泌乳奶牛的氨基酸供應與乳蛋白合成

浙江大學奶業科學研究所杭州31002911/25/20231主要內容引言氨基酸供應對乳蛋白合成的影響奶牛泌乳的氨基酸需要量結束語11/25/20232消費者飲食習慣的改變高脂肪低脂肪高蛋白前言11/25/20233前言為人類和動物提供氨基酸和氮源其他一些特殊生理功能白色血液--乳汁：乳蛋白，乳脂，乳糖乳蛋白11/25/20234乳品生產者期望高乳蛋白含量乳蛋白含量每降低1克每千克，用于生產1噸奶酪的牛奶需要就增加240升(MurphyandOmara,1993)提高乳蛋白含量和產量是奶業生產的必然趨勢11/25/20235蛋白質需要用于維持，泌乳，生長，妊娠蛋白質需要：奶牛營養的重點11/25/20236乳蛋白日糧蛋白乳腺維持需要瘤胃小腸瘤胃可降解蛋白代謝蛋白糞尿氮不可利用氮瘤胃不可降解蛋白微生物蛋白奶牛日糧蛋白代謝11/25/20237奶牛蛋白質營養的本質奶牛蛋白質營養的本質---氨基酸營養消化道日糧蛋白血液循環氨基酸和小肽乳腺乳蛋白11/25/20238主要內容引言

氨基酸供應對乳蛋白合成的影響11/25/20239氨基酸供應游離氨基酸肽結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不能滿足乳蛋白合成需要時，乳腺從血液循環中攝取相應的肽結合氨基酸（PBAA）來補充11/25/202310Laietal.,2003酪蛋白s1基因表達所需的最佳必需氨基酸濃度11/25/202311游離氨基酸P<0.05;HMBi=羥基-甲硫基-丁酸異丙酯;HBM=羥基-甲硫基-丁酸;SmM=SmartamineMRulquinetal.,2006日糧補充Met對泌乳性能的影響項目對照HMBiHMBSmMSE奶產量

4%FCM,kg/d31.9

32.1

32.8

32.5

1.5

乳脂產量,g/d

1,2911,3001,3371,31266

真蛋白產量,g/d

962b

994a

980ab1,003a38乳成分

乳脂率,%4.16

4.204.26

4.16

0.15

真蛋白率,%

3.09b

3.19a

3.10b

3.16a

0.0711/25/202312

處理組

項目基礎MM+LSE能量校正乳,kg/d

43.7

42.7

46.5

1.1乳成分產量

真蛋白,g/d12131211132838

乳脂,g/d15551548165135乳成分

真蛋白率,%

2.80x

3.01z

2.94yz

0.04

乳脂率,%

3.62y

3.88z

3.65y

0.06乳N/采食N,g

0.29a

0.31b

0.32b

0.01過瘤胃保護Met和Lys經產荷斯坦奶牛泌乳期前105天飼喂過瘤胃保護Met或過瘤胃保護Met加Lys對泌乳性能的影響CP:18.5%.a,b,c:P<0.15;x,y,z:P<0.05Sochaetal.,200511/25/202313*P<0.001to0.05;^P<0.05to0.1;#P<0.11to0.2.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（FAA）和肽結合氨基酸（PBAA）的血漿濃度(mg/L血漿)(n=8)Tagarietal.,2008肽結合氨基酸FAAPBAAAASFADRSSFADRSSEMP<Ala15.5317.471.982.230.41Arg4.525.190.520.810.2Asp1.842.391.872.370.29Glu1.591.849.5413.910.29*Gly16.6117.2525.4529.121.3#His3.413.423.033.260.17Ile9.3411.220.070.420.25Leu12.2815.241.331.860.56Lys2.432.531.11.760.23^Met0.280.380.91.270.28Phe4.485.080.230.370.1Pro7.088.181.381.660.13#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*11/25/202314Yangetal.,2003二肽對

s1酪蛋白基因表達的影響肽結合氨基酸11/25/202315babbbbbbaa,b:P<0.01;P:Phe;PP:Phe-Phe;PT:Phe-Thr;TPP:Thr-Phe-Phe.肽結合氨基酸二肽對

s1酪蛋白基因表達的影響周苗苗等

(未發表)11/25/202316奶牛乳腺中的小肽轉運載體小肽轉運載體2(PEPT2)在奶牛乳腺中表達；但是小肽轉運載體1(PEPT1)在乳腺中不表達real-timePCR檢測小肽轉運載體基因PEPT2(105bp)GAPDH(197bp)MarkGAPDHPEPT2周苗苗等

(未發表)11/25/202317寡肽對奶牛乳腺PEPT2基因表達的影響AABBBabbaa,b:P<0.05 A,B:P<0.01P=Phe PP=Phe-Phe

PT=Phe-ThrTPP=Thr-Phe-Phe周苗苗等

(未發表)11/25/202318泌乳激素對奶牛乳腺PEPT2基因表達的影響bbbba胰島素

可的松

催乳素

周苗苗等

(未發表)11/25/202319aaaaabbbbb小肽對

s1

酪蛋白和氨基酸/小肽轉運載體基因表達的影響CN:s1酪蛋白;PEPT2:小肽轉運載體2;DPEP2:二肽酶2.ATB:中性和堿性氨基酸轉運載體;TAT1:芳香族氨基酸載體;CAT:堿性氨基酸載體;ASCT:Ala,Ser,Thr,Cln,Gys載體.P<0.05.周苗苗等

(未發表)補充適宜水平的肽可以促進乳腺內肽轉運載體的表達，增加酪蛋白合成。11/25/202320某些氨基酸的缺乏會造成其它氨基酸的浪費,增加奶牛的日糧蛋白需要量氨基酸平衡的重要性11/25/202321乳蛋白含量隨日糧蛋白水平的變化Sochaetal.(2005)氨基酸組成比日糧氨蛋白含量更重要對照組(

):魚粉處理組(○)：試驗1期、3期—魚粉試驗2期—

羽毛粉

Yeoetal.(2003)11/25/202322

處理

項目NCPCPC-MetPC-LysPC-HisPC-BCAASEP奶產量

乳,kg/d

21.4ab

22.7ab

20.5a

21.9ab

20.2a

23.4b

0.80.022乳蛋白,g/d585a

698b557a

569a

512a

674b270.001含量(%)

乳蛋白

2.73ab

3.09c

2.71ab2.62a

2.56a2.91bc

0.070.002Met,Lys,His缺乏降低乳蛋白產量P<0.05Weekes

etal.(2006)皺胃灌注3.0%生理鹽水(NC)或15%氨基酸混合物(PC),然后PC減去Met、Lys、His或支鏈氨基酸(BCAA).11/25/202323處理項目水BCAACASBCAA+CASSEMP干物質采食量,kg/d24.824.323.724.10.4NS奶產量,kg/d32.332.533.233.40.4NS乳蛋白%3.00b3.01b3.10a3.10a0.0300.05kg/d0.970b0.980ab1.031a1.033a0.0200.09改善氨基酸平衡----酪蛋白酸鹽(CAS)提高乳蛋白產量a,b:P<0.05;NS:P>0.1皺胃灌注：水，支鏈氨基酸（BCAA），酪蛋白酸鈉（CAS）或BCAA+CAS

Mackleetal.,199911/25/202324500bp600bp400bp

s1GAPDH

M1:11.5:12:12.5:13:13.5:14:14.5:1Yangetal.(2003)Lys同Met比例對

s1酪蛋白基因表達的影響11/25/202325Thr/Pheαs1CN/GAPDH1.05Thr同Phe比例

s1對酪蛋白基因表達的影響Zhouetal.(2008)11/25/202326奶產量(kg/d)MetLysbcbaaMetLysabb乳脂肪(%)Lys和Met添加對產奶性能的影響Wang&Liu，unpubl.11/25/202327P

值Lys0.11Met<0.05交互作用<0.05乳蛋白(kg/d)MetLyscbcbaLys和Met添加對產奶性能的影響11/25/202328處理15%CP14%CPⅠⅡⅢⅣRP-Lys00.610.610.610.61RP-Met00.260.260.260.26RP-Thr

000.2900.28RPPhe

0000.240.24MP,%DM9.79.49.59.59.6Lys,%MP6.197.27.27.27.2Met,%MP1.932.42.42.42.4Lys/Met3.2/13.0/13.0/13.0/13.0/1試驗設計過瘤胃保護氨基酸的添加

11/25/202329泌乳曲線Milkyield(kg/d)Lactation(weeks)CtrlYangetal.，unpubl.過瘤胃保護氨基酸的添加

11/25/202330項目15%CP14%CPSEMⅠⅡⅢⅣ干物質采食量(kg/d)21.721.221.420.720.90.7奶產量(kg/d)27.8b29.3ab29.4ab29.3ab30.9a0.66乳脂率(%)3.673.653.643.653.670.05乳蛋白率(%)3.11c3.23b3.27b3.25b3.41a0.04N利用效率(%)0.26c0.32b0.32b0.33b0.36a0.01尿素N(mg/dL)乳中16.3a13.8b13.5b13.6b12.3c0.31血液中14.8a13.0ab13.3ab13.2ab12.3b0.55尿中575.0a489.0b476.6b472.1b413.6c15.0奶產量和乳成分過瘤胃保護氨基酸的添加

11/25/202331乳蛋白產量CP(%)1514Lys+Met-++++Thr-++Phe-++cbbba過瘤胃保護氨基酸的添加

11/25/202332主要內容引言氨基酸供應對乳蛋白合成的影響奶牛泌乳的氨基酸需要量11/25/202333確定奶牛的蛋白質或氨基酸需要量很難，因為反芻動物飼料具有多樣性而且瘤胃微生物還會對奶牛等所采食的營養物質進行改造瘤胃11/25/202334奶牛氨基酸需要的預測《奶牛營養需要》(NRC,2001):Lys：代謝蛋白的7.2%Met：代謝蛋白的2.4%可消化氨基酸供應的理想濃度Doepeletal.(2004)Segmented-linearmodelLogisticmodelAAg/d%EAA%MPg/d%EAA%MPMet565.22.5505.32.5Lys16215.17.214215.07.2Phe11710.95.210811.45.5Thr11310.55.19810.45.0Val13612.76.112913.66.5Leu21119.79.417518.58.9Ile11811.05.310511.15.3His534.92.4485.12.4Arg10710.04.891

9.64.6EAA:必需氨基酸，不包含Trp.MP:代謝蛋白，假設EAA占代謝蛋白的48%。11/25/202335最高奶產量和乳蛋白量的代謝蛋白需要9.6%Wangetal.(2007)11/25/202336奶產量觀察值vs.預測值(NRC,2001)Slope=0.7±0.06Slope=0.3±0.03Wangetal.(2007)回歸斜率等于0.70，與1.0差異顯著(P<0.05),表明這種回歸關系出現明顯的直線偏差.平均預計奶產量比實測值高4.2kg/d（相當于15％）.11/25/202337代謝蛋白供應和N利用效率項目MP(%)SEM8.28.99.710.3N轉化0.33a0.32ab0.30b0.28c0.050尿素N(mg/dl)

血液9c12b15a16a0.5

尿469b535

ab718a713a4.4

乳10c11bc13b19a0.6Wangetal.,200711/25/202338尿氮及其在總攝入氮中所占的比例8.28.99.710.3MP(%)Wangetal.,200711/25/202339十二指腸內容物嘌呤法直接測定的微生物N流量(▌)同通過測定尿排泄物嘌呤衍生物來預測的微生物N流量(

)之間的比較預測方法的精確度Ronquilloetal.(2004)目前已有的大多數乳蛋白分泌預測方案都高估了高蛋白日糧飼喂所能帶來的乳蛋白產量提高預測公式的精確度能夠增強對影響乳蛋白分泌的各種因素的有效預測11/25/202340E.g.奶牛泌乳期的蛋白需要尿N

蛋白剩余目前的TMR蛋白需要日糧蛋白過剩11/25/202341調控因素---乳腺乳腺是由多種類型細胞和組織組成的復雜器官。必需氨基酸乳動脈濃度和動靜脈濃度差(AV)都不能為乳腺氨基酸吸收和乳蛋白產量預測提供可靠依據（Mackleetal.,2000;Wangetal.,2005）11/25/202342酪蛋白(CN)和丙酸鹽(C3)添加對奶牛奶產量和乳成分的影響丙酸鹽(C3)添加蛋白質合成需要充足的能量供應葡萄糖氧化可以為乳蛋白合成提供能量增加乳蛋白產量Raggioetal.(2006)處理P項目對照CNC3CN+C3SEMCNC3CN*C3奶產量,kg/12h6.387.396.557.380.19<0.0010.680.60真蛋白,g/kg29.330.230.632.80.80.040.030.35真蛋白,g/12h1862221972407<0.010.060.59酪蛋白,%ofCP82.483.582.082.30.40.0070.050.31調控因素---其他日糧條件11/25/202343添加過瘤胃保護Met(M)和肌肉注射維生素B9，B12

對泌乳期前12周奶牛生產性能的影響B9和B12

對從高半胱氨酸到Met的再次甲基取代作用是必需的，它們能影響Met代謝以及在蛋白質合成中的有效性維生素&Met添加M+M-PvalueB9-B12-B9+B12+B9-B12-B9+B12+MetVitM*Vit體重,kg6136446196190.550.470.36干物質采食量,kg23.723.123.023.50.860.980.56乳,kg/d34.139.235.438.60.820.010.52乳蛋白,%3.002.942.902.790.140.310.74kg/d1.021.151.031.070.40.050.32乳脂,%3.453.433.453.330.710.620.71固形物,%11.110.911.010.70.530.320.81Preynatetal.(2009)調控因素---其他日糧條件11/25/202344Mackleetal.(2000)胰島素處理*SEMP水CB