生物素(biotin)又稱維生素H,作為羧化、脫羧和脫氫反應酶系的輔助因子,參與機體三大營養物質的代謝,是動物機體不可缺少的重要的營養物質。
一、生物素的化學特性:
生物素的多種異構體中只有σ-生物素才具有生物活性。生物素溶于熱水,而不溶于乙醇、乙醚、及氯仿。一般情況下,生物素是相當穩定的,只有在強酸、強堿、甲醛及紫外線處理后才會被破壞。抗生物素蛋白(avidin)是生蛋清中的一種糖蛋白,它能與生物素結合,使其不能在腸道中吸收,但加熱處理后生物素卻能夠重新被利用。
二、生物素的生理功能:
生物素作為機體許多酶的輔助因子,在碳水化合物、脂類、蛋白質和核酸的代謝過程中發揮重要作用。哺乳動物體內含生物素的酶有:丙酮酸羧化酶、乙酰輔酶A羧化酶、丙酰輔酶A羧化酶和β-甲基丁烯酰輔酶A羧化酶都依賴ATP和Mg2+激活。
在碳水化合物代謝中,生物素酶催化、羧化和脫羧反應,是三羧酸循環的必需成分,參與糧代謝和糖原異生,維持血糖穩定。生物素作為丙酮酸羧化酶的輔酶,催化丙酮酸羧化生成草酰乙酸,并影響草酰琥珀酸轉化為α-酮戊二酸,蘋查酸轉化為丙酮酸、琥珀酸與丙酮酸互變。
生物素作為乙酰輔酶A羧化酶的輔酶參與脂肪酸的合成。作為丙酰輔酶A羧化酶的輔酶,也是奇數碳脂肪酸β-氧化的必需物質。此外,生物素還與乙酰膽堿的合成和膽固醇的代謝有關。
生物素在蛋白質合成、氨基酸脫氨、漂呤合成和亮氨酸、色氨酸代謝中起重要作用,為多種氨基酸轉移脫羧所必需(Mcdowell,1989)。
三、生物素的代謝:
天然的生物素以游離態或結合蛋白的形式存在,結合態的生物素需經腸道中生物素降解酶分解才能被動物利用。生物素主要在小腸上段被吸收,結腸也可吸收一部分(Marks,1979;Kopinski和Leibholz,1985)。生物素吸收后分布于全身組織細胞,其中肝臟和腎臟的含量最高。生物素在細胞內的分布與生物素酶的定位有關。哺乳動物一般不能降解生物素的環,但可將其中一小部轉化為硫化物。通過β-氧化降解形成的雙降生物素連同未吸收的生物素從尿中排出(Mcormick和Olson,1984)。
四、生物素的來源及影響其利用因素:
1.生物素的存在狀態。
酵母、餅、粕、玉米等飼料中的生物素利用率較高,而魚粉、肉骨粉和小麥、大麥、高粱、糠麩等谷物飼料中的生物素呈結合狀態,利用率則很低。
2.碳水化合物含量。
日糧中含有較多的碳水化合物,特別是葡萄糖成分,能促進生長素的吸收利用。
3.抗生物素蛋白。
當飼料中含有生蛋白時,與其中的抗生物素蛋白結合,從而影響其利用。
4.抗生素。
飼料中添加的抗生素(如磺胺等),會影響腸道細菌合成生物素。
5.氧化酸敗。
飼料發霉、氧化酸則后,霉菌產生的生物素拮抗物會降低生物素的利用率。
6.其它因素。
飼料貯藏時間過長,高溫、高濕等,均可造成生物素的損失。
五、生物素的缺乏癥:
日糧中缺乏生物素,雛雞表現為皮炎、滑腱癥、骨粉短、發育不良(Bain,1988);肉雞表現脂肪肝腎綜合癥(Oloyo,1990);種雞則表現產蛋率、受精率、孵化率下降,雛雞發育遲緩(Bryden,1987);生長豬則表現生長緩慢、厭食、皮毛粗糙、皮炎、蹄裂、脫毛、角化(Kopirski,1989;Kornegar,1989),母豬還表現出繁殖性能下降等癥狀。
六、生物素對畜禽的影響:
1.生物素對母豬的影響。
生物素可提高母豬的繁殖性能。Cunha等(1968)首次提出日糧中添加生物素可提高母豬的繁殖性能。Komegay(1986)證明添加生物素可提高經產母豬的產活仔數。Lewis等(1991)報道,在母豬的玉米-大豆日糧中添加330ug/kg生物素,可提高產仔數、21 日齡成活率及窩重。Bryant等(1985)、Lewis等(1991)均指出,生物素可以縮短仔豬斷奶至發育的間隔時間。據彭國良試驗報道,妊娠母豬飼料中添加300-500ug/kg生物素,可提高共產活仔數。
2.生物素對生物肥育豬的影響。
生物素可提高生長豬的日增重和飼料利用率。Feggens(1995)、Menten(1992)等多次證明,在不同類型日糧添加55-550ug/kg生物素提高了生長豬的日增重和飼料利用率。據潘穗華試驗報道,斷奶仔豬日糧中添加400ug/kg生物素提高了日增重和飼料利用率,而在中、大豬日糧中添加不同量的生物素均對生長無明顯促進作用。
3.生物素對種雞的影響。
生物素可提高種雞的產蛋率和種蛋的孵化率。武英等(1995)報道,種雞日糧中添加100-150 ug/kg生物素可提高產蛋率和飼料報酬,并降低破蛋率。劉學劍(1996)報道,種雞日糧中含生物素100-200ug/kg可維持種蛋正常的孵化率,雛雞日糧中含200-250ug/kg生物素,可維持較高的成活率。
4.生物素對生長雞的影響。
生物素可促進肉雞生長,并減少雛雞猝死病的發生。Hulan等(1980)在飼料中添加生物素,雛雞猝死大幅度減少。Bryskvo(1988)報道,肉雞日糧中添加生物素,提高了成活率、日增重和飼料轉化率。