氨基酸锌在动物生产中的研究应用进展
1前言
锌是动物生长必不可少的微量元素之一,直接参与动物体内酶的构成,通过调节和控制酶的结构和功能进
而影响机体的各种代谢活动。同时,锌对维持细胞的正常结构和功能起着非常重要的作用,可促进机体的生长发育,延缓衰老。锌还可作为免疫辅助因子、免疫增强剂、抗氧化剂和补体,增强动物机体的免疫功能,保持畜禽生殖器官的完整性,在动物生产中具有非常重要的作用[1,2]。
饲料中常用来补充微量元素锌的锌源包括两类:无机锌和有机锌,无机锌包括氧化锌、硫酸锌等,无机锌最大的优势是价格便宜,因此在过去很长一段时间饲料工业的锌源一直依赖无机锌,但后来人们发现无机锌吸收率低,并且不稳定,还会与其他微量元素产生抑制作用,未被动物吸收的无机锌通常会残留在动物体内或被排泄出去造成二次污染,对水体和土壤都存在很大的威胁。氨基酸锌是有机锌的主要代表之一,其借助动物对氨基酸的吸收来达到对锌的吸收,因此吸收率高、稳定性好、无残留,正逐步取代无机锌成为主要的锌源,在饲料工业中具有广阔的发展前景。
2氨基酸锌制备中氨基酸的来源
氨基酸锌主要分为两种形式,氨基酸螯合锌和氨基酸络合锌,都是将氨基酸和无机锌按照一定比例进行反应生成。目前价格是制约氨基酸螯合锌发展的主要因素,锌盐的价格便宜,因此解决此问题就要从氨基酸的来源入手,充分利用廉价氨基酸,借助高新技术来提高氨基酸锌的螯合率,缩短生产时间,降低氨基酸螯合锌的生产成本,为氨基酸锌在饲料工业中的长足发展做好铺垫。
周燕芳等[3]利用低值鱼蛋白经过酶解分解出来的游离氨基酸与硫酸锌螯合生成氨基酸锌,螯合率达到80.5%。利用饲料级豆粕通过硫酸水解也可获得复合氨基酸,与硫酸锌反应制备复合氨基酸螯合锌,作为新一代饲料添加剂具有很好的发展前景[4]。
皮革下脚料提取的皮革动物蛋白粉主要成分是肽,以蛋白粉水解液中的氨基酸、肽作为配体与锌离子螯合,蛋白粉与硫酸锌在水溶液中进行螯合可制备氨基酸锌。在弱碱性环境下,锌离子与-NH-和-C=O形成稳定的五元环。肝素加工废水中肠膜多肽也是一种很好的氨基酸来源,以其制备的氨基酸锌螯合率达到73.52%[5,6]。
鱼皮中氨基酸含量丰富且氨基酸比例易于吸收,鱼加工废弃物鱼皮中复合氨基酸可用来制备复合氨基酸锌。微波辅助技术可加快氨基酸锌的制备速率,在充分利用鱼加工废弃物的基础上,也为氨基酸锌的制备探寻了一条可行的路径,具有一定的开发潜力[7]。鱼鳞也是氨基酸的较佳来源,利用这些富含氨基酸的废弃物生产氨基酸锌,不仅能降低成本,还能提高废弃物的综合利用价值,可行性高。
3氨基酸锌在动物生产中的应用
3.1在猪生产中的应用
氨基酸锌在动物消化道内以更接近吸收的形态存在,因此锌的吸收效果更好,生物利用率高。用氨基酸锌螯合物替代生长猪饲粮中无机微量元素锌能提高其增重效果,饲料利用率和锌的吸收率也得到提高,比用单一的无机微量元素锌的效果好得多,替代量以12.5%氨基酸锌螯合物相应的替代25%无机微量元素锌为宜[8]。研究表明,日粮中同时添加蛋氨酸锌和复合酶制剂对仔猪腹泻的抑制效果较好[9]。
氨基酸锌和氨基酸铁联合使用饲养育肥猪效果更好,铁和锌的吸收率进一步提高。日粮中添加复合氨基酸络铁和锌各100mg/kg时可显著提高育肥猪的生产性能,同时提高血液中总蛋白、铁、锌水平和肌肉中铁、锌的沉积,降低料重比,提高饲料转化效率,同时还可显著增加育肥猪血红蛋白、血清免疫球蛋白G含量,具有一定的免疫增强作用,毛发及粪中铁、锌含量显著降低[10]。
氨基酸锌对断奶仔猪来说更易吸收,可显著促进断奶仔猪的食欲、提高饲料利用率、降低腹泻,饲养后的
断奶仔猪皮毛光亮,各项指标均优于无机锌饲养效果。陈洪亮等以蛋氨酸锌的形式补充80mg/kg锌,显著提高断奶仔猪的平均日增量、采食量和血清锌的含量,碱性磷酸酶的活性提高了20.16%,并指出蛋氨酸锌的促生长作用是通过提高日粮锌的利用率来实现的[11]。
在生长猪(30~60kg体重阶段)日粮中添加的150mg/kg锌中,用45mg/kg(蛋氨酸内络合锌为锌源)代替相应的一水硫酸锌锌源,日增重可提高8%,饲料利用率可提高2.4%,60kg体重时,每头可降低饲料成本4.2元(1.6%),若饲料中添加合成蛋氨酸配制,则每千克饲料可节省2g蛋氨酸,体重60kg时,饲料成本降低5.1元(1.9%)[12]。
3.2在鸡生产中的应用
3.2.1在肉鸡生产中的应用氨基酸螯合锌既是机体吸收金属离子的主要形式,又是动物体内合成蛋白质的中间物质,不仅吸收快、而且可减少许多生化过程,节约体内能量消耗,具有较高的生物学效价。饲料中添加有机锌饲喂肉鸡,可以改善营养物质在肉鸡体内的消化代谢。在凉山岩鹰鸡日粮中添加90mg/kg氨基酸螯合锌对生长性能、屠宰性能均有明显提高,免疫器官指数和吞噬指数也有一定程度提高[13]。
陆娟娟等[14]分别用12.5%、25.0%、37.5%、50.0%的蛋氨酸螯合铁、铜、锰、锌替代基础饲粮各相应无机微量元素的25%、50%、75%、100%。与对照组相比,用不同比例蛋氨酸螯合物(铁、铜、锌、锰)替代相应无机盐可一定程度提高肉鸡的生产性能,改善饲粮养分利用率,提高养殖效益,降低粪中微量元素的排泄量,尤以37.5%的蛋氨酸微量元素螯合物替代饲粮中75%的相应无机微量元素效果良好。
日粮锌水平直接影响肉仔鸡组织锌储备,其中氨基酸螯合锌具有更高的组织沉积效率。此外,日粮锌水平
对糖代谢和蛋白质代谢都有影响,尤以氨基酸螯合锌的作用更为明显。氨基酸螯合锌能提高14~25日龄肉仔鸡的生产性能及免疫性能,适宜的锌水平在70mg/kg左右,效果优于无机锌[15]。
3.2.2在蛋鸡生产中的应用氨基酸锌补饲51~59周龄产蛋鸡对产蛋鸡的采食量、产蛋率、蛋重、料蛋比等生产性能没有显著影响,但有提高母鸡存活率的趋势。
锌的添加水平和来源对蛋壳厚度无影响,而蛋壳强度与日粮锌水平呈线性正相关,氨基酸锌比硫酸锌能更有效增大蛋壳强度,降低破蛋率。相比于硫酸锌,氨基酸锌能更有效地使锌被母鸡吸收沉积在蛋黄内[16],通过食物链被人体吸收,不会造成锌的浪费。
氨基酸锌可以提高蛋鸡的产蛋性能,改善鸡蛋品质,提高组织的抗氧化能力,增强机体的免疫反应,在产蛋鸡中的效果明显[17]。卢昊等发现,随着日粮中谷氨酸螯合锌水平的增加,肉仔鸡日增重和饲料转化效率均得到改善,血清碱性磷酸酶活性随着日粮锌水平的增加先上升而后又下降,在锌添加水平为60mg/kg时取得最大值;谷氨酸螯合锌组在胸腺指数、脾脏指数上明显优于硫酸锌对照组,建议谷氨酸螯合锌的添加量为60mg/kg[18]。
为探讨蛋氨酸锌在炎热季节对鸡产蛋性能的影响,朱国生[19]进行了一系列的对比饲养试验,发现产蛋鸡在夏季高温季节,在饲料中添加一定剂量的蛋氨酸锌后,不但能增强鸡的免疫性能和抗应激的能力,而且对促进鸡的食欲,减少破碎,增加蛋壳厚度,提高蛋重、产蛋率、饲料利用率及经济效益等都具有一定效果。进一步证实在高温季节,产蛋鸡的日粮中添加蛋氨酸锌,对缓解产蛋鸡的热应激能起到一定的作用。
3.3在奶牛生产中的应用
锌是机体受感染或发生炎症反应时许多急性反应蛋白和酶的辅助因子,能够保持单核细胞活性。奶牛乳头管上皮的完整性是防御乳房感染的第一道物理屏障,锌是覆盖于乳头管表层的一层纤维蛋白(角蛋白)形成的必需物质。蛋氨酸混在预混料中,再混至精料补充料中饲喂奶牛,精料补充料中添加200mg/kg蛋氨酸锌对目前平均年产7,500kg奶的泌乳牛有一定增产效果,试验全期增加产奶0.5kg/d·头(P>0.05),可增加收入0.88元/d·头[20]。
蛋氨酸锌主要通过奶牛采食量途径、瘤胃发酵途径、消化道结构和酶途径、免疫功能途径、内分泌途径和维生素途径发挥作用,显著提高奶牛机体的免疫力,有效降低牛奶中的体细胞数,提高牛奶品质作用显著,改善奶牛健康状况效果明显。麻常胜[21]的试验结果表明,在奶牛日粮中添加蛋氨酸锌250~750mg/kg,能显著提高奶牛的产奶量及乳中体细胞数,极显著提高乳中锌的含量,使牛乳品质得到改善,有效改善牛体健康状况。
日粮加锌可增强乳腺细胞对血液中营养物质的吸收和利用,从而增强乳的合成与分泌。但随日粮锌水平的
不断升高,乳锌含量的增幅明显减少,说明奶牛对锌的吸收有一定的控制能力,因此要合理控制锌的添加量,以免造成浪费。日粮中添加250mg/kg、450mg/kg的蛋氨酸锌不影响乳脂、乳糖的含量,且显著提高了乳蛋白的含量,使乳中体细胞数显著降低,极显著提高了乳锌含量,有效地改善了乳品品质和泌乳奶牛乳房的健康状况[22]。
在泌乳牛日粮中添加蛋氨酸锌和亚硒酸钠维生素E可以提高产奶量,降低隐性乳腺炎阳性率和减少牛奶体
细胞数,可作为泌乳前期一种预防奶牛乳房炎的有效举措进行推广。蛋氨酸锌在改善奶牛繁殖性能方面也有一定的促进作用[23,24]。
4结语
锌是动物生命过程中的必需微量元素,氨基酸锌以其高效、无毒、易吸收、无污染等优点取代无机锌成为
新一代高效绿色饲料添加剂,在动物免疫抗病、提高繁殖能力、促进生长、提高饲料利用率等方面具有突出作用,作为饲料锌源发展前景广阔。目前,存在的问题主要是氨基酸锌的制备成本较高、全面推广难度较大,因此要加快开发新工艺,寻求廉价的蛋白质资源,降低氨基酸锌的饲用成本,另外在饲养过程中要控制氨基酸锌的加入量,避免锌的浪费,同时应该加强生物技术在氨基酸锌制备中的应用,更好地发挥氨基酸在饲料工业的作用。
(陕西理工学院化学与环境科学学院,王红利,张立)
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