蛋氨酸的作用

求知小不點 · 發(fā)表于 2010-8-12 16:01:20

　　蛋氨酸是動物的一種重要的必須氨基酸。蛋氨酸羥基類似物可在動物體內(nèi)轉(zhuǎn)化為蛋氨酸并發(fā)揮其營養(yǎng)作用。此外，它還可用做反芻動物的過瘤胃蛋白源和仔豬日糧的酸化劑，能抑菌殺菌、減少熱應(yīng)激，并可減少氮的排泄，保護環(huán)境。本文重點從蛋氨酸羥基類似物的消化吸收機制、對動物的主要生物學作用和生物學效價的評定3方面進行綜述。
　　蛋氨酸是一種生要的必需氨基酸，它是家禽玉米-豆粕型日糧的第一限制性氨基酸，是以玉米為主要基礎(chǔ)日糧的高產(chǎn)奶牛機體乳和乳蛋白合成時的第一限制性氨基酸，還是豬的第二限制性氨基酸。隨著我國畜牧業(yè)的飛速發(fā)展，蛋氨酸添加劑的生產(chǎn)雖然不斷擴大，但還是不能滿足市場需要。目前的蛋氨酸添加劑主要有DL-蛋氨酸(DLM)、蛋氨酸羥基類似物(MHA)、等幾類。其中MHA因其良好的過瘤胃作用、酸化作用。抑菌作用等而倍受關(guān)注，近幾年對它的研究也日益深入。
　　1、MHA 簡介
　　蛋氨酸羥基類似物又名MHA(Methionine Hydroxy Analogue),.化學名為2-羥基-4甲硫基丁酸，含有一個羥基和一個羧基，分子式為C5H10O3S。
　　MHA在結(jié)構(gòu)上與蛋氨酸不同，其分子式中α-氨基被α-羥基取代。液態(tài)MHA是深褐色黏液，含水量約為12%，有硫化物氣味，易溶于水，相對密度為1.22～1.23(120℃)，ph值為1～2。它是由65%的單體、20%的二聚體和3%的多聚組成的混合物。單體可直接吸收，二聚體和多聚體必須先水解成單體才能被吸收，產(chǎn)品中MHA的含量為88%。
　　一般認為MHA通過被動擴散形式在腸道被吸收，主要在十二指腸，也可在大腸被吸收。MHA的吸收速度與L-蛋氨酸在回腸的吸收速度相近。蛋氨酸和液態(tài)MHA的吸收帽是通過依賴于氫離子的非立體專一性的轉(zhuǎn)運系統(tǒng)來完成的。
　　MHA需轉(zhuǎn)化為L-蛋氨酸后才能被機體吸收利用，其轉(zhuǎn)化途徑為：MHA在胰腺酯酶的作用下其多聚體水解為單體，由于濃度差異而產(chǎn)生擴散作用，MHA在十二指腸被吸收進入血液，在肝臟中L-2-羥基酸化氧化酶和D-2-羥基酸氧化酶作用生成L-蛋氨酸，然后進入作用相關(guān)的組織都能將MHA轉(zhuǎn)化為L-蛋氨酸。約有30%的L-蛋氨酸是MHA通過消化道其他組織(瘤胃、瓣胃、十二指腸和空腸)的細胞時轉(zhuǎn)化而成，約有11%沒被吸收的MHA在小肥腸轉(zhuǎn)化為L-蛋氨酸，其中的一半釋放到血液中，其余部分用于消化道蛋白質(zhì)合成。
　　2、MHA 的生物學效價
　　自從MHA 誕生以來，其生物學效價的問題一直是學術(shù)界爭論的焦點，研究結(jié)果差別較大。目前對MHA的生物學效價主要存在兩種觀點，一種觀點認為65%的DLM與100%的MHA在增重、料重比等方面差異不顯著，從而得出其生物學效價為65%;另一種觀點認為兩者的使用效果無顯著差異，得出MHA的生物學效價為100%。造成爭議的主要原因是研究者所采用的測定方法、試驗日糧、試驗設(shè)計和統(tǒng)計方法等不同。
　　測定MHA生物學效價的方法主要有兩種，一種是用線性模型進行回歸分析。這種方法需要運用純合日糧或半純合日糧設(shè)計出缺乏蛋氨酸的基礎(chǔ)日糧和幾個不同的蛋氨酸添加水平，其結(jié)果很大程度上取決于蛋氨酸的缺乏程度和測定的性能指標;另一種是簡單替代法。這種方法需要配制一種缺乏含硫氨基的基礎(chǔ)日糧，在等摩爾基礎(chǔ)上添加不同水平的MHA來替代DLM,比較動物生長性能，該方法比較簡單，但不能測出生物學效價值，只能得出一個一般生物當量值。
　　測定MHA的生物學效價時，試驗日糧必須缺乏的程度越高，可設(shè)計的添加水平就越多，結(jié)果就越準確。因此，在試驗條件允許的前提下，應(yīng)盡量選擇蛋氨酸缺乏程度高的試驗日糧。Summers 等避免受部分試驗結(jié)果的影響，有些研究者先入為主地仰臥MHA 生物學效價是65%，這種設(shè)計缺乏客觀性。應(yīng)該先配制一個僅僅缺乏蛋氨酸的試驗日糧，再在等摩爾基礎(chǔ)上添加不同水平的蛋氨酸，這樣才能得出客觀的結(jié)論。處理數(shù)據(jù)時除采用方差分析外，還要用回歸分析來處理數(shù)據(jù)，回歸模型的選擇對MHA生物學效價的評定也有影響。據(jù)王冉等報道，采用線性回歸分析DLM和MHA的生物學效價時，結(jié)果分別為100%和96%;同一試驗采用非線性(指數(shù))回歸分析，結(jié)果分別為100%和58%。
　　此外，動物的年齡、生長階段、生理狀況，蛋氨酸添加劑的物理狀態(tài)、添加形式，飼料的能量水平等對MHA生物學效價的評定都有影響。
　　3、MHA 對動物的主要作用
　　3.1 發(fā)揮蛋氨酸的生物學作用
　　3.1.1營養(yǎng)作用
　　MHA可以在動物體內(nèi)轉(zhuǎn)化為L-蛋氨酸，發(fā)揮氨酸的生物學作用。蛋氨酸在動物體內(nèi)可做為必需氨基酸合成機體蛋白，提高生長性能;可轉(zhuǎn)化為胱氨酸，發(fā)揮保肝解毒的作用;可為機體提拱活性甲基，參與甲基的轉(zhuǎn)移和腎上腺素、肌酸、膽堿、角質(zhì)素和核酸等的合成;還能提供活性羥基基團，補充膽堿或維生素B12的部分作用;在體內(nèi)代謝生成聚胺，對動物細胞增殖具有非常重要的促進作用;同時它還行參與精胺、半精胺等和細胞分裂有關(guān)的化合物的合成。
　　3.1.2提高機體免疫力
　　蛋氨酸有提高機體免疫力的作用，其機理目前還不很清楚，目前的研究水平大多停留在表觀免疫指標的測定上。一些研究表明日糧中蛋氨酸水平可影響動物的體液免疫，主要表現(xiàn)在對抗體效價的影響上。據(jù)張英杰等報道，蛋氨酸水平為0.063%～0.413%時隨著日糧蛋氨酸水平的提高，雞血清中的抗體滴度、免疫球蛋白和淋巴細胞轉(zhuǎn)化率顯著提高。同時，日糧蛋氨酸水平對細胞免疫也有影響。Soder等研究表明，在奶牛日糧中添加瘤吸保護蛋氨酸顯著提高了牛血中T淋巴細胞轉(zhuǎn)化率。Swain
　　等在含蛋氨酸0.36%的基礎(chǔ)日糧中添加0.15%、0.30%和0.45%的蛋氨酸顯著提高了新城疫疫苗免疫后第21d肉仔雞酒巴細胞遷移抑制率。發(fā)揮免疫作用的蛋氨酸需由飼料補充，而不能由膽堿和半胱氨酸等代替。
　　3.1.3降低日糧粗蛋白質(zhì)水平
　　日糧中蛋氨酸水平的高低將影響其他氨基酸的利用及生產(chǎn)性能的發(fā)揮。在保證氨基酸平衡的前提下，提前日糧蛋氨酸水平可降低日糧蛋白質(zhì)水平，而不影響生產(chǎn)性能。楊正德等研究表明，低蛋白質(zhì)日糧即使添加蛋氨酸之外的其他必需氨基酸，肉仔雞的增重和飼料轉(zhuǎn)化率仍然顯著低于高蛋白質(zhì)日糧，進一步添加蛋氨酸可消除這種差異。據(jù)Jeroch等報道，若日糧中總含硫氨基酸滿足需要，18.0%～18.7%的粗蛋白質(zhì)與20.4%～21.5%的粗蛋白質(zhì)在對肉仔雞生產(chǎn)性能和胴體脂肪沉積方面的效果相當。
　　3.1.4提高生產(chǎn)性能
　　MHA 可促進肉雞生長，提高日增重，降低料肉比;可提高蛋雞產(chǎn)蛋高峰期和產(chǎn)蛋周期的產(chǎn)蛋量、蛋重及蛋殼質(zhì)量。在開產(chǎn)蛋雞日糧中添加大于0.6%的DLM或0.68%的MHA還可酸化尿，并降低鈣引發(fā)的腎損傷，降低尿結(jié)石的發(fā)生率。但過度酸化鈣會影響鈣代謝從而影響產(chǎn)蛋量、蛋殼質(zhì)量及骨質(zhì)礦物化，引發(fā)代謝性酸中毒。Rogers等證實，飼喂玉為蛋白粉+尿素日糧，添加保護蛋氨酸能夠提高奶牛產(chǎn)奶量和乳蛋白量。據(jù)夏中生等報道，MHA的添加使奶牛的產(chǎn)奶量和乳蛋白量分別提高了5.90%和1.55%。這是因為MHA是一種過瘤胃蛋氨酸，大部分可避過瘤胃的降解安全到達小腸。MHA在豬生產(chǎn)上的研究較少，但部分試驗仍證明了其提高生長性能的作用。浣長興等研究表明，添加MHA可提高仔豬日增重8.6%提高采量5.5%，降低料肉比3.25%;同時還能減少仔豬腹瀉次數(shù)和降低單位增中的飼料成本，從而提高養(yǎng)豬生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。
　　3.2經(jīng)濟高效的反芻動物過瘤胃蛋白源
　　游離氨基酸在瘤胃中會被微生物降解，發(fā)生脫氨基作用，因此添加結(jié)晶型氨基酸效果不理想。使用保護性氨基酸或氨基酸類似物，可在一定程度上防止瘤胃微生物的降解。游離氨基酸經(jīng)包被處理后過瘤胃率提高，但使用效果受包被情況及續(xù)加工工藝的影響大，且成本相對較高，因而目前傾向于選擇效果好且成本相對較低的MHA，可對其進行高溫蒸汽調(diào)制、混合、彭化或制料而不影響其活性。
　　MHA進入體內(nèi)后能被瘤胃微生物降解并默轉(zhuǎn)化為蛋氨酸，也能在瘤胃壁被吸收并代謝。此外，MHA還能隨食糜離開瘤胃，并通過瓣胃和小腸被吸收。這3種途徑同時發(fā)生并相互竟爭，MHA被每種途徑代謝的程度直接影響其有效性。
　　Koening研究表明，MHA的過瘤胃率與添加量無關(guān)，添加量25.50g/d時差異不顯著，平均過瘤胃率為41.8%。結(jié)合以前的研究，MHA的過瘤胃率范圍為41%～50%，平圴為44.3%。Vazquez等采用連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)的研究表明，MHA的利用率受食糜流通速度的調(diào)控。食糜流通速度快時，MHA的利用率高。
　　3.3 用做仔豬日糧酸化劑，降低飼料系酸力
　　仔豬消化道功能不完全，胃酸分泌不足，發(fā)生斷奶應(yīng)激時，胃腸道微生物平衡遭到破壞，大腸桿菌迅速繁殖，最終導(dǎo)致仔豬腹瀉，生產(chǎn)性能下降。酸化劑可通過降低胃腸道的PH值提高消化酶的活性，改變有害菌的適宜生存環(huán)境或直接抑制殺死病原菌，同時促進有益菌的繁殖。
　　MHA 的Pka值為3.6,PH值為1～2,其結(jié)構(gòu)與乳酸相似，可以提供H+，從而降低飼料的系酸力。MHA發(fā)揮酸化劑功能時，能緩沖日糧中高堿成分對胃酸的中和，增強胃腸道的酸性環(huán)境，提高胃蛋白酶、十二指腸胰蛋白酶的活性和腸道有益微生物的活性，從而促進營養(yǎng)物質(zhì)尤其是蛋白質(zhì)的消化吸收，因而可減少仔豬尤其是早期繼奶仔豬的營養(yǎng)性腹瀉，促進其生長。但系酸力的改變應(yīng)適宜，當系酸力過低而超過仔豬的調(diào)節(jié)能力時，會引起機體酸中毒。目前關(guān)于MHA用做仔豬日糧酸化劑的研究較少，具體效果有待進一步研究。
　　3.4 抑菌殺菌
　　飼料中添加蛋氨酸可抑制各種載霉毒素的產(chǎn)生。王冉等認為蛋氨酸可與飼料中的霉菌毒素相結(jié)合，使其毒性降低。MHA對霉菌也且有抑制和殺來作用，在飼料中添加后，可以防止或控制霉菌在飼料營養(yǎng)物質(zhì)的分解。同時MHA又可轉(zhuǎn)化為蛋氨酸增強機體對霉菌毒素的分解，從而使生產(chǎn)性能得以充分發(fā)揮。
　　MHA是一種酸性較強的有機酸，它可通過直接擴散進入細胞內(nèi)，降低細胞內(nèi)的PH值，抑制蛋白質(zhì)、脂類、DNA、RNA等大分子細胞膜組成成分的代謝，破壞病原菌細胞膜的完整性，從而起到殺菌作用、Bosi等認為對易于在胃內(nèi)被吸收的酸化劑應(yīng)采取有效方法使其在后段腸道發(fā)揮作用，以有效控制腸道大腸桿菌和其他病原微微生物。MHA主要在小腸吸收，也有一部分在大腸吸收，這種吸收方式保證了MHA在腸道內(nèi)能有效地發(fā)揮抑菌和殺菌作用。
　　3.5 減少氮的排泄，保護環(huán)境
　　添加MHA能降低日糧配制時的粗蛋白質(zhì)含量，降低血漿尿素氮，從而減少氮的浪費和排泄。根據(jù)生物化學原理，機體所需要的是必需氨基酸碳架，而不一定是其全部。只要有了必需氨基酸的碳架，機體就可能在轉(zhuǎn)氨酶的作用下，將其轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的L-氨基酸。MHA是蛋氨酸代謝的中間產(chǎn)物，具備蛋氨酸的碳架。由于MHA沒有氨基，因而在代謝形成中不會發(fā)生脫氨基作用，而且它在體內(nèi)代謝形成蛋氨酸時會利用血中的游離氨，增加體內(nèi)的氮沉積，從而降低了糞中的氮水平，減少了氮的排泄。同時，MHA還能降低日糧中粗蛋白質(zhì)水平，進一步減少了氮的排泄，減輕了對環(huán)境的污染。Noftsger 等研究表明，低蛋白質(zhì)氨基酸平衡的日糧可顯著降低奶牛向環(huán)境排出的氮量。低蛋白質(zhì)、高可消化過瘤胃蛋白、MHA日糧和低蛋白質(zhì)、高可消化過瘤胃蛋白日糧相比，總氮效率(乳中氮含量/采食氮含量)分別為35%和31.7%，環(huán)境效率(排出氮/乳中氮)分別為1.89和2.19，差異顯著。
　　3.6減少熱應(yīng)激
　　在高溫高濕的氣候條件下，由于MHA不含氨基，氮轉(zhuǎn)化成尿酸過程中產(chǎn)生的余熱減少，因而可減緩雞的熱應(yīng)激反應(yīng)，提高采食量和生長速度。據(jù)Dibner 等報道，熱應(yīng)激狀態(tài)下飼喂DLM的肉雞和飼喂MHA的肉雞相比生產(chǎn)性能下降程度更大。MHA與DLLM的吸收速度或程度不同，MHA的吸收更迅速、更徹底。體外試驗表明，當雞處于熱應(yīng)激時，小腸DLM的轉(zhuǎn)運減弱，而MHA的轉(zhuǎn)運加強。這與二者的吸收機制不同有關(guān)：MHA在整個消化道經(jīng)不耗能的被動擴散途徑吸收，而DLM在上腸經(jīng)能量依賴型途徑吸收;DLM只能在小腸、不要是在回腸中被吸收;并且熱應(yīng)激條件下，DLM的利用率小于MHA.
　　4、小結(jié)
　　氨酸對動物的生長、繁殖和生產(chǎn)等有重要作用，是一種必需氨基酸。MHA在動物體內(nèi)可轉(zhuǎn)化為蛋氨酸并發(fā)揮其營養(yǎng)作用，可提高動物免疫力、降低日糧粗蛋白水平、提高生產(chǎn)性能。此外，它還能抑菌殺蓖、減少熱應(yīng)激，并可用做反芻動物的過瘤胃蛋白和仔豬日糧的酸化劑。同時添加MHA可以減少氮的排泄，保護環(huán)境。目前，在雞和牛的日糧中添加MHA的研究較多，對豬的研究較少。此外，MHA在不同動物不同階段的適宜添加量仍不清楚，在早期繼奶仔豬中的應(yīng)用效果也有待進一步驗證，并且許多研究都還未從分子水平闡明其作用機制，這些都是以后研究的重點。