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

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
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
蛋白質の構造
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
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
蛋白質とアミノ酸の流れ ― ルーメン
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
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
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
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
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
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
×
×
×
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
（日本標準飼料成分表 2009）
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）
バイパスメチオニンの利用
– 繁殖成績改善への期待
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.
肝臓における脂肪代謝
エネルギー不足
蛋白質不足
肝臓
リン脂質
アポ蛋白質
脂肪細胞
体脂肪分解
NEFA
乳腺、その他の組織
エネルギー源
乳脂肪合成
トリ
グリセリド
コレステロール リポ蛋白質
（VLDL）
肝臓における脂肪代謝
エネルギー不足
蛋白質不足
肝臓
リン脂質
アポ蛋白質
脂肪細胞
体脂肪分解
Ｈ
NEFA
乳腺、その他の組織
エネルギー源
乳脂肪合成
トリ
グリセリド
コレステロール リポ蛋白質
（VLDL）
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
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
血漿パラメータと脂肪肝
30
1800
1600
25
1400
1200
20
1000
800
15
600
血漿中メチオニン (μM/L)
血漿中βヒドロキシ酪酸 (μM/L)
2000
400
200
Met(通常)
10
-30
Met(脂肪肝)
BHBA(通常)
BHBA(脂肪肝)
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
分娩日数（日）
Shibano and Kawamura, 2006 - J. Vet. Med. Sci. 68:393
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*
24.3
36.2
27.0
21.8*
16.5
24.0
22.9
リジン
71.2
73.5
89.4
84.6
45.0
56.3
62.9
55.4
アルギニン
97.1
83.2
72.4
71.1
82.8
68.1
77.9
75.2
システイン
42.1
43.7
41.3
44.8
44.0
41.2
22.5
34.5
総アミノ酸
2025
1762
1772
1841
1733
1691
2100
2225
*p < 0.05
Pechova et al., 2000 Acta Vet. Brno. 69:93
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：
 コーンサイレージ
 グラスサイレージ
 イアーコーンサイレージ
 ビール粕サイレージ
 大麦／エンドウ （90:10）
 菜種粕
 大豆粕
 ｽﾍﾟｼｬﾙﾌｨｰﾄﾞ(ﾐﾈﾗﾙﾐｯｸｽ、RP-Metを含む)
対照区
RP-Met添加区
28 %
27 %
21 %
19 %
14 %
15 %
10 %
10 %
14 %
15 %
4%
5%
8%
5%
-
5%
Engelhard and Helm, 1998 New Agriculture p64-68
ケトーシス抑制への期待
結果 ケトン体
(個体数の割合)
対照区
泌乳日数
1-56日
RP-Met添加区
血中βヒドロキシ酪酸濃度 > 1.0 mmol
29 %
12 %
乳中アセトン濃度 > 0.5 ppm
1-56日
41 %
28 %
63-98日
17 %
3%
乳中アセトン濃度 > 1.0 ppm
1-56日
19 %
13 %
63-98日
2%
1%
Engelhard and Helm, 1998 New Agriculture p64-68
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%
6週目
10 %
9.5 %
-
Engelhard and Helm, 1998 New Agriculture p64-68
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)
2.61
83
126
13/20
RP-Met添加 (20)
2.00
65
118
14/20
差
-0.61
-18
-8
有意差
NS
0.04
RP-Met(20g/頭/日)を泌乳期160日間給与
NS
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）
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)
2.23
59
94
22/28
RP-Met添加 (27)
1.81
50
88
23/27
差
-0.42
-9
-6
有意差
NS
0.01
NS
試験区 (n)
RP-Met(20g/頭/日)を泌乳期160日間給与
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
バイパスメチオニンの利用
– 飼料コストの削減
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
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
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 65:35

0.1 kg 炭酸カルシウム

0.5 kg 加熱処理大豆（43% CP）
アミノ酸の供給 元の飼料設計
140
128%
121%
113%
要求量に対する充足率(%)
120
Original ration 15.9 % CP
111%
107%
91%
100
80
60
40
20
0
Met
メチオニン
Lys
リジン
Leu
ロイシン
Ile
イソロイシン
代謝アミノ酸
Val
バリン
His
ヒスチジン
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
- 0.5
kg
 バイパス蛋白&バイパス油脂
- 0.3
kg
 ビートパルプ/糖蜜 65:35
- 0.25
kg
 配合飼料
+ 0.9
kg
 圧ぺんトウモロコシ
+ 0.2
kg
余剰のアミノ酸が減り、要求量に近づく
Original ration 15.9% CP
AA balanced 15.4% CP
140
128%
123%
120
113%
117%
109%
107%
要求量に対する充足率(%)
121%
111%
107%
102%
100
80
60
40
20
0
Met
メチオニン
Lys
リジン
Leu
ロイシン
Ile
イソロイシン
代謝アミノ酸
Val
バリン
His
ヒスチジン
不足するメチオニンをバイパス製剤で補う
Original ration 15.9% CP
AA balanced 15.4% CP
140
128%
123%
要求量に対する充足率(%)
120
バイパス
メチオニン
113%
121%
117%
109%
107%
111%
107%
102%
100
80
60
40
20
0
Met
メチオニン
Lys
リジン
Leu
ロイシン
Ile
イソロイシン
代謝アミノ酸
Val
バリン
His
ヒスチジン
飼料コスト計算
 - 0.5 kg 加熱大豆 (85円/kg)
- 42.5 円 / 頭/ 日
- 0.25 kg ビートパルプ/糖蜜 (50円/kg)
- 12.5 円 / 頭/ 日
- 0.3 kg バイパス蛋白・バイパス油脂 (80円/kg)
- 24.0 円 / 頭/ 日
 + 0.9 kg 配合飼料 (45円/kg)
+ 0.2 kg 圧ぺんトウモロコシ (45円/kg)
+ 0.011 kg バイパスメチオニン (1,800円/kg)
 飼料コスト削減
40.5 円 / 頭/ 日
9.0 円 / 頭/ 日
19.8 円 / 頭/ 日
- 9.7 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
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
バイパスメチオニンの利用
– 泌乳成績への影響
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
10730 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
ウィスコンシン州フィールド試験 結果
従来飼料
Existing
乳量,
Milkkg/日
kg
アミノ酸バランス飼料
Amino Acid
有意差
Difference at
p < 0.10
No
33.90
34.00
Fat % ％
乳脂肪率,
3.79
3.70
No
乳蛋白質率,
％
Protein %
3.24
3.29
Yes
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
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 (%)
3.15

3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。
ハンガリー フィールド試験 結果
従来飼料
乳量 (kg)
38.5
アミノ酸バランス飼料
39.1
乳脂肪 (%)
3.95
03.95
乳脂肪 (kg/d)
1.52
01.54
乳蛋白質 (%)
3.14
03.20
乳蛋白質 (kg/d)
1.21
01.25
飼料コスト
(HUF/kg milk)
28.9
26.1
10％の飼料コスト減
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 (%)
3.40

2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。
ドイツ フィールド試験 結果
従来飼料
乳量 (kg)
32.3
アミノ酸バランス飼料
32.9
乳脂肪 (%)
3.81
003.81
乳脂肪 (kg/d)
1.18
001.21
乳蛋白質 (%)
3.58
003.56
乳蛋白質 (kg/d)
1.10
001.15
乳中尿素 (mg/100ml)
315
262
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
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
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