2 饲料原料蛋白消化率还有很大的潜力可以挖掘 Average digestibility of amino acids 氨基酸平均消化率 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95% 100% industrial AA 工业氨基酸 corn 玉米 SBM 46 豆

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制鲁
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1 1 提高饲料氨基酸利用率的技术路线和研究进展孙得发博士 Novus International

2 2 饲料原料蛋白消化率还有很大的潜力可以挖掘 Average digestibility of amino acids 氨基酸平均消化率 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95% 100% industrial AA 工业氨基酸 corn 玉米 SBM 46 豆粕 46 wheat 小麦 fish meal 70 鱼粉 70 sunflower 28 or 34 葵花籽 28 或 34 SBM 44 豆粕 44 rape meal 34 菜籽粕 34 Barley 大麦 peanut meal 49 花生粕 49 wheat bran 麦麸 MBM 55 肉骨粉 55 cotton seed meal 棉籽粕 PBPM 58 家禽副产品粉 feather meal 羽粉 Based on INRA 2002 / Rhone Poulenc 1996

3 3 Agenda 氨基酸的吸收通道及影响因素影响饲料蛋白质消化率的因素如何正确评估饲料蛋白的消化率提高饲料蛋白消化率的技术路线

氨基酸的吸收通道 4 氨基酸通道小肽通道 A: 通过转运载体 PepT1 的主动转运 active transport by PepT1;B: 细胞穿透肽携带肽进入细胞内 carrying peptide into cell by CPP;C: 细胞旁路 paracellular PepT1: 小肽转运蛋白

4 氨基酸的吸收通道 4 氨基酸通道小肽通道 A: 通过转运载体 PepT1 的主动转运 active transport by PepT1;B: 细胞穿透肽携带肽进入细胞内 carrying peptide into cell by CPP;C: 细胞旁路 paracellular PepT1: 小肽转运蛋白 1 peptide transporter 1;peptide and AA transporters: 肽和氨基酸转运载体 ; H + : 氢离子 ;Na + : 钠离子 ;K + : 钾离子 ;Na + /H + : 钠氢泵 ;Na + /K + ATPase: 钠钾 ATP 酶 GILBERT, 2008

5 5

6 维护肠道健康对于动物对氨基酸的吸收至关重要 6

7 上皮内淋巴细胞 (cells/mm) Intraepithelial lymphocytes (cells/mm) Bacteria (log/g lumenal contents) 细菌 (log/g 腔内含量 ) 数量 15 10 5 0 食道前胃 esophagus

7 7 上皮内淋巴细胞 (cells/mm) Intraepithelial lymphocytes (cells/mm) Bacteria (log/g lumenal contents) 细菌 (log/g 腔内含量 ) 数量食道前胃 esophagus proventriculus duodenum 十二指肠 jejunum 空肠 ileum 回肠 ceca colon 盲肠结肠 IEL in chickens are NK, B and T cells. For details, see (Klasing, 2005).

8 Barrier integrity: Epithelial tight junctions 8 肠道屏障完整性 : 上皮紧密连接 Mucin fibril network 黏蛋白纤维网络 Paracellular transport 旁细胞转运

9 9 Agenda 氨基酸的吸收通道及影响因素影响饲料蛋白质消化率的因素如何正确评估饲料蛋白的消化率提高饲料蛋白消化率的技术路线

10 10 动物肠道的发育饲料加工工艺蛋白质的结构抗营养因子

提高饲料蛋白质消化率的首要因素是提高动物自身内源酶的分泌 11 激素分布部位及细胞主要生理作用刺激释放因素促胃液素胃窦十二指肠 G 细胞促胃酸和胃蛋白酶原分泌, 使胃窦蛋白质分解产物迷走神和幽门括约肌收缩, 延缓胃排空, 经递质 (neurotransmitters) 促进胃运动和消化道上皮生长扩张胃组胺促胰液素十二指肠空肠 S 细胞促进胰液和胆汁 HCO 3 - 分泌,

11 提高饲料蛋白质消化率的首要因素是提高动物自身内源酶的分泌 11 激素分布部位及细胞主要生理作用刺激释放因素促胃液素胃窦十二指肠 G 细胞促胃酸和胃蛋白酶原分泌, 使胃窦蛋白质分解产物迷走神和幽门括约肌收缩, 延缓胃排空, 经递质 (neurotransmitters) 促进胃运动和消化道上皮生长扩张胃组胺促胰液素十二指肠空肠 S 细胞促进胰液和胆汁 HCO 3 - 分泌, 抑制胃酸分泌和胃肠运动, 促胰腺外分泌组织生长, 抑制胃排空盐酸蛋白质产物脂肪酸迷走神经兴奋缩胆囊素十二指肠空肠细胞刺激胰液分泌和胆囊收缩, 增强小蛋白质分解产物脂肪酸肠和结肠的运动, 抑制胃排空, 促盐酸迷走神经兴奋胰腺外分泌组织生长抑胃肽十二指肠空肠 K 细胞刺激胰岛素 (insulin) 分泌, 抑制胃酸和胃蛋白酶分泌, 抑制胃排空脂肪及分解产物葡萄糖氨基酸胃动肽胃小肠结肠 Mo 细胞消化期间刺激胃和小肠的运动迷走神经兴奋盐酸脂肪

12 动物的肠道是否已经准备好了? 12 提高消化率是否等同于提高吸收率? 断奶应激导致的肠粘膜萎缩能够吸收高浓度的氨基酸吗?

13 饲料加工工艺直接影响到饲料蛋白和酶的接触面积 13 理论上讲越细越好王卫国 2002

14 14 高温制粒加工和储存对氨基酸的生物学利用率是否有影响? 二次浸提菜粕, 二次去油 DDGS, 去油米糠粕的氨基酸消化率明显下降含水 10% 的奶粉在 30 C 储存 10 个周, 赖氨酸活性损失 20% (Erbersdobler, 1970). 把乳猪料放在保育的高温环境下一个周赖氨酸活性损失 12% 左右. (Mavromichalis et al., 2000) 在乳猪料中加葡萄糖高温制粒, 是否会导致美拉德反应?

15 全脂 vs. 脱脂米糠 15 全脂米糠脱脂米糠脂肪粗蛋白淀粉中性洗涤纤维 Casas and Stein, 2015

16 16 水稻副产品标准回肠可消化氨基酸 (%) 碎米全脂米糠脱脂米糠异亮氨酸赖氨酸蛋氨酸苏氨酸色氨酸缬氨酸所有氨基酸 : 米糠 > 全脂米糠 > 脱脂米糠 (P<0.05) Casas and Stein, 2015

17 蛋白质结构 17 醇溶谷蛋白弹性蛋白胶原蛋白角蛋白

高粱中的醇溶蛋白直接影响到高粱淀粉的消化, 同时也导致了高粱淀粉糊化温度高于玉米 18 Starch granules 淀粉颗粒 Kafirin 醇溶蛋白 (in green 绿色 ) any chemical or enzyme which has effect on the disintegration of protein matrix could increase starch

18 高粱中的醇溶蛋白直接影响到高粱淀粉的消化, 同时也导致了高粱淀粉糊化温度高于玉米 18 Starch granules 淀粉颗粒 Kafirin 醇溶蛋白 (in green 绿色 ) any chemical or enzyme which has effect on the disintegration of protein matrix could increase starch digestion (Xiaouli Xu et al., (2008), KSU 任何对蛋白基质降解有作用的化学物质或酶可降低淀粉消化 Proteases by digesting endosperm protein (kafirin) in sorghum exposes starch for further digestion 消化胚乳蛋白 ( 醇溶蛋白 ) 的蛋白酶可暴露淀粉从而进一步得到消化 Choi et al, (2008)

19 饲料产地和气候 19 不同产区的蛋白原料消化率存在较大的差异在干旱和高温条件下蛋白的消化率往往较差山西的小颗粒玉米和东北的大颗粒玉米蛋白的消化率是否一样?

20 20 一个案例不同产地的豆粕消化率不同 ( 鸡消化率 ) 豆粕来源赖氨酸 Digestibili ty 苏氨酸 Digestibility 蛋氨酸 Digestibility Gomez 南部 Camp Hill 东北部 Kershaw 南加州 Decatur 东南部

21 抗营养因子 21

22 22 不同豆粕产品中的过敏性蛋白含量 Item 致敏蛋白种类 Raw soybean seed 豆粕种子原料 Soybean meal 豆粕 Toasted soybean meal 烤制豆粕 Soybean protein concentrate 豆粕蛋白精料 Glycinin % 大豆球蛋白 > <1 Immunogenicity 免疫原性 > <1 Conglycinin %β- 伴大豆球蛋白 Immunogenicity 免疫原性 >15 > <1 <1 Glycinin and -conglycinin are very allergenic, and present in high proportions in soybean meal and extruded soy seeds. They are resistant to temperature treatments 大豆球蛋白和 β 伴大豆球蛋白都具有很强的过敏性, 在豆粕和膨化大豆中含量很高, 对温度不敏感

23 23 Agenda 氨基酸的吸收通道及影响因素影响饲料蛋白质消化率的因素如何正确评估饲料蛋白的消化率提高饲料蛋白消化率的技术路线

24 通过回肠末端消化率测定获得猪对各种原料消化率数据库 (MAFIC&Novus) 24

25 通过动物对饲料原料消化率测定头阉公猪 ( 瘘管 ) 对换设计对照组 DP100 阶段 2 阶段 1

26 26 DP100 对玉米必需氨基酸消化率的影响 * * * * EAA +5.4%p *P < 0.04 * * * * * *

27 DP100 对豆粕必需氨基酸消化率的影响 95 * * * EAA +2.4%p * # Control DP100 *P < 0.05 #P = * * 85 * * * 80 0 Arg His Ile Leu Lys Met M+C Phe Thr Trp Val EAA

28 根据实际动物消化率测定值计算配方中加酶改进值 28

29 Stain

30 Stain

31 Stain

32 评估饲料原料蛋白消化率时, 消化酶的浓度很重要 32 样品样品号胃蛋白酶含量蛋白质消化率 (%) 膨化羽毛酶解处理未处理 a3 a3 a3 a3 a3 a3 c3 c3 c3 c3 c3 c3 d3 d3 d3 d3 d3 d % 51.75± % 29.98± % 5.58± % 55.81± % 24.72± % 6.61± % 55.03± % 21.91± % 10.25±0.47

33 生物仿生消化仪 33

34 34 Agenda 氨基酸的吸收通道及影响因素影响饲料蛋白质消化率的因素如何正确评估饲料蛋白的消化率提高饲料蛋白消化率的技术路线

35 提高饲料蛋白消化率降低饲料成本的技术路线 35 降低蛋白原料的抗营养因子酶解发酵膨化技术瓶颈 : 干燥工艺和稳定性通过外源酶提高大分子蛋白的消化率建立蛋白质消化率数据库并应用到配方中

36 36 Cibenza DP100 hydrolyzed allergenic proteins in soybean (in vitro) 使用外源蛋白酶水解豆粕中过敏性蛋白 ( 体外 ) % % Wang et al., 2011a

37 Degradation of Glycinin & β- Conglycin by DP100 通过外源酶降解大豆球蛋白和伴球蛋白的研究 37 Methods 方法 DP100 dosage: 1% ph 8.0 Temperature, 40 Incubate 6h Detect content of Soybean Allergenic : by Glycinin & β- Conglycin kits

38 Degradation of Glycinin & β- Conglycin by DP100 通过外源酶降解大豆球蛋白和伴球蛋白的研究 38 A top Pig Feed group Substrate Degradation Rate(%) Glycinin β- Conglycin Raw soybean Novus R&D SBM MAFIC Average Pure Glycinin & β- Conglycin Soybean Allergenic

Substrate Only 仅有底物 Substrate + CIBENZA DP100 底物 +DP100 1:1 2:1 33 KDa 24 KDa 17 KDa Kunitz

39 DP100 digest the trypsin and chymotrypsin inhibitors in SBM 外源蛋白酶可消化豆粕中胰蛋白酶和糜蛋白酶抑制剂 39 Bowman-Birk Trypsin/Chymotrypsin Inhibitor 胰蛋白酶 / 糜蛋白酶抑制剂 24 KDa 17 KDa MW Marker, MV 标记 Substrate Only 仅有底物 Substrate + CIBENZA DP100 底物 +DP100 1:1 2:1 33 KDa 24 KDa 17 KDa Kunitz Trypsin Inhibitor 胰蛋白酶抑制剂 MW Marker, MV 标记 Substrate + CIBENZA DP100 底物 +DP100 1:1 2:1 Substrate Only 仅有底物 11 KDa 11 KDa

40 外源性蛋白酶 (CIBENZA DP100) 提高了低消化率豆粕的消化率 40 Mean of 3 independent experiments

41 DP100 在整个消化道中提高高粱日粮中的淀粉和氮消化 41 Liu et al, 2013 and Seller et al., 2013

LP500: LP+ 500 g/t DP100 6.LP600: LP+ 600 g/t DP100 7.

42 42 外源蛋白酶对鲫鱼生产性能的影响研究 1.HFC: High fishmeal and protein (fishmeal 9%; CP 34%) 2.LPC: Low fishmeal, low protein (fishmeal 4.5%; CP 32.5%) 3.LP300: LP+ 300 g/t DP100 4.LP400: LP+ 400 g/t DP100 5.LP500: LP+ 500 g/t DP100 6.LP600: LP+ 600 g/t DP100 7.HFMR: LP+ 500 g/t DP100+ (NE150,Cibenza-phos, Agrado-plus) 45Kg Fish Meal National Aquafeed Safety Assessment Station (Beijing) = 15Kg Hydrolyzed Feather meal + 30Kg Zeolite powder

43 Growth performance 生产性能

44 44 Growth performance

45 Soybean glycinin and β-conglycinin in faeces 45

46 今后的研究工作和应用方案 46 诺伟司将和 MAFIC 一起从事饲料原料消化率数据库的研究诺伟司提供客户在线的蛋白酶应用软件

Feedstuff2017.xlsx

Feedstuff2017.xlsx FeedStuff(2017) 常规饲料成分表序号干物质 DM 粗蛋白质 CP 粗脂肪 EE 粗纤维 CF 钙 Ca 总磷 TP 有效磷 AP 粗灰分 Ash 可消化蛋白质总可消化养分家禽 ME 家禽 ME 猪 ME 猪 ME 蛋氨酸 Met 胱氨酸 Cys (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (Kcal/lb) (Kcal/kg) (Kcal/lb)