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蛋氨酸钙在反刍动物中的应用

  作者: 来源: 日期:2003-01-01  

  反刍动物蛋白质营养主要表现在瘤胃微生物对降解蛋白质(RDP)的需要和十二指肠对饲料蛋白质需要两个部分。微生物蛋白质可满足反刍动物对蛋白质需要的30%~40%,其余则由非降解蛋白质(UDP)(又称过瘤胃蛋白质)来满足。众所周知,蛋白质营养实际上是氨基酸的营养,关于反刍动物利用氨基酸的研究,最初只是从瘤胃微生物的营养需要来考虑,但对于高产反刍动物(如高产奶牛),仅靠瘤胃微生物合成的菌体蛋白质,尚不能满足其对蛋白质的需要。由于反刍动物具有特殊的瘤胃发酵降解功能,如果在饲料中直接添加未经保护的氨基酸,则在瘤胃中部分或完全降解,最终到达小肠可被吸收利用的氨基酸量减少。因此经过处理的过瘤胃氨基酸,越来越受到人们的重视。由于蛋氨酸和赖氨酸是反刍动物增重、产奶或产毛的限制性氨基酸,因此过瘤胃氨基酸(又称瘤胃保护性氨基酸、瘤胃旁路氨基酸)的研究主要集中在这两种氨基酸上。氨基酸的过瘤胃保护性措施有:1)将易被水解的氨基酸,转变成氨基酸的衍生物(如氨基酸的类似物、聚合物等)使其在瘤胃中不被瘤胃微生物所利用,从而避开了瘤胃内的脱氨和转氨作用,而在真胃中可被利用;2)对氨基酸进行包被(埋)处理,选择对pH敏感的包被材料(如脂肪、纤维素及其衍生物、聚合物等)对氨基酸进行包埋或微胶囊化处理,使其在瘤胃内稳定而在真胃内可被分解,从而使氨基酸游离出来,被小肠吸收以达到保护氨基酸的目的。

  N-羟甲基-DL-蛋氨酸钙是蛋氨酸的衍生物,对于反刍动物属于过瘤胃氨基酸。本文简要介绍其在反刍动物蛋白质营养和饲养中的应用研究发展。

  1 N-羟甲基-DL-蛋氨酸钙:N-羟甲基-DL-蛋氨酸钙是蛋氨酸的衍生物,商品名为Mepron,分子式为[CH3(CH2)2-CH(NH-CH20H)-COO]2Ca·2H20,分子量为432,技术指标:DL-蛋氨酸≥67%,甲醛≤14%,钙≥97%。微溶于水和乙醇,易溶于稀酸,可溶于醚,毒性低,是甲基供体和抗脂肪肝剂。N-羟甲基-DL-蛋氨酸及其盐类具有广泛的抗菌和抑菌活性,对革兰氏阳性和阴性菌均具有抑制作用。N一羟甲基-DL-蛋氨酸钙可通过α-氨基酸的羟甲基化而得。

  2 N一羟甲基-DL-蛋氨酸钙对反刍动物生产性能的影响:Mihaly等(1990)研究的一种内含蛋氨酸、N-羟甲基-DL-蛋氨酸盐的催乳激素预混剂,可提高产奶量并可调节生理代谢,阻止代谢紊乱。T.M.Kenna和C.G. Schwab(1981)研究了不同氨基酸衍生物(24g/d N-羟甲基-DL-蛋氨酸钙、64g/d二羟甲基-L-赖氨酸钙、638g/d甲醛处理酪蛋白酸钠)又对自由采食67%玉米青贮料、33%浓缩料和2.2kg干草/头/d(其粗蛋白质含量为11%~12%)的泌乳牛生产性能的影响,发现氨基酸衍生物对饲料采食量、产奶量、乳组成以及日粮氮的利用无影响,但甲醛处理酪蛋白组的产奶量、乳蛋白、乳脂肪、饲料转化率等校正为4%的奶时最高;处理组相对于其他必需氨基酸而言,血浆中蛋氨酸和赖氨酸浓度没有差异。日粮低pH值可能是导致这些衍生物在消耗以前就大量分解,从而导致试验结果差异不明显的原因。

  Bungstaller等(1983)研究了日粮中添加保护性大豆蛋白和N-羟甲基-DL-蛋氨酸钙对高产奶牛的采食量、产奶量、乳中尿素、血液中尿素、葡萄糖、胆红素含量和肝脏中酶活性的影响,在高产奶牛泌乳期内的前14周,分别添加14%用12.5%甲醛处理的大豆蛋白、0.2% N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙,与对照组相比,产奶量既不受保护性蛋白质也不受N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙的影响,各组均在泌乳期的第4周达到泌乳高峰,在试验的后一阶段和试验后的6个月亦未发现差异。各组在泌乳期的前2周乳脂含量较高,它提示奶牛泌乳初期不可避免地动用了体脂贮备。两个试验组在泌乳期的第3~4周乳脂含量已经稳定,但对照组在泌乳期内乳脂含量持续降低直到第7~8周,尔后又逐渐升高。各组乳蛋白含量均显著降低直至泌乳期的第3~4周,各组之间无差异。在泌乳期的前两个月,随着基础饲料采食量的增加,血浆中尿素的平均含量增加,但3个试验组均维持在生理正常范围内,没有差异,整个试验期内血液中葡萄糖含量相对较高。饲喂甲醛处理的大豆蛋白组相对于N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙组和其他组别,泌乳期2周内血液中葡萄糖平均含量显著降低;N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙组血液中胆红素含量处于生理正常范围内,而对照组1个月以后才达到,喂保护性大豆蛋白组更迟才达到生理正常水平。对照组肝脏中的谷氨酸脱氢酶显著高于两个试验组,而谷氨酸转移酶三者无差异。饲喂保护性蛋氨酸之动物肝功能稳定应归功于N一羟甲基-DL一蛋氨酸钙支持了肝脏的代谢。

  Doil和Harmyer(1987)研究认为,在妊娠末期最后一周和泌乳期内的前8周,在奶牛日粮中添加21 g/d N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙,可降低血液中酮体水平的增加,并限制血液中糖浓度的降低,这一效应尤其表现在能量限制性日粮中。在能量充足的日粮中,产奶量不受N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙的影响,而在能量限制性日粮中,N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙可提高产奶量。在日粮中添加N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙可降低泌乳早期的乳脂含量,而增加泌乳后期的乳脂含量。

  Aleksandrov等(1987,1988)报道:在奶牛日粮中添加35g/d N一羟甲基一 DL一蛋氨酸钙进行了为期30d的试验,结果日均产奶量 N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙组、未保护的蛋氨酸组、微胶囊包被处理的蛋氨酸组、对照组(不添加)分别为28.1、26.7、25.3、25.6kg,表明日粮中添加 N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙可避免瘤胃微生物的降解,从而提高产奶量、血浆中游离蛋氨酸水平以及乳脂肪、乳蛋白的含量。在奶牛日粮中添加N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙可提高日平均干物质的摄食量,矿物质和其他营养物质的消耗与干物质的消耗具有相似的趋势;添加组血浆中平均尿素水平为28.88 mg/kg,而不添加组为30.57mg/kg,但二者差异不显著;在整个泌乳期之前就添加保护性蛋氨酸将提高动物的采食量,并对高产奶牛的产奶量具有潜在的增加趋势(Yekini等,1989)。

  化学保护性蛋氨酸(N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙)和物理保护性蛋氨酸在体外瘤胃液中培养3 h以测定 DL-蛋氨酸转化为甲基硫酸的量,化学保护性蛋氨酸和物理保护性蛋氨酸的降解率分别为对照组的60.0 %和73.8%(Khristov等,1988)。在39℃、18 h瘤胃液体外培养试验中,蛋氨酸表现出最大的促瘤胃微生物生长反应,DL-S一甲基一蛋氨酸盐酸盐和N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙次之,而蛋氨酸羟基类似物和蛋氨酸亚规则未表现出促生长效应(Hegedus等,1993 )。以上体外培养试验结果表明N一羟甲基一DL蛋氨酸钙可相对避免瘤胃微生物的降解。

  在青年荷斯坦犊牛日粮中添加 0.10 % N羟甲基一DL一蛋氨酸钙,加或不加 0.30 % N一羟甲基一L一赖氨酸钙直到 12周龄,或添加 0.20% N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙于含57%玉米粉、10%苜蓿草粉、10%燕麦、10%燕麦壳、3%豆粕,粗蛋白质水平为13%(干物质基础)的颗粒型开食料中,其体增重、氮平衡、营养物质的消化率等未得到改善;在断奶后的5~12周添加 0.10% N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙可显著提高平均增重,肉料比(试验组、对照组分别为0.38、0.35);在开食料中将粗蛋白质含量提高到 15%,可提高体增重、饲料转化率以及日粮中可消化营养物质的含量,处理组血浆蛋氨酸、胱氨酸浓度不受影响,但随着N-羟甲基一DL一蛋氨酸钙添加量的增加,蛋氨酸+胱氨酸占总必需氨基酸的比例呈线性增加(Charles和Schwab,1980)。

  生长牛的氮平衡试验和血浆游离氨基酸水平的试验研究表明:生长牛喂以半纯合日粮口服N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙和皱胃灌注L一蛋氨酸均比对照组增加日平均氮存留;在肉牛的自然日粮中,添加 N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙或添加用甲醛处理的豆粕,其日增重、增重耗料比与对照组相当或更高并增加氮存留,表明添加剂的促生长效应(Baker等,1976)。羔羊日粮中以DL一蛋氨酸、N一羟甲基一DL-蛋氨酸钙、油酰-DL一蛋氨酸形式添加0.2%的蛋氨酸,在氮平衡上未表现出差异,但油酰一DL一蛋氨酸组羔羊血浆蛋氨酸浓度较低,而DL一蛋氨酸、N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙两组血浆蛋氨酸浓度本表现出差异,血浆赖氨酸水平差异不显著(Peteron等,1978)。在饲料中添加 4g/d蛋氨酸或5.3g/d的N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙,5周后与对照组相比,可分别提高羊毛生长104%、122%,表明 N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙具有提高营养、促进羊毛生长等特点(Goldund,1974)。Cottle(1988)在青年阉羊、美利坚羔羊、芜利奴断奶羊中所做的试验,亦得到了相似的结论。Stewart和 Masters(1990)报道:连续 3周添加 3.6g/d N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙和不添加组相比较,羊毛生长、体增重以及血浆蛋氨酸水平无差异,但血浆硫酸酯水平较对照组高25%~40%。

  从以上综述的情况看,N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙对反刍动物生产性能的影响效果不一,但总的来看,在日粮中添加适量的N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙,可提高动物的产奶量、产毛量、日增重。饲料转化率。N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙的添加效应,受诸多因素的影响,比如:动物品种与性别、饲粮组成(精粗比例)。添加剂量与添加期别、能量与蛋白质营养水平高低、矿物质与维生素、氨基酸的组成与平衡等。为了充分发挥N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙的添加效应,必须全面考虑影响反刍动物生产性能的各方面因素。

  3 N羟甲基一DL一蛋氨酸钙的毒性:鸡的生物学试验表明:在蛋氨酸缺乏日粮中添加0.l%的 N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙,可达到与DL一蛋氨酸同分异构体相同的功效,但当添加超过需要量水平时,N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙比DL一蛋氨酸表现更大的毒性(Richanlson等,1976)。羟甲基蛋氨酸钙对于鸡以0.5 %的水平添加于日粮中和蛋氨酸一样有效,可提高采食量和日增重,但当以2%水平添加羟甲基蛋氨酸钙时将导致生长率显著降低(Buttery等,1977)。

  4 N羟甲基一DL一蛋氨酸钙含量分析方法:可用硫代硫酸钠滴定分析N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙中的蛋氨酸含量或用铬变酸(1,8-二羟基萘一3,6-二磺酸)与其发生显色反应并采用分光光度法来分析甲醛的含量,从而得以分析测定出N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙纯品或混合物中的含量。上述方法测定蛋氨酸和甲酸的回收率均较高,分别为97.2%、99.3 %,而且采用上述方法对N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙中蛋氨酸一甲醛比例的测定与理论值相吻合(Ranfft,1981),因此这两种方法均可采用。

  5 N一羟甲基一DL一蛋氨酸钙生物学效价的评定方法:可通过饲养试验以观察动物的生长生产性能指标(如日增重、产毛量、产奶量、采食量。耗料增重比、饲料转化效率等);也可通过动物生理生化代谢试验以观察血浆(血清)中尿素、尿酸、蛋氨酸、甲基硫醇、硫酸酯水平以及通过氮平衡试验、体外水解试验等评定。这些方法可以单独使用,亦可结合使用,应视具体情况灵活应用。

  

 
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