反芻動物含硫氨基酸過瘤胃保護應用研究

反芻動物含硫氨基酸過瘤胃保護應用研究

隨著奶牛品種的改進、肉類肥料的快速普及和十多年來山羊絨在國際市場上的繁榮，人們對反芻動物過度腫瘤的胃蛋白質(zhì)和氨基酸的研究正在加速。Marston早在20世紀20年代就發(fā)現(xiàn)含硫氨基酸對羊毛生長的重要性,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)研究了補飼和皺胃灌注含硫氨基酸對羊毛生長和組成的影響,并對含硫氨基酸促羊毛生長的機制進行了探討。本文就反芻動物含硫氨基酸過瘤胃保護應用研究做一綜述。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。反芻動物獲得含硫氨基酸有三種途徑。一是來源于日糧蛋白質(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)進入真胃和小腸;二是來源于反芻動物瘤胃硫素再循環(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,開始新的循環(huán)而到達大腸;三是反芻動物內(nèi)源周轉(zhuǎn)蛋白質(zhì)中的SAA,內(nèi)源周轉(zhuǎn)蛋白質(zhì)中含有相當數(shù)量的SAA。Nasset(1965)首次發(fā)現(xiàn),動物的小腸食糜中有大量內(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(飼料來源)稀釋79倍。盧德勛(1986)運用多元回歸分析方法,采用連續(xù)灌注和雙同位素標記技術(N15和H3)測定了羊消化道內(nèi)源蛋白質(zhì)的周轉(zhuǎn)量,得出相似的結論。1.1在過瘤胃氨基酸保護作用上的應用研究表明,即使瘤胃微生物蛋白質(zhì)合成達到最大程度,但進入小腸的蛋白質(zhì)和氨基酸仍難以滿足現(xiàn)代高產(chǎn)奶牛的產(chǎn)奶需要,必需增加進入小腸的真蛋白質(zhì)和氨基酸的量。這就需要對過瘤胃蛋白質(zhì)采取保護措施,而蛋白質(zhì)的過瘤胃保護存在諸多的局限性。因此,人們把研究的重點轉(zhuǎn)移到過瘤胃氨基酸保護上。許多資料表明,含硫氨基酸在反芻動物生產(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);綿羊補飼含硫氨基酸可提高日增重、羊毛生長速度;可提高山羊日增重和絨的含硫水平。在SAA來源的前兩個途徑中,由于瘤胃微生物對飼料蛋白質(zhì)中SAA的利用,導致進入真胃和小腸的過瘤胃SAA數(shù)量減少,大大降低了其生物學效價。為了防止SAA在瘤胃內(nèi)被微生物降解而降低其生物學效價,使之能被反芻動物充分吸收利用,眾多學者對SAA過瘤胃保護(RPSAA)技術進行了探討。1.2氨基酸過瘤胃保護過瘤胃保護性氨基酸又稱瘤胃旁路氨基酸,就是將AA以某種方式修飾或保護起來,以免在瘤胃內(nèi)被微生物降解。這類AA產(chǎn)品應公認安全,AA必須是限制性氨基酸,在小腸中能夠被有效吸收。AA過瘤胃保護原理根據(jù)保護方法可分為以下幾類:第一類為氨基酸類似物、衍生物、聚合物。此類保護性SAA主要是蛋氨酸羥基類似物(MHA)和液體蛋氨酸羥基類似物(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。此法的氨基酸過瘤胃保護原理是,當MIIA經(jīng)過瘤胃時其羥基分解變成氨基,完成從類似物到蛋氨酸的轉(zhuǎn)變,從而達到過瘤胃保護的效果,使蛋氨酸可順利通過瘤胃到達后腸段消化道,供反芻動物消化利用,其保護率可達80%。第二類為包被氨基酸,也稱為包衣氨基酸(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的來源。Rogers試驗表明:蛋氨酸和賴氨酸的膠囊包被在pH值為5.4時穩(wěn)定性可達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、高熔點的牛脂(硬脂酸甘油酯)和高嶺土(膨潤土)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中凝固,在飼喂前用粉碎機將混合物粉碎,再在攪拌機中和糖蜜混合作成飼料飼喂動物。其過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的來源。第三類為氨基酸真胃灌注。即通過真胃瘺管將SAA一次或連續(xù)灌入反芻動物真胃(十二指腸)中的方法,也稱之為完全過瘤胃方法,目的是使SAA完全避開瘤胃微生物的作用而直接到達后腸段消化道。2通過包被層關的肌肉注射確定出“日糧高SAA經(jīng)過瘤胃保護處理后絕大部分可安全通過瘤胃進入后腸段消化道,為反芻動物消化吸收。其各類保護方法各有特點。由于胱氨酸和半胱氨酸保護價格昂貴,因此SAA的保護主要集中在蛋氨酸上。蛋氨酸羥基類似物(MHA)、衍生物和聚合物可安全通過瘤胃,針對瘤胃與皺胃pH的差異,實現(xiàn)過瘤胃后才開始釋放SAA。這種包被的氨基酸產(chǎn)品有很高的過瘤胃率,是提高過瘤胃蛋氨酸量的有效方法。由于包被層依賴于嚴格的pH值,這些產(chǎn)品與青貯料混合使用時會降低其有效性,而且在瘤胃pH值較低的飼養(yǎng)條件下(如高精料日糧),這類產(chǎn)品的利用受到限制。目前應用最有前途的是包衣蛋氨酸產(chǎn)品,該技術將工藝和材料相結合,對蛋氨酸進行包被或基埋,可較好地防瘤胃降解,在小腸中有很好的釋放性。此類產(chǎn)品利用了反芻動物不同消化部位pH值生理條件的差別而設計,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,蛋氨酸可游離出來被動物吸收利用。這種過瘤胃蛋氨酸產(chǎn)品的缺陷是在瘤胃內(nèi)僅有部分穩(wěn)定,過瘤胃后氨基酸的釋放也較少,蛋氨酸的表觀生物效價(過瘤胃率×小腸釋放率)要比利用聚合物包被的蛋氨酸的過瘤胃率低。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,同時也是一種安全有效的微量元素補充的方法。但是這種產(chǎn)品易引起日糧高鋅,當添加典型水平的氨基酸螯合鋅時,日糧中鋅的濃度有時會高于正常水平10～20倍;另外蛋氨酸鋅成本較高,限制了其廣泛應用。真胃灌注法,由于受方法可操作性的限制,因此只能用來作研究的試驗手段,無法應用于大規(guī)模實際生產(chǎn)。3腫瘤胃saaepsaa的應用3.1日糧蛋白質(zhì)來源及特性過瘤胃保護蛋氨酸可以提高乳蛋白的合成,但對奶產(chǎn)量、乳脂肪量、乳脂率和4%FCM的影響結論不一。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)通過給奶牛飼喂保護性蛋氨酸,結果顯示奶產(chǎn)量增加4%～8%,牛奶蛋白質(zhì)增加14%。據(jù)美國《乳業(yè)學報》報道,當奶牛的基礎日糧以玉米為主時,蛋氨酸和賴氨酸是酪蛋白合成的限制性氨基酸,過瘤胃蛋氨酸(RPMet)和過瘤胃賴氨酸(RPLys)可增加氨基酸在小腸的吸收,促進乳蛋白的合成,但對其他指標無影響。Yang等(1986)用以玉米青貯、苜蓿草粉為基礎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論。這很可能是由于日糧蛋白質(zhì)來源及特性不同造成的。大量的研究證明,日糧蛋白質(zhì)來源及特性是決定進入動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)。奶牛日糧中添加過瘤胃保護蛋氨酸還可以提高血液蛋氨酸水平(Rogers等,1986),同時添加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,賴氨酸能促進奶牛對蛋氨酸的利用有關。蛋氨酸鋅已成功作為過瘤胃蛋氨酸的來源,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,提高動物機體免疫機能和降低奶中體細胞數(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,肌肉大理石紋評分較高,皮下脂肪較多,腎、骨盆和心臟的脂肪比對照組提高10.5%。黃牛飼用蛋氨酸鋅效果更明顯,在基礎日糧中添加500g蛋氨酸鋅,試驗期60d,比對照組提高增重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蛋氨酸對羊毛生長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羊毛生長,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,其凈毛生長為處理前的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)量分別比對照組增加48%和86%。在綿羊日糧中添加包被的蛋氨酸可促進羊毛生長,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,結果凈毛率分別比對照組提高19.0%和17.5%。斯欽(1993)用棕櫚油和動物油包被的蛋氨酸對綿羊進行補飼結果顯示,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速度。日糧中添加保護蛋氨酸在山羊的試驗中也得到很好的結果。Sendai指出,