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蘇氨酸在畜禽生產(chǎn)中的研究與應用

  作者: 來源: 日期:2005-11-25  

 
        目前國內(nèi)飼料資源嚴重缺乏,特別是蛋白質(zhì)飼料的缺乏制約著畜牧業(yè)的發(fā)展。而在飼料中使用適量的氨基酸添加劑,則為常規(guī)蛋白質(zhì)以外的蛋白質(zhì)來源開辟了新的途徑。蘇氨酸通常是豬飼糧中的第二或第三限制性氨基酸,是雞飼糧的第三或第四限制性氨基酸,隨著賴氨酸、蛋氨酸合成品在配合飼料中的廣泛應用,它逐漸成為影響畜禽生產(chǎn)性能的主要限制性因素。尤其是在低蛋白日糧中添加賴氨酸后,蘇氨酸成為生長豬的第一限制性氨基酸。另外,理想蛋白質(zhì)概念的流行也使得蘇氨酸的添加顯得越發(fā)重要。因此,進一步研究與探討蘇氨酸的營養(yǎng)代謝、作用機理,為其在畜禽生產(chǎn)中的應用提供理論指導具有十分重要的意義。
        1 蘇氨酸的理化特性
        1935年Mccoy等從纖維蛋白水解產(chǎn)物中分離和鑒定出α?氨基?β?羥丁酸,1936年Meyer和Rose研究了它的空間構(gòu)型,因其結(jié)構(gòu)類似蘇糖,故將其命名為蘇氨酸,并證明它是最后被發(fā)現(xiàn)的必需氨基酸。其分子中具有兩個不對稱碳原子,存在著L?及D?四種異構(gòu)體,但只有L?蘇氨酸具有生物學活性。分子式為C4H9NO3,結(jié)構(gòu)式為CH3?CH(OH)?CH(NH2)?COOH,分子量為119.18。L?蘇氨酸為無色結(jié)晶或結(jié)晶性粉末,有時微黃,無臭微甜,可溶于水,200C時溶解度為9g/100ml水,難溶于有機溶劑,熔點253?2570C。
        2 蘇氨酸的代謝途徑與生物學作用
        蘇氨酸是僅次于含硫氨基酸的限制性氨基酸,被看成是葡萄糖異生的前體。在分解代謝中,蘇氨酸是唯一不經(jīng)過脫氨基和轉(zhuǎn)氨基作用,而是通過蘇氨酸脫水酶(TDH)和蘇氨酸脫氫酶(TDG)以及醛縮酶催化而轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)的氨基酸。在正常飼喂下,有87%的蘇氨酸通過TDG降解;在限制飼養(yǎng)或饑餓條件下,TDH在降解中起主要作用。有研究認為,大鼠體內(nèi)蘇氨酸降解的主要途徑是在TDH作用下生成丙酰COA;而豬體內(nèi)蘇氨酸氧化的主要途徑是通過TDG作用生成甘氨酸。蘇氨酸代謝的具體途徑有三條:一 通過醛縮酶(禽類蘇氨酸代謝的關(guān)鍵酶)代謝為甘氨酸和乙醛;二 通過TDG(豬蘇氨酸代謝的關(guān)鍵酶)代謝為氨基丙酮、甘氨酸、乙酰COA;三 通過TDH代謝為丙酸和α?氨基丁酸。關(guān)于蘇氨酸通過TDG分解代謝途徑可能受飼糧蛋白質(zhì)或特異氨基酸(色氨酸、蛋氨酸)調(diào)節(jié),在大鼠已得到證實。
        日糧蘇氨酸的缺乏會限制畜禽最大生長潛力的發(fā)揮,當蘇氨酸缺乏時即使增加賴氨酸或蛋氨酸,也很難使生長性能得到進一步提高,因此,在畜禽日糧中添加適量蘇氨酸是有必要的。蘇氨酸與動物的健康、生長、免疫功能及其他許多生理生化功能有關(guān)。其具體的生物學功能如下:
        (1)參與氨基酸平衡,促進蛋白質(zhì)合成
        畜禽日糧要求營養(yǎng)均衡,其中最重要的一點是各氨基酸比例要適當,蘇氨酸與賴氨酸,蛋氨酸、色氨酸及其他支鏈氨基酸與賴氨酸之間的比例均要合適,只有這樣才可使畜禽獲得最佳的生產(chǎn)性能。蘇氨酸缺乏會造成畜禽采食量下降、生長受阻、飼料利用率下降、產(chǎn)生脂肪肝及免疫機能受抑制,同時還引起一系列的生化指標發(fā)生變化;蘇氨酸過量并不影響蛋白質(zhì)的合成,但會導致蘇氨酸向碳水化合物轉(zhuǎn)化顯著增加,從而造成蛋白質(zhì)資源的浪費。還可降低腦中血清素水平,影響畜禽采食量,破壞其他氨基酸平衡。4%蘇氨酸不影響豬的生長,對雞略有影響。蘇氨酸除了可平衡氨基酸外,還能促進機體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成。據(jù)報道(Teckell等,1967),雞對蘇氨酸的吸收大部分在十二指腸,嗉囊和腺胃吸收后的蘇氨酸迅速轉(zhuǎn)變成肝臟蛋白質(zhì),沉積在體內(nèi)。封偉賢(1998)報道在生長肥育豬30kg?90kg階段,豬日糧中添加蘇氨酸可顯著提高背最長肌中蛋白質(zhì)含量。侯永清等(2001)研究表明,日糧中添加適宜水平的蘇氨酸可提高肝臟蛋白質(zhì)含量,并認為日糧中不同的氨基酸水平及比例對動物蛋白質(zhì)沉積作用主要是影響動物體內(nèi)氮的利用。血漿尿素氮可以較準確地反映動物體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝和氨基酸平衡情況,體內(nèi)氨基酸平衡良好時,血漿尿素氮濃度下降(Malmolf,1988)。Kalenyuk等(1996)給仔豬飼喂缺乏或過量的賴氨酸和蘇氨酸日糧,仔豬蛋白質(zhì)生物合成降低,加劇糞和尿中氨基酸和含氮物的排除,血清尿素氮升高,且肝臟中氨基酸氧化酶和尿素合成酶的活性增加,加速了蛋白質(zhì)的降解。但是關(guān)于蘇氨酸如何參與蛋白質(zhì)合成的詳細機制目前尚不清楚。
        (2)調(diào)節(jié)脂肪代謝
        在動物日糧中添加蘇氨酸對機體脂肪代謝有明顯的影響,它能促進磷脂合成和脂肪酸氧化。Hale等(1988)在動物日糧中添加蘇氨酸可使血清甘油三脂和LDL濃度下降,這說明蘇氨酸對脂肪代謝的影響可能是由于促進脂肪分解而使體脂減少的。封偉賢(1998)報道生長豬隨日糧蘇氨酸含量增加,第十肋骨處的背膘厚、胴體脂肪和背最長肌脂肪含量呈線形下降趨勢。給實驗動物強飼不含蘇氨酸的飼糧可使其發(fā)生脂肪肝。蘇氨酸和蛋氨酸、膽堿及生物素都有抗脂肪肝的作用,對四者如何影響肝脂沉積的問題值得深入研究。
        (3)對畜禽采食量的影響
        蘇氨酸對采食量有一定的調(diào)節(jié)作用。伍喜林等(1994)研究表明:仔豬采食量和日增重隨蘇氨酸水平的升高而增加,但超過0.748%時,采食量和日增重開始下降。Cole等(1983)報道,在動物獲得最佳生產(chǎn)性能前,隨著蘇氨酸水平的增加,采食量增加并達到高峰;蘇氨酸過多時采食量明顯降低,這與Rossell(1985)研究結(jié)果一致。雞日糧缺乏蘇氨酸時整體表現(xiàn)采食量下降(Wtanabe.R等,1997)。蘇氨酸過多或過少都降低采食量和日增重,這是因為:蘇氨酸少,影響日糧氨基酸平衡,從而引發(fā)動物采食量下降;蘇氨酸多,對采食量的影響與其代謝的特異性有關(guān),即蘇氨酸氧化途徑不能適應性地提高。或者是因為蘇氨酸可阻礙色氨酸進入腦內(nèi),這與LNAA(大分子中性氨基酸)的作用類似,但蘇氨酸轉(zhuǎn)運的主要途徑不是淋巴系統(tǒng)。(色氨酸是腦中血清素合成的前體,通過中樞系統(tǒng)影響動物采食,蘇氨酸通過影響色氨酸從而間接影響畜禽采食量)
        (4)降低仔豬腹瀉率
        許多實驗已證明通過在日糧中添加合成氨基酸降低日糧粗蛋白含量,即經(jīng)濟且對動物生產(chǎn)性能無不良影響。低蛋白日糧對于早期斷奶仔豬尤其重要,由于仔豬消化系統(tǒng)尚未發(fā)育完全,日糧中蛋白含量高時易誘發(fā)營養(yǎng)性下痢,利用添加合成氨基酸的低蛋白日糧可減少仔豬下痢發(fā)生率。瑞典學者已研制出一種乳豬補料,該料中添加各種不同的糖類和氨基酸,可控制自然發(fā)生的腹瀉。丁發(fā)源等(1994)研究表明日糧中添加蘇氨酸可明顯降低仔豬腹瀉率。
        蘇氨酸對雞的蛋白消化能力也有影響,業(yè)已證明火雞開食料中蛋白含量高會產(chǎn)生不良影響,而添加蘇氨酸可減輕多數(shù)消化障礙和腿疾。
        (5)提高畜禽免疫機能
        蘇氨酸缺乏會抑制免疫球蛋白及T、B淋巴細胞的產(chǎn)生,進而影響免疫功能。有研究認為蘇氨酸是IgG生成的第一限制性氨基酸。Kelley(1978)報道給采食高粱的初產(chǎn)仔豬補飼蘇氨酸可防止血漿IgG含量減少。Li等(1999)也報道日糧蘇氨酸可以提高血清IgG水平。在禽類免疫球蛋白分子中蘇氨酸是主要的限制性氨基酸,添加蘇氨酸可提高雛雞對新城疫病毒的抗體效價。李德發(fā)等(1998)報道,提高日糧中蘇氨酸水平有助于迅速提高生長豬血清球蛋白和IgG含量,但不影響最終含量,血清抗體血清白蛋白抗體水平隨日糧升高而升高。
        蘇氨酸除了上述功能外,還可作為一碳單位來源,參與嘌呤和嘧啶的生物合成以及5?腺苷甲硫氨酸的生物合成,并作為各種化合物甲基化的供體。   

3  畜禽的蘇氨酸需要量  
        蘇氨酸需要量應根據(jù)賴氨酸需要量確定,其原理基于IP概念。隨著營養(yǎng)學的發(fā)展,人們已認識到以總氨基酸為指標評價飼料營養(yǎng)價值和制作配方的局限性。在生產(chǎn)實踐中當滿足賴氨酸和蛋氨酸需要后,應根據(jù)回腸可消化蘇氨酸及其與賴氨酸適宜的比例配制日糧,以達到提高配合飼料的品質(zhì)和動物生產(chǎn)水平的目的。由于蘇氨酸的需要量受多種因素的影響,各種研究結(jié)果表明同種動物在同一階段對蘇氨酸的需求量可能不盡相同,本文就所查資料給出部分動物的蘇氨酸需求量。
        

 
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