飼料添加劑 氨基酸和NPN添加劑(4學(xué)時(shí))

1、PAGE PAGE 21第二章 氨基酸和NPN添加劑（4學(xué)時(shí)）要求通過(guò)本章學(xué)習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)家畜蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的實(shí)質(zhì)，掌握氨基酸飼料添加劑的作用和科學(xué)使用氨基酸添加劑，了解氨基酸飼料添加劑的應(yīng)用現(xiàn)狀及生產(chǎn)方法，了解寡肽營(yíng)養(yǎng)，了解反芻動(dòng)物對(duì)NPN的利用。第一節(jié) 家畜蛋白質(zhì)與氨基酸營(yíng)養(yǎng)一蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)生理作用“蛋白質(zhì)”一詞來(lái)源于希臘語(yǔ)“Proteios”，意思是構(gòu)成一切生命的第一要素。蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，機(jī)體所有細(xì)胞都含有蛋白質(zhì)（體重60kg的人體中，有10kg是蛋白質(zhì)）。動(dòng)物各組織器官的生長(zhǎng)和更新都必須從飼料中不斷攝取蛋白質(zhì)等含氮物質(zhì)。蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)一直是動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究的核心問(wèn)題之一，也是影響動(dòng)物生

2、產(chǎn)效益和效率的主要因素。（一）蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)生理作用包括：1構(gòu)成體組織：蛋白質(zhì)是構(gòu)成體組織細(xì)胞的主要原料，動(dòng)物的肌肉、神經(jīng)、腺體、精液、皮膚、血液、毛發(fā)、角、喙等都以蛋白質(zhì)為主要成分，起著傳導(dǎo)、運(yùn)輸、支持、保護(hù)、連接、運(yùn)動(dòng)等多種功能。2形成生物活性物質(zhì)：蛋白質(zhì)是機(jī)體內(nèi)功能物質(zhì)的主要成分，在動(dòng)物生命活動(dòng)中起重要作用的各種酶、激素、抗體等都以蛋白質(zhì)為主要成分。3修補(bǔ)體組織：蛋白質(zhì)是組織更新、修補(bǔ)的主要原料，新稱(chēng)代謝中組織和器官的蛋白質(zhì)更新、損傷組織的修補(bǔ)都需要蛋白質(zhì)，動(dòng)物全身蛋白質(zhì)約6-7個(gè)月更新一次。4供能：動(dòng)物體能量供應(yīng)不足時(shí)，攝入的蛋白質(zhì)過(guò)多或氨基酸不平衡時(shí)，蛋白質(zhì)可分解功能或轉(zhuǎn)化為糖、脂肪等

3、，正常條件下，水生動(dòng)物需要蛋白質(zhì)氧化功能，5產(chǎn)蛋、產(chǎn)奶、產(chǎn)毛皮等。（二）蛋白質(zhì)缺乏對(duì)動(dòng)物的影響1消化機(jī)能減退：日糧蛋白質(zhì)缺乏會(huì)影響胃腸黏膜及其分泌消化液的腺體組織的發(fā)育和蛋白質(zhì)的更新，從而影響消化液的正常分泌，導(dǎo)致消化機(jī)能紊亂；對(duì)于反芻動(dòng)物還會(huì)導(dǎo)致微生物發(fā)酵作用減緩、瘤胃消化功能降低。2生長(zhǎng)或生產(chǎn)性能降低、體重減輕：日糧蛋白質(zhì)缺乏會(huì)使體內(nèi)蛋白質(zhì)合成代謝發(fā)生障礙，體蛋白質(zhì)沉積減少、停滯，甚至發(fā)生氮的負(fù)平衡；各種畜產(chǎn)品如乳、肉和蛋等的基本成分都是蛋白質(zhì)，日糧蛋白質(zhì)缺乏將嚴(yán)重影響動(dòng)物生產(chǎn)性能的發(fā)揮，產(chǎn)品產(chǎn)量減少、品質(zhì)降低。3繁殖功能紊亂：日糧缺乏蛋白質(zhì)會(huì)影響腦垂體的作用，抑制其促性腺激素的分泌，導(dǎo)致

4、公畜精液生成異常、精子數(shù)量和品質(zhì)降低，母畜發(fā)情、排卵、受精和妊娠過(guò)程異常，引起屢配不孕、流產(chǎn)、弱胎、死胎等。4抗病力降低：蛋白質(zhì)是免疫功能的物質(zhì)基礎(chǔ)，抗體是蛋白質(zhì)，日糧缺乏蛋白質(zhì)可降低動(dòng)物免疫器官的發(fā)揮和功能發(fā)揮，健康狀況惡化，抗病力降低，容易發(fā)生傳染性疾病或代謝性疾病。5組織器官結(jié)構(gòu)和功能異常：缺乏蛋白質(zhì)可使動(dòng)物肝臟結(jié)構(gòu)和功能一場(chǎng)、腎臟功能降低等。二家畜氨基酸營(yíng)養(yǎng)組成蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸，或者說(shuō)蛋白質(zhì)是氨基酸的聚合物，自然界中有180多種氨基酸，但構(gòu)成動(dòng)物體蛋白質(zhì)的氨基酸只有20種，這20種氨基酸，由于數(shù)量、種類(lèi)和排列順序的不同而形成了各種各樣的蛋白質(zhì)。植物能合成自己所需的全部氨基酸，動(dòng)

5、物不能全部合成，部分氨基酸需要從飼料中獲得。氨基酸通?？杀硎緸橐粋€(gè)短鏈羧酸的-碳原子上結(jié)合一個(gè)氨基。氨基在碳原子上的位置，除甘氨酸，其它氨基酸都有D-型和L-型兩種構(gòu)型，甘氨酸無(wú)不對(duì)稱(chēng)碳原子，因此無(wú)構(gòu)型變化；除蛋氨酸外，L-型氨基酸的生物學(xué)效價(jià)比D-型高，大多數(shù)D-型氨基酸不能被動(dòng)物利用或利用率很低。-氨基酸的結(jié)構(gòu)如下：R-CH-COOHNH2（一）必需氨基酸（EAA）和非必需氨基酸（NEAA）1EAA與NEAA的概念EAA：動(dòng)物自身不能合成或合成的數(shù)量不能滿足動(dòng)物的需要，必須由飼糧供給的氨基酸，叫EAA。NEAA：指動(dòng)物體內(nèi)能夠合成并可以滿足需要，可不由飼糧提供的氨基酸，NEAA并不是動(dòng)物在

6、生長(zhǎng)和維持生命的過(guò)程中不需要這些氨基酸。實(shí)際上，非EAA絕大部分由日糧提供，不足部分才由體內(nèi)合成。2EAA的種類(lèi)動(dòng)物（豬、狗、貓、人、大鼠等）的EAA相似，但因各種動(dòng)物遺傳特性的不同，以及生長(zhǎng)階段、生理狀態(tài)的不同，EAA的種類(lèi)也有一行的差異。如成年豬需要8中必需氨基酸，即賴氨酸、蛋氨酸、色氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、笨丙氨酸、蘇氨酸和纈氨酸。Arg對(duì)成年豬是NEAA，可全部合成，但幼畜不足，是EAA，生長(zhǎng)豬可合成需要量的60-70%，另外，幼豬還需要組氨酸。對(duì)禽EAA有11種，上述10種+甘，幼禽還需要胱氨酸和酪氨酸。Glu、Ser、Pro是半必需AA。EAA可能轉(zhuǎn)化為非EAA，如MetCys、P

7、heTyr、GlySer，因而增加這些非EAA的供應(yīng)量可減少EAA需要量，如對(duì)豬禽，胱可滿足50%的Met需要，Tyr可滿足30%的Phe的需要量。非EAAEAA=6040或5545（二）限制性氨基酸（LAA）1概念指一定飼料或飼糧所含EAA的量與動(dòng)物所需蛋白質(zhì)的EAA的量相比，比值偏低的氨基酸。比值最低的稱(chēng)為第一限制性氨基酸，以后依次叫第二、三限制性氨基酸。2限制性AA確定法：與參比蛋白比較，求出化學(xué)比分（如奶蛋白、肉蛋白、蛋蛋白、毛蛋白等）。與需要量比較求出滿足需要的程度。3常用飼料LAA順序常見(jiàn)的禾谷類(lèi)及其他植物性飼料，對(duì)于豬而言，賴氨酸為第一限制性氨基酸，蛋氨酸為第二限制性氨基酸；對(duì)于

8、家禽，蛋氨酸為第一限制性氨基酸，賴氨酸為第二限制性氨基酸。（三）AA的頡頏化學(xué)結(jié)構(gòu)相似的氨基酸之間會(huì)發(fā)生頡頏作用，即在結(jié)構(gòu)相似的氨基酸之間，如果有一種氨基酸過(guò)量，動(dòng)物生長(zhǎng)就會(huì)受到不良影響。在這種情況下，補(bǔ)充一種在結(jié)構(gòu)上與過(guò)量氨基酸類(lèi)似的氨基酸，可以消除過(guò)量氨基酸所產(chǎn)生的不良作用。氨基酸的頡頏作用主要有以下兩種情況：1賴氨酸和精氨酸之間的頡頏：這兩種氨基酸在體內(nèi)共用轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，血液中賴氨酸濃度升高，會(huì)降低精氨酸在腎小管的重吸收，由尿中排出的精氨酸便增多。另外，賴氨酸過(guò)?？墒鼓I臟的精氨酸酶活性增加幾倍，從而造成精氨酸的分解增多，這種情況下分解的精氨酸數(shù)量可達(dá)到其攝入量的30%40%。2支鏈氨基酸之間

9、的頡頏：包括亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸。這三種氨基酸化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，在體內(nèi)共用轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，從而相互競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，影響吸收。另外，由于支鏈氨基酸在轉(zhuǎn)氨基作用和氧化脫羧作用中分別由相同的酶催化，因此，一種氨基酸引起酶活性升高后，將導(dǎo)致所有支鏈氨基酸的分解增加。（四）氨基酸中毒指某種或幾種氨基酸大大超過(guò)需要量而造成的不良作用不能被補(bǔ)充另一種氨基酸所消除的現(xiàn)象。氨基酸中毒常由于添加工業(yè)氨基酸數(shù)量出現(xiàn)錯(cuò)誤引起，一般情況下不易發(fā)生氨基酸中毒。（五）氨基酸缺乏指飼糧中一種或幾種氨基酸不能滿足動(dòng)物需要。在配合飼料中，常通過(guò)添加工業(yè)氨基酸來(lái)解決。氨基酸缺乏不完全等于蛋白質(zhì)缺乏，例如玉米蛋白粉、棉籽粕、菜籽粕等作為豬的

10、主要蛋白質(zhì)飼料時(shí)，可能造成蛋白質(zhì)水平達(dá)到飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，而可利用賴氨酸不足的現(xiàn)象。（六）AA的互補(bǔ)作用（效應(yīng)）將多種飼料混合使用可使各種飼料中的AA取長(zhǎng)補(bǔ)短，從而提高飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，取得1+12的效果，這一效應(yīng)叫AA的互補(bǔ)作用。對(duì)反芻動(dòng)物，互補(bǔ)作用尤為突出。（七）日糧氨基酸平衡及“板桶理論”動(dòng)物的蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)在很大程度上是氨基酸的營(yíng)養(yǎng)。為實(shí)現(xiàn)動(dòng)物蛋白質(zhì)生產(chǎn)的效率和效益，必須保證合理的蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)。所謂合理的蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，一方面要提供足夠數(shù)量的必需和非必需氨基酸，另一方面必須注意各種必需氨基酸之間以及必需氨基酸和非必需氨基酸之間的比例。氨基酸平衡，指飼糧中各種氨基酸的數(shù)量和比例與動(dòng)物維持、生長(zhǎng)、繁殖、泌乳等

11、的需要相符合。因此氨基酸平衡包括數(shù)量和比例兩方面的含義，通常僅只氨基酸之間的比例關(guān)系。動(dòng)物蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的實(shí)質(zhì)是氨基酸營(yíng)養(yǎng)，而氨基酸營(yíng)養(yǎng)的實(shí)質(zhì)是各種氨基酸的數(shù)量及它們之間的比例關(guān)系即氨基酸平衡。氨基酸營(yíng)養(yǎng)的“板桶理論”：板桶有一塊塊兒的木板組成，板桶盛水量不取決于最長(zhǎng)的木板，而是取決于最短的木板。由于動(dòng)物機(jī)體沒(méi)有儲(chǔ)存游離氨基酸的能力，飼糧中某一種必需氨基酸不足將影響動(dòng)物對(duì)其它足量氨基酸的利用，這一法則被稱(chēng)為氨基酸營(yíng)養(yǎng)的“板桶理論”。它將蛋白質(zhì)比喻為由20塊木板組成的板桶，每塊木板代表一種氨基酸。當(dāng)每種氨基酸的數(shù)量（板桶高度）都恰好達(dá)到板桶的上沿時(shí)，這個(gè)桶就是一個(gè)完整的蛋白質(zhì)，這種情況下各種氨基酸之

12、間的比例是最佳的，即氨基酸是平衡的。由于飼糧中氨基酸通常是不平衡的，必然會(huì)有些木板超過(guò)桶的上沿，有些則達(dá)不到上沿，用這個(gè)桶裝水，水的深度只能達(dá)到最低的那塊木板那么高，這塊最低的木板就是第一限制性氨基酸，它決定了整個(gè)蛋白質(zhì)的質(zhì)量。（八）理想蛋白（Ideal Protein，簡(jiǎn)稱(chēng)IP）的概念I(lǐng)P的概念由Howard（1958）最早提出，又叫完全蛋白。Mifchell（1964）將IP正式定義為：可以被完全消化和代謝的蛋白質(zhì)，其AA組成與動(dòng)物維持和生產(chǎn)的AA需要完全一致。目前的定義是：AA間平衡最佳的蛋白質(zhì)，包括EAA之間的平衡以及EAA與NEAA之間的平衡。由于與動(dòng)物的需要完全一致，因而能被動(dòng)物完

13、全利用。三傳統(tǒng)蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用：通過(guò)多種蛋白原料的搭配，提高蛋白質(zhì)利用率；通過(guò)人工合成氨基酸，降低日糧蛋白質(zhì)水平，減少N的排出；純合日糧，用于動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)的研究；建立了不同動(dòng)物理想蛋白模型。第二節(jié) 氨基酸添加劑目前應(yīng)用最多的氨基酸添加劑是限制性氨基酸，人工合成作為添加劑使用的主要是賴氨酸和蛋氨酸，近年來(lái)，蘇氨酸和色氨酸也逐步受到重視。一氨基酸添加劑的作用1改善飼糧氨基酸平衡、提高蛋白質(zhì)利用效率，促進(jìn)動(dòng)物生產(chǎn)，節(jié)約蛋白質(zhì)資源。用氨基酸添加劑來(lái)平衡或補(bǔ)充飼糧限制性氨基酸的不足，避免發(fā)生蛋白質(zhì)過(guò)剩，既提高飼糧蛋白質(zhì)利用效率，又可以降低飼糧的蛋白質(zhì)水平，從而減少排泄物對(duì)環(huán)境的污染（表1）。污染的嚴(yán)重性（

14、一個(gè)萬(wàn)頭豬場(chǎng)）年排污量：34萬(wàn)t 排出氮：108t ；排出磷：30t還有大量重金屬、病原微生物、有味、有害物質(zhì)每天排向大氣氨：35.3 kg；硫化氫：32 kg；粉塵：57.5 kg 大量細(xì)菌、污染土壤、水體及5km內(nèi)的空氣表1 飼料粗蛋白質(zhì)水平、飲水和氮平衡狀況粗蛋白質(zhì)%22.420.418.416.9凈能（MJ/kg）10.310.310.510.5標(biāo)準(zhǔn)可消化賴氨酸（g/MJ kg）1.011.011.011.01飲水量1941188718671645（15%）不同類(lèi)型糞便比例，%硬糞便81.982.095.489.0軟糞便14.714.54.19.0腹瀉3.43.50.52.0尿量g/d

15、757643625481（35%）降低1%粗蛋白質(zhì)，總氮排放可減少10%；糞便中氨含量可減少11%，釋放到空氣中的氨氣可減少13%，飲水量可減少3%，糞便體積減少5%2改善畜產(chǎn)品品質(zhì)飼料中添加賴氨酸能改善屠體品質(zhì)，提高瘦肉率。歐洲市場(chǎng)20%-30%的賴氨酸用于提高瘦肉率。其它氨基酸缺乏，采食量下降，而賴氨酸缺乏，采食量上升，說(shuō)明賴氨酸可能是促進(jìn)細(xì)胞中蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄和翻譯水平。3改善和提高動(dòng)物的消化機(jī)能，防止消化道疾病。飼糧粗蛋白質(zhì)含量較多時(shí)，容易發(fā)生腹瀉等疾病。過(guò)量的蛋白質(zhì)超出了動(dòng)物的消化吸收能力，進(jìn)入后段腸道成為微生物的培養(yǎng)基，導(dǎo)致有害微生物大量增殖。在保持飼糧氨基酸平衡的前提下適當(dāng)降低粗蛋白

16、質(zhì)水平，有助于預(yù)防消化不良性腹瀉的發(fā)生。仔豬低蛋白氨基酸平衡日糧的成功應(yīng)用即說(shuō)明了這個(gè)問(wèn)題。另外，降低粗蛋白質(zhì)水平減少了飼糧抗?fàn)I養(yǎng)因子含量。4減輕動(dòng)物應(yīng)激和作為調(diào)味劑色氨酸作為5-羥色氨的前提，促進(jìn)動(dòng)物的采食，減少豬因斷奶、密度應(yīng)激發(fā)生的咬尾；蛋氨酸缺乏，家禽發(fā)生啄肛、啄羽等，甘氨酸對(duì)魚(yú)具有誘食作用，谷氨酸鈉具有調(diào)味作用等5提高其它養(yǎng)分的吸收率鈣結(jié)合蛋白CaBP含有大量賴氨酸，當(dāng)賴氨酸不足時(shí)，CaBP合成下降，鈣吸收減少；氨基酸螯合微量元素提高了微量元素的吸收率。二氨基酸的生產(chǎn)方法1820年Braconnot首次發(fā)現(xiàn)了甘氨酸和亮氨酸。以后Bopp等又從蛋白質(zhì)的水解物中發(fā)現(xiàn)了酪氨酸和絲氨酸。18

17、66年的德國(guó)的H.Ritthausen博士用硫酸水解獲得結(jié)晶谷氨酸樣品。1908年Ikeda搞清了L-谷氨酸的化學(xué)組成，1909年L-谷氨酸鈉便作為烹調(diào)用調(diào)味劑問(wèn)世。自此，各國(guó)氨基酸工業(yè)蓬勃發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)后，美國(guó)的L.B.Lookwood首次用微生物發(fā)酵法制取L-谷氨酸，從此開(kāi)始了用蛋白質(zhì)水解法以外的方法生產(chǎn)氨基酸的序幕。到1983年，日本已能生產(chǎn)除胱氨酸、半胱氨酸以外的各種氨基酸。其它主要的氨基酸生產(chǎn)國(guó)是美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)等。氨基酸的生產(chǎn)技術(shù)目前世界上氨基酸的生產(chǎn)技術(shù)主要有四種方法:發(fā)酵法、化學(xué)合成法、化學(xué)合成-酶法和蛋白質(zhì)水解提取法。(一)發(fā)酵法應(yīng)用發(fā)酵法生產(chǎn)氨基酸產(chǎn)量最大的是谷氨酸，

18、其次是賴氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸、纈氨酸、精氨酸、組氨酸、脯氨酸、鳥(niǎo)氨酸、瓜氨酸。另外，色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、丙氨酸等也可由發(fā)酵法獲得，但因生產(chǎn)水平低，尚不具備實(shí)用價(jià)值。發(fā)酵法生產(chǎn)氨基酸主要是利用微生物所具有的能夠合成其自身所需的各種氨基酸的能力這一特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)菌種的篩選、誘變等處理，選育出各種營(yíng)養(yǎng)缺陷型及抗性的變異菌株，以解除代謝調(diào)節(jié)中的反饋與阻遏，達(dá)到過(guò)量合成某種氨基酸的目的。發(fā)酵法所有的生產(chǎn)菌株一般是各種營(yíng)養(yǎng)缺陷型的黃色短桿菌。微生物細(xì)胞內(nèi)氨基酸的生物合成都是利用能量代謝過(guò)程中衍生的一些中間產(chǎn)物為起點(diǎn)，經(jīng)過(guò)一系列伴隨著自由能損失的不可逆反應(yīng)，來(lái)保證各種氨基酸的不斷供應(yīng)。發(fā)酵法生產(chǎn)賴氨酸

19、是以玉米淀粉或糖蜜為原料，用硫酸胺等營(yíng)養(yǎng)物培養(yǎng)微生物菌種，經(jīng)多級(jí)接種、發(fā)酵而得到L-賴氨酸的初級(jí)產(chǎn)品，再用離子交換法加入氨水進(jìn)行提取、脫氨、濃縮，再加入鹽酸進(jìn)行中和，則析出L-賴氨酸鹽酸鹽，經(jīng)干燥、粉碎的得到成品（5噸玉米=1噸賴氨酸+4噸廢渣）目前國(guó)內(nèi)已有20家生產(chǎn)賴氨酸的工廠，擁有60多萬(wàn)噸/年的產(chǎn)能，國(guó)內(nèi)廠家紛紛尋找出口途徑，2005年中國(guó)的賴氨酸出口量實(shí)現(xiàn)了歷史性突破，與進(jìn)口量持平，并在國(guó)際市場(chǎng)上引起了較大的影響。(二)化學(xué)合成法化學(xué)合成法是借助于有機(jī)合成及化學(xué)工程相結(jié)合的技術(shù)生產(chǎn)氨基酸的一種方法。雖然化學(xué)合成法可以生產(chǎn)目前已知的所有氨基酸，但多數(shù)不具備工業(yè)價(jià)值，原因是應(yīng)用化學(xué)法生產(chǎn)的

20、氨基酸都是非消旋型的氨基酸，含有D和L兩種旋光異構(gòu)體(手性異構(gòu)體)，其中的D異構(gòu)體不能被大多數(shù)動(dòng)物所利用。因此，用化學(xué)合成法生產(chǎn)氨基酸時(shí)除考慮合成工藝條件外，還要考慮異構(gòu)體的分離及D-異構(gòu)體的消旋利用，三者缺一都影響氨基酸的利用。近年來(lái)不對(duì)稱(chēng)合成技術(shù)的研究雖然取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，但因在合成過(guò)程中所使用的試劑價(jià)格昂貴，產(chǎn)品的旋光性也不能完全符合實(shí)用要求，所以該項(xiàng)技術(shù)還是難以達(dá)到在氨基酸工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用。在氨基酸工業(yè)中應(yīng)用化學(xué)合成法批量生產(chǎn)的氨基酸僅限于甘氨酸、蛋氨酸和色氨酸。其中，甘氨酸是應(yīng)用化學(xué)合成法生產(chǎn)的最理想的品種，因?yàn)楦拾彼釠](méi)有旋光異構(gòu)體。DL混合型蛋氨酸及色氨酸能為畜禽利用，因此也具有實(shí)

21、用價(jià)值。(三)化學(xué)合成-酶法此法生產(chǎn)氨基酸的原理是利用化學(xué)合成法制得的廉價(jià)中間體，借助酶的生物催化作用，使許多本來(lái)難以用發(fā)酵法或化學(xué)合成法生產(chǎn)的光學(xué)活性(具有不同旋光異構(gòu)體)氨基酸具有工業(yè)生產(chǎn)的可能。應(yīng)用此法批量生產(chǎn)的氨基酸有L-賴氨酸、L-胱氨酸。日本東麗公司采用化學(xué)合成-酶法于20世紀(jì)80年代初期開(kāi)發(fā)的用于生產(chǎn)賴氨酸的技術(shù)。該法采用環(huán)己烯為原料與亞硝酰氯進(jìn)行二次聚合，用液氮進(jìn)行肟化(wo)，再與硫酸作用得到DL-氨基己內(nèi)酰胺，用水解酶和消旋酶反應(yīng)后加鹽酸而得到L-賴氨酸鹽酸鹽，精精致后得成品。(四)蛋白質(zhì)水解法蛋白質(zhì)水解法生產(chǎn)氨基酸是傳統(tǒng)的氨基酸生產(chǎn)方法。但由于上述三種生產(chǎn)方法的迅速發(fā)展，

22、使這一傳統(tǒng)的氨基酸生產(chǎn)方法受到極大的沖擊。目前應(yīng)用這一方法生產(chǎn)的氨基酸品種雖然有限，但在一些發(fā)展中國(guó)家，許多品種的氨基酸還是采用這種方法生產(chǎn)。三幾種主要氨基酸添加劑的特性及應(yīng)用動(dòng)物生產(chǎn)是以碳水化合物為能源，使必需氨基酸得以濃縮的動(dòng)物加工過(guò)程。畜禽產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)含量都比飼糧的蛋白質(zhì)含量高，而且這些產(chǎn)品的蛋白質(zhì)中，必需氨基酸的含量又明顯高于飼糧蛋白質(zhì)中必需氨基酸含量。因此畜產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高于其它植物食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。盡管構(gòu)成動(dòng)植物蛋白質(zhì)的氨基酸種類(lèi)基本相同，但數(shù)量和比例上差別卻很大，所以單純依靠植物性飼料原料作為蛋白源，往往不能滿足動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)需要，同時(shí)也常常由于利用率低，造成植物性蛋白質(zhì)的浪費(fèi)。動(dòng)物產(chǎn)

23、品中的蛋白質(zhì)來(lái)源于飼糧中的蛋白質(zhì)，飼料資源尤其是蛋白質(zhì)資源的缺乏是制約畜牧業(yè)發(fā)展的首要因素。在飼料中補(bǔ)充限制性氨基酸，除了可以明顯提高蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、提高蛋白質(zhì)的消化利用率（平均提高10%20%）、降低飼料中蛋白質(zhì)的水平（一般可降低2%3%）外，還可明顯降低糞便中氮的排出量（平均為30%50%），保護(hù)環(huán)境，且還獲得了其他許多有益的作用。自50年代氨基酸工業(yè)誕生起，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，除天然蛋白質(zhì)中的20種，其他一些種類(lèi)的氨基酸已可以進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。氨基酸添加劑的使用開(kāi)辟了常規(guī)蛋白質(zhì)以外的蛋白質(zhì)資源，為解決畜牧業(yè)發(fā)展與蛋白質(zhì)飼料短缺的矛盾開(kāi)辟了途徑。近年來(lái)，隨著氨基酸工業(yè)化生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，合成

24、氨基酸成本大大下降，產(chǎn)量大幅提高，其價(jià)格已能夠?yàn)轱暳仙a(chǎn)所接受，所以使用范圍越來(lái)越廣，需要量也越來(lái)越大。飼用氨基酸主要包括賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、色氨酸、甘氨酸、精氨酸和谷氨酸，由于成本高，有些僅用于試驗(yàn)研究，目前在生產(chǎn)中使用的主要是賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸，色氨酸偶有使用。（一）賴氨酸添加劑1賴氨酸的理化性質(zhì)賴氨酸的化學(xué)名為2，6-二氨基己酸或、-二氨基己酸，是由2個(gè)氨基和1個(gè)羧基組成的堿性氨基酸，分子式為C6H14N2O2，相對(duì)分子量為146.19，只有L型才具有活性。L-賴氨酸是白色結(jié)晶或結(jié)晶性粉末，有旋光性，易溶于水，難溶于乙醇，不溶于乙醚，易吸收CO2。賴氨酸分子上的兩個(gè)氨基，位氨基活

25、潑，在適當(dāng)條件下容易與還原性糖上的醛基發(fā)生美拉得反應(yīng)（Maillard），生成氨基糖復(fù)合物，從而使賴氨酸不能被吸收而失去活性，在飼料加工貯存過(guò)程中，發(fā)熱會(huì)使賴氨酸活性強(qiáng)降低。2賴氨酸的合成方法賴氨酸的合成方法有發(fā)酵法和化學(xué)合成法-酶法。3常用賴氨酸產(chǎn)品的形式與規(guī)格L-賴氨酸化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，商品用賴氨酸有兩種形式。（1）L-賴氨酸鹽酸鹽化學(xué)名稱(chēng)是L2，6二氨基己酸鹽酸鹽，有1分子賴氨酸和1分子鹽酸構(gòu)成，分子式是C6H14N2O2 HCl，相對(duì)分子量為182.65，易溶于水，外觀為白色或淺褐色結(jié)晶粉末，無(wú)味或稍有異味。熔點(diǎn)為263-264，難溶于乙醇和乙醚，有旋光性。產(chǎn)品規(guī)格含C6H14N2O2

26、HCl98.5%，含L-賴氨酸79.24%，鹽酸19.76%，其生物活性只有L賴氨酸78.5。結(jié)構(gòu)式為：（NH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH-COOH）HClNH2（2）L-賴氨酸硫酸鹽是近幾年開(kāi)始生產(chǎn)和使用的飼用賴氨酸添加劑。分子式是C12H28N4O4 H2SO4，相對(duì)分子量為390.2，淡褐色顆粒，分離分布為500-1500m大小的顆粒含量在90%以上。略帶香味，有效成分賴氨酸含量在51%以上，10%的其他氨基酸（蛋氨酸、蘇氨酸、纈氨酸等）和14%的礦物質(zhì)、粗脂肪、糖、銨鹽及其它無(wú)機(jī)物等，硫酸根19%。希杰公司的L-賴氨酸鹽酸鹽叫賴氨酸+（Lysine plus），發(fā)酵菌種為谷

27、氨酸棒狀桿菌。（3）L-賴氨酸硫酸鹽的缺陷65%賴氨酸產(chǎn)品是一個(gè)完全靠微生物發(fā)酵而成的產(chǎn)品，沒(méi)有提煉過(guò)程，而98.5%賴氨酸由于還有一個(gè)提煉過(guò)程，品質(zhì)相對(duì)比較穩(wěn)定。65%賴氨酸產(chǎn)品如果進(jìn)行穩(wěn)定的話，需要很長(zhǎng)的時(shí)間。65%賴氨酸產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值其實(shí)要比98.5%賴氨酸產(chǎn)品要高（因?yàn)楹蓄~外的氨基酸及其它營(yíng)養(yǎng)成分），但由于中國(guó)飼料產(chǎn)業(yè)的特殊性，主要是受到配方技術(shù)水平的限制，這一特性沒(méi)有得到體現(xiàn)，或者根本沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)。在中國(guó)，65%賴氨酸存在適口性及吸潮性問(wèn)題，但是我們發(fā)現(xiàn)，在國(guó)外一些養(yǎng)殖業(yè)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家，沒(méi)有這些問(wèn)題出現(xiàn)。原因有二：一是是歐美一些國(guó)家制造飼料的工藝比較先進(jìn)，絕大多數(shù)為膨化料，且即生產(chǎn)即

28、使用，65%賴氨酸的吸潮性和適口性問(wèn)題都得到了很好的解決，國(guó)內(nèi)飼料中濃縮料跟預(yù)混料都是粉末狀的，沒(méi)有膨化類(lèi)工藝，所以沒(méi)有改善適口性，而且簡(jiǎn)單混合，比較容易吸潮。另外，國(guó)內(nèi)飼料廠和養(yǎng)殖企業(yè)是分離的，中間還有很多經(jīng)銷(xiāo)商，流通時(shí)間長(zhǎng)，65%賴氨酸接觸水分的時(shí)間長(zhǎng)，吸潮的可能性就大一些。（4）我國(guó)賴氨酸市場(chǎng)2005年國(guó)內(nèi)賴氨酸生產(chǎn)廠家雖然已有20家左右，擁有60多萬(wàn)噸/年的產(chǎn)能，但真正開(kāi)工的7、8家。國(guó)內(nèi)廠家紛紛尋找出口途徑，2005年中國(guó)的賴氨酸出口量實(shí)現(xiàn)了歷史性突破，出口量與進(jìn)口量相當(dāng)，并在國(guó)際市場(chǎng)上引起了較大的影響。（二）蛋氨酸添加劑蛋氨酸（Methionine，MET）又名甲硫氨酸，是畜禽所需

29、的必需氨基酸之一。在動(dòng)物體內(nèi)的20余種氨基酸中，有3種是含硫的，以蛋氨酸使用最廣泛?？梢允褂玫牡鞍彼崽砑觿┯械鞍彼幔―L型或L型）或其衍生物羥基蛋氨酸、羥基蛋氨酸鈣、N-羥甲基蛋氨酸鈣。1蛋氨酸蛋氨酸具有旋光性。在動(dòng)物體內(nèi)，L型易被腸壁吸收，D型要經(jīng)過(guò)酶轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)型才能參與蛋白質(zhì)的合成。由于D型可以在動(dòng)物體內(nèi)轉(zhuǎn)化成L型，故飼料中可以使用D型和L型混合的化合物。用化學(xué)法合成的產(chǎn)物是其消旋化合物DL-蛋氨酸。市售蛋氨酸一般是以石油產(chǎn)品為底物，采用化學(xué)合成工藝制得的DL-型蛋氨酸。產(chǎn)品一般為白色至淡黃色結(jié)晶粉末，純度98%以上。（1）理化特性DL-蛋氨酸是白色或淺黃色片狀或粉末狀晶體，具有微弱的硫化氫

30、氣味。分子式為C5H11NO2S，分子量149.22。易溶于水、稀酸和稀堿，微溶于乙醇，不溶于乙醚，熔點(diǎn)281度。結(jié)構(gòu)式：CH3-S-CH2-CH2-CH-COOHNH2（2）生產(chǎn)方法蛋氨酸均采用化學(xué)合成法生產(chǎn)，雖然各廠所有原料的起點(diǎn)不一樣、工藝條件有些差別，但基本路線是一致的。常用的方法是：首先將丙稀酸、甲硫醇在催化劑作用下進(jìn)行加成反應(yīng)生成甲硫基丙醛，甲硫基丙醛與氰化鈉（或氫氰酸）、碳酸氫胺反應(yīng)，生成甲硫基乙基乙內(nèi)酰脲，將后者用氫氧化鈉水解，生成蛋氨酸鈉鹽，再將蛋氨酸鈉鹽用硫酸中和，即得DL-蛋氨酸，經(jīng)濃縮、結(jié)晶、干燥和分離得純品。用化學(xué)方法合成的產(chǎn)物是D型和L型的外消旋化合物。2蛋氨酸羥基

31、類(lèi)似物又名羥基蛋氨酸（MHB）、艾麗美（Alimet），化學(xué)名為2-羥基-4-甲硫基丁酸，分子式C5H10O3S，相對(duì)分子量150.19，結(jié)構(gòu)式：CH3-S-CH2-CH2-CH-COOHOH（1）理化特性羥基蛋氨酸是L-蛋氨酸的前體，褐色或棕色液體，有含硫基團(tuán)的特殊氣味，易溶于水，含水量12%，PH1-2，相對(duì)密度1.23（20度），凝固點(diǎn)-40度。農(nóng)業(yè)部規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是含C5H10O3S88%以上。羥基蛋氨酸是以單體、二聚體和三聚體組成的平衡混合物（主要因羥基和羧基之間的酯化作用而聚合），其含量分別為65%、20%和3%。在胰臟中酯酶作用下，羥基蛋氨酸的多聚體可很快水解成單體；另外，在小腸

32、組織中存在著D-羥基脫氫酶，有可能使羥基蛋氨酸轉(zhuǎn)化成L-型蛋氨酸，使二聚體水解速度加快。雖然分子結(jié)構(gòu)中不含有氨基，但所特有的碳鏈可在動(dòng)物體內(nèi)酶的作用下合成蛋氨酸，所以具有蛋氨酸的生物活性。羥基蛋氨酸到達(dá)肝臟后可以被轉(zhuǎn)化成L-蛋氨酸。在肝臟和腎臟中都發(fā)現(xiàn)羥基酸氧化酶和D型氨基酸轉(zhuǎn)化酶存在，因而羥基蛋氨酸和D-蛋氨酸可以氧化成酮式蛋氨酸，再經(jīng)轉(zhuǎn)氨基酶作用生成L-蛋氨酸。由于是液體，使用時(shí)需要用噴霧裝置加入到飼料中。關(guān)于羥基蛋氨酸的生物學(xué)活性，一些文獻(xiàn)認(rèn)為：對(duì)家禽而言，它的生物學(xué)活性是L-蛋氨酸的80%，也有報(bào)道說(shuō)是70%；而對(duì)魚(yú)類(lèi)的利用率僅為L(zhǎng)-蛋氨酸的20%。此外，羥基蛋氨酸應(yīng)用到產(chǎn)奶牛上獲得良

33、好的效果，這是因?yàn)楦弋a(chǎn)奶牛往往需要補(bǔ)充過(guò)瘤胃的蛋氨酸。在瘤胃微生物作用下，反芻動(dòng)物日糧中直接添加蛋氨酸會(huì)因被脫氨基而失效，因此一般不易在反芻動(dòng)物日糧中直接添加蛋氨酸。而羥基蛋氨酸則無(wú)此問(wèn)題，由于瘤胃中有足夠的氨可作為加氨基反應(yīng)的低物，從而使其轉(zhuǎn)化為蛋氨酸并進(jìn)入真胃。（2）生產(chǎn)方法羥基蛋氨酸是美國(guó)孟山都（Monsanto）公司于1956年開(kāi)發(fā)出來(lái)的，并于1979年正式建廠生產(chǎn)，1987年進(jìn)入我國(guó)。由于生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，羥基蛋氨酸在生產(chǎn)成本上明顯低于蛋氨酸，因此具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。羥基蛋氨酸也是用化學(xué)法合成的，但是比DL-蛋氨酸的生產(chǎn)路線簡(jiǎn)單，所有原料遺言。首先是在催化作用下，用丙稀酸與甲硫醇進(jìn)行加成反應(yīng)，

34、生成甲硫基丙醛。在催化劑作用下，甲硫基丙醛再與氫氰酸反應(yīng)，生成2-羥基-4-甲硫基丁睛，再在過(guò)量硫酸存在下，經(jīng)反應(yīng)生成2-羥基-4=甲硫基乙酸，經(jīng)精致而得成品。3DL-羥基蛋氨酸鈣是羥基蛋氨酸的鈣鹽，又稱(chēng)蛋氨酸羥基鈣(MHA-Ca)，呈淺褐色粉末或顆粒，帶有硫化氫的氣味，溶于水，分子式（C5H9O3S）2Ca，相對(duì)分子量338.4，結(jié)構(gòu)式為：（CH3-S-CH2-CH2-CH-COO）2CaOH羥基蛋氨酸鈣鹽是以液態(tài)羥基蛋氨酸為原料，與氫氧化鈣或氧化鈣進(jìn)行中和，經(jīng)干燥、粉碎篩分而成。農(nóng)業(yè)部規(guī)定的MHA-Ca的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為：含（C5H9O3S）2Ca應(yīng)為97%以上，粒度為全部通過(guò)直徑1.10mm、

35、0.44mm篩上物不超過(guò)30%，無(wú)機(jī)酸鈣鹽1.5%，砷（以As計(jì)）2mg/kg，重金屬（以Pb計(jì)）20mg/kg。該產(chǎn)品由美國(guó)孟山都公司生產(chǎn)，我國(guó)于1987年批準(zhǔn)進(jìn)口。4N-羥甲基蛋氨酸鈣（Mepron）又叫保護(hù)性蛋氨酸，是德國(guó)德固薩（Degussa）公司近年來(lái)推廣的一個(gè)新品種。商品名為麥普倫（Mepron）。外觀為自由流動(dòng)的白色粉末，帶有硫化氫的氣味，分子式（C6H12NO3S）2Ca，相對(duì)分子量396.53，結(jié)構(gòu)式為：（CH3-S-CH2-CH2-CH-COO）2CaNHCH2OHN-羥甲基蛋氨酸鈣的生產(chǎn)是以DL-蛋氨酸為原料制成的。這種產(chǎn)品在瘤胃中不易降解，具有“過(guò)瘤胃”作用，有益于反芻

36、動(dòng)物對(duì)蛋氨酸的利用，用于奶?？商岣呙谌榱?、乳蛋白及乳脂含量，減少肝臟代謝負(fù)荷，延長(zhǎng)產(chǎn)奶期，并縮短產(chǎn)犢間隔。每天產(chǎn)奶25kg以上的奶牛，可飼喂25-30kg的麥普倫。N-羥甲基蛋氨酸鈣以蛋氨酸計(jì)，含量67.6%。該產(chǎn)品由美國(guó)德固薩公司生產(chǎn)，我國(guó)于1988年批準(zhǔn)進(jìn)口。我國(guó)九十年代初從法國(guó)羅納普朗克公司引進(jìn)技術(shù)，采用斯卑希姆公司的設(shè)計(jì)和關(guān)鍵設(shè)備，由中國(guó)化學(xué)工程總公司承建，投資6.5億多人民幣，在天津化工廠建設(shè)1萬(wàn)噸/年規(guī)模的DL蛋氨酸裝置，于1992年8月建成。但是由于種種原因，裝置設(shè)計(jì)能力一直不能正常發(fā)揮。1997年羅納普朗克公司再次與天津化工廠合作，成立了合資企業(yè)“渤海（天津）羅納普朗克蛋氨酸有

37、限公司”，經(jīng)對(duì)裝置進(jìn)行檢修，從1998年1月開(kāi)工至今產(chǎn)量達(dá)到該裝置建成以來(lái)的最高水平，1999年產(chǎn)量達(dá)到3000噸，2000年達(dá)到3311噸，2001年1800噸，2002年停止生產(chǎn)。這是我國(guó)唯一生產(chǎn)飼料用蛋氨酸的裝置，即使這套裝置達(dá)到設(shè)計(jì)能力，仍然不能滿足國(guó)內(nèi)飼料工業(yè)需要。我國(guó)每年蛋氨酸的需要量在79萬(wàn)噸左右，國(guó)內(nèi)蛋氨酸需要主要靠國(guó)外進(jìn)口。每年10%的速度增長(zhǎng)。（三）蘇氨酸蘇氨酸（threonine，THR）是畜禽必需氨基酸，可使用的添加劑是L-蘇氨酸。1理化特性蘇氨酸的化學(xué)名稱(chēng)為L(zhǎng)-2-氨基-3-羥基丁酸，分子式C4H9NO3，相對(duì)分子量119.12，結(jié)構(gòu)式為：CH3-CH-CH-COOH

38、OH NH2L-蘇氨酸是無(wú)色至黃色結(jié)晶體，熔點(diǎn)255-257度，易溶于水，不溶于乙醇、乙醚和氯仿。L-蘇氨酸含量98.5%以上。2生產(chǎn)方式（1）發(fā)酵法：以糖、氨、高絲氨酸為原料，用黃色短桿菌為主要菌種發(fā)酵，然后精致而成。（2）水解法：仍用酸、堿或酶來(lái)水解含蘇氨酸高的蛋白質(zhì)，然后用離子交換樹(shù)脂分離，精致便可獲得蘇氨酸。（3）化學(xué)合成法-酶法：用巴豆酸、乙酰乙酸乙酯及甘氨酸銅進(jìn)行合成反應(yīng)，然后用消旋酶消旋為L(zhǎng)-蘇氨酸。（四）色氨酸1理化特性色氨酸化學(xué)名為-氨基-吲哚基丙酸。分子式為C11H12N2O2，相對(duì)分子量204.22，結(jié)構(gòu)式為：2常用的添加劑形式為L(zhǎng)-色氨酸，為白色或類(lèi)白色粉末，略有異味，

39、熔點(diǎn)289度，難溶于水。L-色氨酸的合成方法有三種：一是發(fā)酵法，以葡萄糖為原料，利用基因工程重組技術(shù)提高色氨酸發(fā)酵用酶的活力。二是天然蛋白質(zhì)水解法。三是化學(xué)合成法-酶法。用吲哚或鄰硝基苯為化學(xué)原料合成的DL-色氨酸，然后用消旋酶消旋后制得L-色氨酸。合成的色氨酸有L-型和DL-型兩個(gè)品種，DL-型對(duì)豬的相對(duì)活性是L-色氨酸的80%，對(duì)雞是50%-60%。（五）谷氨酸添加劑又名2-氨基戊二酸，分子式C5H9NO4，相對(duì)分子量是147.13，結(jié)構(gòu)式為：CH2-CH2-COOHCH-NH2COOH谷氨酸是一種一氨基和二羧基的酸性氨基酸，無(wú)色或白色結(jié)晶性粉末。雖然對(duì)豬、禽不是必需氨基酸，但可在動(dòng)物體內(nèi)

40、轉(zhuǎn)化為必需氨基酸。將谷氨酸鈉按0.1%的量添加于動(dòng)物日糧中，可以提高食欲和促進(jìn)生長(zhǎng)。世界氨基酸主要生產(chǎn)廠家生產(chǎn)能力品名廠家生產(chǎn)能力品名廠家生產(chǎn)能力蛋氨酸日本曹達(dá)20000谷氨酸味之素60000蛋氨酸日本住友化學(xué)5000谷氨酸日本旭化成15000蛋氨酸日本化藥2500谷氨酸協(xié)和發(fā)酵15000蛋氨酸德國(guó)迪高沙85000谷氨酸日本武田藥品15000蛋氨酸法國(guó)AEC105000色氨酸味之素100蛋氨酸美國(guó)孟山都45000色氨酸昭和電工200蛋氨酸墨西哥阿爾拜梅克斯5000色氨酸三井東壓100蛋氨酸西班牙Sodeti4000色氨酸田造制藥50蛋氨酸蘇聯(lián)Volgograd4000色氨酸日本化藥50 色氨酸

41、協(xié)和發(fā)酵50賴氨酸日本味之素55000甘氨酸日本有機(jī)合成化學(xué)6000賴氨酸日本協(xié)和發(fā)酵20500甘氨酸協(xié)和發(fā)酵5000賴氨酸日本東麗6500甘氨酸日本化藥1000賴氨酸南朝鮮味元10000丙氨酸武藏野化學(xué)研究所 丙氨酸日本化藥四努力做到氨基酸平衡更加合理科學(xué)證明，通過(guò)精確地平衡氨基酸氨基酸的供給，飼料的粗蛋白質(zhì)水平可以合理降低，而動(dòng)物的生產(chǎn)性能不但不會(huì)受到損害，反而會(huì)得到改善。1飼料賴氨酸水平偏低，粗蛋白質(zhì)水平過(guò)高。2必需氨基酸不平衡，造成大量必需氨基酸浪費(fèi)3合理使用單體氨基酸，降低飼料粗蛋白質(zhì)水平和配方成本4高蛋白質(zhì)飼料不一定是好飼料氨基酸平衡不僅取決于動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究的發(fā)展，同時(shí)取決于單體氨基

42、酸的供給，隨著人們對(duì)氨基酸平衡認(rèn)識(shí)的深化，隨著氨基酸生產(chǎn)效率的提高和生產(chǎn)成本的下降，今后會(huì)有更多種類(lèi)的單體氨基酸成為飼料原料。當(dāng)每一種新的單體氨基酸成為飼料原料時(shí)，必然推動(dòng)人們對(duì)氨基酸平衡的認(rèn)識(shí)加深，推動(dòng)飼料蛋白質(zhì)水平和配方成本的降低。第三節(jié) 寡肽營(yíng)養(yǎng)迄今為止，對(duì)家畜蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了兩個(gè)階段：傳統(tǒng)理論階段和現(xiàn)代理論階段。傳統(tǒng)理論（經(jīng)典理論）認(rèn)為：蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)就是氨基酸營(yíng)養(yǎng)，動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)的需要就是對(duì)氨基酸的需要。飼料所含的蛋白質(zhì)必需全部經(jīng)過(guò)水解成氨基酸才能為動(dòng)物吸收利用。但最近研究表明，以氨基酸代替粗蛋白的量是有限的，直接吸收較大分子的肽也是非常重要和必要的。傳統(tǒng)理論存在缺陷，提出了現(xiàn)代蛋白

43、質(zhì)營(yíng)養(yǎng)理論寡肽營(yíng)養(yǎng)理論。一肽的概念肽是氨基酸以酰胺鍵方式構(gòu)成的直鏈結(jié)構(gòu)，在本質(zhì)上與蛋白質(zhì)完全一致，均屬氨基酸的聚合體，僅僅是氨基酸的聚合度小于蛋白質(zhì)。肽可以由蛋白質(zhì)部分離解生成，也可以在核糖體內(nèi)以mRNA為模板，經(jīng)翻譯而生成。常見(jiàn)氨基酸有20多種，所以以這些氨基酸組成的肽從簡(jiǎn)單的二肽到成十、上百的多肽，種類(lèi)、數(shù)量及其龐大，其中有些特定結(jié)構(gòu)的肽在動(dòng)物體內(nèi)可以產(chǎn)生一些特殊的生理功能，這些肽被稱(chēng)為活性肽。另外的肽為非活性肽，非活性肽在體內(nèi)僅起氨基酸的營(yíng)養(yǎng)作用。二肽的理化特點(diǎn)盡管肽被認(rèn)為是蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)片段，可以由蛋白質(zhì)部分水解生成，但在水解過(guò)程中，由于肽鍵的降解，導(dǎo)致3個(gè)主要變化：可離解的基團(tuán)（NH3

44、、COO）數(shù)目增加，導(dǎo)致了親水性及靜電荷數(shù)的增加。水解后肽鏈縮短，使蛋白常處于內(nèi)部的疏水性殘基暴露。肽鏈的分子量大大降低。以上幾點(diǎn)主要變化使肽與蛋白質(zhì)相比，其加工、貯存穩(wěn)定性、口感質(zhì)量及營(yíng)養(yǎng)和生化效應(yīng)等理化性質(zhì)發(fā)生了很大變化：1分子量減小，可離解基團(tuán)增多，使肽的溶解性增大。2疏水性基團(tuán)的充分暴露，使低分子量的肽常有苦味，而且在一定范圍內(nèi)隨分子量的減小苦味加重，乳化性質(zhì)的變化也呈現(xiàn)類(lèi)似趨勢(shì)。3疏水性殘基暴露后，提高了在界面的吸附，形成了內(nèi)聚性膜，隨著水解程度的提高，蛋白質(zhì)的極度降解也會(huì)導(dǎo)致水解產(chǎn)物乳化性的急劇下降，這是由于水解物分子量過(guò)小的緣故。4肽的流變學(xué)性能也發(fā)生了改變，蛋白質(zhì)中肽鍵的斷裂降

45、低了肽的疏水性，增加了靜電荷，打破了蛋白凝膠的疏水性及吸引力和排斥力之間的嚴(yán)格平衡，與蛋白質(zhì)相比粘度急劇下降，且肽溶液粘度通常不受熱處理的影響，恒溫加熱也不會(huì)產(chǎn)生凝膠。三肽的吸收優(yōu)勢(shì)肽與氨基酸的吸收，存在兩種獨(dú)立的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制。小肽吸收具有轉(zhuǎn)運(yùn)快，耗能低、不易飽和等特點(diǎn)；而氨基酸則吸收慢、耗能高、載體易飽和，從而限制了其在腸道中的吸收量。目前普遍認(rèn)為，動(dòng)物從胃腸部位吸收二肽或三肽是一種重要的生理現(xiàn)象，且循環(huán)中相當(dāng)數(shù)量的氨基酸是以寡肽形式被吸收的。因此，肽營(yíng)養(yǎng)已成為蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)研究的新熱點(diǎn)。 1和游離氨基酸相比可以避免氨基酸之間的競(jìng)爭(zhēng)；日糧以肽形式存在時(shí)，與游離氨基酸相比，可以減少腸道中的離子強(qiáng)度，減

46、少對(duì)腸道粘膜的刺激；相同氮量，以肽的形式供應(yīng)時(shí)，在腸道中一部分被酶水解成游離氨基酸，另一部分則以肽的形式吸收，所以食物中肽實(shí)際上是同時(shí)利用肽和游離氨基酸形式吸收，可以提高飼料中氮在腸道中吸收速度和吸收量；生物活性肽在腸道內(nèi)或通過(guò)上皮粘膜完整吸收后，可在體內(nèi)發(fā)揮生物活性作用；肽可增加礦物質(zhì)元素在腸道中的吸收。小肽在腸道中容易和礦物質(zhì)元素結(jié)合成可溶性的螯和物，而促進(jìn)鈣、鋅、鎂、鐵的吸收。 2與蛋白質(zhì)日糧相比：肽可以在胃腸道中直接吸收，而蛋白質(zhì)通常應(yīng)在胃蛋白酶、胰酶或腸內(nèi)相關(guān)蛋白酶、肽酶的作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)樾‰幕蛴坞x氨基酸才能被吸收，這點(diǎn)特別是在動(dòng)物消化機(jī)制不完善，胃腸功能降低，分泌的蛋白酶不足時(shí)，對(duì)的

47、不值得營(yíng)養(yǎng)很有意義；肽的低過(guò)敏原性，將蛋白質(zhì)酶解為肽或用肽代替豆粕等蛋白質(zhì)原料，可以避免外源性大分子蛋白質(zhì)在體內(nèi)對(duì)動(dòng)物的不良刺激；減少或消除常用蛋白質(zhì)原料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子。 四生物活性肽近年來(lái)，從微生物、動(dòng)植物中分離出多種生物活性肽，活性肽在體內(nèi)發(fā)揮相當(dāng)重要的作用，具有抗氧化、激素、抗生素以及調(diào)味和改變飼料味覺(jué)等功能，在機(jī)體內(nèi)傳遞神經(jīng)信息（神經(jīng)激肽），促進(jìn)胃腸道消化機(jī)能（胃泌素、胃泌素釋放肽）、增強(qiáng)養(yǎng)分的消化吸收（酪蛋白磷酸肽）、調(diào)控物質(zhì)代謝（生長(zhǎng)激素釋放因子、胰島素、胰高血糖素）、參與機(jī)體的免疫調(diào)節(jié)（免疫刺激肽）等。且其本身是動(dòng)物體天然存在的生理活性調(diào)節(jié)物，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成任何不良影響，可以替代

48、某些抗生素和生長(zhǎng)促進(jìn)劑，可作為一種新型的綠色營(yíng)養(yǎng)性飼料添加劑。生物活性肽（Biologically active peptides，BAP）指的是一類(lèi)分子量小于6000D，具有多種生物學(xué)功能的多肽。其分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度不一，可從簡(jiǎn)單的二肽到環(huán)形大分子多肽，而且這些多肽可通過(guò)磷酸化、糖基化或?；恍揎?。依據(jù)其功能，生物活性肽大致可分為生理活性肽、抗氧化肽、調(diào)味肽和營(yíng)養(yǎng)肽四種，但因一些肽具有多種生理活性，因此此分類(lèi)只是相對(duì)的。生物活性肽的種類(lèi)及其生理功能如下。（一）生理活性肽（Physiologically active peptides）谷胱苷肽（GSH）是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸組成的三肽

49、，其分子中含有一個(gè)活潑的巰基SH，易被氧化脫氫，兩分子的谷胱苷肽脫氫后轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸凸入总针模湓谏矬w的氧化還原反應(yīng)中起重要的傳遞氫的作用，可以清除自由基，消除過(guò)氧化帶來(lái)的傷害，并且能與進(jìn)入體內(nèi)的有毒化合物、重金屬離子或致癌物質(zhì)結(jié)合并排除體外。能保護(hù)含巰基酶中的巰基，維持和恢復(fù)酶的活性，并能抑制乙醇侵害肝臟產(chǎn)生脂肪肝。面包酵母、小麥胚芽和動(dòng)物肝臟中含量很高，可以直接提取。（二）抗氧化肽（Antioxidant peptides） 某些食物來(lái)源的肽具有抗氧化作用，其中為人們最熟悉的是存在于動(dòng)物肌肉中的一種 天然二肽肌肽（carnosine）。據(jù)報(bào)道，抗氧化肽可抑制體內(nèi)由鐵離子、血紅蛋白、脂氧合酶

50、和體外單線態(tài)氧催化的脂肪酸敗作用（Chan等，1993）。此外，還從蘑菇、馬鈴薯和蜂蜜中鑒別出幾種低分子量的抗氧化肽，它們可抑制多酚氧化酶（Polyphenol oxidase，PPO）的活性，并且還可直接與PPO催化后的醌式產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，阻止聚合氧化物的形成，從而防止食品的棕色反應(yīng)（Iyengar等，1992）。通過(guò)清除重金屬離子以及促進(jìn)可能成為自由基的過(guò)氧化物的分解，一些抗氧化肽和蛋白水解酶能降低自動(dòng)氧化速率和脂肪的過(guò)氧化物含量（Pokorny，1991）。在當(dāng)前大力主張全部使用天然防腐劑，反對(duì)使用人工添加劑的形勢(shì)下，抗氧化肽作為動(dòng)物飼料的防腐劑具有很大的發(fā)展?jié)摿?。（三）調(diào)味肽（Flavo

51、ur peptides）飼料的風(fēng)味及適口性直接影響畜禽的采食量，進(jìn)而影響動(dòng)物的生產(chǎn)性能。某些生物活性肽可以改善飼料的風(fēng)味，提高飼料的適口性。具有不同氨基酸序列的活性肽可以產(chǎn)生多種風(fēng)味：酸、甜、苦、咸（見(jiàn)表2）。因此可以有選擇地向飼料中添加調(diào)味肽，以產(chǎn)生所需的風(fēng)味。 1酸味肽（Acerbic pepties） 酸味肽通常與酸味和Umami味有關(guān)。Umami味具有谷氨酸鈉的味道，其一般是含有谷氨 酸鈉鹽和天冬氨酸鈉鹽的二肽或三肽組成。首次從木瓜蛋白酶處理的牛肉提取物中分離出來(lái)的八肽（octapeptide），被稱(chēng)為“美味肽”（delicious peptides），是代表Umami風(fēng)味最好的例子（

52、Yamasaki等，1978）。據(jù)報(bào)道，美味肽具有典型的牛肉湯味道，這主要?dú)w因于N-末端二肽Lys-Gly、中心酸性三肽Asp-Glu-Glu和C-末端三肽Ser-Leu-Ala的協(xié)同效應(yīng)。2. 甜味肽（Peptides with sweet flavor）甜味肽典型的代表是二肽甜味素（aspartame）和阿力甜素（alitame），它們具有味質(zhì)佳、安全性高、熱量低等特點(diǎn)。其中二肽甜味素已經(jīng)被70余個(gè)國(guó)家核準(zhǔn)在500余種食品和藥品中應(yīng)用，其也可以用于增強(qiáng)飼料的甜度，調(diào)節(jié)風(fēng)味。此外，賴氨酸二肽被證明是二肽甜味素有效的替代品，其不含酯的功能特性，在食品加工和貯藏過(guò)程中更加穩(wěn)定。目前，研究人員正在

53、研究包括植物蛋白（plant protein）、非洲甜果素（thaumatin）、蒙那靈（monellin）、朋它啶（pentadin）、嗎賓啉（mabinlin）等多肽類(lèi)作為人類(lèi)食品天然甜味劑的可行性。3. 苦味肽（Bitter peptides）苦味是有些食品如啤酒、咖啡、奶酪等的重要口感組分。對(duì)于飼料而言，應(yīng)盡量掩蓋苦味，增加飼料的適口性。堿性二肽如鳥(niǎo)氨酸-丙氨酸（ornithne-Ala）呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的苦味，谷氨酸低聚物常常被用作很多食品的苦味包裝成分。Tamura等（1988）從許多發(fā)酵食品和蛋白水解產(chǎn)物中分離并定性了幾種苦味肽。Minamiura等（1972）從酪蛋白的酶解產(chǎn)物中分離

54、出苦味肽BPIa和BPIac。4. 咸味肽（Saline peptides）某些堿性二肽如鳥(niǎo)氨酰?；撬?氫氯化物、鳥(niǎo)氨酰基-丙氨酸（OBA）-氫氯化物表現(xiàn)出強(qiáng)烈的咸味，有時(shí)伴隨著Umami風(fēng)味。但研究發(fā)現(xiàn)，肽類(lèi)在缺少氯化氫條件下是無(wú)咸味的。其可發(fā)展成為高鈉調(diào)味品的替代品。5.增強(qiáng)風(fēng)味的肽（Peptides of strengthening flavour）某些飼料添加劑（如桿菌肽鋅），雖其抗菌效果較好，且不會(huì)在動(dòng)物體內(nèi)造成殘留，是一種安全、無(wú)殘留抗生素。但其口感太差，加入飼料后，飼料適口性顯著降低，嚴(yán)重影響了動(dòng)物的采食量。同時(shí)，一些蛋白飼料（如菜籽粕、棉籽粕）因其適口性差，而影響其在配合飼料中

55、的添加量。某些二肽如Gly-Leu、Pro-Glu和Val-Glu可利用它們的緩沖作用起到增強(qiáng)飼料甜度、改善飼料適口性的作用。短鏈谷氨酸多肽則可有效掩蓋苦味。Curculin和Miraculin可掩蓋酸味并使酸味轉(zhuǎn)變?yōu)樘鹞??？傊承┥锘钚噪目梢酝ㄟ^(guò)模擬、掩蔽、增強(qiáng)風(fēng)味而提高飼料的適口性。（四）營(yíng)養(yǎng)肽（Nutritive peptides） 蛋白質(zhì)在腸道內(nèi)酶解消化可釋放游離的氨基酸和肽。大量研究表明，蛋白質(zhì)和肽除可直 接供給動(dòng)物機(jī)體氨基酸需要外，對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)還有一些特殊的額外作用。以游離氨基酸代替完整蛋白質(zhì)的數(shù)量是有限的，低蛋白日糧無(wú)論如何平衡氨基酸都無(wú)法達(dá)到高蛋白日糧的生產(chǎn)水平。動(dòng)物日糧中蛋

56、白質(zhì)的重要性部分體現(xiàn)在小腸部位可以產(chǎn)生具有生物活性的肽類(lèi)。通過(guò)比較小肽和游離氨基酸混合物在腸道和肝門(mén)靜脈中吸收特點(diǎn)的不同，Siemensma等（1993）得出了肽類(lèi)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高于游離氨基酸和完整蛋白質(zhì)的幾個(gè)原因：1.與轉(zhuǎn)運(yùn)游離氨基酸相比，機(jī)體轉(zhuǎn)運(yùn)小肽通過(guò)小腸壁的速度更快；2.肽類(lèi)的滲透壓比游離氨基酸低，因此可提高小肽的吸收效率，減少滲透問(wèn)題；3. 在許多情況下，小肽的抗原性要比大的多肽或原型蛋白質(zhì)的抗原性低；4. 小肽還具有良好的感官/味覺(jué)效應(yīng)。 Webb等（1992）研究表明，對(duì)于反芻動(dòng)物來(lái)說(shuō)，肽類(lèi)是比游離氨基酸更重要的一種氨基酸吸收形式。同樣，大量研究也表明，單胃動(dòng)物以完整的肽形式被大量吸收

57、（Gardner，1994；1995）。因此，以肽的形式供給動(dòng)物氨基酸具有更大的優(yōu)越性，尤其在動(dòng)物的快速生長(zhǎng)階段（如表3）。五生物活性肽在飼料工業(yè)中的應(yīng)用前景 雖然作為飼料添加劑的生物活性肽具有明顯的理論基礎(chǔ)，但是肽的生產(chǎn)成本較高。目 前商業(yè)化的生物活性肽產(chǎn)品有美國(guó)奧特奇公司生產(chǎn)的UP1672系列生物肽。美國(guó)奧特奇公司已開(kāi)發(fā)出用于豬、家禽、牛和蝦的生物肽，該公司生產(chǎn)和銷(xiāo)售的生物肽主要為終極蛋白1672（Ultimate Protein 1672），該產(chǎn)品專(zhuān)為斷奶仔豬而設(shè)計(jì)。終極蛋白1672中所包含的肽類(lèi)有：富含谷氨酸的二肽具有食欲增強(qiáng)作用；能快速通過(guò)刷狀緣膜并具有抗生素作用的三肽；類(lèi)似初乳中特

58、異蛋白質(zhì)的核苷酸；有助于促進(jìn)乳桿菌繁殖的寡肽。試驗(yàn)研究表明，終極蛋白1672可以顯著提高仔豬日增重，降低總體成本。 綜上所述，生物活性肽具有多種生理功能，從具有抗氧化、類(lèi)激素、類(lèi)抗生素到調(diào)味及改變飼料味覺(jué)等功能。從營(yíng)養(yǎng)學(xué)的角度來(lái)看，大量研究表明，小肽與游離氨基酸相比顯得更加重要。盡管生物活性肽在飼料工業(yè)中的應(yīng)用仍處于初始階段，且還有很多肽類(lèi)的具體生理功能仍有待進(jìn)一步研究，但生物活性肽作為動(dòng)物體天然存在的生理活性調(diào)節(jié)物，由氨基酸組成，是重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而且其使用不當(dāng)不會(huì)對(duì)環(huán)境造成任何不良影響，而且其功能特點(diǎn)決定了其可以替代某些抗生素和生長(zhǎng)促進(jìn)劑，提高動(dòng)物免疫力，促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)。因此，可以預(yù)見(jiàn)，在畜

59、產(chǎn)品安全要求越來(lái)越高的今天，生物活性肽具有很大的發(fā)展?jié)摿?，是未?lái)的綠色飼料添加劑。六肽的生產(chǎn)方法肽的生產(chǎn)包括三種途徑，一是由蛋白質(zhì)分解而來(lái)（包括微生物發(fā)酵法、酶解法、化學(xué)分解法），主要用于生產(chǎn)營(yíng)養(yǎng)功能的肽制品；而是從植物、動(dòng)物和微生物中提取，主要用于活性肽的生產(chǎn)；三是由游離氨基酸經(jīng)人工方法化學(xué)合成。1微生物發(fā)酵法該方法關(guān)鍵是篩選出合適的菌種，菌種本身及其分泌物對(duì)人畜安全無(wú)害，并能在蛋白質(zhì)底物上良好表達(dá)，菌種能分泌合適的蛋白酶在體外將蛋白質(zhì)切成長(zhǎng)短合適的肽段?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)展這方面的研究，并有多項(xiàng)專(zhuān)利，技術(shù)基本成熟，已有部分發(fā)酵大豆蛋白肽制品上市。本方法可直接采用蛋白原料（如豆粕、菜籽粕）進(jìn)行生

60、產(chǎn)，其另一有點(diǎn)是在生產(chǎn)肽的同時(shí)，微生物將原料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子或蛋白抗原（大豆球蛋白和伴大豆球蛋白）成分降解。2酶解法采用蛋白酶在體外直接進(jìn)行酶解反應(yīng)生產(chǎn)肽制品，是常用的制肽方法，其最適的條件溫度和PH值較溫和，通過(guò)控制酶解時(shí)間和酶/底物比可以控制酶解度。隨著發(fā)酵工業(yè)和基因工程的發(fā)展，酶的制取和提純工藝日漸成熟，酶的產(chǎn)量和活性大幅提高，其關(guān)鍵點(diǎn)是選擇合適的蛋白酶，一是要保證選用的酶復(fù)合食品安全，另外，合理的酶種及搭配可以生產(chǎn)片段合適的肽?？蛇x用胃蛋白酶、胰酶（包括胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶等）動(dòng)物蛋白酶，也可使用菠蘿和木瓜等植物蛋白酶。目前微生物酶的應(yīng)用越來(lái)越廣。3化學(xué)方法包括堿水解法和酸水解