摘 要：蛋氨酸是反芻動物重要營養(yǎng)成分之一，其在日糧中直接添加會被瘤胃微生物迅速降解，無法滿足動物高產(chǎn)需要。因此，瘤胃保護(hù)性蛋氨酸日益成為研究的熱點與重點。本文從蛋氨酸生化功能、保護(hù)方法及原理、對反芻動物生產(chǎn)性能的影響以及主要產(chǎn)品的應(yīng)用方面進(jìn)行了綜述。
    關(guān)鍵詞：過瘤胃蛋氨酸；反芻動物；研究進(jìn)展 

    從1891年兩位德國科學(xué)家Zuntz和Hagemann發(fā)現(xiàn)反芻動物可利用非蛋白氮到現(xiàn)今的康奈爾凈碳水化合物和蛋白質(zhì)體系（CNCPS），人類對蛋白質(zhì)營養(yǎng)的研究已經(jīng)有100多年的歷程。目前，研究者們證實蛋白質(zhì)營養(yǎng)的實質(zhì)和核心是氨基酸營養(yǎng)，且深刻認(rèn)識到蛋氨酸作為反芻動物的重要限制性氨基酸對充分發(fā)揮動物生產(chǎn)潛能，緩解蛋白質(zhì)飼料資源緊缺現(xiàn)狀，降低糞、尿氮排放以及保護(hù)環(huán)境等方面起著巨大作用。但是，由于反芻動物特殊的消化、代謝途徑，直接添加結(jié)晶型蛋氨酸會在瘤胃微生物（原蟲、細(xì)菌和真菌）作用下迅速降解而失去其顯著生物功效。因此，過瘤胃蛋氨酸成為現(xiàn)階段反芻動物營養(yǎng)研究的熱點和重點，希望通過對其的研究和應(yīng)用增加小腸限制性氨基酸數(shù)量、更加接近小腸理想氨基酸水平，進(jìn)而達(dá)到增產(chǎn)和增收的目的。本文就過瘤胃蛋氨酸的研究近況作以下闡述。

    1 蛋氨酸的理化性質(zhì)及其生物特性
    DL-蛋氨酸屬含硫氨基酸，分子式為C5H11NO2S，相對分子質(zhì)量為149.21，氮含量為9.4%，性狀為白色薄片狀結(jié)晶或結(jié)晶型粉末，有特殊氣味，味微甜，溶于水（3.3g/100mL，25℃）、稀酸和稀堿。
    蛋氨酸是必需氨基酸之一，適量添加可在調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成與代謝、提高生產(chǎn)性能、增強(qiáng)免疫力等方面對動物機(jī)體起積極作用。在代謝方面，Robinson等（1998）指出，蛋氨酸是脂質(zhì)合成中轉(zhuǎn)甲基反應(yīng)的甲基供體，其缺乏會影響乳脂的合成。蛋氨酸降解可生成肌酸，而肌酸（creatine）和磷酸肌酸（Creatine phosphate，CP）在能量儲存及利用中起重要作用。蛋氨酸在體內(nèi)可生成精胺，而精胺可促進(jìn)細(xì)胞分裂和DNA轉(zhuǎn)錄。蛋氨酸還參與動物機(jī)體腎上腺素、膽堿的合成，其缺乏會導(dǎo)致發(fā)育不良、體重減輕、肌肉萎縮、毛質(zhì)變壞等一系列缺乏癥。在提高生產(chǎn)性能方面，許多試驗表明蛋氨酸可增加高產(chǎn)奶牛產(chǎn)奶量和乳蛋白含量，可增加肉牛的日增重、縮短育肥周期降低養(yǎng)殖成本，可提高絨山羊產(chǎn)絨。在免疫力方面，研究證實蛋氨酸具有廣泛的抗菌作用，對革蘭氏陰性和陽性菌都有明顯抑制作用。韓兆玉等（2009）研究表明夏季添加過瘤胃蛋氨酸可減少外周血液中淋巴細(xì)胞凋亡。Soder等試驗證明泌乳中期的奶牛飼喂過瘤胃蛋氨酸，可增強(qiáng)外周血液T淋巴細(xì)胞增殖能力。
    蛋氨酸在所有氨基酸中毒性最強(qiáng)，添加過量會打破動物自身平衡損傷動物組織器官。楊維仁等證實過量添加蛋氨酸會破壞氨基酸平衡，使機(jī)體代謝過量氨基酸，造成尿素氮含量上升，尿氮排出量增加。陳小莉等（2002）試驗證明高蛋氨酸會使骨骼肌、血清、肝臟游離氨基酸含量失常，大鼠生長受阻且明顯損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞。

    2 過瘤胃蛋氨酸的類型及機(jī)制
    過瘤胃蛋氨酸又叫瘤胃保護(hù)性蛋氨酸，是通過物理或化學(xué)的方法保護(hù)或修飾蛋氨酸，使其最大程度避免瘤胃微生物的降解，從而過瘤胃被小腸吸收利用。這種產(chǎn)品應(yīng)公認(rèn)安全（GRAS）、氨基酸平衡和在小腸內(nèi)有效吸收且在與青貯飼料配合使用時保持穩(wěn)定。
    2.1 化學(xué)保護(hù)法
    化學(xué)保護(hù)法其機(jī)制是通過一定的化學(xué)反應(yīng)掩蔽蛋氨酸中的氨基，然后利用瘤胃微生物重新形成氨基，從而達(dá)到過瘤胃的目的，使蛋氨酸進(jìn)入小腸被有效吸收利用。目前主要產(chǎn)品為氨基酸類似物（液態(tài)蛋氨酸羥基類似物，HMB）和氨基酸金屬螯合物（蛋氨酸鋅、蛋氨酸硒等），此二者皆具有穩(wěn)定的過瘤胃性能，且在促進(jìn)纖維素消化、微生物脂類和蛋白質(zhì)合成以及防治蹄腐爛、蹄裂、蹄間皮膚炎、蹄葉炎等方面各自發(fā)揮重要作用。
    2.2 物理保護(hù)法
    物理保護(hù)法主要指氨基酸包被法，即脂肪包被、纖維素包被和高分子材料包被。機(jī)制是利用反芻動物瘤胃（pH5～7）和真胃、小腸（pH2～3）存在明顯pH差這一生理特征，選用pH敏感材料包被蛋氨酸，使其在瘤胃內(nèi)穩(wěn)定而在真胃、小腸易釋放吸收，最終達(dá)到過瘤胃的目的。常用的包被材料有脂肪（動物油脂、植物油脂、棕櫚油脂肪粉）、纖維素（乙基纖維素、羥丙基纖維素）和高分子聚合物（丙烯酸樹脂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型）。

    3 過瘤胃蛋氨酸對反芻動物的影響
    3.1 過瘤胃蛋氨酸對奶牛的影響
    3.1.1 對采食量的影響
    采食量是提高奶牛生產(chǎn)性能的重要因素之一，研究過瘤胃蛋氨酸對采食量的影響意義重大。目前的研究結(jié)果不能確定過瘤胃蛋氨酸是否能夠增加奶牛采食量，在肉骨粉、玉米酒糟日糧中添加過瘤胃蛋氨酸顯著增加了干物質(zhì)采食量，但在以肉骨粉和水解羽毛粉為主要蛋白質(zhì)飼料以及豆粕日糧中添加過瘤胃蛋氨酸不能提高干物質(zhì)采食量。因而過瘤胃蛋氨酸對干物質(zhì)采食量的影響與基礎(chǔ)日糧的組成有關(guān)。
    3.1.2 對瘤胃內(nèi)環(huán)境的影響
    瘤胃內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定是奶牛高產(chǎn)的重要保證。研究表明當(dāng)25%的瘤胃氮來自于氨基酸時，瘤胃微生物生長性能最佳。Salbury等（2005）試驗證實蛋氨酸和蛋氨酸羥基類似物（MHA）能夠促進(jìn)瘤胃微生物的生長。韓占強(qiáng)等（2008）研究了3種過瘤胃蛋氨酸（棕櫚油脂肪粉為壁材）對瘤胃揮發(fā)性脂肪酸和菌體蛋白的影響，結(jié)果表明有提高乙酸、丙酸濃度和降低丁酸的趨勢，能夠提高菌體蛋白濃度，但是影響都不顯著（P>0.05）。林英庭等（2008）研究了3種過瘤胃蛋氨酸（棕櫚油脂肪粉為壁材）對瘤胃pH和氨態(tài)氮（NH3-N）濃度的影響，結(jié)果表明過瘤胃蛋氨酸的添加能夠增強(qiáng)瘤胃微生物利用NH3-N合成菌體蛋白的能力，提高NH3-N的利用效率。
    3.1.3 對產(chǎn)奶量、乳成分的影響 
    產(chǎn)奶量、乳成分是衡量過瘤胃蛋氨酸有效性的重要指標(biāo)。V.Kudrna等（2009）以青貯料和精飼料為基礎(chǔ)日糧，研究了產(chǎn)犢前后添加RP-Met對奶牛產(chǎn)奶性能、奶成分和血液指標(biāo)的影響。試驗表明每頭添加RP-Met18.2g/d對產(chǎn)奶量、乳脂和乳蛋白含量影響不顯著，但能夠顯著提高奶中必需氨基酸濃度。Izumi等（2000）、Kowalski等（2003）、Broderick等（2005）的研究表明泌乳初期添加RP-Met對產(chǎn)奶量和奶成分影響不顯著，研究結(jié)果與以上相似。但是也有不一致的研究結(jié)果，Lara等（2006）以苜蓿草、青貯玉米和精料為基礎(chǔ)日糧（精粗比為52:49），研究了添加不同水平RP-Met（0、8、16、24g/d）對荷斯坦奶牛產(chǎn)奶量的影響，結(jié)果表明產(chǎn)奶35kg/d需添加RP-Met 16g/d，RP-Met對產(chǎn)奶量和乳蛋白含量影響顯著，對干物質(zhì)進(jìn)食量、體重、體況和乳脂率影響不顯著。Samuelson等（2001）、Broderick等（2008）試驗也表明添加RP-Met能夠有效提高產(chǎn)奶量和乳蛋白含量。
    從以上可以看出，添加RP-Met對產(chǎn)奶量和乳成分的影響其研究結(jié)果并不完全一致，受到動物品種、年齡、體況、基礎(chǔ)日糧等多方面因素的影響。Socha等（2005）經(jīng)研究作出推論，泌乳早期添加RP-Met的效果與日糧粗蛋白質(zhì)水平、可代謝蛋白供給量和瘤胃非降解蛋白小腸可消化率有關(guān)。因而在以后的試驗中有必要統(tǒng)籌考慮各主要影響因素，確保試驗結(jié)果的參考價值。
    3.1.4 對血液指標(biāo)的影響
    Alex Bach等（2000）用4頭荷斯坦奶牛以典型的產(chǎn)奶中期日糧配方為基礎(chǔ)日糧并添加SDM（0、30、60g/d）、MSDM（60g/d）進(jìn)行4×4拉丁方試驗。研究發(fā)現(xiàn)最高蛋氨酸血漿濃度（133.9μm）為SDM（60g/d）。試驗表明過瘤胃蛋氨酸的低瘤胃降解率能夠最大限度提升血漿蛋氨酸濃度，且血漿濃度曲線可用于預(yù)測過瘤胃蛋氨酸的生物有效性。Thivierge等（2002）得出相似結(jié)論，血漿蛋氨酸濃度可以作為小腸氨基酸供給量的評定指標(biāo)。ARDALAN等（2011）以40頭荷斯坦奶牛隨機(jī)分為4組進(jìn)行2×2拉丁方試驗設(shè)計，研究從產(chǎn)前4周到產(chǎn)后10周添加RP-Met對奶牛血漿代謝物含量的影響。試驗表明產(chǎn)前添加RP-Met對血漿甘油三酯、血漿葡萄糖、血漿總蛋白、血漿游離脂肪酸、 β-羥基丁酸、血漿尿素氮和血漿天冬氨酸轉(zhuǎn)移酶無顯著影響；產(chǎn)后添加RP-Met能夠顯著提高血漿天冬氨酸轉(zhuǎn)移酶含量和降低血漿蛋白濃度。Krober等（2000）得出相似結(jié)論，RP-Met能夠顯著影響泌乳初期奶牛天冬氨酸轉(zhuǎn)移酶的濃度。就血漿游離脂肪酸濃度，近期研究表明RP-Met添加可顯著降低游離脂肪酸濃度，但是Bateman等（1999）研究表明RP-Met對血漿游離脂肪酸濃度無顯著影響。在血漿尿素氮方面，Roseler等（1993）研究表明其可以反應(yīng)奶牛及日糧的蛋白質(zhì)情況，如日糧粗蛋白質(zhì)水平、粗蛋白質(zhì)可消化性以及能量水平等。但Overton等（1998）、Bateman等（1999）研究發(fā)現(xiàn)RP-Met對血漿尿素氮影響不顯著。Stretelski等（2009）研究報道了RP-Met可以顯著提高產(chǎn)前期血糖濃度。
    3.2 過瘤胃蛋氨酸對肉牛的影響
    反芻動物日糧中營養(yǎng)成分不足時機(jī)體會通過降解體組織的方式以滿足維持和生產(chǎn)需要，從而導(dǎo)致氮代謝異常。因此，體內(nèi)幾種主要氮含量的變化可作為評估日糧和動物體內(nèi)營養(yǎng)平衡與否的重要指標(biāo)。Archibeque等（2002）在對8頭安格斯牛4×4拉丁方試驗中，通過同位素法和頸靜脈插管法研究了RP-Met對氮代謝的影響，結(jié)果表明添加RP-Met（25g/d）可以提高氮的沉積率（27.9g vs 23.7g，P<0.089）和氮的消化百分比（40.4% vs 34.6%，P<0.094），降低尿氮的排放（41.2g vs 44.6g，P=0.10）。Klemesrud等（1998）在肉牛飼喂中發(fā)現(xiàn)以羽毛粉和家禽副產(chǎn)物粉為主要蛋白質(zhì)原料時，RP-Met和RP-Lys不是第一限制性氨基酸。Südekum等（2004）通過標(biāo)準(zhǔn)血液測定法研究了3種過瘤胃蛋氨酸產(chǎn)品對肉牛的生物利用率，結(jié)果表明RP-Met可提高血漿蛋氨酸濃度。姜淑貞等（2002）研究發(fā)現(xiàn)投飼動物油包被蛋氨酸可顯著增加肉牛、氮沉積以及氮、必需氨基酸的小腸表觀消化率，降低尿氮、血漿氨氮和血漿游離氨基酸含量，最佳十二指腸蛋氨酸需要量為13g/d。楊在賓等（2004）研究結(jié)果與前者一致。羅雄等（2009）研究了過瘤胃蛋氨酸對西門塔爾牛玉米秸稈瘤胃降解率的影響，結(jié)果表明RP-Met可顯著提高玉米秸稈干物質(zhì)（DM）、有機(jī)物（OM）、中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）的瘤胃有效降解率 （P）以及降解速度常數(shù)（C），顯著提高劣制玉米秸稈的利用率。
    從以上可以看出，蛋氨酸可成為肉牛的第一限制性氨基酸，但是因基礎(chǔ)日糧、動物品種、體況等因素的改變而會發(fā)生變化，添加過瘤胃蛋氨酸可顯著改善體內(nèi)氮代謝水平，提高肉牛的生產(chǎn)性能。

    4 過瘤胃蛋氨酸產(chǎn)品
    目前過瘤胃蛋氨酸產(chǎn)品主要有以下幾種：

表1 RPMet產(chǎn)品

    較常用的產(chǎn)品主要是Smartamine M^TM（SmM）和Mepron^M85且多用于科研領(lǐng)域。Südekum等（2004）比較了3種過瘤胃蛋氨酸產(chǎn)品Smartamine M^TM、Mepron^M85 和METHIO-BY的使用效果，提高血漿蛋氨酸濃度分別為2016%、58%和82%，結(jié)果表明Smartamine M^TM添加效果最好。Kudrna等（2009）試驗得出添加Mepron^M8518.2g/d可提高血漿蛋氨酸濃度，但是對產(chǎn)奶性能和奶成分無顯著影響。Schwab等（2001）研究了Smartamine M^TM、HMB、HMBi以及1/3 HMB和2/3 HMBi混合物的添加效果，結(jié)果表明SmM和HMBi可顯著增加乳蛋白濃度，HMB影響不顯著。

    5 結(jié)語
    近年來科研工作者們對過瘤胃蛋氨酸的研究不斷深入，但是我們必須清醒認(rèn)識到對過瘤胃蛋氨酸的研究只是滿足反芻動物對限制性氨基酸需要和建立小腸可利用氨基酸理想模式宏大工程的冰山一角，仍有很多問題值得進(jìn)一步研究：一是深入研究蛋氨酸在動物體內(nèi)的代謝途徑和機(jī)理，進(jìn)一步了解蛋氨酸對反芻動物營養(yǎng)、生產(chǎn)、免疫等方面的作用機(jī)制；二是進(jìn)一步優(yōu)化蛋氨酸過瘤胃技術(shù)便于大規(guī)模推廣、應(yīng)用，并以此為基礎(chǔ)探索其他限制性氨基酸、維生素及小肽制品等的包被方法；三是充分研究添加過瘤胃蛋氨酸和過瘤胃賴氨酸的協(xié)同效應(yīng)，確定其適宜添加量和比例，以求最佳使用效果；四是以過瘤胃氨基酸研究為核心，積極開展反芻動物低蛋白質(zhì)日糧的研究工作，以緩解蛋白質(zhì)資源緊缺之現(xiàn)狀。
    （參考文獻(xiàn)略）