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本文作者——Jessika van Leeuwen博士－哈姆雷特蛋白全球猪产品经理图片
了解不同种类蛋白饲料原料的蛋白动力学特点，可以帮助动物营养师能够制定出具有更高蛋白质生物学价值的饲料配方，优化动物生产性能，从而节省饲料成本，并减少环境中氮排放。在过去的两年时间里，哈姆雷特蛋白一直在不断研究，发现不同蛋白原料之间的蛋白动力学存在很大差异。
“我们一直都知道，通过减少抗营养因子来提高蛋白原料的消化率是至关重要的，正如哈姆雷特蛋白所实现的那样，但我们也觉得我们的产品不止于此。通过研究发现，哈姆雷特蛋白产品的蛋白动力学与其他蛋白饲料有很大差别。”Jessika说道。最近这项研究结果在美国举行的ASAS-CSAS-WSASAS会议上发表(Bible 等，2023)。
什么是蛋白动力学?
消化动力学描述了肠道中营养物质的水解和吸收过程。因此，蛋白动力学是指蛋白质在小肠中水解和吸收的动力学。换句话说，蛋白动力学研究的是日粮蛋白质在消化道中的消化、吸收和释放到血液中的速度和位置，而蛋白质的吸收速度和位置都会影响机体随后对氨基酸的利用。
传统营养理论上，评估蛋白原料是根据其蛋白质含量(CP)和所含氨基酸的回肠消化率来决定的。然而，消化率这个指标只反应在小肠末端还剩下多少蛋白质，并没有说明肠道内蛋白质被消化、吸收的速度和位置。两种不同来源的蛋白原料可以具有相似的消化率，但在消化和吸收的速度和位置上却会有很大差异(具体见表1)。例如，血粉和高蛋白豆粕（SBM HP）在小肠末端 (假设在此之后位置蛋白质不会再被水解消化) 的消化率是相近的，但对于血粉来说，其所含的大部分蛋白质已经在小肠的初始部分（空肠前端）被水解掉了，而对于高蛋白豆粕说，其蛋白质大部分是在小肠的更远端被水解掉，这意味着本研究中血粉蛋白质的消化速度要高于高蛋白豆粕。
“蛋白动力学比单独使用消化率更能准确地描述了蛋白质在动物体内实际发生的情况，”Jessika说。"因为蛋白动力学不仅考虑蛋白质被消化的过程，还考虑蛋白质被消化的位置，以及产生氨基酸的吸收过程"
表1:消化道不同部位的表观消化率对比。摘选自Toghyani 等，2020。
为什么速度很重要
消化速度之所以重要是因为发生在小肠空肠部分的消化和吸收是高效的，空肠比回肠更靠近胃，空肠内的氨基酸能够更有效地被机体吸收利用，究其原因是空肠中含有大量可利用的葡萄糖，这些葡萄糖可为肠细胞吸收氨基酸提供能量来源。这意味着机体对营养物质的最佳利用效率，会促进更大比例的氨基酸直接进入血液，因此被氧化用以供能的氨基酸比例就变小了。相反，回肠下部的葡萄糖则较少，导致位于这里的肠细胞将不得不使用更大比例的氨基酸作为能量来源，以保持这些肠细胞的维持正常的生理功能。(Van den Borne等， 2007;Liu and Selle,2017;He and Wu,2022)图片
另外，消化速度快还能促使动物进食后的胰岛素生长因子(IGF)很快达到峰值，IGF的作用是调节氨基酸在组织中的沉积，而IGF峰值又有利于氨基酸在机体中的沉积。因此蛋白质消化和吸收的速度越快，用于组织沉积的蛋白质就越多。
我们现在知道，快速消化吸收的蛋白质可以提高动物的氮存留率和饲料效率，从而提高生长速度和改善饲料效率。幼龄动物需要大量的氨基酸来保证其肌肉组织的生长和重要器官的发育，因此蛋白质在肠道内的水解速度、对应的氨基酸吸收速率以及与不同来源蛋白质的氨基酸水解同步性对幼龄动物尤为重要。因此蛋白动力学比消化率指标更能反映饲料效率和蛋白质沉积。
“幼龄动物对蛋白质的需求量非常高，但他们的消化能力还没有发育完善，”Jessika说，“幼龄动物需要大量的蛋白质来促进机体器官的发育，而他们还没有完全准备好从饲料蛋白质中摄取所有必需的氨基酸。”
根据蛋白动力学来设计饲料配方
在目前的饲料配方实践中，配方师们习惯使用可消化氨基酸、净能或代谢能含量作为饲料原料的固定指标来优化饲粮。这种方法简单易行但有局限性，因为它忽略了不同饲料原料的营养动力学的变化，也没有考虑到吸收前后不同原料间的相互作用。蛋白原料消化速度越快，动物越容易吸收利用，但氨基酸的吸收也需要有同步性，如果动物对不同蛋白原料的氨基酸不能同步吸收，氨基酸不平衡导致在组织中的沉积减少，通过尿液排泄的氮反而增加。因此，在配制低蛋白日粮和添加大量合成氨基酸时，关注蛋白动力学尤为重要。
哈姆雷特蛋白与丹麦奥胡斯大学合作，测试了不同蛋白饲料原料的动力学。测定蛋白动力学的最佳方法是模拟体外消化。这些研究结果表明，在所有植物蛋白原料中，哈姆雷特蛋白产品的体外蛋白质水解速度最快，理论上也意味着在动物胃肠道中有最快的动力学(见图1)。
图1: 测定蛋白质降解速度常用水解常数k (?L/(mol *s))来表示，公式中:?L=表示在水解(酸被释放)过程中需要保持pH在8时所消耗NaOH的微升数,s=秒。本图中的7种不同大豆蛋白原料均在蛋白水解酶溶液中孵育120分钟。椭圆泡中的值表示与SBM比较的蛋白水解速度差异百分比。k值越高，水解就越快，吸收也越快最快的植物蛋白
哈姆雷特蛋白采用独特酶解处理生产工艺，不仅有效地降低了抗营养因子的含量，而且还改变了蛋白质的特性，使其更容易与蛋白水解酶接触，从而生产出了一致消化吸收非常快速的蛋白质原料。哈姆雷特蛋白的水解速度比豆粕要快，比大豆浓缩蛋白更快。
Jessika说:“研究结果清楚表明，不同蛋白原料之间存在很大差异。从蛋白动力学数据看，哈姆雷特蛋白系列产品不仅优于其他所有植物蛋白原料，而且也比测试的动物蛋白原料还快。”
Jessika说:“在接下来的几个月里，我们将测试更多的市售的蛋白原料，这样我们就可以为客户建立一个数据库，让客户可以根据蛋白动力学来评估不同种类的蛋白原料。”
参考文献：Bible等, 2023; Toghyani 等, 2020; Van den Borne等, 2007; Liu and Selle, 2017; He and Wu, 2022。
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