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养殖饲料含氮化合物知识学习
饲料中所有含氮物质统称为粗蛋白（Crude Protein CP ），它又包括真（纯）蛋白质与非蛋白含氮物（NPN）。氨基酸是组成真蛋白质的基本单位，主要由C、H、O、N四种元素组成（约占98%），同时还有少量的S、P、Fe等元素。非蛋白含氮物又包括游离氨基酸、铵盐、肽类、酰胺、硝酸盐等。
多数饲料中蛋白质含氮量近于16% （变幅在14.90%〜18.87%）,因此饲料中的粗蛋白质含量被定义为：
饲料CP含量=6.2夕饲料含氮量
但实际上不同种类饲料间蛋白质的含氮量存在差异，表2-1中列出了几种饲料根据其含氮量的蛋白质含量换算系数。另外，不同饲料的NPN种类与比例也存在差异，例如几种饲料的NPN占总氮的百分比：青饲料40%，甜菜50%，青贮饲料30%〜60%，马铃薯30%〜40%，麦芽30%，成熟籽实3%〜10%。
表2-1不同饲料蛋白质的换算系数
饲料名称
换算系数
饲料名称
换算系数
玉米
6.25
全脂大豆粉
5.72
豆类
5.46
小麦粉
5.83
棉籽
5.30
乳及乳制品
6.28
向日葵饼
5.30
大麦
5.83
燕麦
5.83
黑麦
5.83

一、蛋白质的性质与分类
（一）蛋白质的性质 蛋白质（protein同糖类一样，具有水解特性。它可在酶、酸、碱等条件下发生水解胨、多肽、氨基酸等。有些蛋白质对动物消化酶有很强的抗性，如硬蛋白，但在高温高压或酸性溶液的条件下可发生水解。如利用这一原理生产水解羽毛粉。
所有的蛋白质均具有胶体性质，但它们在水中的溶解度不同。其溶解度在由角蛋白的不溶解到白蛋白的高度溶解范围内变动，溶解的蛋白质可以通过添加某些盐类如NaCl、或（nh4）2so4,使它们从溶液中沉淀出来。这是一种物理过程，蛋白质的性质并未改变，将已沉淀的溶液稀释，能使蛋白质再次溶解。
尽管蛋白质肽键内存在的是无酸碱反应的氨基和羧基，但在它们肽键的两个末端或侧链氨基酸残基上，含有许多自由氨基或自由羧基。所以，与氨基酸一样，蛋白质也是两性电解质。各种蛋白质显示其各种特定的等电点，蛋白质在等电点易生成沉淀，这个特性被常用作蛋白质的分离提纯。并且由于其大分子和离解度低，在维持体内蛋白质溶液形成的渗透压中起重要作用，这种缓冲和渗透作用对于血液蛋白质维持体内环境的稳定和平衡具有非常重要的意义。
在某些因素的作用下，蛋白质会变性，所谓蛋白质变性是指任何非水解蛋白质作用造成天然蛋白质独特结构的改变所引起的蛋白质化学性质、物理性质和生物学活性上的固定变化。如加热作用使许多蛋白质发生凝固。除了加热以外，还有许多能引起蛋白质变性的试剂，包括有强酸、碱、乙醇、丙酮、脲以及重金属盐类。
（二）蛋白质的分类 天然饲料中，蛋白质种类多，结构复杂，分类方法较多。常见的分类方法有如下几种：
按生理功能可分为：结构蛋白如胶原纤维、肌原纤维等）、贮藏蛋白如清蛋白、谷蛋白、酪蛋白和生物活性蛋白如酶、激素等）。
按蛋白分子形状可分为：球蛋白和纤维蛋白。
按加工性状表现可分为：面筋性蛋白醇溶蛋白、谷蛋白）和非面筋性蛋白清蛋白、球蛋白）。
按化学组成，一般多将蛋白质分为：单纯蛋白质、复合蛋白质和衍生蛋白。
1. 单纯蛋白质 单纯蛋白质（simple protein是指经彻底水解只产生氨基酸的蛋白质，若进一步按其溶解性，又可分为7种：
（1）清蛋白 清蛋白（albumin）又称白蛋白。溶于水、盐酸、碱及稀盐溶液中。加硫酸铵至饱和时，会从溶液中沉淀析出，遇热凝固。清蛋白广泛存在于动植物组织中，如血清蛋白、乳清蛋白、豆清蛋白豌豆中）和麦清蛋白小麦中）等。
（2）球蛋白 球蛋白（globulin不溶或微溶于水，但加少量盐、酸或碱时可缓慢溶解。加硫酸铵至饱和时，可从溶液中沉淀析出。动物球蛋白遇热凝固，植物球蛋白遇热不凝固。球蛋白广泛存在动植物组织中，如血清球蛋白、肌球蛋白、棉籽球蛋白、大豆及豌豆球蛋白等。化学组成中以缬氨酸、亮氨酸、精氨酸含量较高，丙氨酸、色氨酸含量一般较低。
（3）谷蛋白 谷蛋白（glutelih不溶于水、盐溶液和乙醇，但溶于稀酸、稀碱溶液，遇热凝固。仅存在植物组织中，如小麦中的麦谷蛋白、大米中的米谷蛋白等，含谷氨酸较多。
（4）醇溶蛋白 醇溶蛋白（prolami）不溶于水及盐溶液，可溶于10%酒精中，加热不凝固。仅存在植物体中，如玉米醇溶蛋白、小麦醇溶蛋白等。化学组成上含脯氨酸较多，赖氨酸、色氨酸一般较少。
（5）精蛋白（spermatin可溶于水和稀酸，能被稀氨水沉淀，遇热不凝固，属动物性蛋白。鱼精子、卵子和胸腺等组织中含量较高如鲑精蛋白等）。化学组成中含赖氨酸、精氨酸较高，不含胱氨酸、谷氨酸。
（6）组蛋白 组蛋白（siston可溶于水和稀酸，能被氨水沉淀。组织中常与酸性物质结合成盐而存在，加热不凝固，属动物性蛋白。化学组成上组氨酸、赖氨酸、精氨酸含量较高，酪氨酸含量低。
（7）角硬蛋白 角硬蛋白（scleroprotein水及盐溶液中不溶，遇热不凝固。主要存在动物的表皮、毛、腱、角、软骨等组织中。化学组成上含胱氨酸、甘氨酸较高。该蛋白难消化，但经高温高压水解或酸碱处理破坏二硫基）可供作饲料。
2. 复合蛋白 复合蛋白（onjugatedprotein由单纯蛋白和非蛋白辅基结合而成。水解时不仅产生氨基酸，而且还会产生其它物质。按辅基不同，复合蛋白一般又可分为：
（1）脂蛋白 脂蛋白（lipoprotein由蛋白质与脂肪或类脂质磷脂、类固醇等）结合而成。血、乳、蛋黄、神经及细胞膜中含量较高。
（2）核蛋白 核蛋白（nucleoprotein由单纯蛋白与核酸结合而成。为细胞核的组分，对动物的生长、繁殖有特殊功能。
（3）糖蛋白 糖蛋白（glycoproteih由蛋白质和碳水化合物组成。如动物体中的粘蛋白等。
（4）色蛋白 色蛋白（chromoprotein由蛋白质和色素物质组成（以色素作为辅基）。如叶绿蛋白以镁卟啉为辅基，血红蛋白和细胞色素C以铁卟啉为辅基。
（5）磷蛋白 磷蛋白（phosphoprotein由蛋白质和磷酸组成。如酪蛋白、卵黄磷蛋白等。
（6 ）金属蛋白 金属蛋白（metalloprotei由蛋白质和金属元素组成。如除蛋白质外，铁蛋白中含［Fe（OH）3］、细胞色素氧化酶含Fe和Cu、乙醇脱氢酶含Zn、黄嘌吟氧化酶含Mo和Fe等。
1. 衍生蛋白 衍生蛋白（derivedprotein既包括蛋白质分子内部结构变化的变性蛋白质，又包括天然蛋白质经酸、碱、酶等处理后所生成的蛋白胨、月示、肽、明胶等。
二、氨基酸
（一）组成蛋白质的氨基酸及其结构据研究，天然存在的氨基酸（amino acid约2余种，但常见的组成蛋白质的氨基酸仅20种（编码氨基酸）。由于氨基酸在种类、数量和排列顺序方面的不同，又组成了自然界多种多样的蛋白质。天然存在的氨基酸多为易于被动物吸收利用的L型氨基酸。
天然的氨基酸结构上的共同点是都有氨基和羧基，与氨基酸的羧基相连的碳原子称为a-碳原子，从a-碳原子起依次称。、Y、&、£ -碳原子。天然氨基酸在a -碳原子有一个氨基，因此也称为a-氨基酸。氨基酸的一般结构式如下：
nh3
20中氨基酸的不同点在于其侧链的R基团。根据氨基酸的R辅基化学特性，饲料中的氨基酸通常可分为4类（表2-2）。
表2-2氨基酸的分类、分子式与简写符号
分类与名称
分子式
英文名
简写符号*
分子量
含N/ %
非极性R基氨基酸：

丙氨酸
C3H7O2N
alanine
Ala，A
89
15.7
缬氨酸
C5H11O2N
valine
Val，V
117
12.0
亮氨酸
C6H13O2N
leucine
Leu，L
131
10.7
异亮氨酸
C6H13O2N
isoleucine
Ile I
131
10.7
脯氨酸
C6H9O2N
proline
Pro，P
115
12.2
苯丙氨酸
C9H11O2N
phenylalanin
ePhe， F
165
8.5
色氨酸
C11H12O2N2
tryptophan
Trp，W
204
13.7
蛋氨酸
C5H11O 2NS
methionine
Met，M
149
9.4
不带电荷的极性

R基氨基酸：

甘氨酸
c 2h 5o 2n
glycine
Gly，G
75
18.7
丝氨酸
C 3H 7O 3N
serine
Ser，S
105
13.3
苏氨酸
C 4H 9O 3N
threonine
Thr，T
119
11.8
半胱氨酸
C 3H 7O 2NS
cysteine
Cys，C
121
11.6
酪氨酸
C9H11O3N
tyrosine
Tyr，Y
181
7.7
天冬酰胺
C4H8O3N2
asparagine
Asn， N
132
21.2
谷氨酰胺
W
glutamine
Gln，Q
146
19.2
带正电荷的R基氨

基酸（碱性氨基酸）：

赖氨酸
C6H14O2N2
lysine
Lys， K
146
19.2
精氨酸
C6H14O2N4
arginine
Arg，R
174
32.2
组氨酸
C6H9O2N3
histidine
His，H
155
27.1
带负电荷的R基氨

基酸（酸性氨基酸）：

天门冬氨酸
C4H7O4N
aspartic aci
dAsp， D
133
10.5
谷氨酸
C 5H 9O 4N
glutamic aci，
dGlu， C
147
9.5
*列出的简写符号包括三字母符号和单字母符号

（二）氨基酸的理化性质 不同氨基酸在水中的溶解度不同，赖氨酸、精氨酸易溶于水，胱氨酸、酪氨酸、天冬氨酸等则难溶于水。但所有的氨基酸都不同程度地可溶于盐酸溶液中。
因为氨基酸分子中存在着氨基和羧基，所以氨基酸是两性化合物，它既具有碱性基因，又有酸性基因，它既可以不带电荷的分子状态存在，又可以带相反电荷的偶极离子（或称两性离子）状态存在。还可以前两者的混合物状态存在。氨基酸在水溶液中以偶极离子状态存在，在强酸性溶液中，大部分氨基酸以阳离子形式存在，在碱性溶液中则主要呈阴离子状态。
对于任何一种氨基酸，当它存在于一定pH值的溶液中，使其所带静电荷为0时，这个pH值就叫作该氨基酸的等电点。
氨基酸的旋光性 所有的天然氨基酸中（甘氨酸除外），都存在有不对称的a-碳原子，因此，都具有旋光性。即有L-型和D-型两种立体构型。目前发现存在于天然蛋白质中的氨基酸（除甘氨酸外）都是L-型的。但在某些生物体内，特别是细菌中，D-型氨基酸也是广泛存在的。旋光性物质在化学反应中，发生消旋现象并将其转变为D-型和L-型的等当量混合物，称消旋物。用一般的有机合成方法人工合成氨基酸时，得到的都是无旋光性的DL-消旋氨基酸。
组成蛋白质的20种氨基酸，一般对可见光都没有光吸收，但有几种氨基酸对紫外光有明显的吸收能力，如酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸。利用这一特性可以测定这些氨基酸的含量。
此外，氨基酸还有如下化学反应特性：
1. 氧化脱氨基反应 因氧化使氨基酸脱掉氨基而生成a-酮酸和氨的一种反应。
RCHNH 2COOH 十 ^02RCOCOOH 十 NH 3 t
2. 还原脱氨基反应因氢作用使氨基酸脱掉氨基生成有机酸和氨的一种反应。
RCHNH 2COOH 十 2H RCH2COOH 十 NH 3 t
3. 脱羧基反应指氨基酸氧化脱羧生成胺的一种反应。该反应多在动物性饲料腐败变质时由相应氨基酸脱羧产生，如组胺、酪胺、色胺分别由组氨酸、酪氨酸、色氨酸产生。这些胺类虽具有特殊的生理生化功能，如组胺具扩张血管、降低血压、促进胃液分泌的作用等，但若在体内聚积，则会引起动物中毒。
此外，某些植物性饲料也可在动物体内转变为胺类。如甜菜中的甜菜碱可转化成具鱼腥味的三甲胺而影响蛋的品质。
4. 氨基羰基反应（美拉德反应）指氨基酸中的氨基与还原糖之间发生的一种非酶促褐变反应。如赖氨酸的s-NH 2与还原糖在过热条件下发生的反应，反应结果使赖氨酸变为无效。易发生这种反应的氨基酸有赖氨酸、精氨酸、组氨酸、色氨酸、苏氨酸等。
5. 赖氨酰丙氨酸生成反应指在碱性条件下，多肽链中赖氨酸的s-NH 2与丙氨酸分子内发生的反应，生成赖氨酰丙氨酸残基。由于该生成物不能被酶作用，故不能被动物吸收利用。此反应在用碱处理饲料蛋白时应特别注意。
6. 其它反应据研究，蛋白质饲料加热过度：
（1）可使来自组氨酸的组胺与赖氨酸结合，产生糜烂素。其量达3mg/kg时，即会使鸡发生肌胃糜烂、猪下痢、鱼肝脏机能下降等。
（2）可引起氨基酸键之间发生新的交换，形成新的酰胺键，难以被酶水解、消化（如赖氨酸中的s-NH 2基易与天门冬氨酸或谷氨酸之间发生的反应）。
（3）在一定条件下，氨基酸还能与铁、锰、钻、钙、锌等二价或二价以上金属离子发生反应，生成螯合物。如氨基酸铁、氨基酸铜、氨基酸锰等。结果使这些矿物元素的生物学效应得以提高，且易被动物体吸收利用。
三、寡肽
寡肽也称小肽，主要指由2个或3个氨基酸残基构成的二肽或三肽。由于寡肽在动物营养与生理机能上的特殊作用，因此愈来愈受到国内外学者们的关注。
肽有开链和环链之分，开链肽有两个末端，环链肽无末端。一般蛋白质的肽链为开链，某些抗生素中的肽（如短杆菌肽S、酪酸杆菌肽、某些细菌的多黏菌肽和缬氨霉素等）则为环链。
除了蛋白质局部水解可以产生各种简单的肽外，在自然界和生物体内还存在许多活性的寡肽。例如动植物细胞内广泛存在的谷胱甘肽是一种三肽；动物肌肉中存在的肌肽是一种二肽等。
寡肽中的二肽或三肽在动物肠道被直接吸收，显示出它对饲料蛋白质利用的优势，使得小肽饲料添加剂生产工业及其消化代谢机理的研究成为当今动物营养研究中的又一热点。
寡肽的理化特性与氨基酸类似，故不赘述。
四、其他含氮化合物
（一）酰胺类 天冬酰胺和谷酰胺分别是天冬氨酸和谷氨酸的重要酰胺（amide）衍生物。这2种酰胺已被列入氨基酸类。
尿素是一种最简单酰胺。它是哺乳动物体内氮代谢的主要尾产物。也是反刍动物的一种非蛋白氮饲料。
NHj 尿素
另外，在禽类氮代谢的主要尾产物是尿酸。
（二）硝酸盐 硝酸盐（nitrat）e存在于植物饲料中，尤其是幼嫩的青饲料。它本身并无毒性，但在适宜的条件下，如青饲料堆放或焖煮不当，在微生物的作用下可使其转化为亚硝酸盐，动物食后引起中毒。对于这一点，在生产中须特别注意。
（三）核酸 核酸（nucleic acid ）是一种高分子化合物，水解后生成一种有碱性含氮化合物（嘌吟、嘧啶）、戊糖（核糖或脱氧核糖）和磷酸组成的混合物。核酸在动物体内的作用是贮存遗传信息，并通过它们将这些信息用于蛋白质的合成过程中，对动物的生命和生产起着十分重要的作用。