犬、猫蛋白质营养及蛋白质原料在宠物食品中的应用研究进展

来源:日期: 2025-04-14 16:10:26点击: 136

摘要蛋白质及氨基酸作为犬、猫的重要营养物质，在维持机体健康方面起着至关重要的作用。蛋白质原料作为宠物食品最重要的组成成分之一，因其资源相对紧缺、成本较高以及消化利用差异较大等特点，在宠物食品的生产应用过程中存在诸多注意的事项。通过对犬、猫蛋白质及氨基酸营养的研究进展，以及不同类蛋白质原料在宠物食品行业生产中的应用进行综述，以期为蛋白质原料在宠物食品研发过程中的合理使用提供参考。

关键词伴侣动物；宠物食品；蛋白质；氨基酸；蛋白质原料

犬、猫作为人类重要的伴侣动物，历史悠久。近年来，随着国民生活水平的提升，犬、猫的家庭饲养量逐年增加。相关统计数据显示，2023年城镇犬、猫饲养数量已达1.22亿只，与伴侣动物相关的宠物食品行业也在不断壮大，宠物食品消费市场规模达到千亿元级别，年产量>3 000万t。犬、猫作为食肉目动物，其氨基酸营养需求与其他食草动物（如牛、羊）和杂食动物（如猪）等家养畜牧经济动物存在明显差异，犬、猫对食物中的蛋白质，尤其是动物来源蛋白质的需求量较大。不同类型的蛋白质原料，其蛋白质含量及其氨基酸组成存在差异，犬、猫对其的消化利用程度也存在差异。

2011年，联合国粮食及农业组织（FAO）指出，受到人口增加以及过度放牧等因素的影响，蛋白质资源紧缺已经成为全球性问题。合理利用动物来源蛋白质原料，提高植物来源蛋白质原料利用率以及开发昆虫、微生物等来源的可持续新型优质蛋白质原料资源，已成为目前全球宠物食品的研究热点。

目前，国内关于犬、猫蛋白质营养需求与实际生产相结合的文献综述鲜有报道，中国农业科学院特产研究所特种动物营养与饲养团队已开展犬、猫蛋白质资源评价的相关科研工作。鉴于此，本文结合犬、猫营养学的科研进展和产业需求，系统地对当前犬、猫蛋白质和氨基酸营养的研究进展以及蛋白质原料在宠物食品生产中的应用情况进行综述，以期为我国家庭科学养宠和产业持续性发展提供参考。

1 犬、猫蛋白质营养的研究进展

1.1 犬、猫蛋白质营养需要

蛋白质是动物生命活动不可或缺的关键物质基础之一，动物需要摄入蛋白质以维持机体的代谢需要、组织修复及生长发育。

我国现有研究报道显示，小型成年狮子犬蛋白质需要量为2.82 g/（kg·d）；中小型成年比格犬蛋白质需要量为4.86 g/（kg·d）；中大型成年贵宾犬蛋白质需要量为4.59 g/（kg·d）；大型犬藏獒在生长期蛋白质需要量为4.95 g/（kg·d），在成年期蛋白质需要量为4.15 g/（kg·d）。上述结果表明，不同品种犬因体型和生理特点的不同，其蛋白质需要量也存在一定差异。近年来，国内外关于猫蛋白质需要量的研究较少，2013年，Laflamme等报道了成年家猫的最低蛋白质需要量为5.20 g/（kg·d）。

在我国宠物食品生产和研发中，对犬、猫蛋白质需要量的研究多参考以下几个标准或营养指南：美国国家科学研究委员会（National Research Council，NRC）犬猫营养需要（2006）、美国饲料管理协会（Association of American Feed Control Officials，AAFCO）犬猫食品营养概况（2021）、欧洲宠物食品工业联合会（Fédération européenne de l'industrie des Aliments pour Animaux Familiers，FEDIAF）营养指南（2024），以及我国的2项推荐性国家标准GB/T 31216—2014（全价宠物食品犬粮）和GB/T 31217—2014（全价宠物食品猫粮）。根据以上营养标准，本文对犬、猫不同生命阶段的蛋白质营养需求进行了汇总整理，各项数据为以干物质为基础的饲粮中蛋白质含量（表1、表2）。

在生长期，猫所摄取蛋白质的60%用以维持机体各项功能的正常运转，40%蛋白质用以满足生长需求。由表1、表2可知，在NRC（2006）与AAFCO（2021）中，成年维持期猫对蛋白质的需要量是犬的2倍。上述现象是由于猫调节肝脏中氨基酸和氨基酸氮分解酶活性的能力较弱，当日粮中蛋白质含量较低时，猫体内的氨基酸分解代谢酶仍保持较高活力，因尿液流失的氮增多而无法维持机体的氮储存。因此，猫对于蛋白质的需要量较犬高。

随着小动物临床营养学研究的进一步开展，不仅日常家庭饲养中要注意犬、猫的蛋白质营养，犬、猫在患肥胖症以及慢性肾病等高发营养代谢疾病时，也应关注蛋白质的摄入。蛋白质营养在犬、猫减重过程中发挥重要作用，治疗时应进行严格的饮食管控。Wei等研究报道，超重猫在饲喂含有52.2%的高蛋白质饲粮时，会消耗更多的热量，由此推测，当限制热量摄入时，高蛋白质饮食可起到减重的效果。此外，在治疗小动物慢性肾病过程中需严格控制蛋白质的摄入。研究表明，在磷水平相同的情况下，给患有慢性肾病的猫喂食高蛋白质含量的食物会导致血液中尿毒症毒素浓度升高。因此，当猫的肾脏功能出现衰退时，应注意饲粮中蛋白质的含量，避免增加肾脏代谢负担。

1.2 犬、猫氨基酸营养

蛋白质由氨基酸组成，氨基酸的组成和含量决定了蛋白质的质量，长期氨基酸摄入不平衡会严重危害犬、猫健康。氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸。必需氨基酸是犬、猫无法自身合成或合成量不能满足其生理需求的一类氨基酸，需要通过饮食摄入。犬、猫的必需氨基酸种类与人类存在差异，有精氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸以及缬氨酸，特别需要指出的是，对于猫而言，牛磺酸亦为其必需氨基酸。

蛋氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸是维持犬、猫正常生理活动的重要组成成分。其中，蛋氨酸作为犬、猫重要的必需氨基酸，在多数含动物组织和植物蛋白来源的日粮中，通常被称为第一限制性氨基酸。处于生长期的猫对过量蛋氨酸的适应能力有限，当饲粮中蛋氨酸含量达到2.0%时，会出现体重和采食量下降。当犬食用过量蛋氨酸时，短时间内会出现共济失调、方向感缺失以及过度兴奋，接着产生精神抑郁、颤抖、呕吐以及流涎等症状。鉴于高蛋氨酸含量的毒性作用，宠物食品应当在满足犬、猫蛋氨酸需要的前提下，适当控制蛋氨酸的含量，避免影响动物的正常生理活动。猫需要更多的含硫氨基酸以满足机体的正常需要，其在生长阶段对于含硫氨基酸的需要量比犬高25.0%。猫对于高浓度蛋氨酸的需求主要体现在以下3个方面：（1）猫肝脏中产生一种独特的含硫氨基酸，即猫尿酸，该物质经尿液排出后，可作为信息素使公猫用以标记领地；（2）满足猫被毛生长所需；（3）参与磷脂的合成，有助于猫对猫粮中的脂肪实现更高效地消化和吸收。

牛磺酸是蛋氨酸与半胱氨酸在肝脏中代谢的最终产物。牛磺酸最为关键的作用涵盖以下几个方面：其一，与胆汁酸共轭；其二，在视网膜内发挥作用；其三，让心肌发挥正常功能。多数品种的犬可通过进食足量水平的蛋氨酸、胱氨酸等含硫氨基酸，进而自身合成牛磺酸，但当日粮中蛋白质或者含硫氨基酸过低时，犬的血浆牛磺酸水平降低，增加患扩张型心肌炎（Dilated Cardiomyopathy，DCM）的风险。与犬不同，牛磺酸是猫的必需氨基酸。幼猫以及成年猫从半胱氨酸合成牛磺酸的能力有限，并且缺乏牛磺酸会引起母猫繁殖功能下降、视网膜病变以及扩张型心肌病等诸多不良状况，致使成活幼崽数减少以及幼猫生长缓慢，鉴于此，在猫的饲粮中，务必确保含有充足的牛磺酸成分，以满足其生理需求。

作为一种必需氨基酸，在促进动物生长发育、提高机体免疫力，以及参与骨骼生成和组织修复等诸多生理过程中，发挥着关键作用。在以谷物为基础的宠物饲粮中，第一限制性氨基酸通常是赖氨酸，并且加工中产生的美拉德反应，使其可利用赖氨酸含量降低。动物蛋白中含有充足的赖氨酸，所以在制作宠物食品时，应注意控制加工方法并且使用肉类蛋白质，此外，可通过额外补充价格相对较低的游离L-型赖氨酸，来保证日粮中有充足的赖氨酸，以满足犬、猫的需求。在断奶仔猪等部分动物的研究中发现，赖氨酸与精氨酸存在拮抗作用。猫对精氨酸与赖氨酸拮抗不敏感，犬饲粮中赖氨酸浓度过高时，会因影响精氨酸的吸收，从而出现体重下降的趋势。

精氨酸作为尿氨酸和尿素的前体物质，在尿素循环中发挥重要作用，是犬、猫等食肉动物不可或缺的必需氨基酸。由于猫肝脏内合成鸟氨酸的酶活性较低，鸟氨酸作为合成精氨酸的前体物质在猫体内合成速度较慢，所以猫需要从日粮中摄取精氨酸以满足自身需要，因此，猫对精氨酸缺乏很敏感。由于犬可以产生少量的内源精氨酸，其对于精氨酸缺乏的耐受程度优于猫。当采食的饲粮中精氨酸浓度低，幼犬易患白内障，犬、猫会出现采食量降低，喂食1~3 h内因肝脏尿素生成受损而出现高血氨症、呕吐以及肌肉痉挛等不良反应，为有效规避上述风险，可通过额外补充精氨酸来预防。

我国2项关于全价宠物食品的国家标准规定了牛磺酸和赖氨酸的最低量，因此，生产中往往过多关注这2种氨基酸的含量，而忽略了其他必需氨基酸是否达到最低需求量或过量的问题。因此，全价宠物食品生产需关注多种必需氨基酸在产品中的含量，保证犬、猫营养的全面均衡。

2 蛋白质原料在宠物食品中的应用

在宠物食品生产中，蛋白质原料具有重要地位，很大程度上决定了一款宠物食品的定位和成本。蛋白质和氨基酸的来源多样，包括动物性蛋白质、植物性蛋白质以及昆虫、单细胞、藻类等新兴的蛋白质来源。不同来源的蛋白质其氨基酸组成、生物利用率各不相同。在宠物食品中，除了采用传统的消化试验外，通常还使用回肠瘘管插管犬、切除盲肠公鸡（Cecectomized rooster assay， CRA）以及水貂（Neovison vison）等动物模型进行可消化必需氨基酸评分（Digestible indispensable amino acid score， DIAAS），以评价宠物蛋白质原料质量。

2.1 动物来源蛋白质原料

动物来源蛋白质原料是宠物食品重要的组成成分，其广泛存在于多种形式的宠物食品中，包括膨化粮、罐头、冻干粮、风干粮以及生骨肉等全价宠物食品，同时还有经烘干、挤压等工艺制成的宠物零食。动物来源蛋白质原料具有蛋白质含量高、氨基酸组成合理、适口性好、符合宠物采食习性等特点。

常见的动物来源蛋白质原料包括畜禽和水产动物的肌肉、内脏和骨骼等器官组织的未加工或加工产品，以及鸡肉粉、鱼粉、肉骨粉等加工副产品，另外，还有相关酶解产品。肉粉类型的原料是宠物食品最常用的动物来源蛋白质原料，不同动物物种来源的蛋白质原料，其营养成分与蛋白质质量存在较大差异。Deng等使用CRA动物模型研究发现，鱿鱼粉氨基酸消化率均>90.0%，而羊肉粉的氨基酸消化率均<80.0%。酶解羽毛粉等副产物因其适口性较差，添加量在5%时会显著降低小型成年犬的体重。动物副产物水解后获得的小肽和氨基酸产物具有抗氧化以及降低血压等功能。并且在海洋资源中，鱼类水解物（鲑鱼、白鱼）在宠物食品中较为常见，并且在CRA以及水貂等动物模型中具有较高的氨基酸消化率。有研究分别将玉米蛋白粉和鱼粉作为成年猫膨化饲粮的主要蛋白质来源，与鸡肉粉进行比较，发现猫对这2种蛋白质原料消化能力均低于鸡肉粉。鸡肉粉作为传统的宠物食品原料，具有较高的营养价值。犬对于不同部位鸡肉制品的消化程度不同，原料加工方法的差异也影响蛋白质原料的使用。在成年雌性犬上进行回肠末端瘘管插管试验，测定其营养物质的消化利用情况，发现鲜鸡肉（内脏、颈）的回肠蛋白质以及总必需氨基酸（Total essential amino acids，TEAA）的消化率均高于鸡肉副产品粉（头、脚、胃、肠等）。Oba等用CRA动物模型评价鸡肉粉、生鸡肉以及蒸煮肉3种不同加工工艺的鸡肉产品蛋白质质量和消化率，结果显示，不同加工条件的鸡肉制品消化率均>88.0%，其中，鸡肉粉的消化率最低，而蒸煮鸡肉的必需氨基酸消化率最高且达到94.0%。确定原料的有效能值对于宠物食品的研发以及原料的合理使用具有重要意义。本团队使用替代法（通过测定基础饲粮与试验饲粮的有效能值，按照公式推导出被测原料的能值）并借助开放式呼吸测热装置来评价成年雌性比格犬鸡肉粉的代谢能值（Metabolizable， ME）与净能值（Net energy， NE），结果表明，当替代比例为30%时，可以在确保动物健康与福利的前提下较为准确地评价比格犬蛋白质类饲料原料的有效能值。

随着宠物食品市场竞争日益激烈以及特种经济动物饲养的开展，人工饲养的鳄鱼、袋鼠等一些较为新颖的动物资源在犬、猫食品中也开始了小范围使用。建议此类新型蛋白质原料在大规模应用前进行相关原料评估工作。

2.2 植物来源蛋白质原料

植物来源蛋白质资源由于其产量高、质量稳定以及成本相对较低等特点，一直是动物来源蛋白质的优质替代资源，但仍属于饲料原料中的紧缺资源。宠物食品生产中，常用的植物来源蛋白质原料包括油籽类加工的副产品（豆粕、大豆分离蛋白等）、豆类（鹰嘴豆、豌豆、蚕豆等）以及谷物类加工副产物（谷朊粉、玉米蛋白粉等）等。

豆粕作为宠物食品中常见的植物来源蛋白质饲料，营养价值丰富、蛋白质含量高，且富含赖氨酸及脂肪酸等多种犬、猫必需的氨基酸和脂肪酸。Bednar等针对雌性成年犬开展了一项研究，对蛋白质含量一致的膨化饲粮中的豆粕与鸡肉粉进行了消化能力对比，研究结果显示，各营养物质的全肠表观消化率未呈现出显著差异。豆粕等豆类原料中含有蛋白酶抑制剂、植酸盐以及非淀粉多糖等抗营养因子，这些抗营养因子会影响犬、猫对营养物质的消化。胰蛋白酶抑制剂受热不稳定，其大部分在宠物食品加工环节的加热过程中被破坏。使用CRA动物模型对大豆片、豆粕以及花生粉进行犬、猫必需氨基酸消化率的分析，结果表明，除蛋氨酸外，必需氨基酸消化率均>80.0%。当原料中某种氨基酸的DIAAS最低时，认为其是第一限制性氨基酸。DIAAS显示，当使用AAFCO犬猫食品营养概况（2021）和NRC犬猫营养需要（2006）推荐摄入量作为参考时，对于成年犬，豆类的第一限制性氨基酸为蛋氨酸，花生粉的第一限制性氨基酸是赖氨酸。玉米蛋白粉含有丰富的蛋氨酸和半胱氨酸，同样在宠物食品中应用广泛。Yamka等在成年犬粮中添加30.0%玉米蛋白粉，与鸡肉粉的消化率进行对比，发现这2种蛋白质原料的消化率相近，均>85.0%。Zhang等在成年雌性比格犬粮中添加30.0%的豆粕，与玉米蛋白粉、鱼粉的消化率相比，发现这3种蛋白质原料的有机物、干物质以及粗蛋白质的营养物质消化率均>70.0%。虽然植物蛋白的氨基酸组成与动物蛋白相比有所不足，但通过加工（如发酵、酶解）或与动物蛋白混合使用，可改善其营养价值。

此外，如其他蛋白质含量相对较高的植物类饲料原料（燕麦、藜麦等）也越来越多地应用到宠物食品中，牛油果等植物资源因其含有丰富的不饱和脂肪酸和油酸，对于改善皮毛质量有积极作用，可在宠物饲粮中使用。

2.3 其他蛋白质来源

在全球动植物蛋白质紧缺的大背景下，昆虫、单细胞以及藻类等高质量的新型蛋白质资源，因其环保、可持续性等特点，近年来成为研究热点。

食品昆虫来源蛋白质具有饲料转化率高、适口性好以及蛋白质含量高等特点，使其作为新型蛋白质原料易被大众接受，且已经广泛应用于畜禽饲料中。2021年8月，AAFCO研究并暂时批准黑水虻作为原料在全价犬粮和犬用零食中添加使用。欧美国家的宠物食品昆虫原料多使用黑水虻（Hermetia illucens），而我国使用黄粉虫（Tenebrio molitor）较多。本团队采用替代法，以30.0%的替代比例评价成年雌性比格犬脱脂黄粉虫粉的有效能值，结果显示代谢能摄入量较基础饲粮的摄入量偏低，推测可能是黄粉虫粉甲壳素含量较高导致了饲粮适口性下降。犬、猫有捕食昆虫的习性，使得在犬、猫饲粮中添加昆虫来源蛋白质的认可度高。值得注意的是，昆虫的第一限制性氨基酸一般为蛋氨酸和胱氨酸。在配制饲粮时如果大量使用昆虫来源蛋白质，应适当地补充含硫氨基酸以满足犬、猫的需要。Do等研究得出，CRA动物模型中各生理阶段的黑水虻营养物质消化率均>55.0%，除蛋氨酸外，DIAAS均>100。Lei等在饲粮中添加2.0%的脱脂黑水虻幼虫粉可以增加成年雌性比格犬对营养物质的消化率，并且具有抗氧化和抗炎的作用。Jarett等用24.0%的带状蟋蟀粉替代犬粮中常见的蛋白质原料鸡肉粉，结果显示，对成年比格犬的粪便微生物区系无显著影响。Reilly等在猫罐装全价湿粮中分别添加4.0%的斑点蟑螂粉、马达加斯加蟑螂粉以及大麦虫粉替代部分鸡肉粉和玉米蛋白粉，并不会增加成年猫粪便中苯酚、吲哚等有害代谢产物的浓度，进而推测对动物健康无负面影响。应注意的是，某些昆虫在养殖过程中会因采食藻类等而积累镉、铅、汞等重金属，所以在配制饲料时应考虑到重金属浓度超标的问题。此外，某些昆虫原料存在钙含量低，且钙、磷比例不合理的情况，在宠物食品生产中如果大量使用昆虫原料，应当注意配方中钙、磷的含量和比例。

此外，一些单细胞蛋白质，如微藻等藻类和酿酒酵母及其副产物等，也是宠物蛋白质饲料原料的优质替代品。微藻的必需氨基酸组成接近动物来源蛋白质，是一种潜在的高质量蛋白质资源。微藻生长速度快、产量高、对环境压力小，且富含二十二碳六烯酸（Docosahexaenoic acid，DHA）、二十碳五烯酸（Eicosapentaenoic acid，EPA）等多不饱和脂肪酸以及类胡萝卜素等。其中，DHA和EPA可预防心血管疾病、减重，以及改善犬、猫的皮毛状态。微藻中特有的海藻多糖在家禽也有提高机体耐热性以及免疫调节活性的作用。但使用过程中通常需要进行生物精炼等加工方式来提高其总蛋白和必需氨基酸含量。作为酿酒工业的副产品，酵母是一种潜在的可持续性蛋白质饲料原料。分离的酵母产品有酵母可溶物性浓缩物，酵母水解物、酵母抽提物和酵母细胞壁等，其中的β-葡聚糖和甘露聚糖等酵母多糖对于改善机体肠道环境具有积极作用。Lin等研究发现，在成年雌性比格犬饲粮中添加质量分数为0.2%的酿酒酵母发酵产物有助于提高适口性、增强机体免疫力。Stercova等和Reilly等报道，给5~9月龄比格犬添加1.0 g/kg的活酵母，可通过改变肠道微生物区系、增加代谢产物短链脂肪酸的浓度来促进生长期犬的肠道健康。Santos等在宠物食品中使用0.6%的喷雾干燥酵母细胞壁，发现成年猫粪便中产气荚膜杆菌的数量减少，短链脂肪酸含量增加，表明酵母可以改善宠物肠道健康。此外，Kilburn等对成年猫进行干酒糟酵母（Grain distillers dried yeast，GDDY）的适口性试验，得出GDDY的添加量为5.0%时，其适口性显著提高。Zhang等采用替代法评价比格犬酿酒酵母提取物的有效能值，发现其消化能值和代谢能值与常见动物来源蛋白质原料鱼粉相比无显著差异。单细胞蛋白质营养含量高、产量高且原料广，具有功能性成分，可作为新型功能性蛋白质原料。

昆虫蛋白、单细胞蛋白以及藻类蛋白作为新兴的蛋白质来源，因其环保、可持续性等特点引起了研究者的广泛关注。昆虫蛋白，如黑水虻、黄粉虫，含有丰富的必需氨基酸，且在消化率以及适口性方面表现良好。藻类以及酵母等单细胞蛋白同样被视作未来宠物食品领域内具有潜力的重要蛋白质替代物。

2.4 氨基酸补充剂的应用

针对某些特定氨基酸不足或缺乏的情况，氨基酸补充剂已广泛应用于宠物食品配方中。例如，牛磺酸和赖氨酸补充剂常用于猫粮中，以确保猫获得充足的必需氨基酸。苯丙氨酸有延迟胃排空和促进饱腹感的潜在作用，推测其有助于预防猫科动物肥胖。饲粮中含有较高的赖氨酸，有助于对抗老年猫的肌肉减少症。补充色氨酸可减少犬的压力、焦虑以及攻击行为。此外，饲粮中多余的精氨酸还可能通过增强一氧化氮合成的方式，来改善老年犬的认知功能。

3 总结

目前，我国在犬、猫营养研究领域，多聚焦于犬、猫蛋白质与氨基酸营养层面，注重宠物食品对伴侣动物健康的影响。在蛋白质资源紧缺的背景下，应充分挖掘与运用现有的蛋白质资源。加快开发环保、高效且安全的新型蛋白质资源，通过改善蛋白质与氨基酸的供给与平衡，提高犬、猫的生活质量，延长健康寿命，同时满足宠物食品行业的需求。

引用本文：张乔儒，孙皓然，高祖儿，等.犬、猫蛋白质营养及蛋白质原料在宠物食品中的应用研究进展［J］.经济动物学报，2025，29（1）：21-29. (ZHANG Qiaoru,SUN Haoran,GAO Zuer,et al.Reviews of Protein Nutrition and Ingredients in Pet Food for Canine and Feline[J].Journal of Economic Animal,2025,29(01):21-29.)

作者简介：张乔儒，女，硕士研究生，研究方向：特种经济动物饲养。

通讯作者：张铁涛，E-mail：zhangtietao@caas.cn

基金信息：中国农业科学院科技创新工程项目（CAAS-ASTIP-2021-ISAPS）

中图分类号： S858.29

文章编号：1007-7448（2025）01-0021-09

文献标识码： A

收稿日期：2024-11-28

出版日期：2025-03-25

网刊发布日期：2025-03-28
来源：动物经济学报

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