氨基酸饲料学

氨基酸饲料学(三)

林达雄

学历：国立台湾大学畜牧系毕业

现任：省立宜兰农工职校畜牧兽医科教师

本文就是家畜家禽之氨基酸营养，以及氨基酸在饲料内的应用情形加以整理，以供业界参考。

三、蛋白质、氨基酸的营养价

　

(1)蛋白质的补给

蛋白质补给的目的

动物为了维持其身体，并进行成长、肥育、产乳、产卵或劳动而从饲料中摄取蛋白质。此种场合，人或野生动物由此而保持了健康，能进行必要的活动，并能进行生殖，但家畜或家禽的场合唯一最大的目的是由此使其达到饲养的目的，其他事项只是附随性的需要而已。

例如，种猪与肥育猪 (肉猪) 就是具有不同的目的而分别饲养，故营养素的补给目的及其方法自然不同。人的场合为了保持一生的健康从幼时起就要注意营养，但家畜、家禽的场合除了特别的场合之外是不会饲养至开始老衰的。换言之，畜产的场合是行一定期间之特定目的的营养的补给。

而且，人之营养方面，营养素的效率高在生理上是良好的现象，在经济上是不会当做 input：output ratio来评价的。畜产方面，饲料中之蛋白质的效率乃是重要的指标之一。如何以低成本进行营养素的补给，而且所补给的营养素如何有效率的使用乃成为技术目标。

补给效果之评价

此种场合，营养素之量的处理变成必要。虽然纯粹以物理的、化学的量来表示在理论上是很理想的，但实际上过於复杂而缺乏再现性，多不实用。

例如，在饲料中或动物体中有无数之种类的蛋白质，欲一一了解其量是不可能的，实际上亦无意义。因此，饲料中之营养素的量，或动物所需要之营养素的量 (称为要求量) 乃使用生理上的有效量的单位来表示，且符合要求量之营养素的量以饲料来补给。

因此，饲料中的含量与要求量就必须使用根据相同方式而来的单位。在使用营养素含量或营养素要求量的表时应确认这是根据何种评价法而来的单位。

必需氨基酸的供给

饲料中之蛋白质的补给目的是供给动物所必要的必需氨基酸与在可欠氨基酸的合成上所必需的氮素源。如前所述、碳素骨架可做为热能源使用，但在此目的上碳水化合物或脂肪方面效率更佳、成本亦低，故代谢结果所形成的热能虽然要计算在内，但使用蛋白质、氨基酸之最初目的并不是补给热能。

而且，主要之饲料蛋白质为植物源，由动物之要求量来看时合成可欠氨基酸所需要的氮素量对必需氨基酸是时常过剩的，结果，有关蛋白质的补给就以必需氨基酸的供给为中心。

(2)饲料蛋白质之营养价的变动

蛋白质之营养价与氨基酸

自Osborne, Mendel 等发现动物给与蛋白质时其营养上的效果差异很大以来，再证明出此种差异是由於氨基酸的含量不同所致，且发现出有必需氨基酸与可欠氨基酸之别，且不含成为氮素源之蛋白质，单含有氨基酸与枸鶯酸氨及其实低分子化合物之结晶的饲料即能达到正常的成长。由此确立出蛋白质的营养价乃是由其所含之可消化吸收的氨基酸而来的想法。

家畜、家禽之营养素要求量有种种表示法，但有一部份已不再用蛋白质的量来表示，而采用必需氨基酸的量来表示，不久的将来各国都会朝这个方向发展。同样的，饲料蛋白质的营养价亦可能以其中所含之生物学上可利用之必需氨基酸来评价。

粗蛋白质的内容

但以下述几点来考虑时从来所行之以粗蛋白质含量为主的评价法仍然很有效。

实际上被大量使用的饲料只是少数几种而已，这少数几种饲料的组合所进行之无数的饲养试验成绩，是值得我们参考之最能信赖的数值。这些饲料就是玉米．大豆粕饲料，以此为中心来应用时应当是不会发生很大错误。事实上，康纳尔大学或伊利诺大学所行之以玉米．大豆粕饲料做为标准饲料 (reference diet) 的多数的研究成绩被做为今日之饲料配合的技术体系的基础。

如上所述，饲料种类虽然只有少数几种，但此种饲料内所含之有效氨基酸的量并不一定。例如玉米方面不仅蛋白质的含量在变动，而且所含之蛋白质的种类的比率亦有变化，故总蛋白质的量及营养价亦在变动。

大豆粕特别经过加热变性以适合家畜饲料用，但成为其程度之指标的水溶性蛋白质的含量并非时常一定。鱼粉或肉粉方面其蛋白质的量及质的变动更大。但如在使用这些配合饲料原料之前，测定每个原料之生物学上有效的氨基酸，不仅非常烦杂，而且时间上亦不可能。

家畜、家禽的氨基酸要求量虽然经过很多研究，大体已告明了，现在可入手之要求量的表乃是在标准的饲养时粗略的区分者，仍然无法仔细对应实际所遭遇之条件或成长、泌乳期、产卵期、妊娠期等日龄所造成之不同要求量。

似此，在实际之饲料设计上，并非只要有了动物之氨基酸要求量的表及饲料之氨基酸含量的表，然後用算术简单计算一下就可以了，必须具备有关蛋白质之营养价的评价的充分知识，并且加以应用。

(3)饲料蛋白质之消化率

消化率的测定

即使是氨基酸含量接近理想的蛋白质，若不能被消化吸收的话其营养价仍然是零。惟因被消化吸收的蛋白质形成氨基酸而进入血液中，与其他营养素一起被代谢，故无法直接测定出被摄影师的蛋白质中有多少被吸收。而且，饲料蛋白质的种类很多，其氨基酸组成各不相同，因此其氮素含量亦不一定。欲一一测定其被消化吸收的量是不可能的。

因此在家畜营养学上，就以下式所示的定义当做消化率，并进行测定。在实用上此亦行得通。由於是使用氮素的量来代替蛋白质，故为粗蛋白质的消化率。

粗蛋白质的消化率＝	吸收的氮素	×100＝	摄取的氮素－粪便中的氮素	×100
	摄取的氮素		摄取的氮素

此种场合，实际使用的动物，即使与实际将给与此种饲料的动物是同种者，亦必须当做一种实验动物而能正确推断出实际给与时引起的消化吸收。因此，必须具备做为实际动物所要求的种种性质。即可得到整齐而不带有疾病之一定数目的群，能承受适口性低之实验饲料、狭窄之笼饲、定期的体重测量及其他实验操作等实验条件。

尤其是消化器更容易受到种种紧迫的影响，故在消化率之定量的测定上必须特别留意动物的选择及环境条件，并了解实验本身就会成为紧迫。例如使用子猪进行实验时，就常发现这些子猪在体重测定後发生下痢。

外表之消化率及DCP

由为所吸收的氮素未能直接测定，故以摄取之氮素与粪便中之氮素的差，即粪便中未出现之氮素的量来代用。但即前所述，在消化管内有超过摄取蛋白质量之多量的蛋白质分泌出来，其中有相当量不被消化吸收而出现於粪便中，故粪便中之氮素除了不被消化吸收的饲料的成分外，亦包括内因性的氮素。因此上式之分子 (摄取的氮素椃啾阒械牡? (被吸收的氮素) 在做为推定值方面显得过少。

因此，经由此种方式所得到之消化率的测定值变得过少。真正之消化率为 80~95%者，在此种方式下被评价为70~85%。此种方式的消化率在相对比较下算是具有充分的实用性而被称为“外表之消化率”，一般所言之消化率即是指此种外表的消化率。

饲料中之蛋白质 (N×6.25) 的量乘以消化率，可算出可消化粗蛋白质的量，此可用於表示饲料之蛋白质含量或蛋白质的要求量。例如，日本饲养标准，在牛、猪方面除了粗蛋白质外亦列出可消化粗蛋白质 (DCP) 的要求量。

这是因牛或猪所给与之粗饲料或农产副产物含有相当量之非蛋白态氮素 (主为amide)，而且消化率之绝对值低，故粗蛋白质含量与可消化粗蛋白质含量的相关不高所致。被大量使用的玉米及大豆粕非蛋白质氮素少，消化率亦高，故其相关性很高，猪与鸡方面多半使用粗蛋白质。

粪尿之分离

蛋白质之消化率的测定，如前所述，是就粗蛋白质，即全氮素进行，但与其他成分不同者是有¬ 有内因性的氮素，尿中有氮素等两个问题。尤其是後者的场合，就不将粪便与尿完全分离而采取的话就无法测定。因此，小动物方面是使用双重铁丝网底的笼子，中、大动物是使用粪袋，或其他具有粪尿分离装置的代谢装置。粪、尿混合排泄的鸡问题更为复杂，此要进行人工肛门设置手术，进行分离采取。

真正之消化率

内因性之氮素成为问题时，使用无蛋白质饲料另外测定粪便中之内因性氮素，将此扣除外算出真正的消化率。

蛋白质之真正的消化率＝	摄取的氮素－(粪便中之氮素－内因性氮素)	×100
	摄取的氮素

试验饲料

消化率应尽量在正常的生理条件下测定才能得到正确的值。另一方面，在测定时无可避免的会遭遇到一些相反的条件。例如，欲使动物保持正常的状态，必须给与营养素要求量得到满足的饲料，但另一方面，欲测定消化率的饲料原料 (单味饲料) 之营养素含量多半偏颇。

产卵鸡之粗蛋白质要求量为16%，而大豆粕之粗蛋白质含量高达45%，因此，大豆粕是无法单独给与的。因此，首先要作成基础饲料测定其消化率，此加入一定量之欲测定的饲料後再测定消化率，由两者的成绩算出供试饲料的消化率。此处应注意者，是在基础饲料内加入供试饲料後，基础饲料的消化率不会改变，此为其前提条件。惟饲料之消化率亦可能因其成分含量或食下量而发生变动，故正确性很难掌握。

另外，出生後与生俱来的食性，以及此後在各种条件下所造成的食性亦有很大影响。因此，有人提议将供试饲料之成分含量与供试动物之营养素要求量的差以精制的淀粉、脂肪、蛋白质、纤维、无机盐等补足，作成完全合乎营养素要求量，且食下量能够一定的饲料以进行消化试验的方法。

全量援取法

如前所述，消化率乃是粪便中未出现的成分对饲料中之成分的百分比，故必须正确了解饲料之食下量及饲料之成分含量，粪便的量及粪便中之成分量，但由饲料至粪便的过程中，免不了会有一些前食由来之粪便混合在内，并且有一部分粪便残留在以後，故在消化试验之本试验期，要设有在相同条件下之预备试验期 (鸡、猪为7日，牛、马为10日)，采取本试验期间 (例如7日间) 所排泄的粪便，以此做为同期间食下之饲料由来者，加以分析、计算。

由於实用之消化试验有这些前提条件，故猪、鸡给与谷类、蛋白质饲料、糠麸类等属於浓厚饲料者时，除了特殊之调查目的外，使用有权威之机关所发表之消化率的数值，比自己一一加以测定有更好的结果。

简单法

由於消化试验需要莫大的步骤及时间才能完全，故考查出各种简便的方法。

使用标识物质的方法：消化率为零，在消化管内不发生变化，与饲料中之不消化成分同样速度通过而出现於粪便中时化学分析均容易，能满足这些条件的物质做为标识物质而一定量混合於饲料内给与。由於此物质在消化吸收过程中的减少率 (消化率) 为零，故由饲料及粪便中的成分 (例如粒蛋白质) 含量，与饲料及粪便中之标识物质的含量，按照比例计算可知道成分的消化率。虽然欲得到粪便之均一的分析试料，需要采取某种程度的粪便量，但不需粪便之全量的定量采取的最麻烦的操作。

标识物质是使用氧化铬 (Cr₂O₃)，polyethyleneglycol (PEG)。另外，有一种内部标识法测定绿草所含之chromogen (以85%acetone抽出之最大吸收410 mu的物质)，酸不溶性灰分 (AIA) 等，可知成分与消化率及饲料的食下量。猪、鸡给与浓厚饲料时可用氧化铬，牛给与粗饲料时可用内部标识。

人工消化试验法：是使消化的过程於invitro (试管内) 再显现的试验，有在各种条件下使用不同酵素的方法被提议出来，但所记载之标准方法是以盐酸胃蛋白分解酵素处理测定不溶性之蛋白质以算出消化率者，AOAC (美国公定法) 方面是以含0.2%胃蛋白分解酵素 (pepsin) 的0.075N盐酸液行45℃，16小时振荡。饲料成分中单是蛋白质之消化率的数值虽有某种程度的信赖性，但在不同条件下其数值可能变动。

(4)成长试验

以精制饲料进行成长试验

Osborne与Mendel以种种之蛋白质，在单独而同以水准下给与老鼠时，发现其成长有显着差异，自此以後，成长试验法乃成为蛋白质之营养价的最基本的评价手段。尤其是近年来氨基酸及其他营养素的研究有很大进展，成长所需要的各种营养素已经明了，亦可以化学上精制之物质的混合物来饲养动物，故此种试验法更趋合理。

另一方面，做为实验动物所用之老鼠或雏鸡，在遗传上、微生物学上均能妥善控制，评价的精确度亦获得改善。表3~1是Scott所记载之康纳尔大学所使用之雏鸡成长试验用的精制饲料。

表3~1 雏鸡成长试验用之精制饲料

	a	b	C
大豆．分离蛋白质	--- %	25.00%	--- %
酪蛋白	25.00	---	---
氨基酸混合物	---	---	23.64
L-精氨酸．盐酸	1.50	---	---
DL-甲硫氨酸	0.40	0.60	---
甘氨酸	1.00	0.40	---
精制玉米油	4.00	4.00	5.00
蔗糖	---	---	59.46
葡萄糖	57.54	60.17	---
纤维	3.00	3.00	3.00
维他命混合物	1.20	1.20	1.20
矿物质混合物	6.36	5.63	7.70

在不含欲测定营养价之蛋白质，氨基酸的基础饲料内阶段性的加入供试品，

或同水准加入对照的蛋白质，例如酪蛋白，测定体重的增加量，并测定相对的营养价。如此测定出各个氨基酸的要求量。此种场合，消化率与体内的营养价是合并计算在一起，但因精制饲料的消化率极高，故结果的解析很容易，此为其优点。

PER

欲以数量表示蛋白质的营养价，乃测定体重增加量及饲料摄取量，并由饲料摄取量算出摄取蛋白质量，且列出每单位摄取蛋白质量之体重增加量，此种方法称为蛋白质效率 (protein efficiency ratio；PER)。

PER＝	体重增加量
	蛋白质摄取量

此值视动物之日龄、饲料之蛋白质含量及其他多种条件而变动，故必须以标准化的方法来测定。通常是使用离乳幼鼠，给与蛋白质10%的饲料，计算饲养4周间的成绩。AOAO记载有其标准化的方法。PER做起来比较麻烦，但对未知的试料能了解整个蛋白质饲料之营养价的概略。

(5)蛋白质之营养价的测定方法

前述之营养价的测定法需要相当烦杂的实验操作，而且测定值的变动有时很大，故考查出种种简便法，成长实验之简法是利用微生物的成长，能在短时间内於试管内测定出来。

Dunn等试行用纤毛类，田村等试行用乳酸菌测定营养价。Whipple以plasma pheresis采取一定量的血液，血浆以外的血液成分舍弃的方法以测定血浆蛋白质的再生能，从而推断体蛋白质的合成量，以此代替氮素出纳的测定，Harrison等测定肝脏蛋白质的再生能，并表示出与饲料蛋白质之营养价的相关。森本等测定肝脏与肾脏之重量及蛋白质量，Cambell等测定肝脏之细胞质蛋白质，均显示与饲料蛋白质的生物价有很高的相关。Bricher等以尿中Creatine量为基准，测定尿中氮素排泄量之增减，并推定饲料蛋白质之生物价。Elvenhjem测定肝脏之Xanthinoxidase活性，并显示此与饲料蛋白质之生物价有很高的相关。

此後由於陆续明了动物之氨基酸要求量及蛋白质之氨基酸含量，故不大行各个蛋白质之生物价的测定。测定生物价的最大意义，是显示蛋白质的营养价与其氨基酸组成的相关性极高。

(6)蛋白质之营养价与氨基酸组成

化学值 (Chemical score)

蛋白质在营养上的功用是供给必需氨基酸及可欠氨基酸合成上所需的氮。蛋白质的营养价以生物价的形态被定量测定。另一方面，蛋白质之氨基酸含量由Block测定得很多。根据这两方面的资料，蛋白质之营养价的氨基酸说可用下述之指标来定量。

在营养价之点呈现生物价100，且为最理想的蛋白质乃是全卵蛋白质。因此，蛋白质之必需氨基酸含量与全卵蛋白质之必需氨基酸含量相比，且相对的含量最少的必需氨基酸限定了此蛋白质的营养价 (生物价)，在此种意义下此含量最少的必需氨基酸称为第一限制氨基酸。成为第一限制氨基酸的氨基酸含量经添加氨基酸提高至与全卵蛋白质的此种氨基酸相等後，其次相对性的含量少的氨基酸又限定了此蛋白质的营养价，此种氨基酸称为第二限制氨基酸。

大豆蛋白质之第一限制氨基酸为甲硫氨酸，第二限制氨基酸为离氨酸。第一限制氨基酸?大豆蛋白质方面为甲硫氨酸?的含量与同一氨基酸对全卵蛋白质中的含量的百分比称为化学值 (chemical score) (表3~2)。Mitchell曾就多数之蛋白质检讨生物价与化学值的相关，显示其相关系数很高。

表3~2 蛋白质之氨基酸组成及化学值

氨基酸	全卵蛋白质	对全卵蛋白质中之含量的百分比，%
氨基酸	(%)	兽肉	鱼肉	小麦	玉米	米	大豆粕	酵母	苜蓿
组氨酸	2.4	137	108	88	104	71	121	125	87
离氨酸	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
羟丁氨酸	4.3	116	109	77	86	88	91	123	77
白氨酸	9.2	87	103	76	163	89	87	89	70
异白氨酸	7.7	78	84	52	83	68	78	73	47
缬氨酸	7.2	76	83	60	74	86	74	82	61
限制氨基酸		甲硫氨酸	甲硫氨酸	离氨酸	离氨酸	甲硫氨酸	甲硫氨酸	甲硫氨酸	异白氨酸
化学值	100	69	69	39	33	46	42	55	47
必需氨基酸指数	100	87	87	67	71	75	84	82	72
生物质鼠	96	76	85	67	62	70	75	69	58
猪			76		61

表3~3是有吉等的实验成绩，在成鸡及成鼠方面第一限制氨基酸为甲硫氨酸的场合生物价与化学值相一致，但第一限制氨基酸为离氨酸的场合，像小麦麸质 (wheat gluten) 或玉米等不一致的例子很多。

表3~3 饲料蛋白质之生物价与化学值

蛋白质源	生物价		化学值	第一限制氨基酸
蛋白质源	成鸡	成鼠	化学值	第一限制氨基酸
酪蛋白	61	60	61	甲硫氨酸
小麦麸质	62	63	27	离氨酸
鱼粉	74	65	69	甲硫氨酸
大豆粕	57	67	56	甲硫氨酸
麸皮	62	58	42	离氨酸
脱脂米糠	64	60	46	离氨酸
玉米	63	61	33	离氨酸

此种不一致有几种理由，但在理论上重要者是必需氨基酸比理想的量不足的场合，对蛋白质合成量的影响视氨基酸的种类而不同。色氨酸不足时对成长及氮素出纳立即发生强烈影响，但离氨酸不足时影响缓慢。

饲料营养杂志第二册合订本

1987年一月号至1987年十二月号

饲料营养：1987年第三期(25)

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