反芻動(dòng)物含硫氨基酸過(guò)瘤胃保護(hù)應(yīng)用研究

反芻動(dòng)物含硫氨基酸過(guò)瘤胃保護(hù)應(yīng)用研究

隨著奶牛品種的改進(jìn)、肉類(lèi)肥料的快速普及和十多年來(lái)山羊絨在國(guó)際市場(chǎng)上的繁榮，人們對(duì)反芻動(dòng)物過(guò)度腫瘤的胃蛋白質(zhì)和氨基酸的研究正在加速。Marston早在20世紀(jì)20年代就發(fā)現(xiàn)含硫氨基酸對(duì)羊毛生長(zhǎng)的重要性,他于1955年指出,含硫氨基酸中—胱氨酸和半胱氨酸是羊毛角蛋白合成的限制性氨基酸。隨后Reis等(1961、1963)研究了補(bǔ)飼和皺胃灌注含硫氨基酸對(duì)羊毛生長(zhǎng)和組成的影響,并對(duì)含硫氨基酸促羊毛生長(zhǎng)的機(jī)制進(jìn)行了探討。本文就反芻動(dòng)物含硫氨基酸過(guò)瘤胃保護(hù)應(yīng)用研究做一綜述。1瘤胃和內(nèi)源氨基酸saa的合成含硫氨基酸(SAA)主要指胱氨酸、半胱氨酸和蛋氨酸。反芻動(dòng)物獲得含硫氨基酸有三種途徑。一是來(lái)源于日糧蛋白質(zhì),日糧蛋白質(zhì)在瘤胃中可被微生物降解約60%～80%,僅有20%～40%的蛋白質(zhì)進(jìn)入真胃和小腸;二是來(lái)源于反芻動(dòng)物瘤胃硫素再循環(huán),瘤胃微生物利用飼料和唾液中的含硫化合物(包括SAA)經(jīng)5’-磷酰硫酸途徑(ASP)和3’-磷酰腺苷5’-磷酰硫酸途徑(PAPS)合成SAA,未被細(xì)菌利用的部分含硫化合物則為瘤胃壁迅速吸收,并被氫化為硫酸鹽而分布于血漿和體液中,血漿中的硫酸鹽可經(jīng)唾液分泌而重新返回瘤胃,開(kāi)始新的循環(huán)而到達(dá)大腸;三是反芻動(dòng)物內(nèi)源周轉(zhuǎn)蛋白質(zhì)中的SAA,內(nèi)源周轉(zhuǎn)蛋白質(zhì)中含有相當(dāng)數(shù)量的SAA。Nasset(1965)首次發(fā)現(xiàn),動(dòng)物的小腸食糜中有大量?jī)?nèi)源蛋白質(zhì)存在,而且其數(shù)量驚人,足可使殘余的外源氨基酸(飼料來(lái)源)稀釋79倍。盧德勛(1986)運(yùn)用多元回歸分析方法,采用連續(xù)灌注和雙同位素標(biāo)記技術(shù)(N15和H3)測(cè)定了羊消化道內(nèi)源蛋白質(zhì)的周轉(zhuǎn)量,得出相似的結(jié)論。1.1在過(guò)瘤胃氨基酸保護(hù)作用上的應(yīng)用研究表明,即使瘤胃微生物蛋白質(zhì)合成達(dá)到最大程度,但進(jìn)入小腸的蛋白質(zhì)和氨基酸仍難以滿足現(xiàn)代高產(chǎn)奶牛的產(chǎn)奶需要,必需增加進(jìn)入小腸的真蛋白質(zhì)和氨基酸的量。這就需要對(duì)過(guò)瘤胃蛋白質(zhì)采取保護(hù)措施,而蛋白質(zhì)的過(guò)瘤胃保護(hù)存在諸多的局限性。因此,人們把研究的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到過(guò)瘤胃氨基酸保護(hù)上。許多資料表明,含硫氨基酸在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中具有重要作用,可使奶牛增加奶產(chǎn)量,提高奶中乳蛋白、總固形物比例;可提高肉牛日增重(ADG)和飼料轉(zhuǎn)化效率(FCR);綿羊補(bǔ)飼含硫氨基酸可提高日增重、羊毛生長(zhǎng)速度;可提高山羊日增重和絨的含硫水平。在SAA來(lái)源的前兩個(gè)途徑中,由于瘤胃微生物對(duì)飼料蛋白質(zhì)中SAA的利用,導(dǎo)致進(jìn)入真胃和小腸的過(guò)瘤胃SAA數(shù)量減少,大大降低了其生物學(xué)效價(jià)。為了防止SAA在瘤胃內(nèi)被微生物降解而降低其生物學(xué)效價(jià),使之能被反芻動(dòng)物充分吸收利用,眾多學(xué)者對(duì)SAA過(guò)瘤胃保護(hù)(RPSAA)技術(shù)進(jìn)行了探討。1.2氨基酸過(guò)瘤胃保護(hù)過(guò)瘤胃保護(hù)性氨基酸又稱(chēng)瘤胃旁路氨基酸,就是將AA以某種方式修飾或保護(hù)起來(lái),以免在瘤胃內(nèi)被微生物降解。這類(lèi)AA產(chǎn)品應(yīng)公認(rèn)安全,AA必須是限制性氨基酸,在小腸中能夠被有效吸收。AA過(guò)瘤胃保護(hù)原理根據(jù)保護(hù)方法可分為以下幾類(lèi):第一類(lèi)為氨基酸類(lèi)似物、衍生物、聚合物。此類(lèi)保護(hù)性SAA主要是蛋氨酸羥基類(lèi)似物(MHA)和液體蛋氨酸羥基類(lèi)似物(DL-2-羥基-4-甲硫丁酸——HMB)。液體HMB目前用作包被或微囊蛋氨酸的替代品,HMB的鈣鹽即MIIA,已得到廣泛研究。此法的氨基酸過(guò)瘤胃保護(hù)原理是,當(dāng)MIIA經(jīng)過(guò)瘤胃時(shí)其羥基分解變成氨基,完成從類(lèi)似物到蛋氨酸的轉(zhuǎn)變,從而達(dá)到過(guò)瘤胃保護(hù)的效果,使蛋氨酸可順利通過(guò)瘤胃到達(dá)后腸段消化道,供反芻動(dòng)物消化利用,其保護(hù)率可達(dá)80%。第二類(lèi)為包被氨基酸,也稱(chēng)為包衣氨基酸(RPAA)。此法一是用脂肪酸/pH敏感聚合物的混合物進(jìn)行表面包被;二是使用含脂肪或飽和脂肪酸及礦物質(zhì)混合物作表面涂層或基質(zhì)。另外,氨基酸螯合物也是RPAA的來(lái)源。Rogers試驗(yàn)表明:蛋氨酸和賴氨酸的膠囊包被在pH值為5.4時(shí)穩(wěn)定性可達(dá)94%,在模擬的腸道環(huán)境中(pH=2.9)兩種氨基酸的釋放率為94%。Ash等(1987)將DL-蛋氨酸、高熔點(diǎn)的牛脂(硬脂酸甘油酯)和高嶺土(膨潤(rùn)土)按2∶7∶1(Sibbald等1968采用2∶6∶2)的比例在60℃下混合,然后將所得混合物放在冷凍機(jī)中凝固,在飼喂前用粉碎機(jī)將混合物粉碎,再在攪拌機(jī)中和糖蜜混合作成飼料飼喂動(dòng)物。其過(guò)瘤胃原理是利用瘤胃pH值為6左右和皺胃pH值為2左右的差別,選擇中性環(huán)境中較穩(wěn)定而在酸性條件下容易分解的材料包埋氨基酸,被包埋的氨基酸在瘤胃中不能被消化利用,而在真胃中能被消化利用。根據(jù)氨基酸螯合物可提高礦物質(zhì)的生物利用率這一原理,人們還成功地制造了蛋氨酸鋅和賴氨酸鋅作為RPAA的來(lái)源。第三類(lèi)為氨基酸真胃灌注。即通過(guò)真胃瘺管將SAA一次或連續(xù)灌入反芻動(dòng)物真胃(十二指腸)中的方法,也稱(chēng)之為完全過(guò)瘤胃方法,目的是使SAA完全避開(kāi)瘤胃微生物的作用而直接到達(dá)后腸段消化道。2通過(guò)包被層關(guān)的肌肉注射確定出“日糧高SAA經(jīng)過(guò)瘤胃保護(hù)處理后絕大部分可安全通過(guò)瘤胃進(jìn)入后腸段消化道,為反芻動(dòng)物消化吸收。其各類(lèi)保護(hù)方法各有特點(diǎn)。由于胱氨酸和半胱氨酸保護(hù)價(jià)格昂貴,因此SAA的保護(hù)主要集中在蛋氨酸上。蛋氨酸羥基類(lèi)似物(MHA)、衍生物和聚合物可安全通過(guò)瘤胃,針對(duì)瘤胃與皺胃pH的差異,實(shí)現(xiàn)過(guò)瘤胃后才開(kāi)始釋放SAA。這種包被的氨基酸產(chǎn)品有很高的過(guò)瘤胃率,是提高過(guò)瘤胃蛋氨酸量的有效方法。由于包被層依賴于嚴(yán)格的pH值,這些產(chǎn)品與青貯料混合使用時(shí)會(huì)降低其有效性,而且在瘤胃pH值較低的飼養(yǎng)條件下(如高精料日糧),這類(lèi)產(chǎn)品的利用受到限制。目前應(yīng)用最有前途的是包衣蛋氨酸產(chǎn)品,該技術(shù)將工藝和材料相結(jié)合,對(duì)蛋氨酸進(jìn)行包被或基埋,可較好地防瘤胃降解,在小腸中有很好的釋放性。此類(lèi)產(chǎn)品利用了反芻動(dòng)物不同消化部位pH值生理?xiàng)l件的差別而設(shè)計(jì),產(chǎn)品在pH為5.4左右的瘤胃環(huán)境內(nèi)是穩(wěn)定的,到達(dá)真胃后,在pH為2.4的條件下,依靠小腸消化酶的作用,蛋氨酸可游離出來(lái)被動(dòng)物吸收利用。這種過(guò)瘤胃蛋氨酸產(chǎn)品的缺陷是在瘤胃內(nèi)僅有部分穩(wěn)定,過(guò)瘤胃后氨基酸的釋放也較少,蛋氨酸的表觀生物效價(jià)(過(guò)瘤胃率×小腸釋放率)要比利用聚合物包被的蛋氨酸的過(guò)瘤胃率低。蛋氨酸金屬螯合物產(chǎn)品穩(wěn)定性高,能完好地通過(guò)瘤胃,并在小腸被直接吸收,不僅可以提供必需的氨基酸,同時(shí)也是一種安全有效的微量元素補(bǔ)充的方法。但是這種產(chǎn)品易引起日糧高鋅,當(dāng)添加典型水平的氨基酸螯合鋅時(shí),日糧中鋅的濃度有時(shí)會(huì)高于正常水平10～20倍;另外蛋氨酸鋅成本較高,限制了其廣泛應(yīng)用。真胃灌注法,由于受方法可操作性的限制,因此只能用來(lái)作研究的試驗(yàn)手段,無(wú)法應(yīng)用于大規(guī)模實(shí)際生產(chǎn)。3腫瘤胃saaepsaa的應(yīng)用3.1日糧蛋白質(zhì)來(lái)源及特性過(guò)瘤胃保護(hù)蛋氨酸可以提高乳蛋白的合成,但對(duì)奶產(chǎn)量、乳脂肪量、乳脂率和4%FCM的影響結(jié)論不一。MHA在低粗纖維飼糧中,能提高乙酸與丙酸比例,產(chǎn)奶量提高12%～18%。肖定漢(1992)通過(guò)給奶牛飼喂保護(hù)性蛋氨酸,結(jié)果顯示奶產(chǎn)量增加4%～8%,牛奶蛋白質(zhì)增加14%。據(jù)美國(guó)《乳業(yè)學(xué)報(bào)》報(bào)道,當(dāng)奶牛的基礎(chǔ)日糧以玉米為主時(shí),蛋氨酸和賴氨酸是酪蛋白合成的限制性氨基酸,過(guò)瘤胃蛋氨酸(RPMet)和過(guò)瘤胃賴氨酸(RPLys)可增加氨基酸在小腸的吸收,促進(jìn)乳蛋白的合成,但對(duì)其他指標(biāo)無(wú)影響。Yang等(1986)用以玉米青貯、苜蓿草粉為基礎(chǔ)的日糧添加包被蛋氨酸飼喂奶牛后,得到與前者完全不同的結(jié)論。這很可能是由于日糧蛋白質(zhì)來(lái)源及特性不同造成的。大量的研究證明,日糧蛋白質(zhì)來(lái)源及特性是決定進(jìn)入動(dòng)物十二指腸氨基酸數(shù)量和組成的重要因素(Cecava等,1990;Willms等,1991;Merchen等,1992)。奶牛日糧中添加過(guò)瘤胃保護(hù)蛋氨酸還可以提高血液蛋氨酸水平(Rogers等,1986),同時(shí)添加RPMet和RPLys效果更佳。這可能與奶牛的第一限制性氨基酸是蛋氨酸,第二限制性氨基酸為賴氨酸,賴氨酸能促進(jìn)奶牛對(duì)蛋氨酸的利用有關(guān)。蛋氨酸鋅已成功作為過(guò)瘤胃蛋氨酸的來(lái)源,可以提高奶牛泌乳量;而且也用于提高礦物質(zhì)的生物利用率,提高動(dòng)物機(jī)體免疫機(jī)能和降低奶中體細(xì)胞數(shù)(Spears,1996)。3.2蛋氨酸鋅的飼用效果在育肥牛飼料中添加蛋氨酸鋅,牛日增重提高3.23%,飼料轉(zhuǎn)化率提高3.87%,胴體品質(zhì)明顯改善。閹牛飼喂蛋氨酸鋅,肌肉大理石紋評(píng)分較高,皮下脂肪較多,腎、骨盆和心臟的脂肪比對(duì)照組提高10.5%。黃牛飼用蛋氨酸鋅效果更明顯,在基礎(chǔ)日糧中添加500g蛋氨酸鋅,試驗(yàn)期60d,比對(duì)照組提高增重20.7%,飼料轉(zhuǎn)化效率提高15.93%。犢牛日糧中添加MHA,日增重提高11%。3.3美利奴羊日糧添加保護(hù)蛋氨酸對(duì)羊毛生長(zhǎng)和血漿氨基酸水平的影響綿羊皺胃灌注及十二指腸灌注蛋氨酸可促進(jìn)羊毛生長(zhǎng),提高血漿蛋氨酸水平(Munneks,1991)。Reis(1988,1990)研究表明,經(jīng)瘺管向綿羊皺胃灌注蛋氨酸(2g/d)和等摩爾高半胱氨酸時(shí),其凈毛生長(zhǎng)為處理前的157%和167%。給美利奴羊皺胃灌注5種(28g/d)或10種EAA(都含有3gDL-蛋氨酸),可使羊毛產(chǎn)量分別比對(duì)照組增加48%和86%。在綿羊日糧中添加包被的蛋氨酸可促進(jìn)羊毛生長(zhǎng),提高日增重和血漿氨基酸水平,還能改善羊毛的理化性能。在美利奴羊日糧中添加MHA和包被的蛋氨酸,結(jié)果凈毛率分別比對(duì)照組提高19.0%和17.5%。斯欽(1993)用棕櫚油和動(dòng)物油包被的蛋氨酸對(duì)綿羊進(jìn)行補(bǔ)飼結(jié)果顯示,可提高血漿FAA和胱氨酸含量,明顯提高了日增重和羊毛生長(zhǎng)速度。日糧中添加保護(hù)蛋氨酸在山羊的試驗(yàn)中也得到很好的結(jié)果。Sendai指出,