專利名稱：配合飼料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及在牛奶生產中一級限制(first limiting)氨基酸的鑒定，以及這種知識在設計飼料和喂養奶牛中的用途。更具體地，本發明的目的是在喂養奶牛的配合飼料中使用組氨酸以增加奶的蛋白質-脂肪比率并改進氮的利用。
在絕大多數國家中，目前乳蛋白是奶最重要的成分，然而由于消費者的習慣變化，脂肪含量的重要性已降低了。乳酪的消費在增長，然而乳脂的消費卻降低了。喜好的改變也反映在牛奶的定價上。以前奶產品的價格主要取決于脂肪含量。現在奶產品的價格則在很大程度上取決于奶中的蛋白質部分。
乳蛋白的生產需要10種基本氨基酸(精氨酸、苯丙氨酸、組氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、甲硫氨酸、蘇氨酸、色氨酸和纈氨酸)。所有天然蛋白質以及瘤胃產生的蛋白質都含有全部這些氨基酸。可以僅以產生足夠最高限制氨基酸的量來生產牛奶蛋白質。在這種情況下，即使其它氨基酸的產量能有所增加，但限制氨基酸的生產卻并未增加。相反動物必須排泄過量的氨基酸。
飼養的目的是給牛提供最優比率的營養以盡可能有效的形成乳蛋白而非乳脂。通過這種方式，也提高了飼料中氮的利用率，因此對環境的污染也降低了。氮對自然的污染有兩條途徑，空氣中的氨氣、土壤和地下水中的硝酸鹽。牛奶生產中，使用適當的飼料配方可以減少氮的損失，通過使含氮的營養成分更有效地形成乳蛋白從而減少糞尿中氮的排泄。
反芻動物的蛋白質需求由兩部分組成，一個是動物本身對氨基酸的需求，另一個是瘤胃微生物對含氮化合物的需求。目前知道微生物除需要簡單氮化合物外，還需要氨基酸和多肽。瘤胃的核心反應是飼料蛋白質的部分降解，同時還有微生物蛋白質的合成，以及氨基酸通過瘤胃壁進入血液循環的吸收。部分這些蛋白質降解后被運輸到小腸中并在那以氨基酸的形式吸收到血液循環中。這種降解飼料蛋白質的營養水平取決于其氨基酸組成及在小腸中的消化。在瘤胃中，微生物從含氮飼料混合物形成微生物蛋白質。同樣，來自于微生物蛋白質的氨基酸也是從小腸中吸收的。高產奶牛中，來自于微生物蛋白質的氨基酸不能滿足動物的需求，但另外為使小腸能得到所需氨基酸，就需要高質量的蛋白質配合飼料。運輸到血液循環中的從小腸中吸收的氨基酸也是為了乳腺的需要，尤其那里是乳蛋白產生的地方。
蛋白質生產中奶牛的生物總效率可以表示為乳汁中所含氮(蛋白質)與動物所消耗的氮的比例。由于其主要功能是基于生物過程的，而生物過程總是有損失，所以動物消耗的營養不可能100wt％地被利用。然而以適當的方式平衡飼料配方就可以降低氮損失。例如，飼料中及消化后血液循環中氨基酸的平衡和比例將影響乳產量、乳成分及氮的利用。截至目前，還未得到能適應于我國條件的有關氨基酸飼料的足夠知識。
通過優化食物中的氨基酸組成，從而提高動物產品中的氮存留而保持食物中的氮水平，可以降低動物的氮排泄。目的是提供更有效的代謝及尿中更少的氮損失。另外，通過優化食物的氮基酸組成，在不降低產量的情況下降低飼料中氮的用量。這使得腸胃系統中氮的損失更小，因而糞尿中氮的損失也減少了。
在許多國家，奶牛飼料主要是使用禾本科的青貯飼料。青貯飼料以配合飼料或濃縮飼料的形式提供。以氮利用的觀點看來，青貯飼料有不少問題。除氮含量過高外，青貯飼料的蛋白質品質也增加了飼料問題。通過提前一周收獲青貯飼料，可增加禾本科青貯飼料中的氮含量，但仍然需要有高質量的蛋白質添加物。雖然青貯飼料中的蛋白質含量較高，但添加蛋白質的配合飼料得到了積極的結果。因此，青貯飼料仍然需要飼料添加劑形式的高質量氨基酸成分。
近些年來，在各個國家許多研究中都探討過優化飼料添加劑的氨基酸組成問題。許多實驗中，其起點都是重復牛乳中的氨基酸特性。在有些實驗中，在使用玉米青貯飼料基的飼料中，添加賴氨酸和甲硫氨酸可得到積極的結果，因此在有些國家就認為在奶牛中，賴氨酸和甲硫氨酸是牛乳生產的一級限制氨基酸。然而，在禾本科的青貯飼料中，添加賴氨酸和甲硫氨酸并沒有獲得附加的益處。
當評價奶牛飼料的最佳蛋白組成時，起點不僅僅應該是奶中的氨基酸特性，這是因為經血液循環到乳腺再與乳汁一起從乳腺分泌的氨基酸的量必然不是一成不變的。事實上，一些基本氨基酸(苯丙氨酸、酪氨酪、甲硫氨酸和色氨酸)是以與其從乳腺中分泌的同樣的水平從血液循環進入乳腺的。而另一些基本氨基酸(精氨酸、支鏈氨基酸、蘇氨酸、賴氨酸和組氨酸)從血液循環到乳腺的水平大大高于隨乳汁清除的水平。有些這種氨基酸在乳腺中降解，其氨基基團用于生產非基本氨基酸。
本發明已經第一次表明在基于青貯飼料的奶牛飼料配方中，組氨酸是奶牛產奶的一級限制性氨基酸。
當確保配合飼料中的總粗蛋白保持在一個特定閾值以下的同時，通過配合飼料的形式給奶牛額外的組氨酸時，根據本發明已觀察到可提高奶中蛋白一脂比率和氮利用率。因此根據本發明，相對于配合飼料中的其它氨基酸，配合飼料中的組氮酸含量提高。
因此本發明的目的是一種配合飼料，該飼料含有常規用于配合飼料的飼料成分，其粗蛋白根據配合飼料的總重不超過14wt％，粗蛋白含量的至少2.8wt％由組氨酸組成。
根據一個優選實施方案，相對于粗蛋白總重量，組氨酸含量約為2.8到4.0wt％，優選約2.8到3.0wt％。粗蛋白含量至少為9wt％是有利的，更優選10到12wt％，含量以占配合飼料的總重量來計算。
當根據本發明給奶牛提供蛋白質配方時與正常用量相比增加了配合飼料中的組氨酸的量，其中根據所用的飼料成分，正常用量約為粗蛋白總重量的2.0到2.5wt％，乳產量和乳蛋白產量均得到提高。相反，乳脂的含量降低，因而乳蛋白與乳脂的比例朝著所期望的方向改變。同時，配合飼料中總粗蛋白含量被限制于通常的配合飼料的正常值以下，正常值一般高于14wt％，從而減少了氮損失。試驗表明通過補充飼料配方以平衡其中的組氮酸，1克的組氮酸可得到4克的乳蛋白。從而顯著地提高了氮的利用率。
本發明還有一個目的是一種生產上述配合飼料的方法，根據該方法a)將配合飼料與一定量的組氮酸結合，以便配合飼料混合物中粗蛋白含量不超過14wt％，而且組氮酸含量至少為粗蛋白的2.8wt％，優選2.8到4.0wt％，或者b)將配合飼料混合物的組分以定性和定量的方式結合從而所得飼料混合物中粗蛋白含量不超過14wt％，而且組氨酸含量至少為粗蛋白重量的2.8wt％，優選2.8到4.0wt％。
因此通過在配方中補充組氮酸就可以增加組氮酸的含量。混合物中的蛋白質特征尤其是組氨酸優選以在瘤胃中不被降解的形式提供。這類保護氨基酸不被降解的方法是公知的，而且可以是物理方法，也可以是化學方法。化學方法包括，以適當的保護基團保護氨基酸的氨基或羧基，該保護基團在經瘤胃之后除去，例如通過水解形成自由氨基酸。物理方法包括以適當材料包裹氨基酸，該材料能經受瘤胃的條件，但在經瘤胃之后即被降解從而釋放氨基酸。這些材料例如是各種纖維素及其衍生物，適當的pH-敏感聚合物或脂類(Buttery,P.J等，Recent Advances in Animal Nutrition,(1985)，第19-33頁；Block,S.M等，J.Dci Food Agric 1994,65,441-447；Rulquin,H.,Feed Mix Vol.2,No.4 1994)。通過物理或化學方法處理飼料也可以降低瘤胃中的降解，即以水/汽和熱，并可選擇在加壓條件下進行。通過物理或化學方法，瘤胃降解已被降低至約10到70wt％。
通過以定性和定量的方式優化飼料混合物中的原料也可以在配合飼料中得到所需的組氨酸含量，從而將成品飼料配方中的組合酸含量調節到所需的含量。最佳的原料是具有高組氨酸含量，但并不具有高的總粗蛋白含量。
下列表中顯示了芬蘭的一些典型的配方原料中粗蛋白含量，粗蛋白中的組氨酸含量。
組氨酸占粗蛋白的wt％ 粗蛋白克/千克大麥2.3 108燕麥2.2 115糖蜜2.7 49大麥纖維1.9 162麥麩2.6 148小麥粗粉2.5 173甜菜廢粕2.5 107菜籽粉 2.8 344豆粉2.6 458在根據本發明的配合飼料中，可以使用所有傳統的配合飼料成分或原料，例如以下述全部指定用量使用的原料。括號中的用量是優選用量。本發明的配方成分優選全部來源于植物，但此外乳產品，例如酪蛋白產品也是可以使用的。在不影響配方組成的情況下，通過調節組氨酸的添加量可以把組氨酸的量調到所需的水平。但是配方中粗蛋白的含量應當至多為140克/千克。
重量百分比谷粒(大麥，燕麥) 0-85(30-40)麩(小麥，燕麥) 0-60(15-20)小麥粗粉0-30(5-10)甜菜廢粕 0-60(10-20)油籽粉(菜籽、大豆) 0-30(10-20)糖蜜 0-10(4-6)礦物質 0-10(3-4)植物油0-5(0-1)組氨酸0.01-0.2在配方中，如果需要(0-30wt％)，也可加入其它原料，例如麥芽飼料、啤酒糟、干草粉、草粉、酒糟等。一般而言，奶牛的青貯飼料配方以1到20千克/牛/天的量提供本發明的配合飼料。
在下面的試驗中，研究了使用谷物配合飼料-青貯飼料配方的奶牛中補充蛋白質對乳蛋白水平的影響。
使用谷物配合飼料+青貯飼料作為對照飼料。在實驗中，通過加入菜籽得到配方中的蛋白質補充，用量見表(測試1-10)還做了進一步的試驗(測試11)，其中在對照中用組氨酸(6.5克)而非菜籽。測試12以與測試11相似的方法進行，其中給予組氨酸(6.5克)，另外還有250克的葡萄糖以防止糖原氨基酸作為葡萄糖前體。以相似方法進行測試13，其中給予組氨酸(6克)和250克葡萄糖。試驗菜籽與對照相比，乳蛋與對照相比，粗蛋組氨酸占粗蛋白的百分白的增加(克/磅) 白的增加(克/磅) 數/配合飼料中粗蛋白的含量11.9+43 +5182.51/15020.944+53 +3052.41/15030.548+2 +842.44/12241.157 +32 +2182.35/13551.75 +25 +3192.50/15060.87 +17 +1632.41/14571.8 +70 +4152.52/17081.0 +47 +2652.05/16092.0 +71 +443 2.2/18010 3.0 +118 +7052.33/200平均 1.5 +48 +3442.37/15411 +26 +372.97/11012 +57 +74.22.97/13913 +58 +47.5 3.1/112從表中可看出當以菜籽蛋白質補充谷物配合飼料青貯飼料配方時，要產生1克額外的乳蛋白，平均就需要31.4克的菜籽粉。當補充成分是組氨酸時，增6.5克組氨酸可得到26克的乳蛋白，即要產生1克額外的乳蛋白，只需0.25克的組氨酸。
本發明以下述實施例描述。實施例1混合下述成分得到一種飼料重量百分數燕麥 20.0大麥 20.0麥麩 18.0小麥粗粉7.7甜菜廢粕 20.0小麥糖蜜5.0植物油 0.6菜籽粉 5.65礦物質和微生素 3.0組氨酸 0.05在所得飼料中，粗蛋白含量是120克/千克，組氨酸含量為粗蛋白重量的3.0wt％。實施例2利用下述成分得到一種飼料重量百分數燕麥 10.0大麥 20.0小麥粗粉 7.0麥麩 13.6甜菜廢粕 25.0菜籽粉15.7小麥糖蜜 8.0植物油 0.6組氨酸0.06在所得飼料中，粗蛋白含量是140克/千克，粗蛋白含有其占其重量3.0wt％的組氨酸。實施例3利用下述成分得到一種飼料重量百分數燕麥 5.0大麥 26.0小麥粗粉 10.0麥麩 19.3甜菜廢粕 25.0菜籽粉 5.7小麥糖蜜 8.0植物油 0.6組氨酸 0.06在所得飼料中，粗蛋白含量為120克/千克，而且粗蛋白含有占其重量3.0的組氨酸。
權利要求
1．基于傳統飼料成分的配合飼料，其特征在于粗蛋白含量不超過其重量的14％，同時粗蛋白中組氨酸的含量至少為其重量的2.8％。
2．根據權利要求1所述的配合飼料，其特征在于組氨酸含量占飼料粗蛋白重量的大約2.8到4.0％，優選2.8到3.0％。
3．根據權利要求1或2的配合飼料，其特征在于粗蛋白含量至少是其重量的9％，優選是其重量的10到12％。
4．根據上述權利要求中任一項的配合飼料，其特征在于飼料成分來源于植物。
5．根據上述權利要求中任一項的配合飼料，其特征在于組氨酸被保護免于在瘤胃中降解。
6．根據上述權利要求中任一項的配合飼料，其特征在于用熱和/或汽處理進行加工。
7．根據上述權利要求中任一項的配合飼料，其特征在于其含有重量百分數谷物(大麥、燕麥) 0-85麩(大麥、燕麥)0-60小麥粗粉 0-30甜菜廢粕 0-60油籽粉(菜籽、大豆)0-30糖蜜 0-10礦物質0-10植物油 0-5組氨酸0.01-0.2
8．根據權利要求7的配合飼料，其特征在于其含有重量百分數谷物(大麥、燕麥) 30-40麩(大麥、燕麥) 15-20小麥粗粉 5-10甜菜廢粕 10-20油籽粉(菜籽、大豆)10-20糖蜜4-6礦物質 3-4植物油 0-1組氨酸 0.01-0.2
9．上述權利要求1到8中任一項的配合飼料的制備方法，其特征在于a)將配合飼料成分與一定用量的組氨酸結合，以便得到一種飼料混合物，其中粗蛋白含量不超過其重量的14％，并且組氨酸含量至少是粗蛋白含量的2.8％，優選2.8到4.0％，或者b)將配合飼料混合物的成分以定性和定量的方式結合，使所得飼料混合物中粗蛋白的含量不超過其重量的14％，并且組氨酸含量至少是粗蛋白含量的2.8％，優選2.8到4.0％。
10．根據權利要求9的方法，其特征在于可選方法a)中的氨基酸尤其是組氨酸是被保護的形式。
11．增加乳汁中蛋白-脂比率及改善奶牛氮利用率的方法，其特征在于用權利要求1到8中任一項的富含組氨酸的配合飼料補充奶牛的飼料配方、尤其是青貯飼料配方。
12．青貯飼料基的奶牛飼養方法，其特征在于奶牛的青貯飼料配方是用權利要求1到8中任一項的富含組氨酸的配合飼料補充的。
13．根據權利要求11或12的方法，其特征在于配合飼料的補充量為1到20千克/牛/天。
全文摘要
本發明的目的是一種作為青貯飼料補充成分的配合飼料，其用以增加乳汁中蛋白質—脂比例并改善氮利用率。配合飼料的特征在于粗蛋白含量不超過配合飼料重量的14%，其中粗蛋白中的組氨酸部分優選占其重量的2.8到4.0%。
文檔編號A23K1/16GK1227469SQ97197203
公開日1999年9月1日 申請日期1997年8月11日 優先權日1996年8月12日
發明者皮卡·休塔尼恩, 圖莫·瓦維科, 艾拉·范哈塔洛, 伊爾莫·阿羅尼恩, 默加·霍爾馬 申請人:雷胡拉西奧公司