期間而變動,泌乳期之蛋白質需要量乃於維持所需之蛋白質需要量加上泌乳所需之蛋白質需要量而得,如維持所需之蛋白質量為2.3mgN/kcal BM(基底代謝)飼料之蛋白質生物價為70,飼料之SDE(特異動的動作),則維持所需之蛋白質為9.8kcal/100kcal ME,此外,動物之乳中之蛋白質量為蛋白質之熱能對全乳中之熱能之比,即以蛋白質熱能%表示之,陸上20種哺乳動物之平均為22.2±3.8%。
泌乳期因熱能之需要量增大,致飼料攝量亦增大,假設泌乳期之飼料之攝取量為維持時飼料攝取量之L倍,致泌乳期之蛋白質需要量,以蛋白質熱能%對全部攝取之ME,公式如下:
[9.8(L-1)×22.2]/L
4.產蛋所需之蛋白質量
產蛋雞所需之蛋白質量,可以Scott et al之公式計算,產蛋雞之飼料攝取量因雞體之大小、環境溫度、產卵之期間及飼料中熱能之含量而異,但在飼料攝取量不變時,其蛋白質之攝取量亦有變動,如以含蛋白質16%之飼料餵大型產蛋雞每日150g,此時蛋白質之攝取量為150g×0.16=24g,而小型白來航雞,飼料攝取量100g,則其蛋白質攝取量為16g,如蛋白質需要量為17g,則其飼料之蛋白質含量非17%不可。ME 3000kcal/kg之飼料於冬天55℉以上者,有保溫之雞舍,白色來航雞通常攝食110g,如全蛋白質為15.5%,則蛋白質攝取量為17g,而夏天攝食量為90g,欲攝取17g之蛋白質,則飼料中非含19%蛋白質不可。
產蛋期之階段不同,其蛋白質攝取量亦有變動,產蛋前期,即產蛋開始之21週齡至42週齡。在此期間白色來航雞之產蛋率由0至高峰的85∼90%,體重由1350g至1800g,蛋重由40g至42週齡之56g,此期間係產蛋雞在生理上變化最大之時期,產蛋所必需之營養分,蛋重之增加及雞之成長等營養非充分給予不可,產蛋後期係指達成熟體重之42週齡至72週齡之間不等。
產蛋前期及後期之蛋白質需要量可由下式算出,產蛋前期需考慮A、產蛋所需之蛋白質。B、維持所需之蛋白質。C、體組織及羽毛之成長所需之蛋白質。表2-10係產蛋前期及後期之每日所需之蛋白質量。
表2-10 白 色 來 航 蛋 雞 產 蛋 前 期 及 後 期 之 蛋 白 質 需 要 量 | ||
蛋 白 質 量 | ||
前 期 | 後 期 | |
產蛋所需之蛋白質量 每日維持所需之蛋白質量 每日成長所需之蛋白質量 每日羽毛成長所需之蛋白質量 計 每日蛋白質需要量 |
g/日 12.2 3.0 1.4 0.4 17.0 17.0 |
g/日 13.5 3.4 0 0.1 17.0 17.0 |
蛋中含蛋白質為12%,前期蛋重56g,則蛋中蛋白質含量為56g×0.12=6.7g,後期則為7.4g,飼料中蛋白質效率為55%,則蛋白質所需要量,前期為6.7÷0.55=12.2g,後期為7.4÷0.55=13.5g。
(三)禽畜之胺基酸需要
禽畜生長必需之胺基酸為精胺酸(Arginine)、組織胺(Histidine)、異白胺酸(Isoleucine)、白胺酸(Leucine)、離胺酸(Lysine)、甲硫胺酸(Methionine)、羥丁胺酸(Threonine)、色胺酸(Tryptophane)、酪胺酸(Tyrosine)、苯丙胺酸(Phenylalanine)、纈胺酸(Valine)等十種,其他胺基酸在體內能合成,致稱非必需胺基酸。
禽畜之胺基酸需要量因種別而異,即使同一品種,亦因成長階段之不同而異。角蛋白(Gelatin)、缺色胺酸之必需胺基酸,如以角蛋白為動物唯一蛋白質源,則此動物無成長,亦即成長之生為價為0,而角蛋白為成熟動物維持之生物價為25。前者係對細胞原生質之蛋白質合成之原料而言,而後者係指組織之維持所需之胺基酸。動物之組織蛋白質之胺基酸組成,哺乳類、鳥類、兩棲類、魚類及甲殼類在比較上無差異。
胺基酸之需要因動物別而異之,理由乃動物之成長所需的胺基酸,因維持組織重量與新生組織重量之比值,左右其成長速度所致,如1日體重增加3%之白鼠與人之幼兒每日成長0.03%,其對胺基酸之需要當然不同。同樣於動物成長快的階段與成長慢的階段,其需要量自有不同。
Scott對於產蛋雞之甲硫胺酸、離胺酸、異白胺酸之需要量計算出如表2-11所示,所列胺基酸是指合成體組織蛋白質以外之功用而言。此外,與胺基酸之營養有關的,如胺基酸之拮抗作用,毒性、胺基酸之平衡問題等在飼料配方設計上均需一併考慮。
表2-11 產蛋雞之甲硫胺酸、離胺酸、異白胺酸之需要量 |
||
甲 硫 胺 酸 |
前 期(g) | 後 期(g) |
移行至蛋的量 組織蓄積量 維持所需量 羽毛成長所需量 計 100%產卵率之需要量 效率% 離胺酸 移行至蛋的量 組織蓄積量 維持所需量 羽毛成長所需量 計 100%產卵率之需要量 效率% 異白胺酸 移行至蛋的量 組織蓄積量 維持所需量 羽毛成長所需量 計 100%產卵率之需要量 效 率% |
0.2285 0.0139 0.0306 0.0020 0.2750 0.36 76
0.4824 0.0578 0.1257 0.0064 0.6741 0.80 84
0.5360 0.0316 0.0697 0.0256 0.6029 0.80 84 |
0.2516
0.0337 0.0005 0.2858 0.36 76
0.5328
0.1403 0.0016 0.6747 0.80 84
0.5920
0.0767 0.0064 0.6751 0.80 84 |
(四)反芻動物之氮素的利用
反芻動物之瘤胃(第一胃),由於微生物醱酵結果,產生阿摩尼亞。阿摩尼亞構成瘤胃之細菌及纖毛蟲類之蛋白質,至第四瘤被消化吸收,為動物之蛋白質來源。據報告此細菌及纖毛蟲類對大白鼠之生物價為71及91%。此外瘤胃內產生之阿摩尼亞,一部份迅速為胃壁吸收,在肝臟合成尿素,由尿中排泄,另一部份由血中,經唾液腺之唾液移動流入瘤胃。
反芻獸給予品質良好之蛋白質或餵予多量蛋白質,則瘤胃內產生多量的阿摩尼亞,但在微生物利用前,即被胃壁吸收,成尿素由尿中排出,蛋白質則損失,如經唾液腺之唾液再入瘤胃,其尿素之氮,即可為瘤胃之微生物利用,利用此反芻動物之氮代謝特徵,可以尿素為非蛋白態氮素餵予反芻獸,但需考慮應配合含有微生物利用氮時,所含碳水化合物之平衡問題。尿素通常與糖蜜併用,因糖蜜除了可供瘤胃微生物利用之熱能外,亦可降低瘤胃內之pH值,亦可防止瘤胃中之阿摩尼亞急激在血中移行所發生之中毒現象。
日本飼料安全法規定,6個月齡以上牛的飼料中尿素之使用為2%以下,DUIB為1.5%以下。
反芻動物之蛋白質需要量應考慮,能到達第四胃之蛋白質量(或胺基酸)此蛋白質為飼料中之蛋白質在瘤胃由微生物分解之蛋白質及瘤胃內微生物之構成蛋白質,能到達第四胃之部份。Burroughs稱在瘤胃以後之消化道消化吸收之蛋白質為代謝蛋白質(Metabolizable protein, MP),而飼料原料或飼料乾物質1公斤,微生物利用尿素之量(g),稱尿素醱酵係數(Urea fermentation potential UFP),微生物利用性在尿素氮素轉變為蛋白質之效率為100%,各種飼料原料之UFP、糖蜜、玉米、高梁為大的正值,而魚粉、脫脂奶粉、棉籽粕等為大的負值,因此計算出各種飼料原料之MP及UFP值,可做為飼料配方設計時,選擇之依據。
飼料營養雜誌(78~86)-鄭長義.八八年二期
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