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蛋氨酸钙在反刍动物中的应用 化学工业(全国)
时间:2008-09-18 中国畜牧兽医报 点击:
  核心摘要:  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(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...
  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(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值敏感的包被材料(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。

  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-羟甲基-DL-蛋氨酸钙可通过α-氨基酸的羟甲基化而得。

  N-羟甲基-DL-蛋氨酸钙对反刍动物生产性能的影响

  研究者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。又研究了不同氨基酸衍生物(每天24克N-羟甲基-

  DL-蛋氨酸钙、每天64克二羟甲基-L-赖氨酸钙、每天638克甲醛处理酪蛋白酸钠)对每天每头自由采食67%玉米青贮料、33%浓缩料和2.2千克干草(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。

  研究者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-羟甲基-DL-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-羟甲基-DL-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储备。两个试验组在泌乳期的第3周~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周~8周后又逐渐升高。各组乳蛋白含量均显著降低,直至泌乳期的第3周~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-羟甲基-DL-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-羟甲基-DL-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-羟甲基-DL-蛋氨酸钙支持了肝脏的代谢。

  研究者认为,在妊娠末期最后一周和泌乳期内的前8周,在奶牛日粮中每天添加21克N-羟甲基-DL-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-羟甲基-DL-蛋氨酸钙的影响,而在能量限制性日粮中,N-羟甲基-DL-蛋氨酸钙可提高产奶量。在日粮中添加N-羟甲基-DL-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。

  据报道,在奶牛日粮中每天添加35克N-羟甲基-DL-蛋氨酸钙进行为期30天的试验,结果日均产奶量N-羟甲基-DL-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28.1千克、26.7千克、25.3千克、25.6千克,实验表明,日粮中添加N-羟甲基-DL-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-羟甲基-DL-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每千克28.88毫克,而不添加组为每千克30.57毫克,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。

  化学保护性蛋氨酸(N-羟甲基-DL-蛋氨酸钙)和物理保护性蛋氨酸在体外瘤胃液中培养3小时以测定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%。在39℃、18小时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-甲基-蛋氨酸盐酸盐和N-羟甲基-DL-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。以上体外培养试验结果表明,N-羟甲基-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-DL-蛋氨酸钙,加0.30%N-羟甲基-L-赖氨酸钙直到12周龄,或添加0.20%N-羟甲基-DL-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周~12周添加0.10%N-羟甲基-DL-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-DL-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。

  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-羟甲基-DL-蛋氨酸钙和皱胃灌注L-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-羟甲基-DL-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。羔羊日粮中以DL-蛋氨酸、N-羟甲基-DL-蛋氨酸钙、油酰-DL-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-DL-蛋氨酸组羔羊血浆蛋氨酸浓度较低,而DL-蛋氨酸、N-羟甲基-DL-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。在饲料中每天添加4克蛋氨酸或每天5.3克的N-羟甲基-DL-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-羟甲基-DL-蛋氨酸钙具有提高营养、促进羊毛生长等特点。研究者在青年阉羊、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。据研究报道:连续3周每天添加3.6克N-羟甲基-DL-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-羟甲基-DL-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-羟甲基-DL-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-羟甲基-DL-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-羟甲基-DL-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。

  N羟甲基-DL-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0.1%的N-羟甲基-DL-蛋氨酸钙,可达到与DL-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-羟甲基-DL-蛋氨酸钙比DL-蛋氨酸表现更大的毒性。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-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。

  N羟甲基-DL-蛋氨酸钙含量分析方法

  可用硫代硫酸钠滴定分析N-羟甲基-DL-蛋氨酸钙中的蛋氨酸含量或用铬变酸(1,8-二羟基萘-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-羟甲基-DL-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-羟甲基-DL-蛋氨酸钙中蛋氨酸-甲醛比例的测定与理论值相吻合,因此这两种方法均可采用。

  N-羟甲基-DL-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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