應用模式方法以平衡乳牛胺基酸需求

摘   要

        最近十年大部分的注意力都移轉至反芻動物蛋白質的需要量上。正確的需要量，特別是胺基酸需要量尚未訂定，但一些用來評估胺基酸需要之新理論的蛋白質系統(蛋白質模式)，都曾報告過。

本文用來評估反芻動物胺基酸需要量和平橫的模式主要基於1985年NRC氮系統(NRC Nitrogen System)。反芻動物和非反芻動物在組織水準上需要預先形成的必需胺基酸(EAA)。這些可代謝胺基酸能由兩種來源獲得：

(1)瘤胃中藉瘤胃微生物降解日糧氮所合成的微生物蛋白質和

(2)未來瘤胃醱酵的飼料蛋白質。假如所吸收蛋白質的胺基酸組成不是如動物需求一樣的良好平衡，則生產和蛋白質效率兩者均降低而導致不佳的經濟結果。

一、胺基酸需要量

        淨氮需要量能計算為蓄積於組織和胎兒，分泌於乳中加上那些估計內源性尿酸，皮屑和代謝糞中氮之維持需要量之總和。而淨蛋白質需要量能利用美國研究委員會(NRC)所發表的反芻動物氮利用24加予計算。然後胺基酸的淨需要量能藉組織蛋白質之胺基酸組成乘於維持、增重和懷孕的淨蛋白質需要量加上淨乳蛋白質需要量剩於乳蛋白質之胺基酸組成而加予評估。有關牛組織和乳蛋白質的必需胺基(EAA)組成列於表1。而組織蛋白質的胺基酸組成參考Burroughs等人，Evans和Patterson，Hogan與McCance和Widdowson為平均值。乳蛋白質的胺基酸組成藉Burroughs等人，Featherston等人，Hogan，Jacobson等人，Lampert與McCance和Widdowson之資料算出也為平均值。

　

表一 組織、牛乳、微生物真蛋白質的胺基酸組成(g／100g蛋白質)
胺     基      酸 組           織 牛           乳 微  生  物f
甲  硫  胺  酸

離     胺     酸

組     胺     酸

苯  丙  胺  酸

色     胺     酸

羥  丁  胺  酸

白     胺     酸

異  白  胺  酸

纈     胺     酸

精     胺     酸

 2.7

8.2

3.0

4.6

1.2

4.6

7.2

5.5

5.2

6.8

 2.7

8.3

2.7

5.3

1.4

4.6

10.0

6.0

6.7

3.7

 2.68

10.46

2.69

5.16

1.63

5.59

7.51

5.88

6.16

6.96
微生物蛋白質的80％計算為真蛋白質和廇胃微生物的組成假設80％為細菌和20％為原蟲體。

        使用吸收胺基酸所符合淨需要量的效率在評估需要量時為重要的步驟。我們熟知吸收胺基酸的利用在不同的生理功能(生長、維持、合成牛乳)且甚至在相同功能之不同胺基酸間也都不明同。因為缺乏個別胺基酸在不同功能的效率所以無論如何不能採用現行的蛋白質模式，但是Evans和Patterson例外。NRC氮系統中吸收蛋白質的利用為：

        維持(皮屑＋內源性尿酸蛋白)為0.67；代謝糞中氮為1.00；牛乳合成為0.70和生長和懷孕為0.65。這些效率隨後用來計算整個蛋白質需要量。但因為個別胺基酸的利用特別是必需胺基酸高於總氮，無論如何使得不同胺基酸用作不同的生理功能需使用不同的效率，其值由Evans和Patterson發表，在所有功能的胺基酸利用效率，色胺酸除外皆為0.85(表2)。

　

表二 個 別 吸 收 胺 基 酸 在 不 同 的 生 理 功 能 的 利 用 '
A                A 維    持 增    重 懷    孕 泌    乳
甲  硫  胺  酸

離     胺     酸

組     胺     酸

苯  丙  胺  酸

色     胺     酸

羥  丁  胺  酸

白     胺     酸

異  白  胺  酸

纈     胺     酸

精     胺     酸

 0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

0.66

0.66

0.66

0.85

 0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

 0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

0.66

0.66

0.66

0.66

 0.98

0.98

0.90

1.00

0.85

0.83

0.72

0.62

0.72

0.42
' 從Evoms和Patterson獲得，除了色胺酸之外，在所有功能假設為0.85。

　

二、胺基酸供給

       微生物蛋白質──進入小腸的蛋白質為瘤胃所合成之微生物蛋白質，未在瘤胃醱酵的飼料蛋白質和內源性蛋白質之總和。瘤胃中所含成之微生物蛋白質量依賴可供瘤胃醱酵的受質之型態，組成和受質的可利用速率以及環境因子而異。換句話說，流入小腸的微生物蛋白質量為瘤胃中微生物生長和流出瘤胃之微生物量的函數，受瘤胃量／通過速率和粒子大小之相互關係之影響。因為受很多變數影響，因此要正確的預估流入小腸的微生物蛋白質量仍有困難。最近的蛋白質系統為細菌粗蛋白質系統(BCP)(流入小腸)通常表示成攝食每公斤有機物之克數或者是每公斤可消化糖類的克數。而NRC氮模式(後面之計算所使用)其所生產的微生物蛋白質是基於總可消化營養分(TDN)的攝取：DCP＝6.25 (－31.86＋86.12TDN)

        建議使用TDN是因為TDN能完整的評估整個消化道所攝取的有機物及因為大部分飼料分析實際室利用酸洗纖維預估飼料之TDN含量，另外也因為具有大量的試管。TDN資料基礎。但假如飼料原料的組成含高量的脂肪然後因為脂肪於瘤胃中不能產生細菌而使TDN值必需調低。

        再則並非進入小腸的全部微生物氮都能被動物用到。於大部分蛋白質系統皆假設微生物蛋白質的80％為真蛋白質(胺基酸氮)，而微生物真蛋白質在不同模式方法所利用的消化率大多不相同。在NRC系統微生物真蛋白質的消化率使用80％。

        微生物蛋白質的胺基酸組成已證明相當穩定且不輕易地受日糧影響。而現在模式所使用的瘤胃微生物真蛋白質的EAA組成列於表1為從Burris等人，Hoeller和Harmeyer，Hvelplund，Ibraham和Ingalls，Meyer等人，Purser和Buechler與Weller各報告所獲得之平均值。

        未降解飼料蛋白質──很多因素會影響在瘤胃醱酵的飼料蛋白質量。基礎飼料和瘤胃環境之差異，以及飼料在蜂瘤胃停留時間皆能改變降解的程度。在飼料原料間，飼料蛋白質之物理和化學特性的差異與飼料加工的方法皆能可靠地反應出蛋白質降解和未降解蛋白質的胺基酸組成差異。

        使用試管和生體的方法(in situ)可測定蛋白質的降解程度，而生體的方法(in vivo)因為耗時且耗費人力所以並不廣泛使用。而最常用來評估瘤胃降解蛋白質的方法為尼龍袋法(nylon bag technique)。這方法無論如何仍有缺點否則飼料的殘留需藉微生物污染加以修正。於後面計算所使用的飼料降解率值為利用試管蛋白鋛法(protease method)評估之結果。而所利用之蛋白鋛係來自灰鏈黴菌(streptomyces griseus)第五型。使用試管步驟而取代試管或生體的方法可能分析更多的樣品而且也可以排除由試驗動物和微生物污染所引起的變異。這種研究法對所有濃度的注入時間為18小時(0.056h-1流動率)和粗料使用48小時。它們所選擇的注入時間依據krishnamcorthy等人之報告。而蛋白質在注入18／48小時後的降解程度很接近生體試驗之結果。

        不同蛋白質系統所利用的未降解飼料蛋白質消化率有所差異，NRC氮模式假設它為80％。內源性蛋白質──進入小腸的內源性蛋白質量比起微生物的和繞道蛋白質(bypass protein)量為小。另外，現行蛋白質系統尚未括正確評估的內源性蛋白質含量，而且在隨後計算胺基酸平衡並未加予考慮。

        未降解飼料蛋白質的胺基酸含量－對於瘤胃未降解飼料蛋白質的胺基酸組成可利用的資料非常少。一般都假設未在瘤胃降低之蛋白質胺基酸組成等於原胎飼料的蛋白質。但一些以試管或生體情況的研究無論如何皆顯示在瘤胃中所發生的不同胺基酸降解不會分解至相同的程度。這情況也曾由Chalupa和Schfeifinger藉注入瘤胃細菌於飼料中，使用試管法加予說明。而最近的研究開始未降解飼料蛋白質的胺基酸組成為以試管法利用灰鏈黴菌蛋白鋛測定未降解殘留而獲得，分析的結果列於表3。

表三  飼        料         樣         品         (F)         和         其         殘         留         (R)         的         胺         基         酸         組         成

魚           粉(FMl)

羽  毛  粉(FMh)

肉  骨  粉(MBM)

血          粉(BM)

大  豆  粕(CHMl)

玉 米 筋 粉(CGMh)

高水分穀玉米(CGMh)

玉 米 青 貯(CS)

苜    蓿    粉(新鮮)(AIF)
F1 R2 F R F R F R F R F R F R F R F R
胺基丙酸

精  胺  酸

天門冬酸

麩  胺  酸

甘  胺  酸

組  胺  酸

異白胺酸

白  胺  酸

離  胺  酸

甲硫胺酸

苯丙胺酸

絲  胺  酸

羥丁胺酸

色  胺  酸

酪  胺  酸

纈  胺  酸

 5.23

7.91

7.38

11.56

5.71

2.30

3.65

6.62

8.30

2.51

3.53

3.52

3.70

1.06

3.18

3.76

 5.55

7.19

7.83

11.30

6.28

2.30

4.53

7.01

7.13

2.84

4.33

3.70

4.17

1.52

3.63

4.81

 3.89

7362

5.69

9.64

6.21

1.01

4.39

7.73

2.90

0.53

4.66

9.79

4.11

0.76

2.75

7.00

 3.96

7.42

5.52

9.32

6.19

0.94

4.60

8.31

2.57

0.49

5.21

10.02

4.17

0.80

3.14

7.95

 6.31

7.69

6.01

10.04

11.88

1.57

2.34

5.36

5.08

1.10

3.01

3.16

2.56

0.58

2.12

3.54

 6.46

8.28

5.72

9.64

12.56

1.44

2.43

5.46

5.60

0.84

3.03

3.16

2.52

0.45

2.29

3.67

 6.88

4.90

8.93

8.32

3.58

6.21

0.80

12.28

9.71

1.20

6.94

4.54

4.14

1.66

3.08

7.83

 7.19

5.01

10.39

9.14

3.56

6.45

0.88

13.40

9.34

1.07

7.86

4.70

4.73

1.88

3.12

9.08

 4.03

8.49

11.42

18.47

3.61

2.81

4.86

7.85

7.21

1.57

5.31

4.49

3.86

1.62

3.33

4.89

 4.00

5.57

8.69

10.30

3.26

2.54

4.73

8.05

5.88

1.61

4.97

3.85

4.03

1.64

2.55

5.24

 7.29

3.82

5.40

19.25

2.07

2.11

3.83

14.89

1.87

2.16

5.85

3.71

2.80

0.52

4.87

4.28

 7.61

3.26

5.03

20.05

1.89

1.76

3.69

15.62

1.36

1.74

5.86

3.88

2.67

0.46

4.38

4.20

 6.30

2.04

4.14

11.17

2.54

1.97

2.73

9.88

1.76

0.61

3.78

2.86

2.33

0.37

0.52

3.65

 7.55

2.08

4.64

19.33

3.13

2.59

3.43

14.56

1.31

0.64

5.05

3.97

3.29

－

0.97

4.59

 6.31

2.76

4.66

9.59

2.64

1.59

2.98

7.22

2.54

0.50

3.09

1.94

2.54

0.11

1.62

4.19

 5.31

3.29

6.68

8.87

4.39

1.62

3.57

7.32

3.40

0.80

4.23

2.64

3.42

－

1.39

4.98

 4.21

4.78

8.49

7.67

3.40

1.68

3.95

6.49

4.92

1.21

4.37

2.79

3.58

1.40

2.35

4.79

 3.53

4.13

6.93

7.56

4.38

1.65

4.93

8.57

4.62

1.19

5.66

2.70

3.45

1.52

1.84

5.44
1 g／100g飼料蛋白質

2 g／100g未降解飼料蛋白質

        注入期間蛋白質胺基酸組成的改變於不同飼料而有所不同。但無論如何在所有飼料都具有增加白胺酸濃度的趨勢。除了大豆粕之外的其他所有飼料蛋白質也具有增加苯丙胺酸的趨勢，而纈胺酸的濃度除了在玉米筋粉之外的所有飼料蛋白質也都增加。

        當比較蛋白質飼料可發現魚粉和魚粉殘留兩者具有顯著高濃度的甲硫胺酸。血粉和血粉殘留蛋白質具有相當低濃度的異白胺酸及具高濃度的組胺酸和白胺酸。其他玉米筋粉的蛋白質也具有相當高濃度的白胺酸，而玉米筋粉和其殘留之蛋白質離胺酸濃度與其他粉類之蛋白質比較為相當低。

三、胺基酸含量

        計算日產38.6kg牛乳(脂肪3.5％，蛋白質3.3％和體重635.6kg)的四種不同飼料蛋白質和胺基酸平衡。所有飼料皆為玉米基礎飼料。CGM飼料其蛋白質由玉米筋粉供給FM飼料由魚粉供給(表4)。而這兩者之供給其瘤胃未降解蛋白質含量經測定為總蛋白質的55％。

　

表四  飼                    料                    組                    成
　 飼                                                   料
CGMl CGMh FMl FMh
公       斤   ／   頭   ／    日
玉   米  青    貯

高水分穀玉米

大      豆       粕

玉   米  筋   粉

魚                 粉

 14.5

5.0

2.6

0.9

－

 14.1

4.6

3.5

0.9

－

 14.5

5.0

2.6

－

2.9

 14.1

4.6

3.5

－

0.9

        靠使用粗蛋白質(CP)佔乾物質15.8％的CGMl和FMl飼料(NRC需要量)似乎不可能達到日產38.6kg乳產量的需要，因為缺乏未降解蛋白質和大部分未降解EAA的供給(表5)。而藉增加飼料糧中大豆粕濃度至CP含量達17.4％(飼料CGMh和FMh)才能滿足未降解蛋白質的需要。甚至在使用CGMh和FMh飼料之後，無論如何仍可能缺乏EAA。這兩種飼料的最限制胺基酸在精胺酸和甲硫胺酸之後似乎是支鏈胺基酸。而CGMh飼料組胺酸的平衡為負值，且我們的樣品並未考慮組織蛋白質的異化作用。

表五 計   算  高  產  乳  牛  的  蛋  白  質   和  胺  基  酸  平  衡
　

需     要

供                                                         給

CGMl

CGMh

FMl

FMh
蛋白質，kg／d2

　粗

　降　解

　未降解

從未降解飼料之吸收胺基酸蛋白質(g／d)

　甲硫胺酸

　離  胺  酸

　組  胺  酸

　苯丙胺酸

　色  胺  酸

　羥丁胺酸

　白  胺  酸

　異白胺酸

　纈  胺  酸

　精  胺  酸

 　

3.5

2.18

1.38

　

　

8.60

15.79

11.25

13.84

3.15

12.29

67.21

44.93

39.11

31.00

 　

3.63

2.37

1.26

　

　

5.86

15.39

9.54

22.94

2.64

15.57

49.84

18.09

22.01

17.56

 　

4.80

2.64

1.37

　

　

6.55

17.96

10.53

24.85

3.43

17.17

7.37

20.00

24.05

19.95

 　

3.65

2.38

1.27

　

　

7.26

22.50

10.25

21.24

4.23

17.49

39.74

19.23

2.88

22.47

 　

4.02

2.64

1.37

　

　

7.95

25.06

11.25

23.15

5.00

19.08

42.74

21.14

24.70

24.86
1.乳產量38.6kg，乳脂率3.5％，乳蛋白3.3％和體重6.5.6kg，乾物質採食量23.05kg。

2.NRC－需要量。

        計算的結果與Clark利用注入混合EAA至瘤胃後部(通常至少包括兩種支鏈胺基酸)比注入單獨胺基酸如甲硫胺酸產生能產生較多乳產量的結果相同。離胺酸因為通常列名限制胺基酸之一，特別是以玉米為基礎之飼料，但在我們的計算中並未發現不足而無法非難。

        當檢查計算資料需記住，使用階乘計算方法限制之程度，明白的依據使用於不同胺基酸利用及評估供給小腸EAA的係數而異。而我們利用的吸收胺基酸利用率值為基於不同方法的文獻，有很多因子無論如何皆能影響此吸收胺基酸的利用率：如餵飼的飼料種類(更合適的胺基酸組成，利用係數則好像更高)和泌乳的階段。早期泌乳階段對吸收胺基酸的利用較中和後泌乳期更有效。除了吸收胺基酸利用係數會發生變異外，從小腸吸收之EAA利用係數也會改變。我們利用全部的胺基酸利用率為0.8，但不同胺基酸的吸收可能不同，且泌乳的階段也會改變其吸收率。

        所能下的結論為不同階段之反芻動物對胺基酸的利用，需要更多的研究才能將胺基酸利用率質量化。本篇報告中所列的階乘方法無論如何在預估可能的限制胺基酸和比較不同飼料間的生產潛能可能有用。更進一步，它可能發展成田間應用產養計畫，不僅至蛋白質水準也可能至吸收胺基酸水準之平衡以滿足超過微生物供給之需要量。

　

(譯自：EFFDSTUFF，May 15， 1989 Paivi E. Mantysaari，Charles J. Sniffen and James D. O'Connor.)

飼料營養雜誌(3~10)－李德南．八九年十一期

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