農研機構畜産草地研究所シンポジウム｜世界的なルーメンバイパスアミノ酸の利用

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さいぞうまるこ
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1 世界的なルーメンバイパスアミノ酸の利用 - アミノ酸バランスを整えるエボニックジャパン株式会社

2 蛋白質の機能からだの組織などをつくるコラーゲン ( 骨皮 ) ケラチン ( 毛爪 ) アクチンミオシン ( 筋肉 ) カゼインアルブミンからだの働きを助ける酵素抗体 ( 免疫グロブリン ) ホルモン

3 蛋白質の構造

4 蛋白質とアミノ酸アミノ酸は蛋白質を構成するブロックアミノ酸の配列によって蛋白質の形状化学活性や機能が決まるどの蛋白質もそれぞれに特有のアミノ酸組成を持つたった一つでも必要なアミノ酸が不足するとその蛋白質を作れない

5 蛋白質とアミノ酸の流れルーメン蛋白質の多く (~65%) とほぼ全ての遊離アミノ酸はルーメン内の微生物によってアンモニアに分解され微生物蛋白質に再合成される微生物は必須アミノ酸も合成することができるが合成量には限度がある飼料の蛋白質の中で分解されない部分はルーメンバイパス蛋白質 (RUP: ルーメン非分解性蛋白質 ) と呼ばれルーメンを通過する

6 蛋白質とアミノ酸の流れルーメン

7 蛋白質とアミノ酸の流れ小腸蛋白質は小腸で構成要素に分解される遊離アミノ酸は小腸から細胞に運ばれさらに血液に取り込まれる一つか二つのアミノ酸が結びついた小さいペプチドは吸収できるが蛋白質の形では吸収できない

8 なぜ蛋白質ではなくアミノ酸なのか牛のアミノ酸要求量は胃を越えたところにある飼料中の蛋白質のアミノ酸組成は飼料の種類によって違う飼料中の蛋白質のルーメンバイパス率は飼料の種類によって異なるしたがって小腸に到達する蛋白質のアミノ酸組成は飼料の種類によって大きく変わる

9 メチオニンは牛にとって最も不足しやすいアミノ酸のひとつ過去 50 年間の文献を見ると乳牛にとっては明らかにメチオニンである乳蛋白質のメチオニン含量は高い (2.7 % in CP) 微生物蛋白質のメチオニン含量は低い (~1.8 % in CP) 蛋白源として主に使用される大豆などの飼料はメチオニン含量の低いものが多いほとんどの場合メチオニンが第一制限アミノ酸となるリジンはその次の制限アミノ酸でありトウモロコシ由来の蛋白質の多い飼料ではメチオニンと共にリジンも不足しやすい

10 アミノ酸要求量を充足させる方法飼料の粗蛋白 (CP) 含量を高める非分解性蛋白質の給与を増やすルーメンバイパスアミノ酸を利用する

11 1. 飼料中の蛋白質を増やす分解性蛋白質の多給につながり必要以上にルーメン内のアンモニア濃度が上昇する BUN( 血中尿素態窒素 ) MUN( 乳中尿素態窒素 ) の濃度が上昇する BUN の上昇は家畜の健康や繁殖成績に悪影響を及ぼす ( 日本飼養標準乳牛 2006) 蛋白質の多給には限界がある

12 2. 非分解性蛋白質を利用するルーメンバイパス率の高い飼料バイパス率コーングルテンミール 62 ビール粕 51 加熱大豆粕 45 大豆 ( ロースト ) 41 ( 日本標準飼料成分表 2009) 血粉 70 魚粉 65 肉骨粉 50 コストや利用可能性の面で制限がある

13 3. バイパスアミノ酸を利用する余分な栄養素を与えずに効率良くアミノ酸の供給を高めるメチオニンは制限アミノ酸であるため他のアミノ酸の利用効率も高める牛に給与する場合はルーメンで分解を免れるよう保護されたアミノ酸を与える必要があるルーメンバイパスメチオニン (RP-Met)

14 バイパスメチオニンの利用繁殖成績改善への期待

15 繁殖と栄養繁殖成績を左右する要因は様々代謝疾患 ( 脂肪肝など ) 伝染病栄養 ( エネルギー蛋白質 ) 発情発見授精のタイミング環境 ( 外部環境生活環境 ) etc.

16 肝臓における脂肪代謝エネルギー不足蛋白質不足肝臓脂肪細胞リン脂質アポ蛋白質乳腺その他の組織体脂肪分解 NEFA トリグリセリドコレステロールリポ蛋白質 (VLDL) エネルギー源乳脂肪合成

17 肝臓における脂肪代謝エネルギー不足蛋白質不足肝臓脂肪細胞リン脂質アポ蛋白質乳腺その他の組織体脂肪分解 H NEFA トリグリセリドコレステロールリポ蛋白質 (VLDL) エネルギー源乳脂肪合成

18 リポ蛋白質とは? 脂質を運ぶ船であるトリグリセリド (TG) コレステロール(C) リン脂質および何種類かのアポ蛋白質によって構成される脂肪を肝臓から乳腺や他の組織に運び出すリポ蛋白質の構造 ( 略図 ) アポ蛋白質リン脂質

19 リポ蛋白質 (VLDL) と栄養素の関わりリポ蛋白質トリグリセリドコレステロールリン脂質アポ蛋白質ホスホコリンコリンメチオニンメチル基を供給

20 血漿パラメータと脂肪肝血漿中 β ヒドロキシ酪酸 (μm/l) 血漿中メチオニン (μm/l) Met( 通常 ) 分娩日数 ( 日 ) Met( 脂肪肝 ) BHBA( 通常 ) Shibano and Kawamura, J. Vet. Med. Sci. 68:393 BHBA( 脂肪肝 )

21 血漿中アミノ酸と脂肪肝分娩 1 週間前分娩後 1 週目分娩後 2 週目分娩後 4 週目血しょう中濃度 (μm/l) 通常脂肪肝通常脂肪肝通常脂肪肝通常脂肪肝メチオニン 41.2* * リジンアルギニンシステイン総アミノ酸 *p < 0.05 Pechova et al., 2000 Acta Vet. Brno. 69:93

22 ケトーシス抑制への期待試験方法供試動物ホルスタイン種 20 頭 x 2 年平均乳量 ~8000 kg 試験方法分娩 2 週間前 ~ 分娩後 100 日目飼料構成 : 対照区 RP-Met 添加区コーンサイレージ 28 % 27 % グラスサイレージ 21 % 19 % イアーコーンサイレージ 14 % 15 % ビール粕サイレージ 10 % 10 % 大麦 / エンドウ (90:10) 14 % 15 % 菜種粕 4 % 5 % 大豆粕 8 % 5 % スヘシャルフィート ( ミネラルミックス RP-Met を含む ) - 5 % Engelhard and Helm, 1998 New Agriculture p64-68

23 ケトーシス抑制への期待結果ケトン体泌乳日数対照区 ( 個体数の割合 ) RP-Met 添加区血中 β ヒドロキシ酪酸濃度 > 1.0 mmol 1-56 日 29 % 12 % 乳中アセトン濃度 > 0.5 ppm 1-56 日 41 % 28 % 日 17 % 3 % 乳中アセトン濃度 > 1.0 ppm 1-56 日 19 % 13 % 日 2 % 1 % Engelhard and Helm, 1998 New Agriculture p64-68

24 ケトーシス抑制への期待結果ケトーシス牛 ( 個体数の割合 ) 泌乳期間対照区 RP-Met 添加区 2 週目 5 % - 3 週目 5 % - 4 週目 10 % - 5 週目 5 % 9.5 % 6 週目 10 % - Engelhard and Helm, 1998 New Agriculture p64-68

25 農場での観察繁殖成績アッシュ牧場 ( ペンシルバニア州 ) 試験区 (n) 平均 AI 回数初回 AI までの日数空胎日数妊娠率通常飼料 (20) /20 RP-Met 添加 (20) /20 差有意差 NS 0.04 NS RP-Met(20g/ 頭 / 日 ) を泌乳期 160 日間給与

26 農場での観察繁殖成績 Fertility スピッツアー牧場 ( ウィスコンシン州 ) 試験区 (n) 平均 AI 回数初回 AI までの日数空胎日数妊娠率通常飼料 (28) /28 RP-Met 添加 (27) /27 差有意差 NS 0.01 NS RP-Met(20g/ 頭 / 日 ) を泌乳期 160 日間給与

27 まとめ牛にとって不足しやすいメチオニンをバイパスメチオニンで補うことにより期待できること脂肪肝軽減ケトーシス軽減泌乳成績の向上繁殖成績の改善

28 バイパスメチオニンの利用飼料コストの削減

29 飼料コストとアミノ酸バランスアミノ酸のバランスが悪い飼料設計は無駄が多くなる蛋白質の合成量の低下エネルギーの浪費 ( 肝臓でのアンモニアの処理 ) 環境汚染 ( 窒素排出量の増加 ) 蛋白源となる飼料は高価桶の理論飼料のアミノ酸バランスを整えると蛋白質の利用効率が高まる高価な蛋白質飼料を減らせるため飼料全体のコストを下げながら泌乳成績も維持または向上できる

30 アミノカウアミノカウ : アミノ酸のバランスを簡単に確認できる飼料設計プログラム

31 アミノ酸のバランスを整える方法飼料設計例 ( 北海道 N 牧場 ) 体重 644 kg 乳量 40 kg 乳脂肪 4.0% 乳蛋白質 3.4% ( 乾物摂取量 25.0 kg) 6.4 kg グラスサイレージ 5.2 kg コーンサイレージ 9.8 kg 配合飼料 ( 穀類 56% 油粕類 28% そうこう類 6%) 1.8 kg ビートパルプ混合飼料 0.4 kg 圧ぺんトウモロコシ 0.5 kg バイパス蛋白 & バイパス油脂サプリメント (34% CP) 0.2 kg ビートパルプ / 糖蜜 65: kg 炭酸カルシウム 0.5 kg 加熱処理大豆 (43% CP)

32 アミノ酸の供給元の飼料設計 % 113% 128% 121% Original ration 15.9 % CP 111% 要求量に対する充足率 (%) % 20 0 メチオニン Met リジン Lys ロイシン Leu イソロイシン Ile バリン Val ヒスチジン His 代謝アミノ酸

33 飼料設計の変更蛋白質を減らしエネルギーを補給加熱処理大豆 kg バイパス蛋白 & バイパス油脂 kg ビートパルプ / 糖蜜 65: kg 配合飼料 kg 圧ぺんトウモロコシ kg

34 余剰のアミノ酸が減り要求量に近づく要求量に対する充足率 (%) % 102% 113% 109% 128% 123% 121% 117% Original ration 15.9% CP AA balanced 15.4% CP 111% 107% 20 0 Met Lys Leu Ile Val His メチオニンリジンロイシンイソロイシンバリンヒスチジン代謝アミノ酸

35 不足するメチオニンをバイパス製剤で補う要求量に対する充足率 (%) バイパスメチオニン 107% 102% 113% 109% 128% 123% 121% 117% Original ration 15.9% CP AA balanced 15.4% CP 111% 107% 20 0 Met Lys Leu Ile Val His メチオニンリジンロイシンイソロイシンバリンヒスチジン代謝アミノ酸

36 飼料コスト計算 kg 加熱大豆 (85 円 /kg) 円 / 頭 / 日 kg ビートパルプ / 糖蜜 (50 円 /kg) 円 / 頭 / 日 kg バイパス蛋白バイパス油脂 (80 円 /kg) 円 / 頭 / 日 kg 配合飼料 (45 円 /kg) 40.5 円 / 頭 / 日 kg 圧ぺんトウモロコシ (45 円 /kg) 9.0 円 / 頭 / 日 kg バイパスメチオニン (1,800 円 /kg) 19.8 円 / 頭 / 日飼料コスト削減円 / 頭 / 日余分な蛋白質を減らすことで飼料コストが削減できる

37 飼料の蛋白質レベルを下げても泌乳成績は維持できるアミノ酸バランスの整った飼料設計余剰のアミノ酸は少なく不足するアミノ酸は補う飼料の蛋白質のレベルは下がる飼料を低蛋白質化した飼養試験は多く行われている泌乳成績は維持できる MUNは低下する窒素排出は低減する窒素効率は改善する

38 バイパスメチオニンの利用泌乳成績への影響

39 ウィスコンシン州フィールド試験 19の牛群平均 74 頭 / 群 ( 総頭数 1406 頭 ) 牛群の平均泌乳成績乳量 kg 乳脂肪 403 kg (3.8 %) 乳蛋白質 341 kg (3.2 %) 従来の飼料 VSアミノ酸バランスを整えた飼料従来飼料の平均 CP 17.6% アミノ酸バランス飼料の平均 CP 16.8% Armentano et al., 1998

40 ウィスコンシン州フィールド試験結果従来飼料 Existing アミノ酸バランス飼料 Amino Acid 有意差 Difference at p < 0.10 Milk kg No 乳量, kg/ 日 Fat % No 乳脂肪率, % Protein % Yes 乳蛋白質率, %

41 ウィスコンシン州フィールド試験まとめ従来飼料の平均 CPは17.6% アミノ酸バランス飼料の平均 CPは16.8% 乳量は同程度であった乳蛋白質率はアミノ酸バランス飼料で有意に向上した飼料コスト節約 : 0.06ドル / 頭 / 日約 - 7 円 / 頭 / 日

42 ハンガリーフィールド試験供試頭数 2 x 100 平均乳量 (kg/year) 9000 平均乳脂肪率 (%) 4.00 平均乳蛋白質率 (%) 回搾乳 TMR 飼料二つのグループに分け従来の飼料またはアミノ酸バランスを整えた飼料を与えた

43 ハンガリーフィールド試験結果従来飼料アミノ酸バランス飼料乳量 (kg) 乳脂肪 (%) 乳脂肪 (kg/d) 乳蛋白質 (%) 乳蛋白質 (kg/d) 飼料コスト (HUF/kg milk) 10% の飼料コスト減

44 ドイツフィールド試験供試頭数 45 平均乳量 (kg/year) 9500 平均乳脂肪率 (%) 4.15 平均乳蛋白質率 (%) 回搾乳 TMR 飼料二つのグループに分け従来の飼料またはアミノ酸バランスを整えた飼料を与えた

45 ドイツフィールド試験結果従来飼料アミノ酸バランス飼料乳量 (kg) 乳脂肪 (%) 乳脂肪 (kg/d) 乳蛋白質 (%) 乳蛋白質 (kg/d) 乳中尿素 (mg/100ml) 飼料コストは 1 日 1 頭あたり 19 ユーロセント減少した約 - 27 円 / 頭 / 日

46 3 つのフィールド試験から飼料のアミノ酸バランスを整えることで飼料 CP のレベルが下がり飼料コストを低減しながら泌乳成績は少なくとも維持または向上する

47 アミノ酸バランスを整えることによる利益蛋白質の低減による飼料コストの削減アミノ酸の効率的な供給による蛋白質合成量の増加高蛋白質の原料を減らすことで栄養バランスを整え代わりに粗飼料やより安価な飼料の利用を増やすことが可能低蛋白質飼料の給与環境への窒素汚染の低減牛群の健康状態の改善疾病予防や繁殖改善への期待

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