蛋氨酸对家禽生长生理作用及在生产中的应用
周长海,博士,吉林大学动物科学学院教授。从事禽类营养学研究近30年,研究蛋氨酸对家禽营养代谢调控近10年。主要研究方向:营养素调控低蛋白日粮对家禽低氮排泄影响、动物抗生素替代物的研究、禽类肠道菌群微生态健康。
蛋氨酸(methonine)又名甲硫氨酸,作为禽类玉米-豆粕型日粮的第一限制性氨基酸,而且是含硫氨基酸中唯一的必需氨基酸,其参与体内80多种代谢过程[1],在机体中发挥着极其重要的生理作用。一方面,蛋氨酸在动物体内能合成机体蛋白,并能很快转化为胱氨酸,满足动物营养需要;另一方面作为重要的甲基供体之一,为机体提供甲基;除此之外,其还具有促进动物细胞增殖分裂的作用。
1蛋氨酸的形式及吸收
目前禽类饲料中常使用的蛋氨酸形式主要有固态DL-蛋氨酸(DL-Methionine,DLM,含量>99%,C5H11O2NS)、液态蛋氨酸羟基类似物(DL-2-hydroxy-4-methylthiobutanoicacid;LMA、蛋氨酸效价>88%、C5H11O3S)、固态羟基蛋氨酸钙、氮-羟甲基蛋氨酸钙、蛋氨酸锌以及包膜蛋氨酸等。各种形式的氨基酸效价并不相同,DL-蛋氨酸效价为98%~100%,其他形式均低于DL-蛋氨酸。
各种氨基酸在禽类体内吸收原理并不相同,蛋氨酸添加剂大多为多聚体混合物,在胰腺酯酶的作用下可水解为单体。液态羟基蛋氨酸全部在肠道吸收,其中主要在十二指肠中被吸收,也可在大肠被吸收。DL-蛋氨酸只能在小肠、主要是在回肠中被吸收。肝脏和肾脏中都存在羟基酸氧化酶和D型氨基酸氧化酶,因此羟基蛋氨酸和DL-蛋氨酸能在肝脏和肾脏中氧化成酮式蛋氨酸,再经转氨酶作用生成L-蛋氨酸。
2禽类生产中蛋氨酸的作用
在禽类生产中,高于NRC标准额外添加蛋氨酸有促进家禽生长、改善肉鸡肉品质、提高机体免疫力和抗氧化功能等。研究表明:与其他氨基酸不足相比,蛋氨酸缺乏时对肌肉的生长抑制最为重要[2]。张勇等[3](2012)指出,包被蛋氨酸有促进肉鸡生长的作用。刘文斐等[4](2013)指出,添加不同形式的蛋氨酸可以改善肉种鸡生产性能,增强免疫力及抗氧化功能。国外也有类似的相关报道,其中ShahzadAkbarKhan等[5](2011)研究表明,在低蛋白日粮中添加蛋氨酸对肉鸡有增加饮水量,改善料肉比的作用。周长海等[6,7](2009,2010)研究表明,蛋氨酸不仅能够作为必需氨基酸供肉鸡合成蛋白需要,还具有与益生菌协作促进肉鸡生长发育的作用。试验结果表明,在肉鸡饲料中添加一定量乳酸菌芽孢可促进肉鸡生长,添加芽孢与液体蛋氨酸羟基类似物效果更为显著,饲料利用率得到改善,同时可显著促进肉鸡肠道内乳酸菌增殖。所以乳酸菌芽孢及LMA可作为肉鸡饲料中的复合添加剂,减少抗生素的使用,在实际生产中有一定的应用价值。
不同蛋白源的饲料,往往容易造成家禽必需氨基酸水平的不足,周长海等[8](2011)在DDGS替代5%、10%、15%豆粕的蛋氨酸缺乏饲料中,添加DL-蛋氨酸不仅能够满足肉鸡的正常生长,还能减轻DDGS比例增加带来的毒害作用。口服蛋氨酸能提高肝脏GSH水平,保护肝脏,减轻机体在代谢过程中产生的毒性代谢产物对组织的毒性作用[9]。另外,蛋氨酸能减轻黄曲霉毒素对动物的毒性作用,DDGS添加量为5%和10%时,肉鸡的死亡率较低,这主要是由于饲料中添加的DL-蛋氨酸促进了鸡体内谷胱甘肽的合成,增强了免疫力,在一定程度上抵抗DDGS的毒性物质对机体造成的不利影响;当DDGS比例达到15%时肉鸡的死亡率大幅度升高,分析可能是由于DDGS比例过高,其中的毒性物质也随之增多,超过了肉鸡肝脏和添加蛋氨酸的解毒能力,造成肉鸡中毒死亡。同样,周长海等[10](2012)在木薯粉替代部分玉米的饲料中,添加蛋氨酸也同样可以促进肉鸡生长和缓解木薯粉含量增加带来的毒副作用。
另一方面,HiroyukiKOBAYASHI等[11](2012)研究表明,低蛋白日粮中添加蛋氨酸和赖氨酸等必需氨基酸有改善肉品质的作用。但国内类似的在禽类上的报道较少。
蛋氨酸还有增强禽类免疫力和抗氧化的功能。刘文斐等[4](2013)的试验表明,不同形式蛋氨酸有增强免疫力和抗氧化的功能。贾友刚等[12](2010)、周长海等[13,14](2010)对蛋鸡在寒冷冬季饲料中添加DL-蛋氨酸及蛋氨酸羟基类似物,明确了蛋氨酸有改进冷应激对产蛋鸡性能影响的效果,增强肉鸡抗氧化能力,缓解冷应激对蛋鸡生理造成的损害。
蛋氨酸在肉鸭饲料中的应用研究方面,周长海等[15,16](2009,2012)分别对北京鸭、樱桃谷肉鸭的填鸭期及肥育期的蛋氨酸添加比例、促生长效果及与脂肪积累关系等进行了细致研究。结果表明,在填鸭饲料中添加比营养标准稍高含量的蛋氨酸可以提高肉鸭精肉的生成。从肉鸭肝脏比率以及血液中GOT、GPT的指标也显示,蛋氨酸的添加缓解了因强制饲喂(填鸭)对肉鸭肝脏的损伤,表明在填鸭饲料中添加高比例的蛋氨酸可在一定程度上保护肝脏。从肉鸭肠道内乳酸菌的数量上可以发现,蛋氨酸的添加可以在一定程度上促进肠道内乳酸菌的增殖,从而抑制有害微生物在肠道内的增殖。尤其是液体蛋氨酸羟基类似物的添加效果十分显著,其原因可能是液体蛋氨酸羟基类似物是一种有机酸,除了能提供营养外还可以制造一种偏酸环境,从而促进乳酸菌的生长,抑制有害菌的繁殖。
笔者通过在肉鸡低蛋白饲料中添加DLM及LMA的比较研究发现,添加LMA的低蛋白饲料组的蛋白效率要高于或显著高于高蛋白饲料组;且不论是高蛋白还是低蛋白饲料组,在相同蛋白水平下添加LMA的饲料蛋白效率均比添加DLM的呈现提高趋势或显著提高。分析其原因,可能是LMA原本就是分子中不含氮的氨基酸类似物,与氮平衡试验结果也相吻合,推测LMA具有改善氮利用效率的可能性。
在肉鸡饲养前期,通过添加DLM或LMA满足了肉鸡生长必需氨基酸平衡的低蛋白质饲料,对肉鸡后期的饲养成绩没有影响,说明在肉鸡的饲养前期,饲喂低蛋白质饲料,通过添加蛋氨酸能够降低排泄物中氮的含量。
杨海龙等[17](2013)在朗德鹅饲料中添加蛋氨酸,确认了其具有促进朗德鹅生长且提高屠宰率和肥肝增重的效果。
3蛋氨酸的毒性作用
蛋氨酸的过量添加可对机体产生毒性作用,会抑制动物生长,动物蛋白质合成障碍,造成脂质过氧化损伤,导致血管内膜损伤诱发动脉粥样硬化,并可以提高家禽腿病的发病率。早在1982年,Ueda研究表明,在低蛋白饲粮中添加1.0%~1.5%的蛋氨酸会抑制肉鸡采食量,如果强饲,则发生弱腿,嗉囊排空迟滞,于试验4~11d内死亡。AlexandreFerroAissa等(2014)最新的研究表明,过量的蛋氨酸可引起肝脏代谢紊乱,并可诱发非酒精型脂肪肝(NAFLD)。谢明等[18,19](2002,2009)也比较了过量的蛋氨酸及蛋氨酸羟基类似物对肉鸭的毒性作用。
综上所述,蛋氨酸作为第一限制性氨基酸在禽类生产中有着不可替代的地位,适量的添加具有促进生长,降低饲料成本,改善肉品质,提高经济效益的作用。特别是在低蛋白饲料中,必然存在蛋氨酸缺乏的问题,补充适量的蛋氨酸,不仅能取得高蛋白饲料促进家禽生长生产的目的,同时能有效地降低排泄物中氮的排泄量,对于环境保护具有积极意义。
(吉林大学动物科学学院,周长海,段晓翔)
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