氨基酸飼料學()

林達雄

學歷:國立台灣大學畜牧系畢業

現任:省立宜蘭農工職校畜牧獸醫科教師

本文就是家畜家禽之氨基酸營養,以及氨基酸在飼料內的應用情形加以整理,以供業界參考。

 

六、飼料與氨基酸

1.玉 米

(1)雜交玉米 (Hybrid corn)

玉米是使用量最多的飼料穀物。

玉米與大豆粕的組合成為雞與豬之飼料的基本型。在日本做為飼料使用的玉米大部分靠輸入,此主要生產於美國之密西西比河流域,此外,亦從南非、阿根廷、泰國輸入。

軸上帶有玉米之顆粒者稱為帶蕊玉米 (ear corn),由軸上卸下來的顆粒 (種實) 稱為玉米顆粒 (玉米種實,shelled corn)。帶蕊玉米加以粉碎者稱為 corn (and) cob meal。日本實際使用者為玉米顆粒。

玉米的品種很多,在飼料上所使用者主要為稱馬齒玉米 (dentcorn) 的品種。種實的顏色有白色、黃色、紅色等,而飼料用者為黃色種。其黃色程度亦不一樣。普通所使用者為應用近代的遺傳育種學,收穫量極高,以近交系間交配為中心而被稱為雜交玉米 (Hybrid corn) 的種類。

(2)玉米之規格

通常之玉米是稱為黃色馬齒玉米 No.2就是美國的公定規格。此公定規格按種實之水分,破粒,軟粒,混入物之比率,黴菌之有無等級分為No.1~No.4及sample五個階段。

No.2是水分15.5%,含少量之破粒外,沒有混入物,黴菌等者。實際上所使用的穀物若水分含量為15.5%時在貯藏中有變敗的顯慮,故通常為14%程度。玉米之蛋白質.氨基酸含量變動很大的原因即在於水分含量的變動。

(3)玉米之氨基酸含量

Morrison (1959) 認為雜交玉米的蛋白質含量低,這是由於種實內澱粉的充實度高,相對的麩質 (gluten) 少,致蛋白質的分析值低。同樣,收獲量的豐收年蛋白質含量低,收獲量少的欠收年蛋白質含量有較高的傾向。

玉米之氨基酸含量隨著蛋白質含量而變動。由於配合飼料中玉米的使用量常比其他配合原料大,若以配合飼料中之氨基酸含量做為條件而進行配合設計時必須注意上述之兩種變動因素。

玉米所含之必需氨基酸的含量的相互比,即氨基酸平衡如表6 1所示。表中列出玉米之標準的氨基酸含量,含有蛋白質中之氨基酸含量,離氨酸含量當做100之指數,雛雞與子豬之要求量指數的對比。

 

表6 1 玉米之必需氨基酸含量及限制氨基酸

 

要求量指數

lysine = 100

玉 米

 

雛雞

(A)

子豬

(B)

種實中

蛋白質中

%

氨基酸

平 衡

lysine =100 (C)

C - A

C - B

粗蛋白質

   

8.7

100

     

lysine

100

100

0.2

2.3

100

0*

0*

arginine

100

 

0.5

5.7

250

150

 

histidine

40

33

0.2

2.3

100

60

27

isoleucine

75

55

0.4

4.6

200

125

70

leucine

140

100

1.1

12.6

550

410

310

methionine+cystine

72

50

0.36

4.1

180

108

58

methionine

40

 

0.18

2.1

90

50

 

phenylalanine+tyrosine

130

96

0.91

10.5

455

325

229

phenylalanine

70

 

0.5

5.7

250

180

 

threonine

70

60

0.4

4.6

200

130

70

tryptophane

20

14

0.1

1.1

50

30**

16**

valine

86

70

0.4

4.6

200

114

44

*第1限制氨基酸

**第2限制氨基酸

 

表6 1a 高離氨酸玉米之氨基酸含量

 

風乾物中 %

粗蛋白質 %

 

Normal

Opaque-2

Normal

Opaque-2

粗蛋白質

9.10

11.60

100

100

aspartic acid

0.61

1.16

6.7

10.0

threonine

0.32

0.38

3.5

3.3

serine

0.45

0.50

4.9

4.3

glutamic acid

1.89

2.17

20.8

18.7

proline

0.88

1.00

9.7

8.6

glycine

0.36

0.56

4.0

4.8

alanine

0.72

0.75

7.9

6.5

valine

0.42

0.57

4.6

4.9

cystine

0.14

0.20

1.5

1.7

methionine

0.15

0.16

1.6

1.4

isoleucine

0.31

0.37

3.4

3.2

leucine

1.10

0.07

12.1

8.4

tyrosine

0.39

0.45

4.3

3.9

phenylalanine

0.45

0.51

4.9

4.4

lysine

0.24

0.49

2.6

4.2

histidine

0.27

0.40

3.0

3.5

arginine

0.46

0.79

5.1

6.8

tryptophane

0.09

0.15

1.0

1.3

*cromwell 等 (1968)

 

表6 2 玉米副產物之限制氨基酸

 

Hominy feed

corn germ meal

corn gluten feed

corn gluten meal

corn gluten

 

%

氨基酸

平 衡a

%

氨基酸

平 衡

%

氨基酸

平 衡

%

氨基酸

平 衡

%

氨基酸

平 衡

粗蛋白質

11

 

21

 

22

 

42

 

60

 

lysine

0.4

100*

0.9

100**

0.4

100*

0.8

100*

1.0

100*

arginine

0.5

125

1.2

133

0.8

200

1.4

175

2.2

220

histidine

0.2

50

---

---

0.6

150

0.9

113

1.6

160

isoleucine

0.4

100

---

---

1.2

300

2.1

263

2.9

290

leucine

0.8

200

1.7

189

2.6

650

6.6

825

9.4

940

methionine+cystine

0.36

90

0.67

74*

0.62

155

1.9

238

2.7

270

methionine

0.18

45**

0.35

39*

0.3

75

1.2

150

1.8

180

phenylalanine+tyrosine

0.8

200

2.3

256

1.8

450

3.4

425

6.9

690

phenylalanine

0.3

75**

0.8

89

0.9

225

2.4

300

4.5

450

threonine

0.4

100

0.9

100

0.8

200

1.3

163

2.5

250

tryptophane

0.1

25

0.3

33

0.2

50**

0.21

26**

0.3

30**

valine

0.5

125

1.3

144

1.3

325

2.2

275

3.7

370

a:以離氨酸含量當做100時之含量指數

* 對雛雞及子豬之第1限制氨基酸

** 對雛雞及子豬之第2限制氨基酸

 

表6 3 高梁之必需氨基酸含量及限制氨基酸

 

要求量指數

lysine =100

高 梁

 

雛 雞

(A)

子 豬

(B)

種實中

%

蛋白質中 %

氨基酸平衡

lysine = 100

C A

C B

     

11

100

     

粗蛋白質

100

100

0.2

1.8

100

0*

0*

lysine

100

 

0.36

3.3

180

80

 

arginine

40

33

0.19

1.7

95

55

62

histidine

75

55

0.46

4.2

230

175

175

isoleucine

140

100

1.4

12.7

700

560

600

leucine

72

50

0.28

2.5

140

68

90

methionine+cystine

40

 

0.13

1.2

65

25**

 

methionine

130

96

1.17

10.6

585

455

489

phenylalanine+tyrosine

70

 

0.47

4.3

235

165

 

threonine

70

60

0.36

3.3

180

110

120

tryptophane

20

14

0.12

1.1

60

40

46**

valine

86

70

0.53

4.8

265

179

195

*第1限制氨基酸 **第2限制氨基酸

 

表6 4 小麥、米、大麥等之必需氨基酸含量及限制氨基酸

 

小 麥

麩 皮

米 (白米)

米 糠

大 麥

 

%

指 數lysine

= 100

%

指 數lysine

= 100

%

指 數lysine

= 100

%

指 數lysine

= 100

%

指 數lysine

= 100

粗蛋白質

10

 

15

 

7.5

 

13

 

10

 

lysine

0.3

100*

0.5

100*

0.27

100*

0.77

100**

0.32

100*

arginine

0.4

133

0.8

160

0.36

133

1.4

182

0.45

141

histidine

0.2

67

0.3

60

0.18

67

0.56

73

0.23

72

isoleucine

0.4

133

0.6

120

0.45

167

0.61

79

0.42

131

leucine

0.6

200

0.9

180

0.71

263

1.2

156

0.63

197

methionine+cystine

0.33

110

0.37

74**

0.26

96**

0.69

90

0.31

97

methionine

0.13

43**

0.17

34**

0.17

63**

0.29

38**

0.15

47

phenylalanine+tyrosine

0.8

267

0.85

170

1.15

426

1.44

187

0.83

259

phenylalanine

0.4

133

0.45

90

0.53

196

0.76

99

0.51

159

threonine

0.28

93

0.37

74

0.36

133

0.62

81

0.32

100

tryptophane

0.12

40

0.27

54

0.09

33**

0.1

13*

0.14

44**

valine

0.4

133

0.7

140

0.53

196

0.68

88

0.48

150

*第1限制氨基酸 **第2限制氨基酸

 

玉米種實所含之屬於醇溶蛋白質 (prolamine) 的玉米蛋白 (zein) 由於不含離氨酸及色氨酸,故成為營養上之不完全蛋白質,在離氨酸或色氨酸之實驗上常使用,但因種實除了prolamine 外亦含有麩質 (gluten),故整個看起來仍含有少量之離氨酸及色氨酸,不論是雛雞或子豬種實的第1限制氨基酸均為離氨酸,第2限制氨基酸為色氨酸。而且,離氨酸及色氨酸在胚乳以外的部分、胚芽或糠的部分亦含有之,故收獲量少,蛋白質含量多的品種的種實,或欠收年度之種實相對的這些部分增多,整個算起來離氨酸及色氨酸的含量多。

(4)高離氨酸玉米 (High lysine corn)

在玉米之突然變異種中,發現離氨酸含量特別多者,此一般稱為高離氨酸玉米。高離氨酸玉米方面麩蛋白 (glutelin) 較玉米蛋白 (zein) 多。由於麩蛋白之離氨酸含量比玉米蛋多,故此新變種的玉米含有普通之雜交玉米約2倍的離氨酸。雜交玉米之第1限制氨基酸為離氨酸,而取名為 opaque-2 corn之雜交玉米對雛雞的第1限制氨基酸則為甲硫氨酸。在雜交玉米中添加離氨酸時就與opaque-2玉米沒有差異,opaque-2玉米的優點只是離氨酸含量多而已。Opaque-2的缺點是收獲量低,迄今為止,雜交玉米與離氨酸添加物相組合在經濟上較有利。

此外尚有氨基酸平衡大體與opaque-2相同,而種實之物理性不同,取名為Floury-2 corn的變種,其收獲量亦低。將來在實用上還是要作出氨基酸平衡良好,且收獲量亦多的雜種。

(5)玉米之副產物

在食用上經過加工之玉米的副產物可做為飼料,這些副產物別為兩種。其一為以乾式加工製造家庭用穀類食物 (例如稱為 hominy 的粗碎玉米) 時的副產物,hominy包含玉米之種皮、胚芽及胚乳之一部分。離氨酸含量稍多,而氨基酸平衡與其他種實很相似,另一方面因含胚芽而脂肪含量多,亦應注意各單位熱能的含量。其二為以濕性加工製造玉米澱粉 (corn starch) 之際所生產的副產物,如玉米胚芽粉 (corn germ meal) 及玉米麩質粉 (corn gluten meal)。為胚芽之脫脂油粕的germ meal其蛋白質的氨基酸含量比較平衡,但離氨酸及甲硫氨酸成為限制氨基酸,對要求量的指數大體為同一水準。玉米麩質粉是以澱粉製造之際所剩下的胚乳的蛋白質為主,與種實一樣是以離氨酸為第1限制氨基酸,以色氨酸為第2限制氨基酸。玉米麩質粉被當做植物性的蛋白質飼料來處理。

 

2.高 梁

高梁的品種很多,係栽培於美國南部,氣溫比玉米區高一點的地區。在飼料利用上已育成收獲量多,種實之單寧含量低的品種,美國之生產量達2,000萬噸。全世界之生產量達7,000萬噸,除了飼料用之美國產以外,其他以非洲為中心做為人民的糧食。

高梁在外國常以其中心品種的名稱當做一般名稱使用,通常稱為milo。

高梁之蛋白質含量為8~12%。Waggle等 (1967) 選出粗蛋白質含量分別為8.3、10.5、12.1%的三種高梁,作出蛋白質含量相等的試驗飼料,進行雛雞的成長實驗,發現三者的增重相同,因此認為高梁的蛋白質含量雖有變動,但其營養價仍然一樣。

第1限制氨基酸為離氨酸,第2限氨基酸為色氨酸或甲硫氨酸。由氨基酸平衡來看時高梁之蛋白質的營養價並不比玉米的蛋白質差。高梁亦發現出高離氨酸變種,Feather等 (1978) 以添加離氨酸的雜交高梁與高離氨酸高梁對雛雞進行實驗,結果在增重,飼料效率方面均相等。此種高離氨酸高梁的缺點是收獲量低,其經濟性趕不上雜交高梁+離氨酸添加物。

高梁亦與玉米一樣,有germ meal,gluten meal等加工副產物產生,做為飼料使用。gluten meal的氨基酸平衡與種實相近。

     

  1. 麥類與糠、麩類
  2. 麥類之粗蛋白質含量比玉米或稻米更因品種或栽培條件而有很大變動,但其氨基酸平衡變化不大。小麥與麩皮、米糠之限制氨基酸的種類以及其與要求量的差距變動不大。由於使用量少,這些氨基酸含量對整個配合飼料之營養價的影響不大,由於離氨酸、甲硫氨酸、色氨酸之三種氨基酸全或某一種不足,故加入玉米為主體的飼料時,不足的必需氨基酸不會增加,而不平衡的情形變大,此點應加注意。

    麩皮、米糠是適於反芻家畜使用的飼料,但豬、雞方面基於上述的理由,若添加於玉米大豆粕飼料內時,並不能提昇做為蛋白質的價值,通常是做為熱能、維他命、礦物質源而使用。

  3. 大豆粕
  1. 大豆粕之生產
  2. 大豆粕從各方面來看都是最優良的飼料蛋白質源。大豆全世界每年生產量達8,000萬噸,其中美國年產量為5,000萬噸,日本從其中輸入400萬噸。

    這些生產、輸送、貯藏的手段已近代化,供給安定。所輸入的大豆經過搾油、油作食用、粕作飼料。

    大豆經壓扁後再以溶劑抽出油,在此之前亦有先除去種皮者。抽出的壓片基於後述的理由經加熱變性而做為飼料用者。經如此製造出的大豆粕含粗脂肪0.5~1.0%、水分12%以下,品質安定,與其他飼料原料相比變敗的顧慮少。蛋白質之含量有45% (美國規格為44%)者,以及脫皮的蛋白含量更高者,在抽出工廠內因品質受到管理,蛋白質含量亦安定。

  3. 大豆粕之氨基酸含量及利用性
  4. 大豆粕之蛋白質的氨基酸含量如表6 5及表6 6 所示,在氨基酸平衡方面除了含硫氨基酸少之外是極為理想的。大豆被稱為田裡的肉其理由在此。

     

    表6 5 大豆粕之必需氨基酸含量及限制氨基酸

     

    要求量指數

    lysine = 100

    大 豆 粕

     

    雛 (A)

    子豚 (B)

    %

    蛋白質中 %

    指 數(C)

    lysine = 100

    C A

    C B

    粗蛋白質

       

    45

    100

         

    lysine

    100

    100

    2.9

    6.4

    100

    0

    0

    arginine

    100

     

    3.2

    7.1

    111

    11

     

    histidine

    40

    33

    1.1

    2.4

    37.5

    -2.5

    7.5

    isoleucine

    75

    55

    2.5

    5.5

    85.9

    10.9

    44.1

    leucine

    140

    100

    3.4

    7.6

    119

    -21

    19

    methionine+cystine

    72

    50

    1.32

    2.93

    45.8

    -26.2*

    -4.2*

    methionine

    40

     

    0.65

    1.44

    22.5

    -17.5*

     

    phenylalanine+tyrosine

    130

    96

    3.0

    6.7

    105

    -25

    9

    phenylalanine

    70

     

    2.3

    5.1

    79.7

    9.7

     

    threonine

    70

    60

    1.8

    4.0

    62.5

    -7.5

    2.5

    tryptophane

    20

    14

    0.6

    1.3

    20.3

    0.3

    5.7

    valine

    86

    70

    2.3

    5.1

    79.7

    -6.3

    9.7

    *第1限制氨基酸

     

    表6 6 植物蛋白質源之氨基酸含量與雛雞成長上之要求量的關係

     

    NRC

    要求量

    蛋白質20 g中之必需氨基酸

     

    大豆粕

    綿仔粕

    花生粕

    玉米麩質粉

     

    g/20 g蛋白質

    g

    g

    g

    g

    arginine

    1.0

    1.4

    2.15

    2.36

    0.65*

    lysine

    1.0

    1.3

    0.78*

    0.92*

    0.37*

    histidine

    0.4

    0.48

    0.54

    0.48

    0.42

    phenylalanine

    0.7

    0.96

    1.07

    0.92

    1.12

    tyrosine

    0.6

    0.63

    0.51

    0.78

    0.46

    methionine

    0.4

    0.30*

    0.29*

    0.16*

    0.47

    cystine

    0.35

    0.33*

    0.49

    0.28*

    0.33*

    leucine

    1.4

    1.48

    1.17*

    1.48

    3.06

    isoleucine

    0.75

    1.08

    0.78

    0.80

    0.98

    valine

    0.85

    1.08

    0.98

    1.12

    1.02

    threonine

    0.7

    0.76

    0.68

    0.56*

    0.60*

    tryptophane

    0.2

    0.26

    0.24

    0.20

    0.10

    (Scott等) *不足的必需氨基酸

     

    表6 7 大豆粕之水溶性氮素與雛雞之增重量

     

    增 重 量

    P.Q

    大豆粕之水溶性氮素 (%)

     

    實測值

    以無蛋白

    為基準時

    無蛋白

    -145 g

    0

       

    大豆蛋白質

    16

    161

    100

     

    大豆粕A

    254

    399

    248

    1.01

    大豆粕B

    97

    242

    150

    3.36

    大豆粕C

    238

    383

    238

    0.92

    大豆粕D

    250

    395

    245

    1.25

    大豆粕E

    246

    391

    243

    1.20

    大豆粕F

    116

    261

    162

    2.26

    P.Q:與無蛋白飼料引起之增重差異的指數,以大豆蛋白質區當做100

     

    表6 8 大豆粕之加熱條件及甲硫氨酸的添加效果

    大 豆 粕

    試驗飼料甲硫氨酸

    添 加 量

    增重量

    飼料效率

    體 重100g

    之胰臟重量

    處 理

    水溶性氮素

     

    %

    %

    g

     

    mg

    加熱處理

    大 豆 粕

    0.85

    0

    308

    2.6

    423

    0.25

    336

    2.5

    438

    0.5

    320

    2.5

    394

    弱加熱處理

    大 豆 粕

    2.14

    0

    254

    3.0

    545

    0.25

    263

    2.8

    467

    0.5

    229

    2.9

    573

    無 處 理

    大 豆 粕

    6.83

    0

    121

    4.4

    1049

    0.25

    121

    4.2

    942

    0.5

    117

    4.1

    1136

     

    表6 9 大豆粕之水溶性氮素含量與營養素的消化率

     

    大豆粕蛋白質之水溶性氮素

    消 化 率

     

    粗蛋白質

    水溶性氮素

    NSl*

    粗蛋白質

    粗脂肪

    NFE

    TDN

    大豆蛋白質

    50.0%

    6.8%

    85.0 %

    61.5%

    89.7%

    93.8%

    71.1%

    大豆粕A

    49.1

    1.01

    13.1

    80.8

    50.9

    93.9

    73.0

    大豆粕B

    46.8

    3.36

    49.1

    64.3

    86.9

    93.0

    69.5

    大豆粕C

    46.1

    0.92

    12.4

    75.2

    82.8

    92.4

    71.4

    大豆粕D

    48.0

    1.25

    17.4

    77.3

    75.0

    93.0

    ---

    大豆粕E

    44.6

    1.20

    17.1

    73.6

    71.8

    90.3

    69.9

    大豆粕F

    45.1

    2.26

    33.8

    63.3

    53.9

    91.4

    69.1

    *以所定方法抽出之水溶性氮素對全氮素的比率 (%)

     

    粗蛋白質的消化率在豬、雞方面高達90%前後,比其他蛋白質飼料,尤其是油粕類還要高。惟此種大豆粕乃是正確經過加熱變性的製品,而生大豆,未經過加熱的大豆粕,經不正確加熱處理的大豆粕,其動物的營養素,尤其是蛋白質及氨基酸的利用顯著降低。

  5. 大豆中之營養阻礙物質
  6. 在雛雞之飼料內混合少量之生大豆粉時,會引起成長之低下,胰臟的肥大、脂肪的吸收阻礙、無脂固形分之ME值的低下等。同時發生膽囊之縮小,膽汁酸的分泌增加,消化管內之蛋白質的分解低下等現象。反芻家畜方面加熱少的大豆粕亦能被利用。這些營養阻礙作用並不單純,普遍存在於植物界的阻礙物質有一部份存在於大豆中,其量頗多。其一是胰蛋白鋛阻礙物質存在於生大豆中,此為在PH 4.4的水內可溶的蛋白質而存在於大豆粕的抽出液中。

    生大豆的抽出液即具有上述之營養阻礙作用,而非抽出部分亦有成長阻礙成長。胰蛋白鋛阻礙物質具有胰臟之肥大、成長之低下、飼料之ME低下,甲硫氨酸氧化受到影響等生大豆所顯示的作用。

    胰蛋白鋛阻礙物質經過Rackis等 (1962) 的精製,發現出4種蛋白質,命名為A1、A2、B1、B2。麻生等認為生大豆之營養阻礙作用並非由於特異的甲硫氨酸,胱氨酸的利用阻礙所引起,而是與水溶性氮素含量具有很高的相關 (r = -0.904,r = -0.925),顯示出生長阻礙及消化率的低下,胰臟重量的增大等。

  7. 營養阻礙物質的去除

大豆之營養阻礙物質大部分為水溶性的區分,此種物質經過加熱後其作用失活。如前所述,在還原糖之存在下蛋白質加熱時會引起褐變反應,且氨基酸之生物學的有效率低下。因此,為了使水溶性氮素減少而加熱時,此熱卻使蛋白質的營養價降低。大豆粕之ME價在未加熱而水溶性氮素含量多者低,由於加熱而水溶性氮素減少時則增高,但加熱的程度 (加熱之溫度及時間) 進行時又再度降低。

近代的抽出設備可使水溶性的氮素減少,而褐變不會急激進行,此種營養阻礙作用的減少與ME減少之間有相當的餘裕。惟氨基酸,尤其是離氨酸之有效率的低下可能比ME的低下先發生。因此,在大豆粕之品質管理的手段上,在水溶性氮素之測定外,亦應行Carpenter之“available lysine”的測定。麻生 (1965) 的報告,經加熱變性至水溶性氮素含量1.0~1.3%的大豆粕具有充分的營養價。

除了大豆之外,胰蛋白鋛阻礙物質活性亦普遍存在於穀物之胚芽 黑麥、小麥、大麥等。水溶性蛋白質的量與胰蛋白鋛阻礙物質活性有很高的相關,但urease (尿素鋛) 活性亦有很高的相關。

在使用具有尿素鋛活性的大豆粕飼料內加入尿素時適口性受到傷害、且食下後急激的發生氨而可能引起氨血症。

大豆亦有具有紅血球凝集作用的蛋白質區分,此種蛋白質會抑制老鼠的成長,並且使雛雞之蛋白質及脂肪的消化率低下。此種紅血球凝集素 (lectin) 將消化管之膜結合脂肪鋛及澱粉鋛解離,且糞便中這兩種酵素消失。此種紅血球凝集素經過加熱後即被破壞。

似此,大豆粕雖含有各種營養阻礙物質,但經過適切之加熱操作後成為使用最普遍的在實用上全然沒有問題的蛋白質飼料。在氨基酸平衡方面除了甲硫氨酸含量少之外其他都極為適當。

 

飼料營養雜誌第二冊合訂本

1987年元月號至1987年十二月號

飼料營養:1987年第七期(68)

Copyright © 1998 茂群峪畜牧網. 本網站圖文係屬茂群峪有限公司,內文之版權為該雜誌社所
有,非經本公司及該雜誌社正式書面同意,不得將全部或部分內容,
轉載於任何形式媒體   ※ 最佳解析度 800x600
Copyright © 1998 MiobufferCo., Ltd.  All rights reserved.
Unauthorized copying and reproduction is prohibited. All trademarks property of their respective holders.