生長(zhǎng)豬理想蛋白質(zhì)與氨基酸模式研究進(jìn)展 |
| 生長(zhǎng)豬理想蛋白質(zhì)與氨基酸模式研究進(jìn)展 侯水生 黃葦 1 理想蛋白質(zhì)的概念 “理想蛋白質(zhì)”是用來(lái)描述飼料蛋白質(zhì)品質(zhì)的名詞概念，1958年由Howard提出，其簡(jiǎn)單含義指能在動(dòng)物體內(nèi)實(shí)現(xiàn)最大沉積率的飼料蛋白質(zhì) 。ARC（1981）首次提出了理想氨基酸模式(IAAP)，將理想蛋白質(zhì)定義為飼糧蛋白質(zhì)中的各種氨基酸含量與動(dòng)物用于特定功能所需要的氨基酸量相一致，也就是說(shuō)當(dāng)動(dòng)物對(duì)飼料中的氨基酸達(dá)到最大利用率時(shí)，不能再用任何量的一種氨基酸來(lái)替代另一種氨基酸。美國(guó)NRC(1988)、法國(guó)AEC(1993)、加拿大PSCI(1995)等在制定豬氨基酸需要量時(shí)，相繼采納了理想蛋白質(zhì)的概念。近10年來(lái)，理想蛋白質(zhì)的概念在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，已經(jīng)發(fā)展成為氨基酸平衡飼糧技術(shù)。Yen等(1986)、Chung等(1992) 、Wang等(1989,1990) 在試驗(yàn)基礎(chǔ)上提出了更準(zhǔn)確的生長(zhǎng)豬理想蛋白質(zhì)的氨基酸模式。 理想蛋白質(zhì)的概念有多種表達(dá)方法，但含義相同。理想蛋白質(zhì)是指含有最佳氨基酸組合和利用率的飼料蛋白質(zhì)；指為動(dòng)物合成蛋白質(zhì)提供最佳比例的必需氨基酸（EAA）和非必需氨基酸（NEAA）的量；指動(dòng)物實(shí)現(xiàn)最高飼糧蛋白質(zhì)利用率時(shí)的氨基酸平衡模式；指飼糧中EAA和NEAA具有同等限制性的氨基酸模式。理想蛋白質(zhì)的氨基酸組成模式一般用各種EAA相對(duì)于賴氨酸的量表示，也可用各種EAA占飼糧蛋白質(zhì)的比例表示。 在不同體重、性別和基因型的豬體內(nèi)，盡管蛋白質(zhì)總量存在較大差異，但各種氨基酸的比例變化較小(ARC,1981; NRC ,1988)。可見(jiàn)，豬理想蛋白質(zhì)概念中的氨基酸比例可用豬體蛋白質(zhì)中各種氨基酸的比例來(lái)表達(dá)；而飼糧蛋白質(zhì)品質(zhì)優(yōu)劣取決于EAA含量、EAA消化率和氨基酸平衡。 2 建立理想氨基酸模式的方法 2.1 以氨基酸需要量為基礎(chǔ)建立IAAP ARC(1981)推薦的理想蛋白質(zhì)氨基酸模式是以各種EAA的需要量為基礎(chǔ)，結(jié)合豬體組織蛋白質(zhì)和乳蛋白質(zhì)的氨基酸組成提出的。大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)用氨基酸占飼糧百分比表示氨基酸需要量時(shí)，各估計(jì)值差異較大。但以某種氨基酸的需要量為基礎(chǔ)，表達(dá)另一種氨基酸需要量時(shí)，變異大大降低。因此，根據(jù)試驗(yàn)獲得的生長(zhǎng)豬對(duì)Lys、Trp、Thr、Ile、Met+Cys的需要量建立氨基酸模型是可行的，以此獲得的IAAP與豬體組織的蛋白質(zhì)的氨基酸組成極為相似。由于缺乏仔豬氨基酸需要量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并且不同日齡豬體內(nèi)的氨基酸組成模式差異較小，因此生長(zhǎng)豬IAAP已被用于仔豬。值得注意的是，ARC(1981)推薦的IAAP是以飼糧總氨基酸值為基礎(chǔ)，而非可消化氨基酸模式；NRC(1988) 、AEC(1993)、和PSCI(1995)推薦的IAAP的主要依據(jù)也是動(dòng)物試驗(yàn)獲得的EAA需要量、豬體組織和母乳氨基酸組成值。 2.2 根據(jù)生長(zhǎng)豬體組織的氨基酸組成建立IAAP 生長(zhǎng)豬的氨基酸需要量取決于形成體蛋白的氨基酸組成。Fuller等(1989)報(bào)道生長(zhǎng)動(dòng)物氨基酸需要量估計(jì)值與其組織氨基酸成分值極為一致。Whittemore(1983) 和Black等(1986)認(rèn)為：生長(zhǎng)豬IAAP可依據(jù)體組織中氨基酸組成來(lái)確定?？梢?jiàn)，體蛋白氨基酸組成是理想蛋白質(zhì)的最初形式，也是建立豬IAAP的重要依據(jù)。但是, Zhang等 (1986)和Moughan (1987)認(rèn)為：體重可能影響豬體組織的氨基酸組成。 ARC(1981)提出不同體重的豬，體內(nèi)蛋白質(zhì)的氨基酸組成模式差異較小；豬體內(nèi)組織蛋白、乳蛋白的氨基酸組成和生長(zhǎng)豬所需氨基酸組成模式非常一致(Kirchgessner, 1989)。體組織蛋白質(zhì)積累是生長(zhǎng)豬氨基酸代謝的產(chǎn)物，構(gòu)成了生長(zhǎng)豬對(duì)氨基酸需要的主體。因此，采用體組織和母乳氨基酸組成值建立IAAP是可行的。由于來(lái)自各組織的氨基酸在整體和組織中周轉(zhuǎn)速率存在差異，采用豬整體氨基酸組成資料估計(jì)用于生長(zhǎng)的氨基酸需要是不完善的。如Lys周轉(zhuǎn)率較Met或Thr低。利用組織中各種EAA含量建立相對(duì)于Lys的IAAP，可能高估Lys需要量，低估Met和Thr的實(shí)際需要量。 2.3 氮(N)平衡試驗(yàn) 氮平衡試驗(yàn)是研究動(dòng)物體內(nèi)氨基酸平衡和氮利用率的一種有效方法。在豬的IAAP試驗(yàn)研究中，常采用N平衡試驗(yàn)。方法是在基礎(chǔ)日糧中添加合成氨基酸，配制成不同氨基酸濃度的試驗(yàn)日糧，以動(dòng)物的生產(chǎn)性能、血漿尿素氮和氮沉積為指標(biāo)確定IAAP。 Wang和Fuller將飼糧IAAP定義為產(chǎn)生最大氮沉積率的氨基酸模式，并認(rèn)為：在理想蛋白質(zhì)中，各種EAA和NEAA都具有同等限制性，N沉積取決于第一限制性氨基酸。在給定的氨基酸模式中，降低第一限制性氨基酸的量，蛋白質(zhì)沉積率顯著下降；如果部分去除某種氨基酸(按總量的20 %)，不降低氮沉積，那么去除量相對(duì)于第一限制性氨基酸是多余的；如果去掉某種氨基酸，導(dǎo)致氮沉積降低的反應(yīng)介于兩種氨基酸之間，則在這兩種氨基酸之間插入這種氨基酸；用EAA和NEAA等限制性原則估測(cè)的飼糧EAA比例更接近IAAP。Wang和Fuller試驗(yàn)所用飼糧為半純合日糧，蛋白質(zhì)以酪蛋白和合成氨基酸為基礎(chǔ)，在生長(zhǎng)豬小腸內(nèi)能被完全消化吸收。因此，試驗(yàn)獲得的IAAP為可消化氨基酸模式。用Wang和Fuller提出的IAAP評(píng)價(jià)飼糧蛋白質(zhì)品質(zhì)和配制豬實(shí)用飼糧時(shí)，必須考慮飼料氨基酸的消化率。 3 理想氨基酸模式的基本內(nèi)容 表1列舉了ARC(1981)、NRC(1988)、AEC(1993)、PSCI(1995) 推薦的生長(zhǎng)豬的氨基酸模式及Wang(1990)等、Yen(1986)等和Chung(1992)等的研究結(jié)果。其一，在各種IAAP中，ARC、NRC、AEC、PSCI和Yen等推薦的模式均以飼糧總氨基酸為基礎(chǔ)，而Wang和Chung以可消化氨基酸為基礎(chǔ)；其二，ARC、NRC、AEC和PSCI均認(rèn)為生長(zhǎng)豬在整個(gè)生長(zhǎng)階段，體組織中各種氨基酸含量相對(duì)恒定，氨基酸與賴氨酸的比值在整個(gè)生長(zhǎng)期變化較小。但是, Leibholz (1982) 提出：從出生到100 kg體重的豬，用來(lái)滿足生理需要的內(nèi)源精氨酸(Arg)比例由45 %增加到100 %, 在IAAP中,Arg∶Trp比值應(yīng)從新生仔豬的3.0∶1下降到肥育豬的1.0∶1。NRC (1988)采納了Leibholz的觀點(diǎn)。 表1 生長(zhǎng)豬的理想氨基酸模式 飼糧總氨基酸基礎(chǔ) 飼糧可消化氨基酸基礎(chǔ) ARC (1981) NRC (1988) AEC (1993) PSCI (1995) Yen等 (1986) Wang等 (1990) Chung等 (1992) Lys 100 100 100 100 100 100 100 Trp 15 16 19 18～20 20 20 18 Thr 60 66 64 60～70 57 64 65 Ile 55 61 54 60 55 61 60 Leu 100 80 100 100 100 110 100 Met+Cys 50 55 60 56～64 50 61 60 Phe+Tyr 96 87 95 100 100 122 95 His — 29 36 30 35 — 32 Arg 33 34 45 30 — 42 Val 70 64 70 70 70 75 68 在Wang等與Chung等提出的IAAP中，Thr、Ile、Met+Cys的值接近，前者推薦的Leu、Phe+Tyr、Trp和Val值均較后者高。Chung(1992)認(rèn)為在Wang和Fuller的IAAP中，Leu、Phe+Tyr和Val相對(duì)于Lys比例偏高。ARC(1981)預(yù)言，隨著對(duì)飼料氨基酸消化率測(cè)定值數(shù)據(jù)的積累及動(dòng)物對(duì)可消化氨基酸需要量的確立，在IAAP或氨基酸需要量中必將用可利用氨基酸值替代總氨基酸值。目前，由于飼料氨基酸消化率的測(cè)定方法還不完善，各種飼料氨基酸消化率的數(shù)據(jù)資料尚不充足，所以用可消化氨基酸表達(dá)氨基酸需要量為時(shí)尚早(ARC,1981; NRC,1988; Patience,1995)。 4 影響豬IAAP的主要因素 ARC(1981)和NRC(1988)認(rèn)為：生長(zhǎng)豬在整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)所需的IAAP相對(duì)恒定，一種理想蛋白質(zhì)模式可能適合于不同品種、性別、體重及生長(zhǎng)率的豬。但是，Hansen(1992)對(duì)此提出異議，認(rèn)為IAAP受豬品種、性別、體重、生長(zhǎng)率及氨基酸在豬體內(nèi)周轉(zhuǎn)率的影響。Joseph等 (1995)的試驗(yàn)結(jié)果也表明：體重影響飼糧的IAAP，仔豬(10～20 kg)的IAAP不同于肥育豬(56～112 kg)。 4.1 維持與生長(zhǎng)對(duì)IAAP的影響 生長(zhǎng)豬氨基酸需要包括維持和生長(zhǎng)兩部分，總需要量模式取決于維持和生長(zhǎng)對(duì)總需要量的相對(duì)貢獻(xiàn)率。ARC(1981)和 NRC (1988)報(bào)道，生長(zhǎng)豬維持需要的IAAP與總需要的IAAP比較，蘇氨酸、色氨酸、蛋＋胱氨酸相對(duì)于賴氨酸的比值較高，并且隨著動(dòng)物接近成熟，維持需要比例增加(Chung等，1992)。Full等(1989)報(bào)道，維持需要的IAAP與蛋白質(zhì)生長(zhǎng)所需的IAAP不同; 生長(zhǎng)豬氨基酸的維持需要量小于總需要量的10 %(Black等 1991; Chung等 1992)。因此, 對(duì)生長(zhǎng)豬來(lái)說(shuō)，蛋白質(zhì)沉積速度極高，IAAP主要由生長(zhǎng)需要決定。不同性別、體重的生長(zhǎng)豬胴體組織氨基酸比例相對(duì)恒定(Yen, 1986; Moughan,1987; Simon,1989)，可作為豬最終氨基酸需要量的一種度量。 Fuller等(1989)分別估計(jì)了生長(zhǎng)豬用于維持和用于組織蛋白質(zhì)生長(zhǎng)的氨基酸需要量。發(fā)現(xiàn)體蛋白生長(zhǎng)所需的IAAP與體組織的氨基酸成分比例相當(dāng)一致，與生長(zhǎng)豬所需整體IAAP相差不大，但Thr 和Met+Cys值則要高些。Joseph(1995)報(bào)道：在體重大于56 kg的肥育豬IAAP中，Thr、Trp和Met+Cys相對(duì)與Lys的比值應(yīng)由仔豬階段的65 %、18 %和60 %分別提高到70 %、20 %和65 %(Taylor等, 1979)。因此，生長(zhǎng)豬的IAAP是動(dòng)態(tài)性的，以一定速率不斷地隨動(dòng)物生長(zhǎng)而變化。 4.2 飼糧營(yíng)養(yǎng)水平 蛋白質(zhì)沉積量與攝入量高度相關(guān)，隨著攝入量增加，沉積量提高，氨基酸用于維持的比例相對(duì)降低，這可能影響整體IAAP。Wang等(1990)報(bào)道：生長(zhǎng)豬的最佳飼糧氨基酸模式不受采食量和營(yíng)養(yǎng)水平的影響；當(dāng)各種EAA在飼糧中具有同等限制性時(shí)，用可消化氨基酸表示EAA的最佳比例，以Lys為100 %, 則Thr為64 %，Trp為21 %，Met+Cys為61 % ；飼糧營(yíng)養(yǎng)水平不同，可能導(dǎo)致豬生長(zhǎng)速度不同；生長(zhǎng)率在一定范圍內(nèi)的差異并不改變IAAP，雖然不同日增重的豬氨基酸總需要量存在較大差異，但所需氨基酸模式卻相當(dāng)穩(wěn)定(ARC 1981；NRC 1988)。Simon(1989)認(rèn)為：生長(zhǎng)豬需要的氨基酸主要用于體組織蛋白質(zhì)合成，飼糧的氨基酸模式相當(dāng)固定，基本上取決于構(gòu)成不同肌肉組織蛋白質(zhì)的相對(duì)比例。可見(jiàn)，飼糧營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)IAAP的影響較小。 4.3 外源性生長(zhǎng)激素 豬生長(zhǎng)激素(PGH)對(duì)體內(nèi)物質(zhì)代謝有調(diào)節(jié)作用，能夠顯著提高物質(zhì)的合成代謝，特別能提高蛋白質(zhì)的合成。因此，用PGH處理豬后，豬對(duì)氨基酸的需要量增加，但增加幅度和氨基酸模式變化情況尚不清楚。在20～50 kg體重階段，PGH處理豬的蛋白質(zhì)生長(zhǎng)率增加20 %，氨基酸需要量只增加2.6 %，可見(jiàn)氨基酸用于蛋白質(zhì)合成的效率提高了。這表明PGH對(duì)氨基酸中間代謝有調(diào)節(jié)作用。在50～100 kg體重階段，PGH處理豬的蛋白質(zhì)合成效率可增加60 %以上，氨基酸需要量也顯著增加。然而氨基酸需要量增加幅度與蛋白質(zhì)合成效率變化是否呈比例尚不清楚(Boyd等， 1991)。試驗(yàn)中常在飼糧中添加Lys以滿足PGH處理豬對(duì)氨基酸的需要，但是氨基酸的平衡性往往偏離推薦的IAAP。Mougham (1991)認(rèn)為：PGH處理豬的IAAP尚需在一定范圍內(nèi)調(diào)整。然而Campbell等(1989)指出：PGH對(duì)豬體內(nèi)蛋白質(zhì)合成與降解可能具有同等效應(yīng)，一般不會(huì)改變蛋白質(zhì)中氨基酸的利用效率。因此，體蛋白生長(zhǎng)所需氨基酸的相對(duì)比例與外源性生長(zhǎng)激素使用與否無(wú)關(guān)。綜合上述觀點(diǎn)可見(jiàn)，PGH處理豬的氨基酸需要量及氨基酸模式變化情況尚不清楚。 5 理想氨基酸模式的應(yīng)用 5.1 確定氨基酸需要量 IAAP可用于研究豬的氨基酸需要量。方法是首先確定豬的某種EAA(如Lys或Trp)的需要量，然后確定IAAP，并按照IAAP推算出其他EAA的最低需要量。 5.2 IAAP在豬飼糧配合中的應(yīng)用 飼料原料及配合飼料組成比例影響飼糧氨基酸含量和限制性氨基酸順序，只有按IAAP添加合成氨基酸，或調(diào)整飼料組成比例，才能提高飼糧的氨基酸平衡性。由于不同飼料及同種飼料不同氨基酸的消化率存在較大差異，當(dāng)利用氨基酸消化率較低的飼料時(shí)，NRC (1988)建議采用回腸末端可消化氨基酸值，以更準(zhǔn)確地滿足豬的氨基酸需要量。在選用IAAP時(shí)，要區(qū)分哪些是以總氨基酸為基礎(chǔ)，哪些是以可消化氨基酸為基礎(chǔ)。 6 結(jié)論 IAAP為評(píng)價(jià)飼料蛋白質(zhì)品質(zhì)、確定豬氨基酸需要量、利用合成氨基酸和飼料氨基酸特性配制氨基酸平衡飼糧提供了一種簡(jiǎn)單有效的方法。IAAP反映了豬對(duì)氨基酸需要的內(nèi)在規(guī)律，而基因類型、性別和飼糧營(yíng)養(yǎng)水平等因素對(duì)IAAP的影響較小，此外體重和年齡可能影響IAAP。近10年來(lái)，理想蛋白質(zhì)的概念已開(kāi)始應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn),在目前推薦的多種IAAP中，Chung模式和Wang模式相對(duì)準(zhǔn)確。由于研究資料不足，生長(zhǎng)豬飼糧IAAP有待進(jìn)一步完善和修正。 |
| 來(lái)源：作者單位：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧研究所 |
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