氨基酸的过瘤胃是指以特定方式加工氨基酸,使氨基酸在通过瘤胃时不会被瘤胃微生物分解,从而增加小肠可吸收的氨基酸量,提高蛋白质利用率[1]。反刍动物保护性氨基酸在反刍动物生产中的优点是氨基酸可以直接到达小肠,氨基酸直接在小肠中吸收利用进而提高氨基酸吸收效率,提高机体内氮的沉积量;同时可以提高机体产品和副产品的质量,减少机体氮的排放量,保护环境,为反刍动物饲料的混合提供便利,解决限制性氨基酸的局限性和反刍动物饲料的混合难题[2]。生物体瘤胃内蛋白质含量增加时,生物体本身副产品的产量无法增加。氨基酸被小肠吸收的总量和种类无法决定蛋白质对反刍动物的生物学使用价值。胡良卫等[3]研究发现,瘤胃蛋白的增加可能导致瘤胃细菌蛋白合成的减少或瘤胃氨基酸比例的失衡。研究人员需要研究反刍动物氨基酸的生产工艺,对氨基酸在反刍动物中所具有的功效开展进一步研究,进而提高反刍动物对营养成分的吸收和运用。1过瘤胃氨基酸的加工技术1.1包被处理包被技术中2种最常用的方法是血液包被和脂肪包被。全血包被将卵清蛋白和乳清蛋白与饲料混合,在饲料颗粒的外部形成薄膜。该方法可以增加通过瘤胃的氨基酸含量,降低分解速率。全血包被氨基酸应用到反刍动物饲粮中会对反刍动物适口性造成影响,提高疾病传播的能力。在脂肪包被法中,利用棕榈油脂肪粉包被蛋氨酸能够减少瘤胃对蛋氨酸的降解。血液制品(如干血浆、鱼粉、骨粉、血粉等)以及大部分动物性饲料因其易传播疾病已被禁用在反刍动物饲料中,造成脂肪包被的局限性,增加配方难度。微胶囊技术是使用天然或合成聚合物材料包装固体或液体物质使其容易被吸收到直径小于500 μm的微小胶囊中,这种技术可以使营养物质到达某些固定区域被释放。长链脂肪酸包被氨基酸后得到的产物为瘤胃无活性产物,此产物表观瘤胃消化率高,氨基酸从小肠释放的效率也会提高[4]。利用脂肪或饱和脂肪酸和矿物质对氨基酸进行包被可能会造成氨基酸不稳定。目前,该技术主要用于蛋氨酸[5],因为肉碱会促进脂肪酸的合成而赖氨酸为肉碱的结构组分。微胶囊技术要选取恰当的包被材料以对营养物质提供保护防止瘤胃降解,控制营养物质的释放地点及释放速率。1.2化学处理化学处理方法主要包括甲醛处理、锌处理和单宁处理。甲醛处理是通过将氨基酸的氨基、羧基和巯基烷基化来降低氨基酸溶解度。酸性条件下甲醛与氨基酸分离,氨基酸被蛋白酶消化。甲醛处理使用3%甲醛溶液与青贮饲料混合,密封并喂养动物。甲醛的保护可以使氨基酸分解速度降低,提高过瘤胃量及氨基酸的利用率。现阶段对甲醛的应用有很大的争议,因为甲醛有毒,很容易残留在小动物体内。Räisänen等[6]研究表明,氨基酸经过锌处理后会形成复合物,会降低瘤胃中的微生物对氨基酸降解速率。增加锌的浓度可以改善复合物的形成效果,添加1.5%锌时效果最佳。王洪荣等[7]研究发现,将一定比例的蛋氨酸锌添加到绵羊的日粮中(蛋氨酸∶锌=70.00∶9.52),可以提高绵羊十二指肠中甘氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸和组氨酸的含量,表明在蛋氨酸中添加锌会使氨基酸过瘤胃效果大幅度提升。该方法在使用时要注意锌的添加量,添加过多会锌会对环境和动物生长产生不良影响。孔凡德等[8]研究表明,将氨基酸螯合锌添加到日粮中会形成“高锌日粮”,食用高锌日粮的动物体内的锌含量比食用普通日粮的动物高10至20倍。单宁原花青素可以在某些条件下水解单宁和氨基酸形成复合物。瘤胃的pH值为3.5~7.0,瘤胃pH值低于3.5时,蛋白质会与复合物分离并增加动物体对钙的吸收[9]。Bunglavan等[10]发现,将单宁酸作为有机蛋白保护剂投入到畜牧生产中,可以提高反刍动物的健康以及生产的安全性。1.3生物处理在氨基酸保护领域很少使用生物处理方法。Ohsumir[11]报道,有些酵母可以使酵母液泡中的大多数赖氨酸富集。液泡在体外瘤胃胃液中培养非常稳定,赖氨酸遇到胃蛋白酶会立即释放。另一种方法是深度生物发酵。该方法利用微生物的能力来合成必需的氨基酸,诱变特定的微生物,选择获得过量氨基酸积累所需的特定菌株。梁媛[12]利用分批补料发酵构建的大肠杆菌基因工程菌对L-赖氨酸进行发酵,使用氨基酸分析仪测量发酵液中L-苏氨酸的产量,发现分批发酵36 h,产酸量达到118.9 g/L,糖酸转化率达到52%。生物加工法加工氨基酸具有良好的发展前景,生物加工法处理氨基酸可以在保护环境的同时提高动物生产产量,该技术有待进一步研究。2过瘤胃氨基酸在动物生产中的应用进展2.1过瘤胃氨基酸对动物生产性能的影响将过瘤胃氨基酸添加到日粮中可以满足反刍动物对氨基酸的需求,进而增加反刍动物的日增重。刘丽丽等[13]研究在日粮中添加过瘤胃氨基酸对绒山羊日增重的影响效果,发现试验组的日增重比对照组提高19.28%、30.11%和38.56%。丁洪涛等[14]研究添加过瘤胃赖氨酸对肉牛日增重的影响及损伤,发现与对照组相比,试验组夏洛莱牛的日增重分别增加6%、9%和10%。向白菊等[15]选择20个年龄和健康状况相似的肉用水牛,随机分为4组,将不同量的过瘤胃赖氨酸和蛋氨酸添加到每组中,各组饲养和管理条件要相同,结果表明,使用过瘤胃氨基酸的3个试验组水牛的日增重显著增加。郑海英等[16]在生长育肥牛饲粮中添加过瘤胃蛋氨酸和过瘤胃赖氨酸,发现添加过瘤胃氨基酸可以提高育肥牛的增长速率。Davidson等[17]将20 g/d的过瘤胃蛋氨酸添加到在奶牛日粮中,发现与对照组相比,试验组奶牛的干物质采食量无显著差异。Broderick等[18]将9 g/d过瘤胃蛋氨酸添加到在奶牛日粮中,发现与对照组相比,试验组奶牛干物质采食量增加0.07 kg。有研究表明,在日粮中添加过量的过瘤胃氨基酸会降低其适口性,使反刍动物干物质采食量下降,严重可导致动物氨基酸中毒,生产性能受到抑制[19]。高岩等[20]试验结果表明,荷斯坦奶牛饲喂过瘤胃赖氨酸和过瘤胃蛋氨酸后会改善奶牛的生产性能,增加奶牛的宰前活重、胴体重、净肉重、屠宰率、胴体产肉率和肉骨比。2.2过瘤胃氨基酸对动物泌乳量及乳成分的影响在基础日粮中添加过瘤胃氨基酸可以增加奶牛的产奶量。在日粮中添加过瘤胃赖氨酸可以提高小肠中可用氨基酸的含量,满足泌乳奶牛对限制性氨基酸的需求,提高奶牛的生长性能[21]。张晨等[22]研究报道,在奶牛日粮中添加过瘤胃赖氨酸和过瘤胃蛋氨酸可以提高奶牛产奶量、乳蛋白率,改善乳品质。王纪亭等[23]给试验组奶牛每天每头增加55 g过瘤胃氨基酸,发现试验组每头牛的平均产奶量比对照组高3.59 kg。有研究表明,向动物体提供过瘤胃氨基酸可以增加牛奶的总产量和牛奶蛋白含量,减少母牛日粮中不可降解蛋白的供应量[24]。Ardalan等[25]发现,在荷斯坦奶牛的日粮中添加60 g瘤胃保护性胆碱可以显著增加试验组的干物质摄入量、乳脂校正的产奶量和能量校正的产奶量。Bernard等[26]在哺乳期间向荷斯坦奶牛饲喂L-赖氨酸盐,发现与对照组相比,试验组的乳蛋白含量偏高,乳脂、乳蛋白和能量校正后的乳汁产量趋于增加。杨正德等[27]报道,饲喂高峰期在饲料中添加反刍动物保护性氨基酸,可以有效提高奶牛的乳蛋白含量。云伏雨等[21]研究保护性赖氨酸对奶牛产奶量和牛奶成分的影响,发现与对照组相比,试验组牛奶中乳蛋白含量明显增加,其他乳成分指数均有提高。2.3过瘤胃氨基酸对动物机体免疫力的影响过瘤胃氨基酸可以通过提高机体的抗病能力和免疫力来改善奶牛的体况,从而提高奶牛的生产性能。郭俊清等[28]发现,添加各种水平的过瘤胃亮氨酸可以增加内蒙古绒山羊的血清溶菌酶活性和血清免疫球蛋白M(IgM)和免疫球蛋白G(IgG)含量,降低血清可溶性CD4和CD8含量。王波等[29]研究结果表明,低蛋白日粮会降低绵羊的采食量从而降低其生长能力,在日粮中补充过瘤胃氨基酸可以增加小肠中的氨基酸量,弥补粗蛋白含量过少引起的生长机能受损[30]。反刍动物体内氮的沉积及其生物学价值可以通过在反刍动物日粮中添加过瘤胃氨基酸实现。燕磊等[31]研究不同水平过瘤胃蛋氨酸对小尾寒羊体内氮代谢的影响,发现在相同的基础日粮中添加不同水平的过瘤胃蛋氨酸,可以降低小尾寒羊的尿氮排泄,尿素氮含量和摄入氮比。Dinn等[32]研究表明,将反刍动物保护性氨基酸添加到低蛋白奶牛日粮中,可以显著提高氮的利用率,显著降低反刍动物粪便中的氮含量,减少粪便对环境的污染。研究表明,在内蒙古绒山羊日粮中加入过瘤胃蛋氨酸和过瘤胃赖氨酸,可以显著增加绒山羊干物质摄入量和氮沉积量。2.4过瘤胃氨基酸对动物生理指标的影响韩占强等[33]研究表明,在反刍动物日粮中添加过瘤胃氨基酸对瘤胃微生物的生长、细菌蛋白质的合成、瘤胃的内环境均无显著影响。氨基酸不会显著影响瘤胃pH值和NH3-N浓度。添加过瘤胃蛋氨酸可以增加乙酸和丙酸的浓度,丁酸浓度变化很小,会导致细菌蛋白质浓度增加。云强等[34]研究发现,将过瘤胃赖氨酸和蛋氨酸添加到粗蛋白质水平偏低的饲粮中,可以使犊牛体增重超过用粗蛋白水平高的饲粮喂养的犊牛,说明在低蛋白饲粮中补充赖氨酸和蛋氨酸会使犊牛的生长性能提高,氮利用率提高,排放量减少。王菲等[35]研究发现,在低蛋白日粮中添加过瘤胃蛋氨酸会降低瘤胃NH3-N的浓度,说明过瘤胃蛋氨酸可以满足瘤胃对蛋氨酸的需求,增加瘤胃微生物蛋白含量。当过瘤胃氨基酸被吸收到小肠中时,动物血液和乳制剂中的氨基酸含量发生变化。孙华等[36]研究过瘤胃蛋氨酸对奶牛生产能力的影响,发现日粮中添加瘤胃保护蛋氨酸可以显著增加牛奶中的总氨基酸含量,增加游离氨基酸的含量。汞笑笑等[37]研究不同水平N-羟甲基蛋氨酸钙对荷斯坦奶牛血液生化指标的影响,发现与对照组相比,饲喂1.5%N-羟甲基蛋氨酸钙可以降低奶牛血清尿素氮含量,提高血清游离氨基酸含量。赵永玉[38]将4 g/d过瘤胃蛋氨酸添加到断奶羔羊日粮中,发现羔羊血液中血糖含量和总蛋白含量升高,尿素氮含量降低。Archibeque等[39]和张凯翔等[40]的研究也得出相似的结论。张仔堃等[41]发现,在日粮中添加CS和过瘤胃蛋氨酸可以减少氮排泄,促进蛋白质合成,增加小肠吸收的氨基酸数量,促进NH3-N向MCP的转化,降低血清BUN含量。李海霞等[42]将10 g/d过瘤胃蛋氨酸添加到高黔北麻羊的日粮中,发现高黔北麻羊的粗蛋白表观消化率提高。3结论过瘤胃氨基酸可以增加反刍动物小肠内的氨基酸数量,使氨基酸代谢平衡,提高日粮粗蛋白代谢效率。过瘤胃氨基酸可以满足反刍动物本身对氨基酸的需要量,降低日粮的成本。在动物日粮中添加过瘤胃氨基酸是满足动物本身对氨基酸需求最有效的方法,在反刍动物的生长过程中日粮加入过瘤胃氨基酸可以增强其机体免疫力,提高抗应激能力。但是加工过瘤胃氨基酸也存在一定的问题,因此还需对其进行深度的研究。

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