反刍动物含硫氨基酸过瘤胃保护应用研究

反刍动物含硫氨基酸过瘤胃保护应用研究

随着奶牛品种的改进、肉类肥料的快速普及和十多年来山羊绒在国际市场上的繁荣，人们对反刍动物过度肿瘤的胃蛋白质和氨基酸的研究正在加速。Marston早在20世纪20年代就发现含硫氨基酸对羊毛生长的重要性,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。随后Reis等(1961、1963)研究了补饲和皱胃灌注含硫氨基酸对羊毛生长和组成的影响,并对含硫氨基酸促羊毛生长的机制进行了探讨。本文就反刍动物含硫氨基酸过瘤胃保护应用研究做一综述。1瘤胃和内源氨基酸saa的合成含硫氨基酸(SAA)主要指胱氨酸、半胱氨酸和蛋氨酸。反刍动物获得含硫氨基酸有三种途径。一是来源于日粮蛋白质,日粮蛋白质在瘤胃中可被微生物降解约60%～80%,仅有20%～40%的蛋白质进入真胃和小肠;二是来源于反刍动物瘤胃硫素再循环,瘤胃微生物利用饲料和唾液中的含硫化合物(包括SAA)经5’-磷酰硫酸途径(ASP)和3’-磷酰腺苷5’-磷酰硫酸途径(PAPS)合成SAA,未被细菌利用的部分含硫化合物则为瘤胃壁迅速吸收,并被氢化为硫酸盐而分布于血浆和体液中,血浆中的硫酸盐可经唾液分泌而重新返回瘤胃,开始新的循环而到达大肠;三是反刍动物内源周转蛋白质中的SAA,内源周转蛋白质中含有相当数量的SAA。Nasset(1965)首次发现,动物的小肠食糜中有大量内源蛋白质存在,而且其数量惊人,足可使残余的外源氨基酸(饲料来源)稀释79倍。卢德勋(1986)运用多元回归分析方法,采用连续灌注和双同位素标记技术(N15和H3)测定了羊消化道内源蛋白质的周转量,得出相似的结论。1.1在过瘤胃氨基酸保护作用上的应用研究表明,即使瘤胃微生物蛋白质合成达到最大程度,但进入小肠的蛋白质和氨基酸仍难以满足现代高产奶牛的产奶需要,必需增加进入小肠的真蛋白质和氨基酸的量。这就需要对过瘤胃蛋白质采取保护措施,而蛋白质的过瘤胃保护存在诸多的局限性。因此,人们把研究的重点转移到过瘤胃氨基酸保护上。许多资料表明,含硫氨基酸在反刍动物生产中具有重要作用,可使奶牛增加奶产量,提高奶中乳蛋白、总固形物比例;可提高肉牛日增重(ADG)和饲料转化效率(FCR);绵羊补饲含硫氨基酸可提高日增重、羊毛生长速度;可提高山羊日增重和绒的含硫水平。在SAA来源的前两个途径中,由于瘤胃微生物对饲料蛋白质中SAA的利用,导致进入真胃和小肠的过瘤胃SAA数量减少,大大降低了其生物学效价。为了防止SAA在瘤胃内被微生物降解而降低其生物学效价,使之能被反刍动物充分吸收利用,众多学者对SAA过瘤胃保护(RPSAA)技术进行了探讨。1.2氨基酸过瘤胃保护过瘤胃保护性氨基酸又称瘤胃旁路氨基酸,就是将AA以某种方式修饰或保护起来,以免在瘤胃内被微生物降解。这类AA产品应公认安全,AA必须是限制性氨基酸,在小肠中能够被有效吸收。AA过瘤胃保护原理根据保护方法可分为以下几类:第一类为氨基酸类似物、衍生物、聚合物。此类保护性SAA主要是蛋氨酸羟基类似物(MHA)和液体蛋氨酸羟基类似物(DL-2-羟基-4-甲硫丁酸——HMB)。液体HMB目前用作包被或微囊蛋氨酸的替代品,HMB的钙盐即MIIA,已得到广泛研究。此法的氨基酸过瘤胃保护原理是,当MIIA经过瘤胃时其羟基分解变成氨基,完成从类似物到蛋氨酸的转变,从而达到过瘤胃保护的效果,使蛋氨酸可顺利通过瘤胃到达后肠段消化道,供反刍动物消化利用,其保护率可达80%。第二类为包被氨基酸,也称为包衣氨基酸(RPAA)。此法一是用脂肪酸/pH敏感聚合物的混合物进行表面包被;二是使用含脂肪或饱和脂肪酸及矿物质混合物作表面涂层或基质。另外,氨基酸螯合物也是RPAA的来源。Rogers试验表明:蛋氨酸和赖氨酸的胶囊包被在pH值为5.4时稳定性可达94%,在模拟的肠道环境中(pH=2.9)两种氨基酸的释放率为94%。Ash等(1987)将DL-蛋氨酸、高熔点的牛脂(硬脂酸甘油酯)和高岭土(膨润土)按2∶7∶1(Sibbald等1968采用2∶6∶2)的比例在60℃下混合,然后将所得混合物放在冷冻机中凝固,在饲喂前用粉碎机将混合物粉碎,再在搅拌机中和糖蜜混合作成饲料饲喂动物。其过瘤胃原理是利用瘤胃pH值为6左右和皱胃pH值为2左右的差别,选择中性环境中较稳定而在酸性条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。根据氨基酸螯合物可提高矿物质的生物利用率这一原理,人们还成功地制造了蛋氨酸锌和赖氨酸锌作为RPAA的来源。第三类为氨基酸真胃灌注。即通过真胃瘘管将SAA一次或连续灌入反刍动物真胃(十二指肠)中的方法,也称之为完全过瘤胃方法,目的是使SAA完全避开瘤胃微生物的作用而直接到达后肠段消化道。2通过包被层关的肌肉注射确定出“日粮高SAA经过瘤胃保护处理后绝大部分可安全通过瘤胃进入后肠段消化道,为反刍动物消化吸收。其各类保护方法各有特点。由于胱氨酸和半胱氨酸保护价格昂贵,因此SAA的保护主要集中在蛋氨酸上。蛋氨酸羟基类似物(MHA)、衍生物和聚合物可安全通过瘤胃,针对瘤胃与皱胃pH的差异,实现过瘤胃后才开始释放SAA。这种包被的氨基酸产品有很高的过瘤胃率,是提高过瘤胃蛋氨酸量的有效方法。由于包被层依赖于严格的pH值,这些产品与青贮料混合使用时会降低其有效性,而且在瘤胃pH值较低的饲养条件下(如高精料日粮),这类产品的利用受到限制。目前应用最有前途的是包衣蛋氨酸产品,该技术将工艺和材料相结合,对蛋氨酸进行包被或基埋,可较好地防瘤胃降解,在小肠中有很好的释放性。此类产品利用了反刍动物不同消化部位pH值生理条件的差别而设计,产品在pH为5.4左右的瘤胃环境内是稳定的,到达真胃后,在pH为2.4的条件下,依靠小肠消化酶的作用,蛋氨酸可游离出来被动物吸收利用。这种过瘤胃蛋氨酸产品的缺陷是在瘤胃内仅有部分稳定,过瘤胃后氨基酸的释放也较少,蛋氨酸的表观生物效价(过瘤胃率×小肠释放率)要比利用聚合物包被的蛋氨酸的过瘤胃率低。蛋氨酸金属螯合物产品稳定性高,能完好地通过瘤胃,并在小肠被直接吸收,不仅可以提供必需的氨基酸,同时也是一种安全有效的微量元素补充的方法。但是这种产品易引起日粮高锌,当添加典型水平的氨基酸螯合锌时,日粮中锌的浓度有时会高于正常水平10～20倍;另外蛋氨酸锌成本较高,限制了其广泛应用。真胃灌注法,由于受方法可操作性的限制,因此只能用来作研究的试验手段,无法应用于大规模实际生产。3肿瘤胃saaepsaa的应用3.1日粮蛋白质来源及特性过瘤胃保护蛋氨酸可以提高乳蛋白的合成,但对奶产量、乳脂肪量、乳脂率和4%FCM的影响结论不一。MHA在低粗纤维饲粮中,能提高乙酸与丙酸比例,产奶量提高12%～18%。肖定汉(1992)通过给奶牛饲喂保护性蛋氨酸,结果显示奶产量增加4%～8%,牛奶蛋白质增加14%。据美国《乳业学报》报道,当奶牛的基础日粮以玉米为主时,蛋氨酸和赖氨酸是酪蛋白合成的限制性氨基酸,过瘤胃蛋氨酸(RPMet)和过瘤胃赖氨酸(RPLys)可增加氨基酸在小肠的吸收,促进乳蛋白的合成,但对其他指标无影响。Yang等(1986)用以玉米青贮、苜蓿草粉为基础的日粮添加包被蛋氨酸饲喂奶牛后,得到与前者完全不同的结论。这很可能是由于日粮蛋白质来源及特性不同造成的。大量的研究证明,日粮蛋白质来源及特性是决定进入动物十二指肠氨基酸数量和组成的重要因素(Cecava等,1990;Willms等,1991;Merchen等,1992)。奶牛日粮中添加过瘤胃保护蛋氨酸还可以提高血液蛋氨酸水平(Rogers等,1986),同时添加RPMet和RPLys效果更佳。这可能与奶牛的第一限制性氨基酸是蛋氨酸,第二限制性氨基酸为赖氨酸,赖氨酸能促进奶牛对蛋氨酸的利用有关。蛋氨酸锌已成功作为过瘤胃蛋氨酸的来源,可以提高奶牛泌乳量;而且也用于提高矿物质的生物利用率,提高动物机体免疫机能和降低奶中体细胞数(Spears,1996)。3.2蛋氨酸锌的饲用效果在育肥牛饲料中添加蛋氨酸锌,牛日增重提高3.23%,饲料转化率提高3.87%,胴体品质明显改善。阉牛饲喂蛋氨酸锌,肌肉大理石纹评分较高,皮下脂肪较多,肾、骨盆和心脏的脂肪比对照组提高10.5%。黄牛饲用蛋氨酸锌效果更明显,在基础日粮中添加500g蛋氨酸锌,试验期60d,比对照组提高增重20.7%,饲料转化效率提高15.93%。犊牛日粮中添加MHA,日增重提高11%。3.3美利奴羊日粮添加保护蛋氨酸对羊毛生长和血浆氨基酸水平的影响绵羊皱胃灌注及十二指肠灌注蛋氨酸可促进羊毛生长,提高血浆蛋氨酸水平(Munneks,1991)。Reis(1988,1990)研究表明,经瘘管向绵羊皱胃灌注蛋氨酸(2g/d)和等摩尔高半胱氨酸时,其净毛生长为处理前的157%和167%。给美利奴羊皱胃灌注5种(28g/d)或10种EAA(都含有3gDL-蛋氨酸),可使羊毛产量分别比对照组增加48%和86%。在绵羊日粮中添加包被的蛋氨酸可促进羊毛生长,提高日增重和血浆氨基酸水平,还能改善羊毛的理化性能。在美利奴羊日粮中添加MHA和包被的蛋氨酸,结果净毛率分别比对照组提高19.0%和17.5%。斯钦(1993)用棕榈油和动物油包被的蛋氨酸对绵羊进行补饲结果显示,可提高血浆FAA和胱氨酸含量,明显提高了日增重和羊毛生长速度。日粮中添加保护蛋氨酸在山羊的试验中也得到很好的结果。Sendai指出,