泌乳牛氨基酸供應(yīng)與乳蛋白合成(CN)

1、 浙江大學(xué)奶業(yè)科學(xué)研究所浙江大學(xué)奶業(yè)科學(xué)研究所杭州杭州 310029 2022-4-302 引言引言 氨基酸供應(yīng)對(duì)乳蛋白合成的影響氨基酸供應(yīng)對(duì)乳蛋白合成的影響 奶牛泌乳的氨基酸需要量奶牛泌乳的氨基酸需要量 結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ)2022-4-303 消費(fèi)者飲食習(xí)慣的改變消費(fèi)者飲食習(xí)慣的改變高脂肪高脂肪低脂肪低脂肪高蛋白高蛋白前前 言言2022-4-304前前 言言為人類和動(dòng)物提供氨基酸和氮源為人類和動(dòng)物提供氨基酸和氮源其他一些特殊生理功能其他一些特殊生理功能MILKGYORTU白色血液白色血液 - - 乳汁：乳蛋白，乳脂，乳糖乳汁：乳蛋白，乳脂，乳糖乳蛋白乳蛋白2022-4-305乳品生產(chǎn)者期望高乳蛋白

2、含乳品生產(chǎn)者期望高乳蛋白含量量乳蛋白含量每降低乳蛋白含量每降低1克每千克，用于生產(chǎn)克每千克，用于生產(chǎn)1噸奶酪的牛奶噸奶酪的牛奶需要就增加需要就增加240升升(Murphy and Omara, 1993)提高乳蛋白含量和產(chǎn)量是奶業(yè)生產(chǎn)的必然趨勢(shì)提高乳蛋白含量和產(chǎn)量是奶業(yè)生產(chǎn)的必然趨勢(shì)2022-4-306維持，泌乳，維持，泌乳，生長(zhǎng)，妊娠生長(zhǎng)，妊娠蛋白質(zhì)需要：奶牛營(yíng)養(yǎng)的重點(diǎn)蛋白質(zhì)需要：奶牛營(yíng)養(yǎng)的重點(diǎn)乳蛋白乳蛋白日糧日糧蛋白蛋白乳腺乳腺維持需要維持需要瘤胃瘤胃小腸小腸瘤胃可瘤胃可降解蛋白降解蛋白代謝代謝蛋白蛋白糞糞尿氮尿氮不可利用氮不可利用氮瘤胃不可降瘤胃不可降解蛋白解蛋白微生物蛋白微生物蛋白奶牛

3、日糧蛋白代謝奶牛日糧蛋白代謝2022-4-308奶牛蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的本質(zhì)奶牛蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的本質(zhì)奶牛蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的本質(zhì)奶牛蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的本質(zhì)-氨基酸營(yíng)養(yǎng)氨基酸營(yíng)養(yǎng)消化道消化道日糧日糧蛋白蛋白血液循環(huán)血液循環(huán)氨基酸氨基酸和小肽和小肽乳腺乳腺乳蛋白乳蛋白2022-4-309 引言引言 氨基酸供應(yīng)對(duì)乳蛋白合成的影響氨基酸供應(yīng)對(duì)乳蛋白合成的影響2022-4-3010氨基酸供應(yīng)氨基酸供應(yīng)游離氨基酸游離氨基酸肽結(jié)合氨基酸肽結(jié)合氨基酸游離氨基酸是泌乳奶牛乳腺組織吸收的主要氮源游離氨基酸是泌乳奶牛乳腺組織吸收的主要氮源游離氨基酸不能滿足乳蛋白合成需要時(shí)，乳腺?gòu)难貉坞x氨基酸不能滿足乳蛋白合成需要時(shí)，乳腺?gòu)难貉h(huán)中攝取

4、相應(yīng)的肽結(jié)合氨基酸（環(huán)中攝取相應(yīng)的肽結(jié)合氨基酸（PBAAPBAA）來(lái)補(bǔ)充）來(lái)補(bǔ)充2022-4-3011Lai et al., 2003酪蛋白酪蛋白 s1基因表達(dá)所需的最佳必需氨基酸濃度基因表達(dá)所需的最佳必需氨基酸濃度2022-4-3012游離氨基游離氨基酸酸P 0.05; HMBi= 羥基羥基-甲硫基甲硫基-丁酸異丙酯丁酸異丙酯; HBM= 羥基羥基-甲硫基甲硫基-丁酸丁酸; SmM= Smartamine MRulquin et al., 2006日糧補(bǔ)充日糧補(bǔ)充Met對(duì)泌乳性能的影響對(duì)泌乳性能的影響項(xiàng)目項(xiàng)目對(duì)照對(duì)照HMBiHMBSmMSE奶產(chǎn)量奶產(chǎn)量 4% FCM, kg/d 31.9 3

5、2.1 32.8 32.5 1.5 乳脂產(chǎn)量乳脂產(chǎn)量, g/d 1,2911,3001,3371,31266 真蛋白產(chǎn)量真蛋白產(chǎn)量, g/d 962b 994a 980ab1,003a38乳成分乳成分 乳脂率乳脂率, % 4.16 4.20 4.26 4.16 0.15 真蛋白率真蛋白率, % 3.09b 3.19a 3.10b 3.16a 0.07 處理組處理組 項(xiàng)目項(xiàng)目基礎(chǔ)基礎(chǔ)MM+LSE能量校正乳能量校正乳, kg/d 43.7 42.7 46.5 1.1乳成分產(chǎn)量乳成分產(chǎn)量 真蛋白真蛋白, g/d12131211132838 乳脂乳脂, g/d15551548165135乳成分乳成分

6、真蛋白率真蛋白率, % 2.80 x 3.01z 2.94yz 0.04 乳脂率乳脂率, % 3.62y 3.88z 3.65y 0.06乳乳N/采食采食N, g 0.29a 0.31b 0 .32b 0.01過(guò)瘤胃保護(hù)過(guò)瘤胃保護(hù)Met和和Lys經(jīng)產(chǎn)荷斯坦奶牛泌乳期前經(jīng)產(chǎn)荷斯坦奶牛泌乳期前105天飼喂過(guò)瘤胃保護(hù)天飼喂過(guò)瘤胃保護(hù)Met或過(guò)瘤或過(guò)瘤胃保護(hù)胃保護(hù)Met加加Lys對(duì)泌乳性能的影響對(duì)泌乳性能的影響CP: 18.5%.a, b, c: P 0.15; x, y, z: P 0.05Socha et al., 2005*P0.001 to 0.05; P 0.05 to 0.1; #P0.1

7、1 to 0.2.飼喂蒸氣壓片或粉碎高梁日糧的奶牛乳靜脈中游離氨基酸（飼喂蒸氣壓片或粉碎高梁日糧的奶牛乳靜脈中游離氨基酸（FAA）和肽結(jié)）和肽結(jié)合氨基酸（合氨基酸（PBAA）的血漿濃度）的血漿濃度 (mg/L血漿血漿) (n=8)Tagari et al., 2008FAAPBAAAASFADRSSFADRSSEMPAla15.5317.471.982.230.41Arg4.525.190.520.810.2Asp1.842.391.872.370.29Glu1.591.849.5413.910.29*Gly16.6117.2525.4529.121.3#His3.413.423.033.26

8、0.17Ile9.3411.220.070.420.25Leu12.2815.241.331.860.56Lys2.432.531.11.760.23Met0.280.380.91.270.28Phe4.485.080.230.370.1Pro7.088.181.381.660.13#Ser3.834.111.812.540.64Thr4.976.390.871.190.23Val22.6425.920.911.010.2TEAA69.981.09.011.951.95#TNEAA81.692.444.854.970.31*TAA151.5173.453.866.920.45*Yang et

9、al., 2003二肽對(duì)二肽對(duì) s1s1酪蛋白基因表達(dá)的影響酪蛋白基因表達(dá)的影響babbbbbbaa, b: P 0.01;P: Phe; PP: Phe-Phe; PT: Phe-Thr; TPP: Thr-Phe-Phe.肽結(jié)合氨基酸肽結(jié)合氨基酸二肽對(duì)二肽對(duì) s1s1酪蛋白基因表達(dá)的影響酪蛋白基因表達(dá)的影響周苗苗等周苗苗等 (未發(fā)表未發(fā)表)2022-4-3017奶牛乳腺中的小肽轉(zhuǎn)運(yùn)載奶牛乳腺中的小肽轉(zhuǎn)運(yùn)載體體小肽轉(zhuǎn)運(yùn)載體小肽轉(zhuǎn)運(yùn)載體2 (PEPT2)在奶牛乳腺中表達(dá)；在奶牛乳腺中表達(dá)；但是小肽轉(zhuǎn)運(yùn)載體但是小肽轉(zhuǎn)運(yùn)載體 1 (PEPT1) 在乳腺中不表達(dá)在乳腺中不表達(dá)real-time PC

10、R 檢測(cè)小肽轉(zhuǎn)運(yùn)載體基因檢測(cè)小肽轉(zhuǎn)運(yùn)載體基因PEPT2 (105bp)GAPDH (197bp)Mark GAPDH PEPT2周苗苗等周苗苗等 (未發(fā)表未發(fā)表)2022-4-3018寡肽對(duì)奶牛乳腺寡肽對(duì)奶牛乳腺PEPT2基因表達(dá)的影響基因表達(dá)的影響AABBBabbaa, b: P0.05A,B: P0.01P=Phe PP=Phe-PhePT=Phe-Thr TPP=Thr-Phe-Phe周苗苗等周苗苗等 (未發(fā)表未發(fā)表)2022-4-3019泌乳激素對(duì)奶牛乳腺泌乳激素對(duì)奶牛乳腺PEPT2基因表達(dá)的影響基因表達(dá)的影響bbbba胰島素胰島素 可的松可的松 催乳素催乳素 周苗苗等周苗苗等 (未發(fā)

11、表未發(fā)表)2022-4-3020aaaaabbbbb小肽對(duì)小肽對(duì) s1 酪蛋白和氨基酸酪蛋白和氨基酸/小肽小肽 轉(zhuǎn)運(yùn)載體基因表達(dá)的影響轉(zhuǎn)運(yùn)載體基因表達(dá)的影響CN: s1 酪蛋白酪蛋白; PEPT2: 小肽轉(zhuǎn)運(yùn)載體小肽轉(zhuǎn)運(yùn)載體2; DPEP2: 二肽酶二肽酶2.ATB:中性和堿性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體中性和堿性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體; TAT1: 芳香族氨基酸載體芳香族氨基酸載體; CAT: 堿性氨基酸載體堿性氨基酸載體; ASCT: Ala, Ser, Thr, Cln, Gys載體載體. P 0.05.周苗苗等周苗苗等 (未發(fā)表未發(fā)表)補(bǔ)充適宜水平的肽可以促進(jìn)補(bǔ)充適宜水平的肽可以促進(jìn)乳腺內(nèi)肽轉(zhuǎn)運(yùn)載體的表達(dá)，

12、乳腺內(nèi)肽轉(zhuǎn)運(yùn)載體的表達(dá)，增加酪蛋白合成。增加酪蛋白合成。某些氨基酸的缺乏會(huì)造成其它氨基酸的浪費(fèi)某些氨基酸的缺乏會(huì)造成其它氨基酸的浪費(fèi),增加奶牛的日糧蛋白需要量增加奶牛的日糧蛋白需要量乳蛋白含量隨日糧蛋白水平的變化乳蛋白含量隨日糧蛋白水平的變化Socha et al. (2005)對(duì)照組對(duì)照組 ( ): 魚(yú)粉魚(yú)粉處理組處理組 ()：試驗(yàn)：試驗(yàn)1期、期、3期期 魚(yú)粉魚(yú)粉 試驗(yàn)試驗(yàn)2期期 羽毛粉羽毛粉 Yeo et al. (2003) 處理處理 項(xiàng)目項(xiàng)目NCPCPC-MetPC-LysPC-HisPC-BCAASEP奶產(chǎn)量奶產(chǎn)量 乳乳, kg/d 21.4ab 22.7ab 20.5a 21.9a

13、b 20.2a 23.4b 0.80.022 乳蛋白乳蛋白, g/d585a 698b557a 569a 512a 674b270.001含量含量(%) 乳蛋白乳蛋白 2.73ab 3.09c 2.71ab 2.62a 2.56a 2.91bc 0.070.002P 0.05Weekes et al. (2006)皺胃灌注皺胃灌注 3.0%生理鹽水生理鹽水(NC)或或15%氨基酸混合物氨基酸混合物(PC), 然后然后PC減去減去Met、Lys、His或支鏈氨基酸或支鏈氨基酸(BCAA).處理處理項(xiàng)目項(xiàng)目水水BCAACASBCAA+CASSEMP干物質(zhì)采食量干物質(zhì)采食量, kg/d24.824.

14、323.724.10.4NS奶產(chǎn)量奶產(chǎn)量, kg/d32.332.533.233.40.4NS乳蛋白乳蛋白 %3.00b3.01b3.10a3.10a0.0300.05 kg/d0.970b0.980ab1.031a1.033a0.0200.09-酪蛋白酸鹽酪蛋白酸鹽(CAS)提高乳蛋白產(chǎn)量提高乳蛋白產(chǎn)量a, b: P 0.1皺胃灌注皺胃灌注：水，支鏈氨基酸（：水，支鏈氨基酸（BCAA），酪蛋白酸鈉），酪蛋白酸鈉 （CAS）或）或BCAA+CAS Mackle et al., 1999500bp600bp400bp s1GAPDH M 1:1 1.5:1 2:1 2.5:1 3:1 3.5:1

15、 4:1 4.5:1Yang et al. (2003)Thr/ Phes1 CN/GAPDH1.05Zhou et al. (2008)MetLysbcbaaMetLysabbWang & Liu，unpubl.P 值值Lys0.11Met0.05交互作用交互作用0.05MetLyscbcba處理處理15% CP14% CPRP-Lys 00.610.610.610.61RP-Met00.260.260.260.26RP-Thr 000.2900.28RPPhe 0000.240.24MP, %DM9.79.49.59.59.6Lys, %MP6.197.27.27.27.2Met,

16、 %MP1.932.42.42.42.4Lys/Met3.2/13.0/13.0/13.0/13.0/1試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)泌乳曲線泌乳曲線Milk yield (kg/d)Lactation (weeks) CtrlYang et al.，unpubl.2022-4-3031項(xiàng)目項(xiàng)目15%CP14% CPSEM干物質(zhì)采食量干物質(zhì)采食量 (kg/d)21.721.221.420.720.90.7奶產(chǎn)量奶產(chǎn)量 (kg/d)27.8b29.3ab29.4ab29.3ab30.9a0.66乳脂率乳脂率(%)3.673.653.643.653.670.05乳蛋白率乳蛋白率 (%)3.11c3.23b3.2

17、7b3.25b3.41a0.04N利用效率利用效率(%)0.26c0.32b0.32b0.33b0.36a0.01尿素尿素 N (mg/dL) 乳乳 中中16.3a13.8b13.5b13.6b12.3c0.31 血液中血液中 14.8a13.0ab13.3ab13.2ab12.3b0.55 尿尿 中中575.0a489.0b476.6b472.1b413.6c15.0 奶產(chǎn)量和乳成分奶產(chǎn)量和乳成分乳蛋白產(chǎn)量乳蛋白產(chǎn)量CP (%)1514Lys+Met- +Thr-+Phe-+cbbba2022-4-3033 引言引言 氨基酸供應(yīng)對(duì)乳蛋白合成的影響氨基酸供應(yīng)對(duì)乳蛋白合成的影響 奶牛泌乳的氨基酸

18、需要量奶牛泌乳的氨基酸需要量確定奶牛的蛋白質(zhì)或氨基酸需要量很難，因?yàn)榉雌c動(dòng)物飼確定奶牛的蛋白質(zhì)或氨基酸需要量很難，因?yàn)榉雌c動(dòng)物飼料具有多樣性而且瘤胃微生物還會(huì)對(duì)奶牛等所采食的營(yíng)養(yǎng)料具有多樣性而且瘤胃微生物還會(huì)對(duì)奶牛等所采食的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行改造物質(zhì)進(jìn)行改造瘤胃瘤胃奶牛氨基酸需要的預(yù)測(cè)奶牛氨基酸需要的預(yù)測(cè)奶牛營(yíng)養(yǎng)需要奶牛營(yíng)養(yǎng)需要(NRC, 2001):Lys：代謝蛋白的：代謝蛋白的7.2% Met：代謝蛋白的：代謝蛋白的2.4% 可消化氨基酸供應(yīng)的理想濃度可消化氨基酸供應(yīng)的理想濃度Doepel et al. (2004)Segmented-linear modelLogistic modelAAg/

19、d% EAA% MPg/d% EAA% MPMet 56 5.22.5 50 5.32.5Lys16215.17.214215.07.2Phe11710.95.210811.45.5Thr11310.55.1 9810.45.0Val13612.76.112913.66.5Leu21119.79.417518.58.9Ile11811.05.310511.15.3His 53 4.92.4 48 5.12.4Arg10710.04.8 91 9.64.6EAA: 必需氨基酸，不包含必需氨基酸，不包含Trp.MP: 代謝蛋白，假設(shè)代謝蛋白，假設(shè)EAA占代謝蛋白的占代謝蛋白的48%。9.6%Wan

20、g et al. ( 2007)Wang et al. (2007)回歸斜率等于回歸斜率等于0.70，與，與1.0差異顯著差異顯著(P 0.05), 表明這種回歸關(guān)系出現(xiàn)明顯的直線偏差表明這種回歸關(guān)系出現(xiàn)明顯的直線偏差. 平均預(yù)計(jì)奶產(chǎn)量比實(shí)測(cè)值高平均預(yù)計(jì)奶產(chǎn)量比實(shí)測(cè)值高4.2 kg/d（相當(dāng)于（相當(dāng)于15）.2022-4-3038代謝蛋白供應(yīng)和代謝蛋白供應(yīng)和N利用效率利用效率項(xiàng)目項(xiàng)目MP (%)SEM8.28.99.710.3N轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化0.33a0.32ab0.30b0.28c0.050尿素尿素N (mg/dl) 血液血液9c12b15a16a0.5 尿尿469 b535 ab718 a713

21、 a4.4 乳乳10c11bc13b19a0.6Wang et al.,2007尿氮及其在總攝入氮中所占的比例尿氮及其在總攝入氮中所占的比例8.2 8.9 9.7 10.38.2 8.9 9.7 10.3 MP (%) MP (%) Wang et al.,2007十二指腸內(nèi)容物嘌呤法直接測(cè)定的微生物十二指腸內(nèi)容物嘌呤法直接測(cè)定的微生物N N流量流量 ( ( ) ) 同通過(guò)測(cè)定尿排泄物嘌呤衍同通過(guò)測(cè)定尿排泄物嘌呤衍生物來(lái)預(yù)測(cè)生物來(lái)預(yù)測(cè)的微生物的微生物N N流量流量( ( ) )之間的比較之間的比較預(yù)測(cè)方法的精確度預(yù)測(cè)方法的精確度Ronquillo et al. (2004)目前已有的大多數(shù)乳蛋

22、白分泌預(yù)測(cè)方案都高目前已有的大多數(shù)乳蛋白分泌預(yù)測(cè)方案都高估了高蛋白日糧飼喂所能帶來(lái)的乳蛋白產(chǎn)量估了高蛋白日糧飼喂所能帶來(lái)的乳蛋白產(chǎn)量提高預(yù)測(cè)公式的精確度能提高預(yù)測(cè)公式的精確度能夠增強(qiáng)對(duì)影響乳蛋白分泌夠增強(qiáng)對(duì)影響乳蛋白分泌的各種因素的有效預(yù)測(cè)的各種因素的有效預(yù)測(cè)E.g. 奶牛泌乳期的蛋白需要奶牛泌乳期的蛋白需要尿尿N 蛋白剩余目前的目前的TMR蛋白需要蛋白需要日糧蛋白過(guò)剩日糧蛋白過(guò)剩調(diào)控因素調(diào)控因素- 乳腺乳腺乳腺乳腺是由多種類型細(xì)胞和組織組成的復(fù)雜器官。必需氨基酸乳動(dòng)是由多種類型細(xì)胞和組織組成的復(fù)雜器官。必需氨基酸乳動(dòng)脈濃度和動(dòng)靜脈濃度差脈濃度和動(dòng)靜脈濃度差(AV) 都不能為乳腺氨基酸吸收和乳

23、蛋白產(chǎn)都不能為乳腺氨基酸吸收和乳蛋白產(chǎn)量預(yù)測(cè)提供可靠依據(jù)（量預(yù)測(cè)提供可靠依據(jù)（Mackle et al., 2000; Wang et al., 2005）酪蛋白酪蛋白(CN)和丙酸鹽和丙酸鹽(C3)添加對(duì)奶牛奶產(chǎn)量和乳成分的影響添加對(duì)奶牛奶產(chǎn)量和乳成分的影響丙酸鹽丙酸鹽(C3)添加添加蛋白質(zhì)合成需要充足的能量供應(yīng)蛋白質(zhì)合成需要充足的能量供應(yīng)葡萄糖氧化可以為乳蛋白合成提供能量增加乳蛋白產(chǎn)量葡萄糖氧化可以為乳蛋白合成提供能量增加乳蛋白產(chǎn)量Raggio et al. (2006)處理處理P項(xiàng)目項(xiàng)目對(duì)照對(duì)照CNC3CN+C3SEMCNC3CN*C3奶產(chǎn)量奶產(chǎn)量, kg/12h, kg/12h6.38

24、7.396.557.380.190.0010.680.60真蛋白真蛋白, g/kg, g/kg29.330.230.632.80.80.040.030.35真蛋白真蛋白, g/12h, g/12h18622219724070.010.060.59酪蛋白酪蛋白, % of CP, % of CP82.483.582.082.30.40.0070.050.31調(diào)控因素調(diào)控因素- 其他日糧條件其他日糧條件添加過(guò)瘤胃保護(hù)添加過(guò)瘤胃保護(hù)Met (M)和肌肉注射維生素和肌肉注射維生素B9，B12 對(duì)泌乳期前對(duì)泌乳期前12周奶牛生產(chǎn)性能的影響周奶牛生產(chǎn)性能的影響B(tài)9和和B12 對(duì)從高半胱氨酸到對(duì)從高半胱氨酸

25、到Met的再次甲基取代作用是必需的，的再次甲基取代作用是必需的，它們能影響它們能影響Met代謝以及在蛋白質(zhì)合成中的有效性代謝以及在蛋白質(zhì)合成中的有效性維生素維生素&Met 添加添加M+M-P valueB9-B12-B9+B12+B9-B12-B9+B12+ MetVitM*Vit體重體重, kg6136446196190.550.470.36干物質(zhì)采食量干物質(zhì)采食量, kg23.723.123.023.50.860.980.56乳乳, kg/d34.139.235.438.60.820.010.52乳蛋白乳蛋白, %3.002.942.902.790.140.310.74 kg/d1

26、.021.151.031.070.40.050.32乳脂乳脂, %3.453.433.453.330.710.620.71固形物固形物, %11.110.911.010.70.530.320.81Preynat et al. (2009)調(diào)控因素調(diào)控因素- 其他日糧條件其他日糧條件Mackle et al. (2000)胰島素胰島素處理處理*SEMP水水CB水水+ICB+IINS干物質(zhì)采食量干物質(zhì)采食量, kg26.227.625.125.21.20.09乳產(chǎn)量乳產(chǎn)量, kg/d26.5b27.5b28.3ab29.8a2.40.02乳蛋白乳蛋白 %3.29b3.31b3.52a3.66a0.1850.001 kg/d0.867c0.895c0.995b1.080a0.0730.001* 皺胃灌注：水皺胃灌注：水(6.0 L/d)，酪蛋白，酪蛋白(500 g/d) 加支鏈氨基酸加支鏈氨基酸 (88 g/d) (CB), 水加胰水加胰島素島素 (水水+ I)以及以及CB 加胰島素加胰島素 (CB+ I)胰島素對(duì)干物質(zhì)采食量、乳產(chǎn)量以及乳蛋白的影響胰島素對(duì)干物質(zhì)采食