■劉建新 劉紅云 朱 雯 金曉露

（浙江大學(xué)奶業(yè)科學(xué)研究所，教育部動物分子營養(yǎng)學(xué)重點實驗室，浙江杭州 310058）

牛奶及乳制品是高質(zhì)量蛋白、能量和必需微量元素和維生素的重要來源，其所含的氨基酸在人類營養(yǎng)與動物營養(yǎng)中具有獨特的功效。此外，牛奶還含有各種具有生物活性的蛋白質(zhì)，從抗菌、促生長、提高免疫力，到具有神經(jīng)內(nèi)分泌活性等。乳蛋白可以分為酪蛋白（α-、β-、-κ和γ-酪蛋白等）和乳清蛋白（包括α-乳白蛋白和β-乳球蛋白）兩大類，酪蛋白占乳蛋白的80%?？紤]牛奶生產(chǎn)者和消費者的共同需求，必須同時考慮乳蛋白的含量和產(chǎn)量。

奶業(yè)發(fā)達國家飼料資源豐富，飼養(yǎng)管理水平較高。如美國原料奶的乳脂肪含量平均達3.5%，乳蛋白含量可達3.2%。我國奶牛近10多年來發(fā)展很快，但一直以數(shù)量擴張型發(fā)展，優(yōu)質(zhì)粗飼料供給不足，絕大多數(shù)地區(qū)以農(nóng)作物秸稈作為奶牛的主要粗飼料源，奶牛平均單產(chǎn)不高，乳蛋白和乳脂肪含量也較低。我國最新版的生乳國家標準（衛(wèi)生部，2010）中，乳蛋白、乳脂肪含量降為2.8%、3.1%，與發(fā)達國家的標準以及荷斯坦奶牛的生產(chǎn)潛力差距很大。

要提高牛奶的蛋白質(zhì)含量，其主要策略包括育種技術(shù)和營養(yǎng)調(diào)控技術(shù)。由于育種手段周期漫長，所以營養(yǎng)調(diào)控就成為改善牛奶蛋白質(zhì)含量的有效手段。在乳蛋白合成調(diào)控方面，研究主要集中在日糧氮向乳蛋白的轉(zhuǎn)化效率、影響微生物蛋白合成的因素、過瘤胃蛋白對乳蛋白合成的影響，以及乳腺內(nèi)蛋白質(zhì)、氨基酸（包括小肽）的代謝和利用機制等方面。有研究發(fā)現(xiàn)，日糧蛋白質(zhì)、過瘤胃蛋白質(zhì)的含量和數(shù)量均可影響瘤胃微生物蛋白質(zhì)和乳蛋白合成量（Choi等，2009；Broderik等，2009）。但目前仍未確定瘤胃微生物蛋白質(zhì)、飼料過瘤胃蛋白質(zhì)和機體內(nèi)源蛋白質(zhì)對乳蛋白前體物的貢獻率。而且，日糧氨基酸供應(yīng)及其平衡性，小肽對乳蛋白合成的貢獻等也未明了。本文將對乳腺蛋白質(zhì)的生物合成、改善乳蛋白合成的營養(yǎng)策略等方面的研究進展予以綜述。

1 乳蛋白質(zhì)的生物合成

乳腺的新陳代謝水平較高,乳腺合成的蛋白質(zhì)占全身蛋白合成量的43%（Thivierge等,2002）。從血液中獲取的游離氨基酸是牛奶蛋白質(zhì)的前體物質(zhì)，小肽也可能是牛奶蛋白質(zhì)合成的前體物質(zhì)之一(Backwell等,1996)。奶牛乳腺內(nèi)蛋白質(zhì)的合成與分泌是一個復(fù)雜的生物過程,包括AA攝取、DNA轉(zhuǎn)錄、mRNA翻譯，以及乳蛋白質(zhì)前體修飾直到分泌。所有的乳腺上皮細胞被認為都參與和促進這一生物過程。牛奶蛋白質(zhì)含量的變化可能與乳腺內(nèi)影響蛋白質(zhì)代謝的營養(yǎng)因子(氨基酸和葡萄糖可利用性)、內(nèi)分泌因子和轉(zhuǎn)錄下游調(diào)控因子等有關(guān)(Bobe等,2009；Burgos等,2010)。最近的研究表明，蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控對于奶牛牛奶蛋白質(zhì)產(chǎn)量可能比較重要，轉(zhuǎn)錄起始和延伸因子可能是乳產(chǎn)量調(diào)控乃至乳蛋白合成調(diào)控的潛在靶標。在采用營養(yǎng)策略之前，人們必須更清楚地了解控制乳蛋白質(zhì)合成的機制。

1.1 乳腺

乳腺能夠調(diào)節(jié)養(yǎng)分的吸收以便維持乳汁的合成，這表現(xiàn)在調(diào)節(jié)乳腺血液流動或者調(diào)節(jié)動脈供應(yīng)中牛奶前體細胞的去除，此功能已得以證實(Thivierge等,2002)。乳房可以控制調(diào)節(jié)牛奶合成的胞內(nèi)控件，其中包括一種影響牛奶產(chǎn)量的蛋白質(zhì)，它是泌乳的反饋抑制劑 (Wilde等,1995)。這種反饋抑制物對牛奶蛋白分泌的調(diào)節(jié)作用是通過增加新合成的酪蛋白的降解和下調(diào)蛋白質(zhì)的合成而實現(xiàn)(Rennison等,1993)。

1.2 內(nèi)分泌

相比于其他生理系統(tǒng)，內(nèi)分泌系統(tǒng)在乳腺發(fā)育、乳的生成和泌乳維持等各個方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。泌乳過程中重要的神經(jīng)內(nèi)分泌激素包括催乳相關(guān)激素、生長激素、胰高血糖素等。

體外培養(yǎng)證實，催乳相關(guān)的激素（如催乳素、皮質(zhì)醇和胰島素）對于乳腺組織和細胞分化是必需的（趙珂，2011）；乳蛋白基因表達的誘導(dǎo)需要補充催乳素、皮質(zhì)醇和胰島素。催乳素屬于多肽激素，對于分娩乃至產(chǎn)后乳腺發(fā)育至正常泌乳起著重要作用(Oakes等,2008)，也可能在轉(zhuǎn)錄階段促進乳蛋白合成(Nardacci等,1978)。皮質(zhì)醇屬于糖皮質(zhì)激素，可增加由催乳素誘導(dǎo)的酪蛋白mRNA的積累(Kabotyanski等,2009)，通過間接細胞機制誘導(dǎo)酪蛋白基因表達；添加皮質(zhì)醇可以直接激發(fā)乳清蛋白mRNA的快速積累(Houdebine等,1991)。胰島素對牛奶蛋白質(zhì)合成也起著重要作用，乳腺上皮細胞中胰島素在多個水平（牛奶蛋白質(zhì)基因表達、酪蛋白合成和14C-賴氨酸的攝?。┘ぐl(fā)乳蛋白質(zhì)合成（Menzies等，2009）。此外，胰島素和催乳素可協(xié)同促進乳腺組織酪蛋白mRNA的積累(Choi等,2004)。這些激素可能通過調(diào)控哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信號通路來調(diào)控乳腺蛋白質(zhì)合成(Yang等,2008)。

奶牛乳腺內(nèi)生長激素有促進乳汁生成的作用，但生長激素對于調(diào)控乳蛋白質(zhì)合成的分子機制仍然未知。一些研究表明，生長激素的促乳生成作用與乳腺上皮細胞增殖和活性增強有關(guān)(Mo?lento等,2002)，包括生長激素對乳腺的直接作用、通過增加IGF-1分泌而產(chǎn)生的間接作用(Akers等,2000)。Hayashi等（2009）研究發(fā)現(xiàn)，生長激素對于奶產(chǎn)量的作用至少部分是通過上調(diào)蛋白質(zhì)翻譯啟動和延伸階段來調(diào)節(jié)的；他們同時發(fā)現(xiàn)，生長激素處理組奶牛乳蛋白產(chǎn)量的增加與核糖體蛋白S6（rpS6）的磷酸化程度增加有關(guān)，這意味著生長激素對泌乳的作用可能是通過mTOR通路調(diào)控的。

在不同情況下，對泌乳早期奶牛靜注胰高血糖素會導(dǎo)致蛋白質(zhì)產(chǎn)量和含量短期內(nèi)快速下降，而對其他乳成分或乳產(chǎn)量影響較小(Bobe等,2009)。最有可能的機制是，胰高血糖素通過增加肝臟內(nèi)氨基酸糖原異生為葡萄糖，從而減少動脈中糖原異生氨基酸的濃度，增加葡萄糖濃度，導(dǎo)致乳腺氨基酸的可利用性降低，而乳糖的可利用率增加(Bobe等,2009)。

1.3 營養(yǎng)

蛋白質(zhì)合成需要氨基酸和能源（ATP），因此提供充足的氨基酸和能源對于滿足泌乳需求必不可少。不少試驗用乳腺組織培養(yǎng)研究了氨基酸供應(yīng)模式對蛋白質(zhì)代謝的影響（吳慧慧，2007；來金良，2006）。添加酪蛋白可提高泌乳奶牛的乳蛋白含量和產(chǎn)量(Raggio等,2006)；乳蛋白產(chǎn)量的提高與乳腺組織必需氨基酸攝取的增加有關(guān)，而且已證實某些氨基酸對乳蛋白的合成是限制性的(John?ston等,2004)。氨基酸除了作為乳蛋白合成的基本結(jié)構(gòu)單元外，還能起到信號分子的作用?，F(xiàn)在人們對于氨基酸作為信號分子調(diào)控蛋白質(zhì)合成的作用之認識有所增加。隨著氨基酸可利用性的增加，乳腺細胞中mTOR信號蛋白的活性也會提高，而且催乳激素可增強這種反應(yīng)(Burgos等,2010)。

泌乳時乳腺需要充足的能量供應(yīng)。Hanigan等(2009)估算出在泌乳時乳腺組織形成的ATP有近一半用來合成蛋白質(zhì)。據(jù)報道，飼料模式會影響泌乳牛的奶產(chǎn)量和乳蛋白產(chǎn)量(Rius等,2010a;Raggio等,2006；Zhu等，2012)。細胞內(nèi)的能量可利用性在調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成中起到一定作用，能源物質(zhì)不僅可以用作底物，而且可以通過直接對蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)進行信號調(diào)節(jié)而起作用(Proud,2007)。Rius等(2010b)還證明，灌注淀粉在改變?nèi)榈鞍踪|(zhì)產(chǎn)量的同時，也可相應(yīng)增強rpS6磷酸化和mTOR信號通路。

2 日糧氨基酸供應(yīng)與乳蛋白合成

日糧蛋白質(zhì)水平是很重要的營養(yǎng)指標，尤其對泌乳早期奶牛，因為這個階段奶牛的蛋白質(zhì)需求量高，而干物質(zhì)采食量相對較低。反芻動物營養(yǎng)中，日糧蛋白質(zhì)在瘤胃中的降解可造成蛋白質(zhì)的浪費，因此希望通過提高日糧蛋白質(zhì)水平以滿足奶牛對高蛋白質(zhì)的需求，并不總是有效的解決策略。蛋白質(zhì)營養(yǎng)的本質(zhì)是為動物提供氨基酸，氨基酸只有在充足且均衡供應(yīng)的條件下，才能被動物有效地吸收和利用。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，飼用氨基酸已實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。游離氨基酸是奶牛乳腺組織吸收氨態(tài)氮的主要形式，但有時乳腺組織攝取的必需氨基酸并不能滿足奶牛最大合成乳蛋白的需要（Bick?erstaffe等，1974；Metcalf等，1996），所以奶牛乳腺組織需要從肽結(jié)合氨基酸（Peptide-bounded amino acid,PBAA）代謝池中攝取氨基酸。

2.1 氨基酸需要量的預(yù)測

氨基酸的供給和需求量是預(yù)測奶牛乳蛋白產(chǎn)量所必需的。Lys和Met是奶牛集約化飼養(yǎng)條件下的限制性氨基酸，代謝蛋白質(zhì)中Lys和Met的濃度分別為7.2%和2.4%，兩者之比為3∶1時，可獲得最佳的乳蛋白含量。但Socha等(2005)研究表明，代謝蛋白質(zhì)中Lys與Met之比為3.8∶1或3.9∶1時可獲得最高的乳蛋白含量和產(chǎn)量。一般而言，對于奶牛來說，Met比Lys更具限制性，給奶牛飼喂過瘤胃保護Met比飼喂過瘤胃保護Lys效果要好。

消化道氨基酸被吸收進入肝臟后，會發(fā)生有差別的凈代謝，其范圍從支鏈氨基酸的0%到苯丙氨酸的50%不等(Lapierre等,2006)，這個過程會改變?nèi)橄侔被岬墓?yīng)模式。氨基酸在十二指腸到乳腺間的中間代謝會改變被吸收氨基酸合成乳蛋白的效率，因此這種轉(zhuǎn)運效率應(yīng)當在預(yù)測模型中予以考慮。提出準確的預(yù)測模型其目的是為了更好地估測各種因素對乳蛋白分泌的影響。Ipharraguerre等(2005)用Meta分析綜合評估了不同日糧蛋白來源對到達小腸非氨態(tài)氮的影響，發(fā)現(xiàn)當日糧RUP含量較高時，流入十二指腸的微生物蛋白量平均被抑制7%，部分抵消了通過RUP源提高代謝蛋白總量帶來的效果。盡管如此，提高RUP含量可以增加流入十二指腸的Lys或Met量，足以彌補代謝蛋白質(zhì)合成減少所帶來的損失。對氨基酸代謝整體知識的了解，將會幫助人們構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，以準確地定義日糧蛋白質(zhì)供應(yīng)對乳蛋白合成的影響。

2.2 氨基酸的供應(yīng)與平衡

2.2.1 氨基酸的供應(yīng)

增加氨基酸對乳腺細胞的供應(yīng)是通過日糧策略提高乳蛋白含量或者產(chǎn)量的基礎(chǔ)。日糧中缺乏玉米或粗料過多，或者以豆粕作為RUP源，或者兩種情況并存時，Met將成為第一限制性氨基酸(NRC,2001)。補充過瘤胃保護Met從而增加Met的供應(yīng)，能提高高產(chǎn)奶牛的乳蛋白產(chǎn)量，可能是由于增加了乳蛋白的合成(NRC,2001)。奶牛日糧中添加過瘤胃保護Met可以增加乳中真蛋白的含量和產(chǎn)量(Patton,2010)。許多研究測定分析各種Met衍生物和類似物的抗瘤胃降解特性，其中以Met羥基類似物（HMB）研究最多。添加HMB可以增加乳產(chǎn)量、乳蛋白產(chǎn)量和乳脂含量(Wang等,2010)。但St-Pierre等(2005)研究發(fā)現(xiàn)，HMB并不能有效滿足泌乳奶牛的Met需求，至少不能滿足乳蛋白合成的需求。也有報道證明，異丙酯HMB(HMBi)可為奶牛提供足夠的Met(Graulet等,2005)，增加奶牛的乳蛋白產(chǎn)量和含量(Rulquin等,2006；見表1)。據(jù)計算，HMBi中Met的生物效價是Smartamine M（SmM）的61%(Rulquin等,2006)。

Lys是奶牛的另一限制性氨基酸。增加日糧Lys和Met的營養(yǎng)水平，可增加奶牛干物質(zhì)采食量、奶產(chǎn)量、乳蛋白的產(chǎn)量和含量(Socha等，2005)。必需氨基酸中支鏈氨基酸（包括亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸）具有某些獨特的性質(zhì)。支鏈氨基酸在調(diào)控氨基酸和蛋白代謝中起重要的作用，包括促進胰島素分泌、正向調(diào)控蛋白合成、作為谷氨酰胺合成的供體和器官之間的信號傳遞者(Lal等，1995)。支鏈氨基酸對奶牛泌乳也起重要作用，可占乳蛋白中總氨基酸的20%，或占必需氨基酸的50%(Jenness，1974)，而且支鏈氨基酸參與糖酵解和三羧酸循環(huán)，形成的中間體可進入非必需氨基酸代謝庫，用于乳蛋白的合成所需(Mepham,1982)。

表1 補充不同形式的蛋氨酸對奶牛泌乳性能和乳蛋白產(chǎn)量的影響

2.2.2氨基酸平衡

日糧某些AA過剩或不足可導(dǎo)致AA不平衡，會限制奶牛乳腺蛋白質(zhì)的合成，并降低其泌乳性能。研究發(fā)現(xiàn)，酪蛋白αs1基因在體外培養(yǎng)的奶牛乳腺上皮細胞中的表達需要每種必需氨基酸（Met、Lys、Phe和Thr）都處于最適濃度，任一必需氨基酸濃度過高或過低都會降低乳蛋白基因的表達（Zhao等,2005;Zhou等,2008）。短期飼養(yǎng)試驗結(jié)果表明，當奶牛以青貯牧草和谷物為基礎(chǔ)日糧，以羽毛粉作唯一的蛋白源時，奶產(chǎn)量因特定AA，如His、Met和Lys的缺乏而下降(Kim等,1999、2000)。給泌乳早中期和中晚期奶牛飼喂缺乏特定AA的日糧6周，發(fā)現(xiàn)奶產(chǎn)量明顯下降(Yeo等，2003)。Wang等（2010）評價了可代謝蛋白質(zhì)中Lys和Met的比例對中國荷斯坦奶牛泌乳性能和AA代謝的影響，發(fā)現(xiàn)補充Met和Lys，Met或Lys可增加乳腺對AA的吸收；補充Lys或Met增加了奶產(chǎn)量，但對乳成分沒有顯著影響；Lys和Met為最佳比例3∶1時，乳蛋白含量和奶產(chǎn)量達最大值。

改善可吸收AA的平衡性可提高氨基酸在乳蛋白合成中的利用效率。已經(jīng)證實，提高Lys和Met營養(yǎng)能降低用于獲得相同乳蛋白產(chǎn)量的日糧粗蛋白需要量(Rulquin等，1990)。早期泌乳奶牛易受腸道中AA平衡的影響，優(yōu)化日糧中Lys和Met的營養(yǎng)可以提高其泌乳性能(Socha等，2005；見表2)。這些現(xiàn)象可用AA限制理論得到解釋，即在給定的飲食或者生理條件下，僅有一種AA吸收供給受限也會影響奶牛乳蛋白產(chǎn)量(Weekes等,2006)。用乳腺組織體外培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，Lys與Met比例、Thr與Phe比例都會影響乳腺中αs1酪蛋白基因的表達，它們的最佳比例分別為3.5∶1（Liu等,2007）和1.05∶1（Zhou等，2008）。在奶牛試驗中我們還發(fā)現(xiàn)，在補充Lys、Met、Thr和Phe后，即使降低日糧蛋白質(zhì)含量，其奶產(chǎn)量不減反增，其飼料N用于泌乳的效率從對照組的25%提高到36%（楊志強，2009；見表3）。由此可得出結(jié)論，適宜的必需AA比例可促進乳蛋白的合成，改善AA平衡有利于提高乳蛋白產(chǎn)量和奶牛生產(chǎn)性能。

表2 兩個蛋白水平下補充瘤胃保護蛋氨酸對奶牛105 d泌乳性能的影響

表3 飼喂較低蛋白含量但補充氨基酸日糧時奶牛的生產(chǎn)性能與氮利用率

2.2.3 AA在調(diào)控蛋白質(zhì)合成轉(zhuǎn)化機制中的作用

調(diào)控奶牛產(chǎn)奶量和乳蛋白質(zhì)產(chǎn)量的內(nèi)在分子機制尚未完全清楚。Hayashi等(2009)指出，mTOR通路可能對乳腺中乳蛋白合成具有潛在調(diào)控作用。AA不僅是營養(yǎng)物質(zhì)，還可能是信號分子。人們?nèi)找嬲J識到AA在蛋白質(zhì)合成中的信號分子作用（Kimball等，2002）。日糧中AA可以通過mTOR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路調(diào)控動物體內(nèi)mRNA翻譯起始階段，mTOR是控制核糖體合成的蛋白激酶 (Jeffer?son等，2003)。Moshel等(2006)研究了AA對催乳素條件下體外培養(yǎng)的乳腺上皮細胞翻譯水平調(diào)控中的作用，發(fā)現(xiàn)去除總AA或選擇性去除亮氨酸對牛乳腺細胞β-乳球蛋白合成有負面影響，AA參與翻譯的直接信號作用決定乳腺上皮細胞牛奶蛋白質(zhì)的合成效率。

2.3 肽的供應(yīng)

游離氨基酸是泌乳期乳腺組織吸收氨態(tài)氮的主要形式，這一概念長期以來一直遭到質(zhì)疑。對于泌乳奶牛來說，通過乳腺吸收的特定必需氨基酸往往不能滿足乳腺分泌蛋白質(zhì)的需要（Bicker?staffe等，1974；Metcalf等，1996）。當氨基酸不能滿足乳蛋白合成的需要時似乎加快自身從肽結(jié)合氨基酸池中的回收。

Tagari等（2004）研究發(fā)現(xiàn)，給泌乳奶牛無論是飼喂蒸汽壓片玉米或壓碎玉米的日糧，均發(fā)現(xiàn)大量的肽結(jié)合氨基酸從門靜脈流出。使用15N或14C特殊標記技術(shù)在泌乳奶山羊體內(nèi)的研究發(fā)現(xiàn)，許多必需氨基酸是以肽結(jié)合氨基酸的形式被乳腺組織回收用于合成蛋白質(zhì)(Bequette等,1999)。盡管在血細胞中儲備大量的Lys，從游離氨基酸池中攝取的Lys并不能滿足乳蛋白質(zhì)合成的需要(Hanigan等,1991)，其中很大一部分是從肽結(jié)合Lys池中攝取的，再次支持了肽結(jié)合氨基酸池作為第一儲備氨基酸源的觀點。我們的研究也發(fā)現(xiàn)，當用蛋氨酸二肽替代Met時，αs1酪蛋白基因在乳腺上皮細胞中表達量增加（Wu等，2007；見圖1和圖2）。同樣，相比游離氨基酸，用苯丙氨酸二肽替代苯丙氨酸促進了αs1酪蛋白基因乳腺上皮細胞中的表達(Zhou等，2011，見圖3)。這些結(jié)果與組氨酸二肽相比游離組氨酸增加乳蛋白產(chǎn)量（Backwell等，1996）的報道一致。Tagari等（2008）報道，肽結(jié)合氨基酸是乳腺攝取總游離氨基酸的一部分，占3.7%～4.8%，但是個別肽結(jié)合必需氨基酸占2.5%～23.8%。

圖1 蛋氨酸二肽和蛋氨酸對酪蛋白αs1基因表達的影響

圖2 蛋氨酸賴氨酸二肽和蛋氨酸、賴氨酸對酪蛋白αs1基因表達影響比較

乳腺上皮細胞吸收完整的寡肽的分子基礎(chǔ)是位于頂端的H+/肽共同轉(zhuǎn)運載體，肽轉(zhuǎn)運載體1（PepT1）和肽轉(zhuǎn)運載體2（PepT2）。高容量低親和力的肽轉(zhuǎn)運載體1（PepT1）主要在小腸部位表達（Adibi,1997），奶牛乳腺中沒有發(fā)現(xiàn)PepT1 mRNA的表達(Zhou等，2011)。高親和力低容量的肽轉(zhuǎn)運載體2(PepT2)主要在腎小管處表達（Shen等,1999）。用反轉(zhuǎn)錄PCR方法檢測到PepT2 mRNA在小鼠乳腺細胞提取物、人乳腺上皮細胞（Groneberg等，2002）和奶牛乳腺組織塊中均有表達(Zhou等,2011)。乳腺肽轉(zhuǎn)運載體的發(fā)現(xiàn)可能會為蛋白質(zhì)代謝和分泌的研究提供新的視角。

圖3 苯丙氨酸寡肽對體外培養(yǎng)乳腺上皮細胞αs1酪蛋白基因表達的影響

3 日糧模式與乳蛋白合成

增加代謝蛋白質(zhì)的供應(yīng)可增加奶產(chǎn)量和乳蛋白產(chǎn)量，在4%FCM和乳蛋白產(chǎn)量與日糧代謝蛋白質(zhì)含量之間存在非線性回歸（Wang等，2007）。代謝蛋白質(zhì)主要來源于飼料過瘤胃蛋白和瘤胃合成的微生物蛋白兩部分，其中微生物蛋白占可吸收蛋白質(zhì)的50%～80%(Storm等，1983)。由于飼料蛋白資源短缺，最大限度地發(fā)揮瘤胃微生物功能，合成微生物蛋白具有十分重要的意義。除了瘤胃可降解氮之外，可利用能對于瘤胃微生物蛋白的合成至關(guān)重要。

3.1 飼料組合

常規(guī)奶牛日糧配制中，粗飼料占40%～50%，不僅影響DMI，同時影響能量采食量(Kendall等,2009)。發(fā)達國家利用苜蓿、全株玉米等優(yōu)質(zhì)粗飼料，奶牛生產(chǎn)水平、牛奶質(zhì)量都較高。我國這些資源都比較匱乏，近年來大量進口苜蓿等優(yōu)質(zhì)牧草，如2011年進口27.6萬噸，這種局面難以持久。我國現(xiàn)行養(yǎng)殖模式是利用大量農(nóng)作物秸稈（玉米秸等），同時配以大量精料，導(dǎo)致奶牛瘤胃代謝異常，產(chǎn)生健康隱患，影響牛奶產(chǎn)量和質(zhì)量。在我國現(xiàn)行養(yǎng)殖模式下，如何改善牛奶質(zhì)量，是重要的研究課題。

日糧粗飼料組合對瘤胃微生物蛋白合成的影響，不同研究的結(jié)果并不一致(Voelker Linton等，2009；Khorasani等，2001)。Clark 等(1992)總結(jié) 28個試驗的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，瘤胃內(nèi)有機物降解是影響微生物蛋白合成的重要因素。Meta分析結(jié)果也表明，非結(jié)構(gòu)碳水化合物含量越高，奶牛的微生物蛋白產(chǎn)量也越高（Nocek等，1988）。也有報道認為，可利用碳水化合物的低利用率與微生物蛋白質(zhì)產(chǎn)量有負面影響。Zhu等（2012）的試驗研究表明，奶產(chǎn)量與微生物蛋白產(chǎn)量有顯著的回歸關(guān)系，表明在玉米秸等作物秸稈用于奶牛日糧時，對促進瘤胃微生物蛋白產(chǎn)量至關(guān)重要。

在最近完成的一項研究（Zhu等，2012；見表4）中，我們以玉米秸、羊草、苜蓿干草配制不同NFC/NDF比例的日糧飼喂奶牛，發(fā)現(xiàn)苜蓿日糧比玉米秸日糧含有較高的可溶性糖和淀粉，能提供較多的瘤胃易發(fā)酵碳水化合物，從而生成較多的瘤胃MCP（1 876 g/d∶1 601 g/d），貢獻較多的乳蛋白前體物——小腸代謝蛋白，提高乳蛋白含量和產(chǎn)量。換言之，飼喂玉米秸日糧產(chǎn)生較低的微生物蛋白，可能與日糧中可溶性糖分不足，降低了MCP合成效率密切相關(guān)。

3.2 補充糖分和添加AA

在前述研究的基礎(chǔ)上，我們進一步開展了補充能源及氨基酸的研究（朱雯等，未發(fā)表）。以泌乳奶牛為對象，以苜蓿和青貯玉米型日糧為對照，在玉米秸日糧中補充淀粉，并添加必需AA（Lys、Met），研究發(fā)現(xiàn)(見表5)，僅補充淀粉時，在產(chǎn)奶量、乳蛋白含量和產(chǎn)量、氮利用效率上均略低于苜蓿日糧，但差異不顯著；而同時補充適量淀粉和必需AA后，奶牛的DMI、產(chǎn)奶量、乳成分和氮利用效率與苜蓿日糧無明顯差異，表明以玉米秸為主要結(jié)構(gòu)性碳水化合物源時，需同時補充易發(fā)酵糖分和必需AA，才能達到最佳效果。該研究結(jié)果再次證明，氨基酸對于乳蛋白合成的重要性和必要性。

4 結(jié)語

奶牛能夠為人類提供豐富的乳蛋白，改善人類健康。蛋白質(zhì)在奶牛乳腺內(nèi)的合成是十分復(fù)雜的生物學(xué)過程，受到營養(yǎng)、內(nèi)分泌和其他眾多調(diào)控因子的影響。增加乳腺的氨基酸供應(yīng)是增加牛奶蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量的關(guān)鍵措施，足夠而平衡的氨基酸供應(yīng)對于奶牛的泌乳性能和乳蛋白合成至關(guān)重要。整合氨基酸代謝知識，改善氨基酸需要量的預(yù)測等將有助于建立蛋白質(zhì)/氨基酸需要量模型，以準確地提供日糧蛋白質(zhì)。需要進一步研究泌乳奶牛的氨基酸代謝，包括氨基酸、小肽用于合成乳蛋白的效率等。同時需要研究以確定奶牛的限制性氨基酸、不同氨基酸或小肽對乳蛋白合成的影響，乳腺對肽結(jié)合氨基酸的利用，以及環(huán)境、營養(yǎng)和不同生理狀態(tài)下乳蛋白的合成。

表4 玉米秸、羊草和苜蓿干草日糧的奶牛干物質(zhì)采食量和奶產(chǎn)量之比較

表5 玉米秸、羊草和苜蓿干草日糧的奶牛干物質(zhì)采食量和奶產(chǎn)量之比較