1、蘇氨酸的理化性質
蘇氨酸的化學名稱為α-氨基-β-羥丁酸,因其結構類似于蘇糖,故命名為蘇氨酸,是最后發現的必需氨基酸。其分子式為C4H9NO3,結構式為CH3-CH(OH)-CH(NH2)-COOH,相對分子質量為119.18。從結構式可以看出,蘇氨酸分子中具有2個不對稱碳原子,有4種異構體,其中D-蘇氨酸不能被動物吸收利用。天然存在的 L-蘇氨酸為無色或微黃色晶體,無臭、微甜,可溶于水,20 ℃時溶解度為9 g/100 mL,難溶于有機溶劑,熔點為253~257℃;D-蘇氨酸為斜方晶,是無色或白色結晶粉末,溶于水,不溶于有機溶劑,易被堿破壞,熔點229 ℃~230 ℃。 蘇氨酸是唯一不經過脫氨基和轉氨基作用而是通過蘇氨酸脫水酶和蘇氨酸脫氫酶以及蘇氨酸醛縮酶催化轉變為其他物質。蘇氨酸除了可以平衡體內的氨基酸之外,還可以作為一碳單位來源,參與嘌呤和嘧啶的生物合成以及S-腺苷甲硫氨酸的生物合成、并可作為各種化合物甲基化的供體。
2、蘇氨酸在養豬生產中的作用
2.1 平衡氨基酸,促進體內蛋白的合成,降低日糧蛋白水平
蘇氨酸的一個重要作用是平衡氨基酸,促進蛋白質合成。日糧中不同的氨基酸水平及比例會影響動物體內氮的利用。添加蘇氨酸可平衡整體氨基酸水平,使蘇氨酸與賴氨酸保持適當的比例對生產性能的影響尤為明顯,馮杰、許梓榮(2003)研究表明,賴氨酸和蘇氨酸的比值為0.72時效果最好[1]。Zimmerman(1987)認為,添加高于正常生長需要的蘇氨酸(提高l2%)有利于豬瘦肉的最大沉積。同時使用賴氨酸和蘇氨酸可以在不影響動物生產性能的前提下,降低日糧蛋白質水平,節約蛋白質資源,有利于防止仔豬的下痢 [2]。張紅等試驗表明,生長豬日糧蛋白質水平由16%下降到13%,以菜籽粕完全代替魚粉,補加蘇氨酸,可達到常規蛋白質相應水平的生長性能,降低了飼養成本。 蘇氨酸在體內通過三羧酸循環可以轉變為絲氨酸、甘氨酸等非必需氨基酸,同時蘇氨酸可轉變成丁酰輔酶A、琥珀酰輔酶A異生成糖,維持體內血糖的平衡。
2.2 對采食量的影響
蘇氨酸的一個重要作用是它對畜禽采食量的影響。Cole等報道,在動物獲得最佳生產性能前,隨蘇氨酸水平的增加,采食量逐漸增加并達到高峰,動物在達到最佳生產性能時,采食量降至極限區。伍喜林等對蘇氨酸影響仔豬采食量的研究表明,蘇氨酸對采食量有一定的調節作用,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%時采食量和日增重又開始下降[3]。Rossell等對斷奶仔豬的研究表明:蘇氨酸超過最大需要量時,隨蘇氨酸水平的升高,采食量和日增重持續下降。蘇氨酸過少或過多都會降低采食量和日增重,這可能與添加蘇氨酸影響了日糧的適口性和氨基酸平衡有關。
2.3 提高免疫機能
在機體的免疫系統中。抗體、免疫球蛋白都是蛋白質。蘇氨酸缺乏會抑制免疫球蛋白及T、B淋巴細胞的產生,從而影響免疫功能。胡倡華報道,蘇氨酸在免疫系統中的重要作用可能與蘇氨酸能促進抗體合成有關。蘇氨酸對妊娠母豬的體液免疫起主導作用,在含高粱的日糧中添加蘇氨酸。可以防止母豬血漿中IgG含量的減少。在試驗動物的日糧中添加蘇氨酸和賴氨酸,胸腺重量增加,并且增強皮膚對異源移植的排斥和對綿羊紅細胞的抗體效價[4]。侯永清研究表明,不同蛋氨酸水平影響胸腺占體重的比例,而不同蘇氨酸水平則影響脾臟占體重的比例,且2種氨基酸均顯著影響血液中IgG的含量及半數溶血值,說明這2種氨基酸與免疫機能有關[5]。鄭春田等報道,提高日糧蘇氨酸水平有助于迅速提高生長豬血清球蛋白和IgG含量(P<0.05),但不影響最終含量[6]。血清抗牛血清白蛋白抗體水平隨日糧蘇氨酸水平升高而升高。
2.4 改善胴體品質
在動物日糧中添加蘇氨酸對機體脂肪代謝有明顯的影響。Westermeier在動物日糧中添加蘇氨酸,導致血清甘油三脂和低密度脂蛋白(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。日糧中不同蘇氨酸與賴氨酸比例對生長肥育豬內臟器官未產生顯著影響[7]。伍喜林報道,日糧蘇氨酸水平為0.68%時,抗脂肪肝的效果較強。 研究發現,日糧中添加蘇氨酸能顯著提高瘦肉率、胴體肌肉和眼肌面積、背最長肌中水分和蛋白質的含量(P<0.05),隨著日糧蘇氨酸含量的增加,第10肋骨處的背膘厚、胴體脂肪和背最長肌的脂肪含量呈線性下降趨勢(P<0.05) [8]。馮杰和許梓榮研究表明,蘇氨酸與賴氨酸的不同比例對生長豬生產性能和胴體品質有一定影響,在保證賴氨酸需要的基礎上,兩者比例為0.72時可促進生長、改善胴體組成。
3、豬蘇氨酸的需要量
豬對蘇氨酸的需求量受豬的品種、類型、生長階段、性別、體內蘇氨酸代謝狀況及飼糧氨基酸平衡情況等多種因素影響。各國飼養標準也不一致。NRC(1998)推薦20~50 kg和50~80 kg體重生長豬的需要量分別為0.61%和0.51%。ARC(1981)推薦量分別為0.82%和0.63%。許振英(1992)總結了50—80年代主要限制性氨基酸的需要量,指出10~20 kg豬蘇氨酸的理想配比為0.47±0.1,生長豬蘇氨酸的理想配比為0.5±0.01。
4、蘇氨酸的缺乏與過量
動物缺乏蘇氨酸時的整體表現是采食量下降,生長受阻、飼料利用率下降、脂肪肝和免疫機能抑制等癥狀。同時,還引起一系列生化指標的變化:肝糖元濃度增加,血漿游離限制性氨基酸濃度降低,血清、脂蛋白和游離脂肪酸濃度降低等,血漿和腦中,蘇氨酸量升高[9]。Kalenyuk等給仔豬飼喂缺乏或過量的賴氨酸和蘇氨酸日糧,仔豬采食量降低,蛋白質和能量沉積下降,蛋白質生物合成降低。加劇糞便和尿中氨基酸和含氮物的排除。使血中氨基酸的濃度下降.血清尿素氮(SUN)升高,且肝臟中氨基酸氧化酶和尿素合成酶的活性增加。加速了蛋白質的降解。伍喜林綜合報道,飼喂不含蘇氨酸的飼料,引起一系列的生長及形態學的變化。增重遲緩,肝臟增重顯著,腓腸肌重量降低。胰腺、頜下腺、甲狀腺和脾臟發生萎縮。此外,嚴重缺乏蘇氨酸引起6-磷酸葡萄糖脫氫酶活性上升,磷酸化酶和羧氨酸酶活性顯著降低,而甘氨酸合成酶、精氨酸酶、組氨酸酶和酸性磷酸酶的活性無顯著變化。
5、添加蘇氨酸應注意的問題
5.1 不能過量
過量蘇氨酸并不能對豬的生長性能和胴體組成起到有利的作用,還會由于蘇氨酸的過量導致其他氨基酸的相對不足,使其他氨基酸的利用率降低,造成飼料成本升高等不利結果。在母豬妊娠期間尤其不能出現蘇氨酸過量問題,因為過量蘇氨酸可使大腦皮質中甘氨酸濃度升高,大腦皮質中甘氨酸濃度升高會影響大腦神經遞質的平衡,對胎兒的大腦發育造成不利影響。
5.2 注意日糧蛋白、賴氨酸水平
日糧蛋白水平和日糧賴氨酸水平是影響動物蘇氨酸需要量的一個重要因素,基于目前流行的理想蛋白質概念,蘇氨酸和賴氨酸的需要量成一定的比例,這樣才能降低畜禽對飼糧蛋白水平的要求,而在高蛋白日糧中添加蘇氨酸則很難取到預期的效果。
5.3 防止蘇氨酸的濫用
并不是所有的動物日糧中都必須添加蘇氨酸,在采用蘇氨酸含量高的飼料原料時,蘇氨酸如能達到動物的生長或生產的要求,則飼糧中無須添加蘇氨酸,一般而言,在玉米花生型、高粱大麥型飼糧中需要添加蘇氨酸。
5.4 注意氨基酸之間的拮抗
由于蘇氨酸與其他氨基酸之間存在協同或拮抗的關系。因此,其他氨基酸的含量也會影響蘇氨酸的需求量。尤其是蘇氨酸與賴氨酸、蛋氨酸、甘氨酸、色氨酸之間的相互影響。例如,不同水平的蛋氨酸不影響血漿尿素氮及血清總蛋白的含量,但影響血清游離蛋氨酸及蘇氨酸水平。日糧蛋氨酸水平較高時。血清游離蛋氨酸及蘇氨酸水平也較高。蘇氨酸需要量在很大程度上與賴氨酸的需要量相關。當日糧中的賴氨酸或蛋氨酸過量時。蘇氨酸的需求量增大。飼糧中的蘇氨酸至少有30%轉化成甘氨酸,占體內整個甘氨酸合成的10%~50%。
另外,維生素、激素、脂肪類型均可影響蘇氨酸在體內的利用,在添加蘇氨酸時必須全面考慮,以配制出高效且又經濟的日糧。