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王梦芝 王洪荣 喻礼怀 李国祥 徐爱秋
摘 要 以4只瘘管山羊作为试验动物，研究羽毛粉（A）、玉米蛋白粉（B）、豆粕（C）和鱼粉（D）等蛋白质源配合的混合日粮对瘤胃微生物蛋白AA组成模式的影响规律。采用4×4拉丁方设计进行试验。结果表明：部分种类AA的含量在原虫和细菌区系间和同一区系内不同蛋白质处理间差异显著。原虫的Val比例高于细菌的，而细菌的Lys则高于原虫。细菌的Arg，原虫的Met、Leu和His在蛋白质处理间差异显著。综上可见，瘤胃微生物AA组成是因蛋白质来源而变化的。
关键词 蛋白质；瘤胃；原虫；细菌；AA组成
中图分类号 S816.4
Effects of protein sources on AA profiles of microbial protein in goats rumen
Wang Mengzhi, Wang Hongrong, Yu Lihuai, Li Guoxiang, Xu Aiqiu
Abstract The objectives of these paper was to investigate how rumen microbial AA composition changed with protein sources.Four goats fitted with rumen cannula, were used in a 4×4 Latin square design. And diets were divided into 4 groups according to their nitrogen source, which was, respectively, plume meal (A), corn gluten meal (B), soybean meal (C), and fish meal (D).The results showed that, significant differences were found between protozoa and bacteria in some AA content. Protozoal Val content was higher than bacterial, while Lys content was high in bacteria. Additionally, significant differences in AA content were found within protozoa or bacteria, between treatments. For bacteria, significant difference was detected in Arg; for protozoa, Met, Leu, and His showed significant differences.All in all, AA profiles of rumun MCP were modified by protein sources.
Key words protein sources；rumen；protozoa；bacteria；AA composition
瘤胃微生物蛋白质（MCP）是宿主小肠重要的氨基酸源，了解其氨基酸组成模式对宿主氨基酸营养的科学预测与合理调控至关重要（Clark 等，1992）[1]。一直以来MCP的AA组成模式被认为是恒定的，并利用固定的MCP模式来预测小肠氨基酸组成（Storm等，1982）[2]。然而，近年来的研究却发现微生物的AA组成并非恒定不变，而是随日粮变化的（Boguhn等，2006）[3]。但关于瘤胃MCP的AA组成模式变化与否至今尚未有定论，这不仅影响了宿主AA营养的预测、供给以及生产性能，也可能导致蛋白质饲料资源的不合理配置，甚而可能致使尿N的排出增多而污染环境。为此，本研究选择几种蛋白质饲料配制日粮，进行4×4拉丁方动物试验，分离细菌与原虫区系并分析其AA组成，旨在研究MCP的AA组成随蛋白质源变化的规律，而为通过反刍动物消化道营养调控而提高生产性能和饲料利用效率提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验动物与日粮
选用日龄、体重相近的4只徐淮山羊羯羊[活重（26.2±1.6） kg]，安装永久性瘤胃瘘管，单舍饲养，自由饮水。分别喂给以羽毛粉（A）、玉米蛋白粉（B）、豆粕（C）和鱼粉（D）为蛋白质补充料配制的日粮，试验用日粮的组成与营养水平见表1。参照美国NRC（1981）的山羊营养需要推荐量，试验羊每日能量供给量为维持需要的1.3倍，每日8:00和20:00分两次等量饲喂。
1.2 试验设计与取样
4×4拉丁方设计,共4个周期,每期预试期为14 d、正试期14 d。每期正试期的第5~12 d每天一次采瘤胃液约100 ml/只,8 d的取样时间依次为08:00、11:00、14:00、17:00、20:00、23:00、02:00、05:00,把每期每只羊8 d的样品充分混合后于-20 ℃保存待分离微生物与AA分析。
2. 均为实测值。
3. SC为NDF-NDFN；NSC为100－[(NDF－NDFN)＋CP＋EE＋ASH]。
1.3 微生物分离
参考Wang等（2008）[4]的方法分离原虫和细菌。
1.4 微生物AA组成分析
样品的前处理为酸水解法:样品于6 mol/l HCl介质中110 ℃水解24 h。测定仪器：日立835-50高速氨基酸自动分析仪（Hitachi Instruments，Japan）。分析条件:N2流压，0.3 kg/cm2；缓冲泵流速，0.225 ml/min；压力，65~75 kg/cm2；显色泵流速，0.300 ml/min；压力，55 kg/cm2；柱温，53 ℃；分析池温，98 ℃。
1.5 数据处理
采用Excel整理数据，SPSS11.5软件的One-way-ANOVA进行方差分析和LSD多重比较。
2 结果与分析
2.1 细菌、原虫、饲料AA组成比较（见表2）
由表2表明，原虫Val含量高于细菌，细菌Lys高于原虫，EAA占总AA的比例在原虫与细菌间差异不显著。微生物的Met都远高于各种饲料，Lys与豆粕和鱼粉相当；微生物的Thr、Ile、Phe及EAA等多项指标也都高于部分饲料，说明微生物蛋白的优质性。
2.2 日粮对微生物AA组成影响
细菌的EAA分析结果见表3。其中Arg在各组间差异显著，以C组最低为7.652 5%，A组最高为10.957 5%（P<0.05），B、C、D组3组差异不显著；其它8种EAA在组间差异都不显著，但Phe和Val在数值上表现出较大的差异。
原虫的EAA分析结果见表4。其中Met、Leu和His三种AA在饲料间差异显著。Met以A组最低，B组最高(P<0.05);Leu以D组最低,而A组最高(P<0.05);His则以B组最低,A和D组较高(P<0.05);Val、Ile、Phe和Lys等AA虽然在不同的饲料间差异不显著，但也在数值上表现出较大的差异。另外，原虫变异的EAA的种类多于细菌。
2.3 微生物和饲料中差异显著AA相关分析
微生物差异显著AA（原虫的Met、Leu和His；细菌的Arg；微生物的Arg）与饲料的相应AA的相关分析表明，它们的Pearson相关系数2-tailed检验都不显著，相关性不强（见表5）。
3 讨论
3.1 不同群系的AA组成
不同群系MCP的AA组成模式可能不同（Cecava等，1990；Martin等，1994；Rodríguez等，2000；Korhonen等，2002）[5-8]。Martin等（1996）[9]研究瘤胃固相菌、液相菌和原虫的AA组成结果表明，17种AA中的10种在固相菌和液相菌间有差异，13种在原虫与细菌间有差异。作者认为差异可能是不同群系微生物的种属不同造成的。Boguhn等（2006）[3]体外连续培养15 d研究也发现，部分种类AA比例在不同的区系间有显著不同。本研究中细菌与原虫的AA也有所差异，与以上的研究有一致性。但本研究细菌的Lys高于原虫,与部分文献研究的结果有所不同(Clark等，1992)[1]，这有可能与宿主种类有关，也有可能与具体的分离技术有关。本试验使用的分离方法是综合参考了Czerkawshi(1976)[10]、Martín-Orúe等(1998)[11]的方法，并以获得最大微生物量为目的加以改进的，结果也表明可以得到较高的微生物获得率（细菌+原虫为53.29%）。但与其它研究的分离方法不完全相同（Rodríguez等，2000；Yang等，2001；Jaurena等，2005）[7，12-13]，可能因此造成了目标区系分离和研究结果的不同，因而可见研究方法的同一性与标准化可增加研究间的可比性和结果的利用价值。
3.2 日粮蛋白质对微生物AA组成的影响
Weller等(1957)[14]分析4种不同日粮的瘤胃微生物AA组成,认为其是不变的,而后的报道也基本认为瘤胃微生物AA组成是恒定不变的(Bergen等,1968;Hoogenraad等,1970;Ibrahim等,1972;Storm等,1982)[15-17，2]。但Clark等(1992)[1]总结提出AA组成是可变的观点,并得到近年来一些研究的支持。Ersmus等(1994)[18]研究表明在等氮、等能条件下不同蛋白质饲料处理的瘤胃细菌AA组成不同。葵籽饼的Leu和Val比血粉的分别降低12.5%和10.1%，而His提高了18.2%。Chiquette和Benchaar（1998）[19]也曾观测到瘤胃微生物的Arg、Asp、G1u和Leu等受到日粮的影响。Boguhn等(2006)[1]最近研究表明部分种类的AA含量在日粮间显著差异。本研究中微生物部分种类AA在不同日粮条件下差异显著，与以上研究有一致性。原虫变异AA的种类较细菌多，这与Shabi等（2000）[20]的研究结果一致，Shabi等认为是原虫吞噬的摄食方式导致其体内存在大量未消化的细菌和饲料颗粒所致，本文通过对微生物差异显著AA与饲料中相应AA的相关性分析表明之间无强的相关性，证实未受到饲料蛋白质的污染，而差异主要来自于微生物自身。但本研究中微生物的差异AA种类较少，这可能是由于研究所使用的蛋白质饲料在日粮中所含比例较少所致(Burris等,1974)[21]。
4 结论
① 细菌和原虫群系的AA的组成不同。原虫的Val显著高于细菌，细菌的Lys显著高于原虫。
② 微生物AA的组成是可变的，细菌的Arg，原虫的Met、Leu和His等在蛋白质处理间差异显著。
参考文献
[1] Clark J H, Klusmeyer T H, Cameron M R. Symposium: Nitrogen metabolism and amino acid nutrition in dairy cattle[J]. Journal of Dairy Science, 1992, 75:2304-2323.
[2] Storm E, ?覫rskov E R. The nutritive value of rumen micro-organisms in ruminants 1. Large-scale isolation and chemical composition of rumen micro-organisms. British Journal of Nutrition, 1983, 50:463-470.
[3] Boguhn J, Kluth H, Rodehutscord M. Effect of total mixed ration composition on amino acid profiles of different fractions of ruminal microbes in vitro. Journal of Dairy Science, 2006, 89:1592-1603.
[4] Wang M Z, Wang H R, Li G X, et al. Effects of Limiting Amino Acids on the Rumen Fermentation and Microbial Community in vitro[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2008, 7(11), 101-105.
[5] Cecava M J, Merchen N R, Gay L C, et al. Composition of ruminal bacteria harvested from steers as influenced by dietary energy level, feeding frequency, and isolation techniques[J]. Journal of Dairy Science, 1990, 73:2480-2488.
[6] Martin C, Williams A G, Michalet-Doreau B. Isolation and characteristics of the protozoal and bacterial fractions from bovine ruminal contents[J]. Journal of Animal Science, 1994, 72:2962-2968.
[7] Rodríguez C A, González J, Alvir M R, et al. Composition of bacteria harvested from the liquid and solid fractions of the rumen of sheep as influenced by feed intake[J]. British Journal of Nutrition, 2000, 84:369-376.
[8] Korhonen M, Ahcenjavi S, Vanhatalo A, et al. Supplementing barley or rapeseed meal to dairy cows fed grass-red clover silage: II Amino acid profile of microbial fractions[J]. Journal of Animal Science, 2002, 80:2188-2196.
[9] Martin C, Bernard L, Michalet-Doreau B. Influence of sampling time and diet on amino acid composition of protozoal and bacterial fractions from bovine ruminal contents[J]. Journal of Animal Science, 1996, 74:1157-1163.
[10] Czerkawshi J W. Chemical composition of microbial matter in rumen[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 1976, 27:621-632.
[11] Martín-Orúe S M, Balcells J. Quantification and chemical composition of mixed bacteria harvested from solid fractions of rumen digesta: effect of detachment procedure[J]. Animal Feed Science and Technology, 1998, 4:269-282.
[12] Yang W Z, Beauchemin K A, Rode L M. Effect of dietary factors on distribution and chemical composition of liquid- or solid-associated bacterial populations in the rumen of dairy cows[J]. Journal of Animal Science, 2001, 79:2736-2746.
[13] Jaurena G, Moorby J M, Davies D R. Efficiency of microbial protein synthesis on red clover and ryegrass silages supplemented with barley by rumen simulation technique(RUSI-TEC)[J]. Animal Feed Science and Technology, 2005, 118:79-91.
[14] Weller R A. The amino acid composition of hydrolysates of microbial preparations from the rumen of sheep[J]. Australian Journal of Biological Sciences, 1957, 10:384-389.
[15] Bergen W G, Purser D B, Cline J H. Effect of ration on the nutritive quality of rumen microbial protein[J]. Journal of Animal Science, 1968, 27:1497-1501.
[16] Hoogenraad N J, Hird F J R. The chemical composition of rumen bacteria and cell walls from rumen bacteria[J]. British Journal of Nutrition, 1970, 24:119-127.
[17] Ibrahim E A, Ingalls J R. Microbial protein biosynthesis in the rumen[J]. Journal of Dairy Science, 1972, 55:971-978.
[18] Erasmus L J, Botha P M, Cruywagen C W. Effect of protein source on ruminal fermentation and passage of Amino acids to the small intestine of lactating cows[J]. Journal of Dairy Science, 1994, 77:3655-3665.
[19] Chiquette J, Benchaar C. Effect of diet and probiotic addition on chemical composition of free or particle - associated bacterial populations of the rumen[J]. Canadian Journal of Animal Science, 1998, 78:115-120.
[20] Shabi Z, Tagri H, Murphy M R, et al. Partitioning of amino acids flowing to the abomasums into feed, bacterial, protozoal, and endogenous fractions[J]. Journal of Dairy Science,2000,83:2326-2334.
[21] Burris W R, Bradley N W, Boling J A. Amino acid availability of isolated rumen microbes as affected by protein supplement[J]. Journal of Animal Science, 1974, 38:200-205.
（编辑：张学智，）
王梦芝，扬州大学动物科学与技术学院，博士，225009,江苏省扬州市文汇东路12号。
王洪荣（通讯作者）、喻礼怀、李国祥、徐爱秋，单位及通讯地址同第一作者。
收稿日期：2009-03-09
★ 国家自然科学基金面上自由申请项目：反刍动物瘤胃微生物氨基酸组成的调控机制研究（30571344）
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