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反刍动物小肠氨基酸来源于瘤胃微生物氨基酸和饲料瘤胃非降解氨基酸及少量的内源性氨基酸。与反刍动物小肠氨基酸代谢密切相关的因素主要有：1）进入小肠的瘤胃微生物氨基酸的数量与组成瘤胃微生物的氨基酸组成；2）过瘤胃饲粮蛋白质的数量与氨基酸的组成；3）小肠对氨基酸的吸收利用。由于瘤胃细菌与原虫间、饲粮蛋白质与微生物蛋白质间、饲粮蛋白质与瘤胃非降解蛋白质(RUP) 间在氨基酸组成比例上的差异，进入小肠的微生物蛋白质与饲粮非降解蛋白质的相对数量和组成会直接影响小肠可吸收氨基酸的数量与组成模式。从营养学的观点来说，确定到达十二指肠部位的氮源种类和数量是很重要的。王洪荣研究了在绵羊十二指肠中灌注不同模式的氨基酸，发现小肠可吸收氨基酸模式对绵羊氮平衡和日增重有显著影响。一般来说，到达十二指肠的氮有30%～100%来源于微生物蛋白质，其余来源于瘤胃非降解蛋白质。瘤胃微生物氨基酸是小肠氨基酸的主要来源，就多数饲粮而言，瘤胃中合成的微生物蛋白质占进入小肠总氨基酸氮的60%～85%。Clark等总结了152篇相关文献，得出微生物氮提供了流向十二指肠非氨态氮的35%～66%。当不同的饲粮蛋白质引起微生物蛋白质的产量与组成及瘤胃非降解蛋白质的量与组成改变时，供应宿主小肠氨基酸的量与组成模式会改变。因此，不能单纯由饲粮氨基酸组成或由饲粮的氨基酸组成和微生物蛋白质组成模式来评价其宿主小肠氨基酸的氨基酸平衡状况。
2.2.1瘤胃微生物的氨基酸组成模式
微生物蛋白质产量与氨基酸组成模式的变化对小肠氨基酸的供应有直接影响。关于微生物蛋白质产量的报道很多，如微生物生长效率、影响瘤胃微生物蛋白质合成的因素（如碳水化合物与降解蛋白质供应的同步化、原虫蛋白质在瘤胃内的再循环、瘤胃食糜外流速度、脂肪添加等）等。微生物蛋白质是进入小肠氨基酸的主要来源，那么，瘤胃微生物的氨基酸组成是否恒定呢？围绕这一问题在学术界展开了激烈争论。早在1957年由英国学者Weller提出不同饲料间瘤胃微生物氮中氨基酸组成几乎没有差异。后来许多学者支持了这一观点，认为瘤胃微生物的氨基酸组成恒定。为此，在过去30多年来多数研究者支持这种观点。进入20世纪90年代初，动物营养学界对这一观点提出质疑。法国学者Rulquin和Verite用大量试验资料证明瘤胃微生物蛋白质的氨基酸组成并不相同，继而以美国伊利诺斯大学Clark教授为代表的学者在1992年提出瘤胃微生物的氨基酸组成比例是可变的观点。Erasmus等用不同试验饲粮测得瘤胃细菌的氨基酸组成有一定差异；并认为在相同蛋白质、能量水平下，不同蛋白质来源饲粮的瘤胃细菌氨基酸组成有一定差异，如饲喂向日葵粕饲粮时瘤胃细菌中亮氨酸和缬氨酸含量比饲喂血粉饲粮时分别降低了12.5%和10.1%，而组氨酸含量提高了18.2%；并推测其变化原因可能是不同饲粮对微生物区系进行了选择，影响了进入小肠的微生物种类所致，因瘤胃细菌和原虫的氨基酸组成有一定差异。王洪荣等用豆饼、亚麻饼和血粉3种不同氮源进行研究发现，在豆饼饲粮和亚麻饼饲粮下瘤胃分离微生物的氨基酸组成相近，饲喂血粉饲粮绵羊瘤胃微生物中组氨酸、亮氨酸、缬氨酸、脯氨酸以及必需氨基酸比例较饲喂豆饼饲粮和血粉饲粮有所提高，而异亮氨酸比例则下降，并且饲喂豆饼饲粮时赖氨酸、缬氨酸、酪氨酸、脯氨酸比例亦降低。可见，不同氮源饲粮对瘤胃微生物中某些氨基酸比例有一定影响，不同饲粮下微生物氮中氨基酸氮含量间有差异。甄玉国研究了饲粮中添加无机硫对绒山羊和绵羊瘤胃微生物蛋白质氨基酸组成的影响，结果表明，绒山羊瘤胃微生物利用无机硫合成微生物蛋白质的能力显著高于绵羊，且其瘤胃混合微生物在含硫与不含硫饲粮条件下蛋氨酸 + 胱氨酸含量变化很大，含硫饲粮远高于不含硫饲粮，而绵羊则变化不大。这也提示瘤胃混合微生物由于动物、饲粮的不同，其氨基酸组成也不同。王洪荣等研究发现，不同饲粮精粗比条件下瘤胃微生物的氨基酸比例是可变的。瘤胃细菌和原虫氨基酸的必需氨基酸中多个氨基酸在饲粮间存在差异显著。
本文作者及其团队对瘤胃微生物的氨基酸组成模式也进行了深入的研究，首次对不同饲粮条件下瘤胃微生物氨基酸比例变化的分子机制进行研究。该研究中采用分子克隆测序及聚合酶链式反应－单链构象多态(PCR-SSCP) 指纹分析等技术对瘤胃微生物群体结构进行了分析，以研究微生物氨基酸组成比例变化的机制，结果表明在不同饲粮的条件下微生物群体结构有明显的不同。此结果证实了饲粮在一定程度上通过影响微生物群体结构这一机制来影响微生物氨基酸组成比例。此外，还利用人工模拟山羊瘤胃发酵装置，采用特定氨基酸缺省底物的方法研究了微生物自身的限制性氨基酸，结果表明，培养液中特定氨基酸缺省对瘤胃微生物（细菌和原虫）的限制性作用（相对于全量氨基酸组）排序为：支链氨基酸（BCAA)＞芳香族氨基酸（ARAA）＞蛋氨酸＞赖氨酸；微生物的遗传指纹图谱表明细菌和原虫内部菌群结构因特定氨基酸缺省底物而发生了相应的变化。在体外培养条件下，氨基酸对瘤胃微生物群系的生长以及发酵具有一定的影响。瘤胃微生物群系内部种属对氨基酸的代谢规律不同，如瘤胃大型球菌( 魏氏梭菌) 可以迅速代谢支链氨基酸，产琥珀酸丝状杆菌需要苯丙氨酸，栖瘤胃普雷沃氏菌需要蛋氨酸。原虫对氨基酸的代谢同样具有选择性。因此可以推测特定氨基酸缺省的底物培养液可以引起培养液中微生物群系的变化。此研究还利用PCR-SSCP 技术检测了瘤胃微生物群系变化的规律，结果显示，PCR-SSCP 图谱中出现了不同的优势条带( 优势菌群) 以及特征条带（特征菌群），表明特定基酸缺省引起了微生物群系的变化。该研究中，各试验组与对照组相比，细菌和原虫产量均有所降低，说明支链氨基酸、蛋氨酸、赖氨酸和芳香族氨基酸对瘤胃细菌和原虫的生长具有一定的限制性，其中任意一类或者一种氨基酸的缺省都会限制瘤胃细菌和原虫的生长。从微生物蛋白质产量可以推测支链氨基酸、芳香族氨基酸、蛋氨酸、赖氨酸可能是瘤胃微生物( 细菌和原虫) 的限制性氨基酸。
2.2.2饲料供给小肠的非降解蛋白质的氨基酸
组成模式饲料供给小肠的氨基酸量与模式取决于瘤胃降解率及未降解蛋白质的组成模式。不同饲料蛋白质的氨基酸组成与水平不同，未降解蛋白质的数量和组成也不同，从而供给小肠的氨基酸的量与组成模式也不同。不同饲料蛋白质的瘤胃降解率不同，谷物类饲料蛋白质的降解率一般在80%左右；饼粕类饲料蛋白质的降解率一般在60%左右，经保护处理后进入小肠的蛋白质量则可达60%以上；鱼粉的降解率很低，优质鱼粉降解率低于30% 。Ganev等测定了培养9 h 后绵羊瘤内尼龙袋中残余物的氨基酸组成，发现植物性蛋白质饲料中非降解蛋白质的氨基酸组成有较大变化。饲料蛋白质瘤胃降解率不同，则由饲料供给小肠的氨基酸的量就不同。Titgemeyer等在肉牛上研究了玉米、豆粕、玉米面筋粉、血粉、鱼粉和优质苜蓿粉的过瘤胃氨基酸情况，结果显示试验蛋白质饲料的过瘤胃氨基酸顺序为玉米面筋粉＞血粉＞鱼粉＞优质苜蓿粉＞豆粕，且玉米面筋粉中含硫氨基酸含量丰富，血粉中赖氨酸、组氨酸含量丰富，鱼粉中胱氨酸含量低。瘤胃中非降解蛋白质的氨基酸组成不完全等同于原来饲料蛋白质的氨基酸组成。Storm等测定了鱼粉、花生粕、大豆粕和向日葵粕在瘤胃中培养9 h后尼龙袋残余物的氨基酸组成，结果表明，植物性蛋白质的氨基酸组成在降解前后比较相似，但鱼粉差异较大（鱼粉包括鱼干物质蛋白和鱼浸膏蛋白，鱼浸膏蛋白多为水溶性，所以降解很快）。其他一些对精饲料降解前后氨基酸组成的研究表明其差异不大，认为精饲料瘤胃降解后残渣中氨基酸组成可参考未降解前的氨基酸组成。对粗饲料降解后残渣的氨基酸含量研究较少，就现有的研究表明降解后残渣的氨基酸含量比原样中的要低，且其低的程度因粗饲料的种类而异。由于不同的饲料蛋白质的氨基酸组成与水平不同，未降解蛋白质的数量和组成也不同，则供给小肠的过瘤胃饲料蛋白质的数量与氨基酸组成不同，并且不同的饲料也可能导致小肠瘤胃微生物蛋白质的数量与氨基酸组成的不同，众多不定的因素都可能导致到达小肠的氨基酸的组成模式不同。王洪荣研究发现，不同蛋白质来源饲粮条件下瘤胃微生物的氨基酸比例是可变的，瘤胃细菌和原虫的必需氨基酸中多个氨基酸如蛋氨酸等在不同饲粮间差异显著。
2.2.3小肠理想氨基酸营养平衡模式
近年来，人们逐渐认识到进入反刍动物小肠可吸收氨基酸组成平衡与否对动物生产有很大影响。因此，如何预测进入小肠的各种氨基酸的流量及其组成模式，以及采取相应的调控措施来改善其平衡，并满足动物的生产需求成为当今反刍动物氨基酸营养研究的主要目标。在理想氨基酸研究中，需要选择一种参比蛋白作为对照，参比蛋白的选择因研究目标不同而异。对于生长动物，以组织( 肌肉或胴体) 的氨基酸组成作为参比蛋白是最佳选择。因肌肉组织是动物体内最大的氨基酸代谢池，是体内必需氨基酸的最大需求组织。在奶牛理想氨基酸研究中，也可选择牛奶酪蛋白或微生物蛋白质作为参比蛋白。王洪荣研究生长绵羊的小肠可消化理想氨基酸模式时选择改进肌肉模式作为目标模式。甄玉国通过研究绒山羊小肠内理想氨基酸模式得出，可以选择肌肉氨基酸（90%)+ 绒毛氨基酸（10%）和肌肉氨基酸( 80%) + 绒毛氨基酸( 20%)之间的模式作为目标模式。这说明在一定范围内动物机体可通过自我稳衡调控功能来调节血液循环中的氨基酸趋于平衡，但一旦超出动物本身所能达到的调控范围，某些氨基酸在血液循环中大量滞留，反而会影响氨基酸平衡性。同时也说明，小肠可吸收氨基酸理想模式是一个范围，而不是一个固定值。在这一个理想模式范围内，动物借助机体的自我调控功能，使进入组织代谢层次的氨基酸模式趋于理想的平衡模式。该研究还首次应用由卢德勋提出的氨基酸平衡指数(amino acid balance index，AABI)这一新概念，用以评价小肠可吸收氨基酸的平衡性。研究结果表明AABI 超过0.95（包括0.95）的为理想模式；在0.90和0.95之间（包括0.90）的为平衡模式；在0.85和0.90(包括0.85)之间的为亚平衡模式；在0.80和0.85之间( 包括0.80)的为次亚平衡模式；而低于0.80的为不平衡模式。因此，根据小肠可吸收氨基酸的理想模式，结合氨基酸平衡指数就可以较全面、客观、定量地评价小肠可吸收氨基酸的平衡性。这一指标有助于使动物营养学中的氨基酸平衡状况量化，是对传统的氨基酸平衡概念的创造性发展。
（作者：王洪荣；来源：动物营养学报）