1、第四章 蛋白质的营养,主讲 袁施彬西华师范大学生命科学学院,目的要求,比较学习并掌握反刍与非反刍动物的蛋白质营养原理及其异同，掌握蛋白质品质的有关概念和提高蛋白质利用效率的理论知识，了解蛋白质周转代谢。,第一节 蛋白质的组成和作用,一、元素组成 主要元素：碳、氢、氧、氮，大多数还含硫，少数含磷、铁、铜和碘等。 典型的蛋白质元素组成（%） C 53%；H 7% ； O 23% ；N 16% ；S+P 1%。 测定动物组织和饲料中真蛋白质含氮量较困难，通常只测定其中的总含氮量，并以粗蛋白表示。,基本概念,粗蛋白质：饲料中所有含氮化合物的总称。包括真蛋白+NPN。 NPN又包括游离氨基酸、肽、硝酸盐
2、、铵盐（如硫酸铵）、酰胺、生物碱、有机碱、含氮糖苷、氨、尿素、尿酸等。 真蛋白除含有碳、氢、氧元素外，还含有氮元素，有的蛋白质还含有硫、磷、铁、铜等元素。,二、化合物组成单位 生物体内发现的氨基酸有180多种，但常见的构成动植物体蛋白质的氨基酸只有20种左右。 植物能合成自己全部需要的氨基酸，动物蛋白质虽然含有与植物蛋白质同样的氨基酸，但动物不能全部自己合成。,常见的构成动植物体蛋白质的19种氨基酸,丙氨酸（Ala），精氨酸（Arg），天门冬氨酸（Asp），半胱氨酸（Cysteine），胱氨酸（Cys），谷氨酸（Glu），甘氨酸（Gly），组氨酸（His），异亮氨酸（Ile），亮氨酸（Leu）
3、，赖氨酸（Lys），蛋氨酸（Met），苯丙氨酸（Phe），脯氨酸（Pro），丝氨酸（Ser），苏氨酸（Thr），色氨酸（Trp），酪氨酸（Tyr），颉氨酸（Val）。,氨基酸的分类,根据性质分为 中性氨基酸（1：1）：甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、丝氨酸、苏氨酸等；碱性氨基酸（2：1）：赖氨酸、精氨酸等；酸性氨基酸（1：2）：天门冬氨酸、谷氨酸等。,R,NH2,CH,COOH,二、蛋白质的营养生理作用,1. 机体和畜产品的重要组成部分 是除水外，含量最多的养分，占干物质的50%，占无脂固形物的80% 蛋白质也是乳、蛋、毛的主要组成成分。 除反刍动物外，食物蛋白质几乎是唯一可用以形成
4、动物体蛋白质的氮来源。,2. 机体更新的必需养分 动物体蛋白质每天约 0.25-0.3%更新，约6-12月全部更新。,3. 生命活动的体现者 ，参与新陈代谢 肌肉蛋白质-肌肉收缩；血红蛋白、肌红蛋白-运输氧；酶、激素-代谢调节；免疫球蛋白-抵抗疾病；运输蛋白（载体）-脂蛋白、钙结合蛋白、内因子等 ；核蛋白-遗传信息的传递、表达。,4. 提供能量、转化为糖和脂肪 机体能量供应不足；蛋白质过多或氨基酸不平衡时；鱼等水生动物在正常情况下利用蛋白质供能。,三、蛋白质营养的特殊性,1. 饲粮中最重要的养分-其独特作用不能被其他养分代替，在幼龄动物，需要量最大。 2. 最昂贵的饲料养分（有时与能量相等，或
5、略低） 3.蛋白质资源缺乏，营养价值变异很大。,4. 蛋白质营养的研究一直是动物营养领域的热点或前沿研究领域。 蛋白质营养价值的评定、理想蛋白质、蛋白质需要量、提高饲粮蛋白质利用率、发掘或制造新的蛋白质资源等。,四、蛋白质的缺乏症,主要症状 食欲不振、采食量下降、厌食，此又导致能量摄入不足，伴随能量缺乏。 其他症状 生长不良、 氮沉积下降、血液蛋白质浓度下降、贫血、脂肪肝、不育、出生重下降、初生死亡率高、产奶量下降、产蛋率下降、某些激素和酶合成受影响。,蛋白质的缺乏伴随某种特定氨基酸的缺乏，可能产生特异性缺乏症。 蛋白质的亚临床症状普遍，但难判断。 蛋白质缺乏的受害动物：幼龄动物、高产动物,五
6、、蛋白质中毒,特点： 不容易发生 症状： 当蛋白质的品质较好，而且特定氨基酸不过量时，未见典型症状。但过多氨基酸发生脱氨，增加肝脏和肾脏的负担，引起体增热增加，加重热应激。 特定氨基酸过量，产生特定症状。,第二节 蛋白质的消化和吸收,一、单胃动物对蛋白质的消化、吸收和代谢 (一）消化 1. 胃 盐酸使蛋白质变性，胃蛋白酶催化降解产生胨等肽类和少量氨基酸。饲料蛋白质约20%在胃中消化 。 2. 小肠 在各种酶（小肠液、胰液中）的作用下，产生游离氨基酸和寡肽（ 进入肠粘膜细胞内，降解成氨基酸）,3. 大肠 微生物消化，蛋白质降解产生氨基酸、硫化氢、二氧化硫、NH3、粪臭素等。马、兔的大肠对饲料蛋白
7、质的消化程度大，占食入蛋白质的50% 。,（二）吸收,消化终产物： 氨基酸和寡肽 吸收部位： 小肠的上2/3部位 吸收产物 ：主要为氨基酸，大部分进入血液，少量进入淋巴系统。,（三）代谢,1. 体组织蛋白质的合成 2. 转化为酶、激素、核酸和其他代谢产物 3. 供能或转化为糖、脂肪,二、反刍动物对蛋白质的消化、吸收和代谢,（一）消化 1.瘤胃 微生物消化，约占摄入蛋白质的70%（40-80%），其余部分（30%）进入真胃和小肠消化。CP-肽、AA-NH3、CO2、VFA（挥发性脂肪酸）MCP（微生物蛋白）,2.真胃和小肠,方式与产物 ： 与单胃动物相同 底物： 与单胃动物不同MCP 底物RDP
8、 3.大肠 与单胃动物相同,（二）吸收,1. 瘤胃 吸收NH3-肝门静脉-肝脏（尿素）-肾脏-尿 2. 小肠 与单胃动物相同，氨基酸来自MCP和 RDP （三）代谢 与单胃动物相同,三 蛋白质代谢的动态平衡,机体蛋白质是一个动态平衡体系，体蛋白沉积是其合成和降解的结果。 生长动物蛋白质合成率大于降解率。 成年动物两个过程的速率相等。 蛋白质摄入严重不足的动物，体蛋白质降解率责大于合成率。,蛋白质周转代谢,概念：机体老组织不断更新，被更新的组织蛋白降解为氨基酸，而又重新用于合成组织蛋白质的过程。,四、影响蛋白质消化的因素,1.动物因素 2.饲粮因素 3.热损害 4.影响微生物生长的因子,动物因素
9、,动物种类：不同种类动物各自消化生理特点不同； 年龄：不同年龄动物消化道功能完善程度不同。 例如：仔猪胃内盐酸、胃蛋白酶、胰蛋白酶的分泌在23月龄才能达到成年猪的水平。,饲粮因素,（1）纤维水平：纤维物质对饲粮蛋白质的消化、吸收都有阻碍作用，随着纤维水平的增加，蛋白质在消化道中的排空速度也增加，因而降低了其被酶作用的时间以及被肠道吸收的几率。,（2）蛋白酶抑制因子 未经处理或热处理不够的大豆及其饼粕和其它豆科籽实中的蛋白酶抑制剂。,热损害,在对蛋白质热处理时，温度过高或时间过长，产生一种棕色反应（Maillard反应）。 Maillard反应：氨基酸上的氨基与还原糖上的醛基发生反应，生成一种棕
10、褐色的氨基糖复合物，胰蛋白酶不能切断与还原糖结合的氨基酸的相应肽链，导致氨基酸不能被动物消化、吸收。,第三节 氨基酸营养,一、必需氨基酸和非必需氨基酸 1. 必需氨基酸（EAA）-动物体内不能合成或合成数量不能满足需要，必须由饲料供给的氨基酸。 生长猪：10种EAA- 赖氨酸、蛋氨酸、色氨 酸、 苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸、组氨酸、精氨酸 成年猪：8种-不包含组氨酸和精氨酸,禽：13种-包含甘氨酸、胱氨酸、酪氨酸 反刍动物（瘤胃功能正常）： 必需氨基酸来自微生物蛋白 半必需氨基酸：甘氨酸、胱氨酸、酪氨酸甘氨酸（部分）-丝氨酸蛋氨酸（50%）-胱氨酸苯丙氨酸（30-50%）-酪氨
11、酸 2. 非必需氨基酸： 动物体内能够合成，不需要从饲粮直接供给的氨基酸。,必需氨基酸和非必需氨基酸比较,1. 相同 1.1构成蛋白质的基本单位 1.2维持动物生长和生产的必需成分 1.3数量必须满足蛋白质合成需要 2. 不同点 2.1 在体内合成的速度和数量不同 2.2血液中的浓度是否取决于饲粮中相应氨基酸的浓度 2.3 是否必须从饲粮中供给-缺乏症,二、限制性氨基酸,1.概念 一定饲料或饲粮中某种或几种氨基酸的含量低于动物的需要量，并由于他们的不足， 限制了动物对其他氨基酸的利用，导致蛋白质利用率下降，故称LEAA，并根据限制程度的大小称为第一、二、三等限制性氨基酸。 2.与必需氨基酸的比
12、较 相同： LEAA一定是EAA 不同：LEAA是针对特定的饲料而言，EAA是针对特定的动物而言,常用饲料的限制性氨基酸,饲料 第一LEAA 第二LEAA 玉米 Lys Trp 豆粕 SAA 苏氨酸 菜籽饼 Lys 肉骨粉 Trp 大麦 Lys,三、氨基酸的相互关系,1. 氨基酸的缺乏- 某种或几种氨基酸含量不足，不能满足动物需要，而影响动物的生产性能。 缺乏症：氨基酸的缺乏引起其他氨基酸脱氨、氧化分解供能，使蛋白质利用率下降，产生蛋白质缺乏症，个别氨基酸产生特异性症状，如赖氨酸使禽类的有色羽毛白化等。 特点：缺乏的氨基酸常常是EAA ；常发生在低蛋白饲粮和生长快、高产的动物；缺乏症可过补充所
13、缺乏的氨基酸而缓解或纠正。,2. 氨基酸中毒 由于饲粮中某种氨基酸含量过高而引起动物生产性能下降，添加其他氨基酸可部分缓解中毒症，但不能完全消除。 在必需氨基酸中，蛋氨酸最容易发生。,3. 氨基酸平衡和不平衡 体内蛋白质合成时，要求所有的必需氨基酸都存在，并保持一定的相互比例。 该比例是根据动物的需要来确定。若某种饲粮（料）的EAA的相互比例与动物的需要相比最接近，说明，该饲粮（料）的氨基酸平衡，反之，则为不平衡。,氨基酸平衡的意义 -蛋白质利用率高氨基酸失衡的结果 -蛋白质利用率下降，因多余的氨基酸发生脱氨、氧化分解，并加重氨代谢负担。,4. 氨基酸的互补作用 两种或多种饲料混合使用时，由于
14、各自所含的必需氨基酸种类、含量、限制的程度不同，彼此可取长补短，使混合后的饲粮蛋白质的氨基酸平衡得以改善，从而提高蛋白质的利用率，此效应称为氨基酸的互补作用。,互补作用也可能发生在不同饲料在同一天的不同时间饲喂时，但不能超过一定时间范围。 氨基酸互补作用的意义-提高蛋白质利用率的有效途径，是配合饲料生产的理论基础之一。,5. 氨基酸拮抗作用 -由于某种氨基酸含量过高而引起另一种或几种氨基酸需要量提高，这就称为氨基酸拮抗作用。 拮抗作用的实质：干扰吸收-竞争相同的吸收载体，如赖氨酸和精氨酸、亮氨酸和异亮氨酸。,四、理想蛋白质,1. 概念- 指氨基酸比例（平衡）与动物需要比例相同的饲粮蛋白质。平衡
15、：1）EAA间的比例平衡2）EAA和LEAA之间比例平衡 特点：蛋白质营养价值最高，不能再通过改变氨基酸的平衡来提高蛋白质的利用率。,2. 理想蛋白质的表示方法 EAA间的比例-理想蛋白模式 用各种EAA占蛋白质的比例（%）表示 以赖氨酸或色氨酸为100或1，计算其他氨基酸与之的比例，其中最常用赖氨酸。,第四节 非蛋白氮的利用,一、反刍动物对NPN的利用 1. NPN的利用原理 瘤胃微生物 2. NPN的意义-节约蛋白质、降低成本 3. NPN中毒-氨中毒 原因：NPN释放氨的速度大大超过微生物利用氨的速度，使血液氨浓度大大增加。 血氨浓度：5ppm以上中毒，表现神经症状，肌肉震颤、呼吸困难、
16、强直性痉挛，运动失调、死亡。,4. 合理利用NPN的途径 4.1 延缓NPN的分解速度：选用分解速度慢的NPN，如双缩脲等；采用包被技术，减缓尿素等分解；使用脲酶抑制剂等抑制脲酶活性。 4.2 增加微生物的合成能力：提供充足的可溶性碳水化合物；提供足够的矿物元素。 4.3 正确的使用技术 用量：不超过总氮的1/3；不超过饲粮干物质的1%；不超过精料补充料的3% ；适应期：2-4周；不能加入水中饲喂,二、非反刍动物对NPN的利用,利用NPN合成体蛋白的能力低,第五节 蛋白质营养价值的评定,概念 蛋白质营养价值是指蛋白质能被动物吸收利用的程度。 其程度越高则蛋白质的营养价值越高。,一、单胃动物蛋白
17、质营养价值评定,主要方法：粗蛋白质、可消化粗蛋白质、蛋白质生物学价值、净蛋白利用率、蛋白质效率比、化学比分、必需氨基酸指数 。,A 蛋白质消化率,饲料蛋白质 食入饲料蛋白质量粪中排出蛋白质量 表观消化率（%）= -100食入饲料蛋白质量食入饲料蛋白质量（粪中排出蛋白质量粪代谢性产物蛋白含量） 饲料蛋白质 = -100 真实消化率 食入饲料蛋白质量 （%）,B 可消化粗蛋白质,Digestible crude protein，DCP 饲料可消化粗蛋白质可由其粗蛋白质含量乘以粗蛋白质消化率而得。 DCP可粗略地反应饲料蛋白质的质量。,C.蛋白质的生物学价值,Protein biological v
18、alue ， PBV 吸收的蛋白质转化为组织蛋白质的效率（即存留N量占吸收N量的百分数）食入N粪N尿N 表观PBV（%）= -100食入N粪N食入N（粪N代谢粪N）（尿N内源尿N） 真实PBV（%）= -100食入N(粪N代谢粪N)由于代谢粪N和内源尿N不易测，因而实际应用时常用表观PBV。,D.净蛋白利用率,net protein utilization，NPU 指动物体内沉积的蛋白质或氮占食入蛋白质或氮的百分比。 NPU沉积氮/食入N100 NPU以某种饲料或饲粮蛋白质被利用的程度来表示其质量的好坏，同时，它也可以用于研究动物对蛋白质的需要量。,E.蛋白质效率比,Protein efficiency ratio，PER 是动物食入单位蛋白质或氮的体增重。是根据幼龄动物生长速度评定饲料蛋白质营养价值的方法。 PER体增重/蛋白质或氮的食入量 显然，PER越大，其蛋白质品质越好。,作业,名词：EAA、NEAA、LAA 简述蛋白质的营养生理功能。 生长猪、禽的必需氨基酸包括哪几种？ 设某动物每天食入N100g排出FN和UN分别30g和50g，计算该动物对日粮CP的表观消化率、饲料蛋白质的BV值？,
