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氨基酸及其添加作用
蛋白質(zhì)是構(gòu)成動物機體的重要物質(zhì)，對于所有生物，可以說沒有蛋白質(zhì)就沒有生命。植物能直接利用氨類化合物合成蛋白質(zhì)，而動物不具備或不全具備這種能力，必須從食物或飼料中直接攝取蛋白質(zhì)或其基本結(jié)構(gòu)單位───氨基酸的大部分。
組成蛋白質(zhì)的氨基酸有20余種，由這些氨基酸的不同組合、 排列形成了生物體內(nèi)繁多的蛋白質(zhì)，分別執(zhí)行各種功能。除了以蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位執(zhí)行各種功能外，氨基酸在基本生命過程的控制及調(diào)節(jié)中也起著重要作用，如參與某些激素、神經(jīng)傳遞質(zhì)的合成；磷脂、卟啉和核苷酸的合成也與氨基酸的供應(yīng)有很大關(guān)系。血壓、食欲和睡眠的調(diào)節(jié)也受某些氨基酸影響。
氨基酸的分類
氨基酸按其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，通?？煞譃橹行浴⑺嵝院蛪A性三大類。按基對動物的營養(yǎng)來說，通常分為必需氨基酸和非必氨基酸。
所謂必需氨基酸是指動物體內(nèi)不能合成或合成的速度和數(shù)量不能滿足物體的正常生理及生產(chǎn)需要，必須由飼料供給即可滿足動物正常生理活動及生產(chǎn)需要的氨基酸。 過去一直認(rèn)為劃分必需與非必需氨基酸只對體內(nèi)合成氨基酸能力低的單胃動物和禽類有意義，而反芻動物瘤胃中的微生物能利用各種氮源合成菌體蛋白，其氨基酸能滿足動物需要，無需供給氨基酸。近些年的研究表明，對于高產(chǎn)奶牛、生長迅速的犢牛，高產(chǎn)毛綿羊等動物瘤胃內(nèi)合成的氨基酸遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足其需要。早環(huán)繞期
斷奶犢牛因其瘤微生物體系尚未形成，也必須由飼料供給蛋白質(zhì)或氨基酸，對單胃生長動物而言，必需氨基酸一般有10種（見表3-1）， 對雛雞還有甘氨酸，胱氨酸和酪氨酸共13種，而成年動物的維持需要通常只需8種。
氨基酸與蛋白質(zhì)質(zhì)量
并非所有的蛋白質(zhì)對任何動物、任何生產(chǎn)目的都有同樣的營養(yǎng)效果。蛋白質(zhì)的生物學(xué)價值取決于所含氨基酸的平衡狀況。
（一）必需氨基酸的“木桶模式” 現(xiàn)代科學(xué)已經(jīng)證明，動物對飼料蛋白質(zhì)的利用，是將蛋白質(zhì)消化降解為氨基酸，然后以氨基酸（少部分以短肽）的形式吸收、參與機體代謝，合成各種動物組織蛋白，生產(chǎn)產(chǎn)品。而各種蛋白質(zhì)所含氨基酸組成比例不同，不同生物體蛋白質(zhì)所含氨基酸組成比例差異很大。當(dāng)動物合成某一組織蛋白（或生產(chǎn)某一特定產(chǎn)品，如雞蛋）時，動物只是按所合成蛋白質(zhì)中氨基酸組成比例利用飼料蛋白質(zhì)中的氨基酸。如果其中一種或幾種必需氨基酸比例低于所合成
蛋白質(zhì)中相應(yīng)氨基酸比例，則會限制其他氨基酸的利用，降低飼料蛋白質(zhì)的和生物學(xué)價值。只有所供蛋白質(zhì)中所含氨基酸比例與將合成蛋白質(zhì)一致時，才能被充分利用，即如同一只由許多木板組成的木桶，如圖3-1所示， 一塊木板相當(dāng)于一種氨基酸在所供蛋白質(zhì)中的含量與產(chǎn)品蛋白質(zhì)中含量的比值，即滿足程度，若某種氨基酸比值低，不能滿足合成需要，就好比組成木桶的一塊木板較短，則木桶盛水效率降低，其他木板再長也只是浪費。所以只有各種必需氨基酸比例與產(chǎn)品蛋白質(zhì)一致，蛋白質(zhì)才能最有效地被利用，各種氨基酸的效價也就高。
由此可見，飼料蛋白質(zhì)的質(zhì)量取決于所含必需氨基酸的總量和氨基酸組成的比例。飼料蛋白質(zhì)所含必需氨基酸總量大，各氨基酸組成比例與動物機體蛋白質(zhì)（或產(chǎn)品蛋白質(zhì)）氨基酸組成比例越接近，其生物學(xué)價值就越高，品質(zhì)就越好。反之，蛋白質(zhì)品質(zhì)就差。一般說來，動物性蛋白質(zhì)所含必需氨基酸量和比例都與動物產(chǎn)品接近，因而生物學(xué)價高，品質(zhì)好。多數(shù)谷物及其他植物性蛋白質(zhì)含必需氨基酸總量少，比例不符合動物需要，生物學(xué)價值低，品質(zhì)差。目前營養(yǎng)學(xué)家們將與某特定動物群體特定生長階段的體組織蛋白質(zhì)（或某產(chǎn)品蛋白質(zhì)）中氨基酸比例一致的蛋白質(zhì)視為此群體、此階段的“理想蛋白質(zhì)”。
（二）限制性氨基酸 由于某種或某幾種必需氨基酸的不足，會限制其他氨基酸的利用和蛋白質(zhì)生物學(xué)價值，這些氨基酸被稱為“限制性氨基酸”。蛋白質(zhì)中限制性氨基酸，是以其中各氨基酸組成比例與動物體蛋白質(zhì)或產(chǎn)品蛋 白質(zhì)中各氨基酸比例接近的程度來確定的。飼料蛋白質(zhì)中必需氨基酸的含量與動物體蛋白質(zhì)相應(yīng)氨基酸含量比稱為“氨基酸的化學(xué)評分”。通常以百分比表示。即 ：氨基酸的化學(xué)評分
飼料蛋白質(zhì)中必需氨基酸含量
＝──────────────────────×100％
動物組織蛋白（或產(chǎn)品蛋白）質(zhì)中相應(yīng)氨基酸含量
由于卵蛋白質(zhì)被視為“理想蛋白質(zhì)”，故常以卵蛋白質(zhì)為基準(zhǔn)計算飼料蛋白質(zhì)中氨基酸的化學(xué)評分，即：
飼料蛋白質(zhì)中必需氨基酸含量
氨基本以的化學(xué)評分＝──────────────×100％
卵蛋白質(zhì)中相應(yīng)氨基酸含量
在實際應(yīng)用中，計算飼料中氨基酸化學(xué)評分則以飼料中氨基酸含量的不同階段，不同情況下動物對氨基酸的需要進(jìn)行計算，即：
飼料中必需氨基酸含量
飼料中氨基酸的化學(xué)評分＝─────────────×100％
動物對相應(yīng)氨基酸的需要量
氨基酸化學(xué)評分的大小，表明了飼料或蛋白質(zhì)中此氨基酸對動物的滿足程度。氨基酸化學(xué)評分小于100％者，表示該蛋白質(zhì)或飼料中此基酸不足， 即為限制性氨基酸。補充之，能有效地提高飼料蛋白質(zhì)的生物學(xué)價值。化學(xué)評分最小者為第一限制性氨基酸，依次為第二三，......，限制性氨基酸。第一限制性氨基酸如圖3-1中最短的板其化學(xué)評分決定了蛋白質(zhì)的生物學(xué)價值。通常情況下， 賴氨酸氨酸是飼料中的第一或第二限制性氨基酸，色氨酸、蘇氨酸則常為第三、第四限制氨基酸（表3-2、表3-3、表3-4）。
表2、3、4平衡日糧氨基酸的方法，一是將限制性氨基酸互補的飼料配合；另一方法則是添加單體氨基酸。限制性氨基酸的補充，首先慶考慮第一限制性氨基酸，在添加了
第一限制性氨基酸的基礎(chǔ)上，再考慮第二、第三......限制性氨基酸。反之，不僅不能對動物的生長、生產(chǎn)性能和飼料蛋白質(zhì)生物學(xué)價值起改進(jìn)作用，還會產(chǎn)生不良影響。
飼料中添加氨基酸的主要作用 （一）滿足動物需要促進(jìn)動物生長，改善氨基酸平衡提高飼料利用率， 節(jié)約蛋白質(zhì)資源 添加限制性氨基酸，能改善日糧中氨基酸的平衡，從而充分發(fā)揮其他氨基酸的作用，不必通過提高蛋白質(zhì)含量來滿足動物對氨基酸的需要，節(jié)約了蛋白質(zhì)資源，促進(jìn)動物生長并能提高飼料日糧的利用率。生產(chǎn)實踐和飼養(yǎng)試驗已證明，賴氨酸、蛋氨酸通常是畜禽的限制性氨基酸，少量添加可促進(jìn)畜禽生產(chǎn)，提高飼料利用率。表3-5為添加賴氨酸對仔豬生產(chǎn)作用的試驗結(jié)果。
許多試驗和生產(chǎn)實踐證明，通過添加限制性氨基酸，可降低日糧中蛋白南而生產(chǎn)性能保持不變，一般可降低日糧粗蛋白質(zhì)2—4個百分點。常見的是以＋豆餅為主的飼糧中添加賴氨酸，代替部分豆餅，或減少魚粉用量而添加賴氨酸、蛋氨酸，從而節(jié)約蛋白質(zhì)飼料例如粗蛋白為16％的玉米-豆餅型飼料，對生長豬（20—30kg）是比較好的飼料，氨基酸較平衡，當(dāng)因減少豆餅而降低日糧粗蛋白質(zhì)2個百分（C.P.:14％）時，僅賴氨酸不能滿足需要，添加其中不足量的賴氨酸，其飼養(yǎng)效果和生產(chǎn)性能與含粗蛋白16％時一樣。
一般認(rèn)為，當(dāng)日糧粗蛋白下降2個百分點以上時，除添加蛋氨酸、賴氨酸外，還必須添加色氨酸和蘇氨酸。
近些年，在Fuller等人的倡導(dǎo)下，以“理想蛋白質(zhì)”配制日糧已被部分人所接受。會值得一提的是，許多試驗表明，既使以“理想蛋質(zhì)”配制日糧，也必須保持一定的日糧粗蛋白水平，以滿足動物體非必需氨基酸合成的需要。
（二）提高植物蛋白質(zhì)及其飼料的營養(yǎng)價值，有利于開發(fā)蛋白質(zhì)飼料資源 大量的研究結(jié)果顯示，以幾種餅粕類飼料配合作為蛋白質(zhì)來源，添加其限制性氨基酸代替魚粉是可行的。許多地區(qū)已應(yīng)用全植物性飼料。對一些利用率低的植物蛋白南飼料，添加限制性氨基酸后，可改善其蛋白質(zhì)及其飼料利用率，這將擴大蛋白質(zhì)飼料來源。表3-6表明玉米-芝麻餅日糧添加賴氨酸可大大改進(jìn)其價值，而且較以提高蛋白質(zhì)飼料用量來提高賴氨酸含量改進(jìn)日糧價值更好。
（三）改善肉的品質(zhì) 飼料中添加賴氨酸能改善屠體質(zhì)量，提高瘦肉率。資料表明，歐洲市場上20％￣30％的賴氨酸以提高瘦肉率為目的使用。此外，蛋氨酸的添加亦能改善雛雞和肉用仔雞蛋白質(zhì)的沉積，降低脂肪沉積。
蛋氨酸、賴氨酸改善肉的品質(zhì)的機制還不太清楚。過去的意見為、添加限制氨基酸，提高了蛋白質(zhì)的生物學(xué)效價，有利于蛋白南在體內(nèi)的沉積，體內(nèi)蛋白質(zhì)的積蓄增加，體內(nèi)脂肪相對減少，從而改善了肉的質(zhì)量。日本研究人員認(rèn)為，添加賴氨酸不僅是由于滿足了氨基酸平衡，而且還由于賴氨酸的獨特生理活性發(fā)揮了作用。用白鼠試驗， 研究各種必需氨基酸未達(dá)到或超過需要量（相錄需要量的40 ％和160％）對肉質(zhì)的影響，結(jié)果表明，除賴氨酸外的其他氨基酸缺乏時， 采食量都下降，而賴氨酸缺乏時，采食量卻上升。研究人員認(rèn)為，賴氨酸缺乏所造成的肉質(zhì)低劣是由于體內(nèi)蛋白質(zhì)合成與吸收熱能的平衡被破壞引起。
（四）促進(jìn)鈣的吸收 東京大學(xué)醫(yī)學(xué)部用白鼠進(jìn)行的試驗表明，賴氨酸能促進(jìn)小腸對鈣的吸收，其機制可能是，鈣與蛋白質(zhì)特異地結(jié)合成鈣結(jié)合蛋白（CaBP），在腸粘膜上起傳遞作用，促進(jìn)鈣的吸收，而CaBP含有大量的賴氨酸（雛雞CaBP含賴氨酸11％左右），當(dāng)賴氨酸不足，CaBP合成下降，鈣吸收下降。
（五）可抵抗應(yīng)激癥 研究證明，注射色氨酸可減少白鼠斷食期間相互攻擊、殘殺、減少的程度與色氨酸注射量成正比。研究人員認(rèn)為，這是由于血液和腦中色氨酸通過其代謝產(chǎn)物5-羥色氨酸起到了這種生理作用。同樣，豬因斷奶、密飼而產(chǎn)生的咬尾等現(xiàn)象也可通過色氨酸得到觖。添加蛋氨酸可以減少家禽的啄羽、啄肛現(xiàn)象。當(dāng)動物吸收了不平衡的氨基酸會產(chǎn)生自身營養(yǎng)性應(yīng)激，添加甘氨酸可心止某些氨基酸過剩而產(chǎn)生的應(yīng)激。
（六）提高抗病能力 色氨酸可使動物體γ-球蛋白含量增加， 從而增強抗病力。這種不用藥物而是依靠營養(yǎng)提高抗病力，已越來越受到關(guān)注。
（七）防止動物腹瀉
1.夏天，增加日糧蛋白南會增加飲水量，氮排泄增多，因而造成軟便。使用低蛋白飼料，添加限制性氨基酸是解決此問題的理想對策之一。
2.賴氨酸可防止仔豬腹瀉。引起仔豬腹瀉的原因很復(fù)雜，開食期，仔豬由食母乳（含賴氨酸量高）轉(zhuǎn)為飼料，一是飼料成分發(fā)生改變，幼畜不適；二是蛋白質(zhì)濃度增加，代謝增強，發(fā)育中的腎臟負(fù)擔(dān)增加，體液需要增加，飲水增加為仔豬腹瀉原因之一。因此降低蛋白質(zhì)，添加賴氨酸可減少仔豬腹瀉。
3.研究表明，食入豆餅量較高時，仔豬會產(chǎn)生免疫反應(yīng)而腹瀉，為解決這一問題，許多國家添加限制性氨基酸來降低豆餅添加量，防止腹瀉。
4.甘氨酸也能減少仔豬、犢牛的腹瀉及脫水癥狀等。
（八）可引誘魚群和作為調(diào)味劑 甘氨酸、L-丙氨酸常用于魚飼料，除做氮源外，還可引誘魚群及增進(jìn)食餌。谷氨酸鈉常作為調(diào)味劑，促進(jìn)動物采食。
氨基酸添加劑的發(fā)展
早在1806年，Vauquelin和Robiquet 首次從天門冬屬植物液汁中分離出天門冬酰胺，隨后的130年發(fā)現(xiàn)和分離了各種蛋白質(zhì)氨基酸。1850年，Stecher首次人工以乙醛合成丙氨酸，1928年首次人工合成蛋氨酸，1948年首次以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)蛋氨酸。盡管當(dāng)時已有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)經(jīng)加熱處理的大豆餅，添加蛋氨酸能改善其營養(yǎng)價值，但由于價格高產(chǎn)量低，蛋氨酸不滿足。50年代蛋氨酸開始應(yīng)用于肉用雞飼料。到了60年代，賴氨酸也以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，飼料中逐漸開始應(yīng)用，但總的來說應(yīng)用不多。
自70年代中期以來，由于海流的影響，使世界主要魚僂供應(yīng)國的魚粉產(chǎn)量驟減出口量大幅度下降，魚粉價格上漲，迫使某些國家不得不放棄魚粉而以植物蛋白飼料加單體氨基酸代之。從此開創(chuàng)了氨基酸工業(yè)的開發(fā)和產(chǎn)品應(yīng)用的新時期。從表3-7中可看出，從1975年到1980年對氨基酸的使用量驟增。 目前作為飼料添加劑的氨基酸有蛋氨酸、賴氨酸、谷氨酸鈉、甘氨酸、丙氨酸和蘇氨酸7種。 其中以蛋氨酸、賴氨酸為主，色氨酸主要用于人工乳，谷氨酸鈉用于調(diào)味劑，甘氨酸用于雞，
丙氨酸用于魚。近幾年蘇氨酸已被某些國家作為飼料添加劑，主要用于以麥類為主的飼料中。 表７在歐美等國不用或很少用魚粉，多用玉米－大豆餅粕或小麥－大豆餅粕型的飼料，因此，蛋氨酸使用量較大（見表3-7）。我國餅粕類資源豐富， 近十多年來對其利用價值作了大量的研究，隨著我國飼養(yǎng)業(yè)和飼料工業(yè)的發(fā)展，對餅粕及其他植物蛋白飼料的開發(fā)利用，我國對氨基酸的需求量將有較大的增長。
70年代以來，隨著氨基酸需求量的驟增，飼用氨基酸的生產(chǎn)得到很大發(fā)展。近些年來，在飼用氨基酸的生產(chǎn)和銷售，尤其是新開發(fā)的飼用氨基酸，日本處于領(lǐng)先地位。表3-8為各氨基酸主要生產(chǎn)廠家生產(chǎn)能力。 我國的氨基酸工業(yè)是藥用氨基酸的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，現(xiàn)已能在不同程度上制備18種氨基酸，但因成本高，價格貴，主要用于醫(yī)藥，部分用于食品，用作飼料添加劑的不多。近十年來，我國已興建了一些大、中型飼料級賴氨酸和蛋氨酸生產(chǎn)廠，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了需要，主要仍靠進(jìn)口。 表3--8 世界氨基酸主要生產(chǎn)廠家生產(chǎn)能力
品名
| 廠家
| 生產(chǎn)能力
| 品名
| 廠家
| 生產(chǎn)能力
| 蛋氨酸 蛋氨酸 蛋氨酸 蛋氨酸 蛋氨酸 蛋氨酸 蛋氨酸 蛋氨酸 蛋氨酸 賴氨酸 賴氨酸 賴氨酸 賴氨酸
| 日本曹達(dá) 日本住友化學(xué) 日本化藥 德國迪高沙 法國AEC 美國孟山都 墨西哥阿爾拜梅克斯 西班牙Sodeti 蘇聯(lián)Volgograd 日本味之素 日本協(xié)和發(fā)酵 日本東麗 南朝鮮味元
| 20000 5000 2500 85000 105000 45000 5000 4000 4000 55000 20500 6500 10000
| 谷氨酸 谷氨酸 谷氨酸 谷氨酸 色氨酸 色氨酸 色氨酸 色氨酸 色氨酸 色氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 丙氨酸 丙氨酸
| 味之素 日本旭化成 協(xié)和發(fā)酵 日本武田藥品 味之素 昭和電工 三井東壓 田造制藥 日本化藥 協(xié)和發(fā)酵 日本有機合成化學(xué) 協(xié)和發(fā)酵 日本化藥 武藏野化學(xué)研究所 日本化藥
| 60000 15000 15000 15000 100 200 100 50 50 50 6000 5000 1000 —— ——
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各種氨基酸添加劑的特點及應(yīng)用 從氨基酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)來看，除甘氨酸外，α-氨基酸都有D型（左旋）和L 型（左旋）兩種。由于動物體蛋白都是由L型氨基酸和甘氨酸組成，一般在腸內(nèi)D型不如L型氨基酸易吸收，吸收的D型氨基酸若不轉(zhuǎn)化為L型氨基酸， 仍不能組成動物體蛋白。有些動物體內(nèi)存在著能轉(zhuǎn)化D型的氨基酸為L型氨基酸的酶，這就是有的 D型氨基酸也能被利用的原因。人和畜禽主要是利用L型氨基酸（除蛋氨酸外）。 一般認(rèn)為，對豬D-蛋氨酸與L-蛋氨酸的相同的活性，對雛雞稍差。對生長豬D-色氨酸的生物學(xué)活性為L型的60％￣70％。對雛雞D-色氨酸為L型的15％左右（大原有吉等）。表3-9為Baker等人1972年報告的D型氨基酸的有效性。 表９氨基酸的工業(yè)化生產(chǎn)有微生物發(fā)酵法、合成法和酶法。一般用微生物發(fā)酵法和酶法生產(chǎn)的為L型氨基酸；用合成法生產(chǎn)的為DL型或L型氨基酸。我國北京、常州、無 錫、武漢、吉林等地已能以糖蜜為原料用發(fā)酵法生產(chǎn)L-賴氨酸。
（一）蛋氨酸 目前作為蛋氨酸添加劑的產(chǎn)品主要有DL-蛋氨酸和DL-蛋氨酸羥基類似物（Methionine Hydroxy Analoque，MHA）及其鈣鹽（MHACa）。此外， 蛋氨酸制劑還有蛋氨酸金屬絡(luò)合物和用于反芻動物的保護(hù)性蛋氨酸制劑。
由于DL-蛋氨酸具有與L-蛋氨酸相同的營養(yǎng)價值， 所以目前飼用者大部分采用的是以石油化工產(chǎn)品丙烯氧化制成的丙烯醛和甲硫醇為原料合成的DL-蛋氨酸。 其成本低，能與魚粉競爭。DL-蛋氨酸為白色-淡黃色結(jié)晶或結(jié)晶性粉末，易溶于水，有光澤，有特異性臭味。一般飼料級制劑純品要求含C5H11NO2S在98.5％以上。 近些年還有部分DL-蛋氨酸鈉（DL-MetNa）應(yīng)用于飼料。蛋氨酸羥其類似物是美國孟山都（Monsanto）公司自1956年以來開發(fā)的蛋氨酸代替品是DL-蛋氨酸合成過程中其氨基同羥基所代替的一類產(chǎn)品，主要有MHA鈣鹽（MHACa）、鈉鹽（MHANa）、游離酸（MHAFA）,作為商品應(yīng)用的主要是孟山都產(chǎn)品干燥MHA （DL- 蛋氨酸羥基類似物鈣鹽）和Alimet（液體消旋羥基類似物游離酸）。表3-10為孟山都產(chǎn)品有效成分最低含量和換算關(guān)系。 表１０蛋氨酸羥基類似物在體內(nèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍彼岫l(fā)揮作用。其生物有效率各報道不一，多數(shù)資料表明，對促生長作用效能如表3-11。 表１１MHA產(chǎn)品以其成本較蛋氨酸低，價格便宜而受歡迎。 MHA產(chǎn)品對反芻動物還有特殊作用。在反芻動物瘤胃微生物的作用下，蛋氨酸會脫去氨基而失效， MHA 不會被分解。
蛋氨酸金屬元素絡(luò)合物和反芻動物保護(hù)性蛋氨酸制劑是近年來研制開發(fā)的新產(chǎn)品。
蛋氨酸金屬元素絡(luò)合物的研制主要是針對微量元素添加劑在飼料中添加量小，在飼料中準(zhǔn)確添加并混合均勻比較困難，而無機元素毒性較大，某些無機化合物易吸濕結(jié)塊，影響加工性能和其他活性成分的穩(wěn)定性。而氨基酸金屬元素絡(luò)合物克服了這些不足，并可提高添加效果和安全性。目前商業(yè)產(chǎn)品已上市，但因價格問題還未廣泛使用。蛋氨酸絡(luò)合物有蛋氨酸鋅、蛋氨酸硒、蛋氨酸銅等。
反芻動物保護(hù)性蛋氨酸又稱為瘤胃旁路蛋氨酸，其特點是能安全通過瘤胃而在真胃或腸道吸收。具有商業(yè)價值的保護(hù)性蛋氨酸主要有N-羥基甲基－消旋蛋氨酸鈣鹽，以及由脂肪和脂肪酸（多為C12一C22者）包被的蛋氨酸，此外某些合成塑料包被蛋氨酸正在實驗階段。福爾馬林處理也是一種比較好的保護(hù)方法。蛋氨酸金屬絡(luò)合物和蛋氨酸羥基類似物產(chǎn)品都可安全通過瘤胃。
德國迪高沙公司研制的產(chǎn)品Mepron，其成分為N-羥基甲基-消旋蛋氨酸鈣， 化學(xué)結(jié)構(gòu)式為： COOCa2/1 │ CH─NH─CH2OH │ CH2 │ CH2 │ S │ CH3
Mepron是一種自由流動的白色粉末，與飼料混合性良好，有效成分含量為67. 7％，其純品以及與飼料混合的情況下都很穩(wěn)定。實驗表明，高產(chǎn)奶牛飼喂Mepron對產(chǎn)奶量和奶的成分有直接影響，大多數(shù)實驗中可提高產(chǎn)奶量5％￣8％，奶中蛋白質(zhì)增加約0.1個百分點，乳脂增加0.1—0.5 個百分點，并能防止高產(chǎn)奶牛的酮病發(fā)生，對高產(chǎn)奶牛有明顯的經(jīng)濟效益。Mepron一般喂給產(chǎn)奶25kg/頭.天或以上的奶牛，其建議添加量：用于高產(chǎn)奶牛的配制飼料中為0.3％，用于含豐富礦物質(zhì)補充飼料中2.5％或每天每頭20—30g。 一般在產(chǎn)犢前10天到泌乳期前100天飼喂效果好。表3-12 為主要保護(hù)性蛋氨酸生產(chǎn)廠家及其產(chǎn)品保護(hù)方式。 表12
一般動物性蛋白質(zhì)內(nèi)含有豐富的蛋氨酸，而植物性蛋白質(zhì)內(nèi)缺乏。因禽類羽毛中含有較多的含硫氨基酸，所以禽類飼料中需要添加較多的蛋氨酸。90％的飼用蛋氨酸用于禽，其次為豬、高產(chǎn)奶牛、高產(chǎn)綿羊、魚以及其他幾乎所有人工飼養(yǎng)動物，特別是在魚粉用量少的飼料中要注意添加。歐美因多以大豆餅為蛋白質(zhì)來源，因而蛋氨酸用量高。蛋氨酸的使用量受魚粉價格的影響。近些年來發(fā)現(xiàn)肉雞飼料中添加10％以上魚粉引起雞胃糜爛，魚粉使用量下降，使蛋氨酸、賴氨酸需求量顯著增加。
（二）賴氨酸 飼料中添加的賴氨酸有兩種，即L－賴氨酸和DL－賴氨酸。因動物只能利用L－賴氨酸，故主要為L－賴氨酸產(chǎn)品，DL－賴氨酸產(chǎn)品應(yīng)標(biāo)明L －賴氨酸含量保證值。作為商品的飼用級賴氨酸通常是純度為98.5％以上的L－賴氨酸鹽酸鹽， 相當(dāng)于含賴氨酸（有效成分）78.8％以上，為白色一淡黃色顆粒狀粉末，稍有異味，易溶于水。90％以上的L－賴氨酸是以糖蜜為原料發(fā)酵生產(chǎn)的產(chǎn)品。此外， 日本、美國、德國等國已利用化學(xué)合成的2－氨基ω－己內(nèi)酰胺作原料， 通過微生物酶消旋和水解生產(chǎn)L－賴氨酸。
1960年，首次以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)賴氨酸，目前年生產(chǎn)能力已達(dá)8萬～10萬噸。 其中3／4由日本味之素集團(tuán)和協(xié)和集團(tuán)生產(chǎn)。 1978年日本建成了第一家以酶法工藝生產(chǎn)賴氨酸的工廠。
除豆餅外，植物中賴氨酸含量低，通常為第一限制性氨基酸，特別是玉米、大麥、小麥中甚缺，且麥類中的賴氨酸利用率低。動物性飼料一般含有豐富的賴氨酸，但差異較大，且利用率也不同。與魚粉相比，肉骨粉中的賴氨酸含量低利用率低。
由于非酶褐變，飼料中賴氨酸在加熱或熱壓條件下會降低利用率。
盡管最初賴氨酸是應(yīng)用于雞飼料，目前賴氨酸主要用于豬，其次是雞和犢牛。
一般應(yīng)用于低蛋白飼料和價格低廉的飼料，以節(jié)約蛋白質(zhì)，促進(jìn)畜禽增重和改善胴體品質(zhì)，提高瘦肉率。由于L－賴氨酸價格高，其使用受大豆餅粕價格的影響。 使用量不如蛋氨酸大。隨著魚粉的緊缺，花生餅、芝麻餅、菜籽餅等賴氨酸含量低的蛋白質(zhì)飼料和麥類飼料使用的增加，兒外近些年來發(fā)現(xiàn)仔豬對高量大豆蛋白產(chǎn)生免疫反應(yīng)而導(dǎo)致腹瀉，而雛雞采食高量的魚粉會導(dǎo)致肌胃糜爛，這使豆餅、魚粉的使用量下降，賴氨酸使用量驟增。賴氨酸使用量增加的另外原因在于，近年來的研究成果使賴氨酸用于改善胴體質(zhì)量，提高豬、禽抗高密度等應(yīng)激方面用量增加。我國因豆餅價格貴，其他餅粕應(yīng)用逐漸增多，對賴氨酸需求量大，但我國賴氨酸生產(chǎn)落后，主要靠進(jìn)口而受到一定限制。
（三）色氨酸 色氨酸是近些年才開始在飼料中使用的，作為飼料添加劑的色氨酸有化學(xué)合成的DL-色氨酸和發(fā)酵法生產(chǎn)的L-色氨酸。皆為無色－微黃色晶體， 有特異性氣味。多數(shù)資料表明， DL－色氨酸的生物學(xué)有效性對豬相當(dāng)于L －色氨酸的80％～85％，對雞相當(dāng)于55％～60％。當(dāng)前生產(chǎn)色氨酸的方法很多，主要有以β－氯乙基乙內(nèi)酰脲和苯肼為原料的化學(xué)合成法；用氨茴酸的間接發(fā)酵法和用吲哚和丙酮酸為原料的酶法等。這些方法生產(chǎn)的色氨酸成本較高。目前正在研究的用糖蜜
作原料的直接發(fā)酵法有很大進(jìn)展，主要在于改良菌種。若成功，可望色氨酸價格有一個大幅度降低。
色氨酸通常是第三或第四限制氨基酸，在豬的玉米－豆餅型飼料中還可能是第二限制氨基酸。從營養(yǎng)角度看是很重要的一種必需的氨基酸，在普遍添加了蛋氨酸和賴氨酸的日糧中，色氨酸添加更顯重要。另外，色氨酸的代謝產(chǎn)物5 －羥色氨在動物體有抗高密度、斷奶等應(yīng)激，促進(jìn)γ－球蛋白的產(chǎn)生，增強畜體抗病力的作用。
由于價格和飼料中色氨酸的分析問題，色氨酸的應(yīng)用受到限制，目前仍主要應(yīng)用于仔豬人工乳以促進(jìn)增強抗病力，其添加量為0.02％～0.05％，其他用于泌乳母豬、蛋雞飼料。由于色氨酸生產(chǎn)成本在逐漸降低，在日本與歐美已開始應(yīng)用于生長豬飼料中，日本色氨酸的年需要量已從不到10t增長到30t以上。飼用色氨酸的生產(chǎn)目前主要在日本。
（四）蘇氨酸 近些年歐美有些國家已在飼料中添加蘇氨酸。目前作為飼料添加劑的主要是由發(fā)酵生產(chǎn)的L－蘇氨酸。此外，部分來自由蛋白質(zhì)水解物分離的L－蘇氨酸。L－蘇氨酸為無色至微黃色結(jié)晶性粉末，有極弱的特異性氣味。
蘇氨酸通常是第三、第四限制性氨基酸，在大麥、小麥為主的飼料中，蘇氨酸常感缺乏，尤其在低蛋白的大麥（或小麥）－豆餅型日糧中，蘇氨酸常是第二限制性氨基酸，故在植物性低蛋白日糧中，添加蘇氨酸效果顯著，特別是補充了蛋氨酸、賴氨酸的日糧，同時再添加色氨酸、蘇氨酸可得到最佳效果。但由于目前沒有足夠合乎經(jīng)濟的產(chǎn)品供應(yīng)，尚不能廣泛補充于飼料。
（五）L－谷氨酸鈉 谷氨酸鈉是直接用發(fā)酵法生產(chǎn)，一般純品為含C5H8NNaO4.H2O99％以上的無色和白色柱狀結(jié)晶。大部分用于食品調(diào)味。 用于飼料添加劑每年約200～300t。谷氨酸屬非必需氨基酸，在飼料中作為調(diào)味劑以改善飼料的適口性，增進(jìn)采食。通常在人工乳中添加0.2％，在加藥飼料中添加0.5％，對改善因添加抗生素或其他藥物而損害的適口性很有效。
（六）甘氨酸和丙氨酸 這兩種氨基酸都可用合成法制得，并在其他工業(yè)領(lǐng)域里廣泛應(yīng)用。在飼料中用量不大，每年僅數(shù)噸。甘氨酸是禽類的必需氨基酸，可做雞伺料添加劑。但由于天然飼料中甘氨酸含量豐富，目前沒有實用化。DL- 丙氨酸在某些國家已被指定為飼料添加劑，但不用于畜禽，主要用于水產(chǎn)飼料作為引誘物質(zhì)使用。 除上述氨基酸外，異亮氨酸是目前正在研究開發(fā)的一種氨基酸。
（七）反芻動物用氨基酸 氨基酸用作飼料添加劑已有近40年歷史。但在此期間，氨基酸在飼料中的應(yīng)用只限于豬、雞等單胃動物。對于反芻動物，一是認(rèn)為其瘤胃微生物合成氨基酸可滿足需要；再則認(rèn)為飼料中蛋白質(zhì)、氨基酸會被微生物完全降解，添加氨基酸也沒有明顯效果。
70年代后期，乳牛的品種改良及高產(chǎn)肉牛的短期育肥技術(shù)迅速普及，瘤胃微生物合成的蛋白質(zhì)、氨基酸不能滿足反芻動物高產(chǎn)性能的要求。近十幾年的研究表明，反芻動物也有必需氨基酸和限制性氨基酸。在飼料中供給限制性氨基酸，對改善高產(chǎn)奶牛和肉牛的產(chǎn)奶量和生長速度都有明顯的促進(jìn)作用。一般認(rèn)為對高產(chǎn)奶牛，蛋氨酸、賴氨酸、組氨酸。蘇氨酸、異亮氨酸和亮氨酸是限制性氨基酸，由于菌體蛋白中蛋氨酸比例低，蛋氨酸常表現(xiàn)為第一限制性氨基酸。
由于瘤胃微生物的降解與合成作用的特點，理想的反芻動物氨基酸添加劑應(yīng)當(dāng)絕大部分能安全通過前胃，而在真胃直接被吸收利用。另一方面，少量游離于瘤胃的限制性氨基酸（如蛋氨酸）可促進(jìn)纖維素降解和增進(jìn)脂肪酸的合成。目前反芻動物氨基酸添加劑主要有蛋氨酸和少量賴氨酸在歐洲各國、美國、日本等已作為商品投放市場，并廣泛應(yīng)用于高產(chǎn)奶牛、肉牛以及綿羊等。其產(chǎn)品主要有兩類：非保護(hù)性氨基酸和保護(hù)性氨基酸。目前普遍應(yīng)用于反芻動物補充日糧的非保護(hù)性氨基酸皆是DL－蛋氨酸。最新的研究表明，未經(jīng)保護(hù)處理的DL－蛋氨酸并非被瘤胃微生物完全降解。
保護(hù)性氨基酸又稱瘤胃旁路氨基酸。其保護(hù)性處理主要有物理的加膜包被法和對─NH2和─COOH進(jìn)行化學(xué)保護(hù)方法。
目前應(yīng)用的保護(hù)性產(chǎn)品主要有以C12─C22脂肪或脂肪酸、對pH敏感的異分子聚合物作為包膜進(jìn)行包被的蛋氨酸和少量賴氨酸產(chǎn)品和以福爾馬林處理的蛋氨酸產(chǎn)品。
德國Degussa公司研制的N-羥基甲基-消旋蛋氨酸鈣鹽（商品名：Mepron譯名密勃隆）是很好的蛋氨酸保護(hù)性產(chǎn)品。這些保護(hù)性氨基酸制劑在pH為5.4 左右的瘤胃內(nèi)是穩(wěn)定的，至達(dá)真胃后，在其pH為2.4的條件下，氨基酸游離出來被吸收利用。 此外，蛋氨酸金屬絡(luò)合物和蛋氨酸鋅羥類似物也可安全通過瘤胃。蛋氨酸金屬絡(luò)合物不僅可提供必需氨基酸，也是一種安全有效的微量元素補充方法。但因成本較高，未能
廣泛應(yīng)用，僅在某些特殊情況應(yīng)用。
關(guān)于反芻動物保護(hù)性氨基酸，大多數(shù)國家還處于試驗階段，1985年以后也只有美國、日本、歐洲幾家公司投入生產(chǎn)，許多問題還有待于研究。隨著對反芻動物營養(yǎng)學(xué)及生理學(xué)基礎(chǔ)研究的進(jìn)展，一定可以進(jìn)一步研制出賴氨酸、蘇氨酸、色氨酸等以及復(fù)合氨基酸的保護(hù)性制劑。另一方面隨著反芻動物生產(chǎn)性能的不斷提高，一定會大量需要保護(hù)性蛋白質(zhì)和氨基酸。 氨基酸添加劑的合理應(yīng)用
一、氨基酸添加于飼料的方法
由于氨基酸添加劑在飼料中添加量大，一般在日糧中以百分含量計。同時，氨基酸的添加量是以整個日糧內(nèi)氨基酸平衡為基礎(chǔ)的，而飼料原料中的氨基酸含量和利用率相差甚大，所以氨基酸一般不加入添加劑預(yù)混料中，而地直接加入配合飼料或濃縮蛋白飼料中。
二、影響日糧氨基酸添加量的因素
各種畜禽對氨基酸的需要量可參考我國畜
飼料添加劑用氨基酸質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(日本)
名 稱
| 含 量
| 性 狀
| 氯化物(%)
| 硫酸鹽(%)
| 銨鹽(%)
| 比旋光度
| 重金屬(PB)mg/kg)
| 砷鹽g/kg)
| 水分(%)
| 灰分(%)
| DL-蛋氨酸
| 含C5H11NO2S
98.5%以上
| 白色-淡黃色結(jié)晶
粉末,有特異臭
味,微甜
| 0.2以下
| 0.30以下
|
|
| 20以下
| 2以下
| 0.5以下
| 0.5以下
| L-賴氨酸鹽酸鹽
| 含C6H14N2O2.HCL98.5%以上
| 白色淡褐色粉末，
無臭或有輕微特
異臭味
|
|
| 0.04以下
|
| 30以下
| 2以下
| 1.0以下
| 0.3以下
| 甘氨酸
| 含C2H5NO2
98.5%
| 白色結(jié)晶或結(jié)晶性
粉末,味臭
| 0.021以下
|
| 0.02以下
|
| 20以下
| 2以下
| 0.3以下
| 0.1以下
| 谷氨酸鈉
| 含C5H8NNaO4.H2O99.0%以上
| 無色或白色柱狀結(jié)晶
或白色結(jié)晶性粉末,
具有特異臭味
| 0.071以下
|
| 0.02以下
|
| 10以下
| 2以下
| 0.5以下
|
| L-色氨酸
| 含C11H12N2O2
98.5%
| 白色---淡黃色粉末
，無臭或略有
特異臭味
| 0.20以下
|
| 0.04以下
|
| 20以下
| 2以下
| 1.0以下
| 0.5以下
|
禽飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)（見附Ⅲ）。但飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)只是畜禽在正常情況下，維持一般生長和生產(chǎn)所需要的最低值，而并非實際添加量。由于動物對氨基酸需要量受許多因素的影響，各種飼料原料中的氨基酸含量和利用率也各不相同，這就使日糧中實際添加量與需要量相差甚遠(yuǎn)。必須綜合考慮各種因素才能使氨基酸的添加效果和經(jīng)濟效益達(dá)到最佳。在參考畜禽飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，影響氨基酸添加量的主要因素如下：
（一）日糧的組成及其氨基酸的生物學(xué)效價 氨基酸的添加目的，主要是補充日糧氨基酸的不足，改善日糧氨基酸的平衡狀況。而不同的飼料中氨基酸的含量不同，氨基酸有效性差異也很大。必須根據(jù)飼料中可利用氨基酸的含量確定氨基酸添加的種類和數(shù)量，才能配制出既經(jīng)濟又有效的日糧。表3－14、表3－15為豬、雞幾種飼料原料中氨基酸有效率。遺憾的是，目前有關(guān)飼料中有效氨基酸的資料還很缺乏，來自動物體的測定方法很不統(tǒng)一，結(jié)果差異很大，快速經(jīng)濟的有效氨基酸測定
方法還沒有，無法依飼料中有效氨基酸含量平衡日糧氨基酸。由于目前基礎(chǔ)日糧常用原料的氨基酸有效率多在80％～90％，在制定飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)時，專家們一般將飼料中氨基酸有效率按80％～90％來提供氨基酸需要量的。如NRC標(biāo)準(zhǔn)即如此。 我國飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)也是以常用原料（如玉米、豆餅、魚粉等）為基礎(chǔ)制定的。通常的作法是，在平衡日糧氨基酸時，根據(jù)不同原料的特性，考慮飼料氨基酸有效性的主要影響因素，對日糧氨基酸補充量作適當(dāng)調(diào)整。影響飼料中氨基酸有效性的主要因素有：表3-14 15
1.影響蛋白質(zhì)消化吸收的因素 飼料蛋白質(zhì)的消化率直接影響飼料中氨基酸的有效性，因此，所有影響飼料蛋白質(zhì)消化吸收的因素都影響飼料中氨基酸的有效性。例如，未經(jīng)處理的血粉、羽毛粉蛋白質(zhì)消化率很低，分別約為20％—50％和低于10％，其中可利用的氨基酸就更低了。經(jīng)過一定的熱、壓或發(fā)酵等處理，破壞了角蛋白和纖維蛋白結(jié)構(gòu)，促進(jìn)水解，可大大提高其蛋白質(zhì)消化率，從而提高了氨基酸的有效性，存在于某些飼料中的蛋白酶抑制物（如胰蛋白酶抑制因子等）可降低蛋白質(zhì)消化率，其中氨基酸有效率也降低。
2.飼料的加工貯存 由于加工貯存不當(dāng)，會使氨基酸失去生物活性，這也是降低飼料氨基酸有效性的不可忽視的重要因素。飼料加工過程中，若溫度過高，會降低氨基酸的有效性。
在一定高溫條件下，賴氨酸ε位氨基易與碳水化合物中游離的─OH結(jié)合成不易被酶分解的物質(zhì)，即所謂非酶褐變反應(yīng)，賴氨酸失去生物活性。精氨酸、色氨酸也可發(fā)生此反應(yīng)，這在過高溫度（105￣135℃以上）生產(chǎn)出的餅粕類中，氨基酸特別是賴氨酸的有效性下降。在棉仁餅粕的生產(chǎn)過程中，因游離棉酚中的─CHO 易與賴氨酸結(jié)合而使賴氨酸失去活性。表3-16是Bissett和Tarr在1954年的試驗結(jié)果。 魚粉貯存不當(dāng)，導(dǎo)致脂肪氧化發(fā)熱時，其中蛋氨酸會氧化成蛋氨酸亞砜或蛋氨
酸砜，降低蛋氨酸的有效性。
（二）氨基酸之間的相互關(guān)系 氨基酸之間在吸收、利用上的相互關(guān)系主要有互補和拮抗關(guān)系。
1.互補關(guān)系 有的氨基酸在體內(nèi)可以相互轉(zhuǎn)化，添加時必須考慮兩種氨基酸的 含量。蛋氨酸在體內(nèi)可轉(zhuǎn)化為胱氨酸、胱氨酸不足可補充蛋氨酸來滿足其需要量，但胱氨酸不能代替蛋氨酸，因此，在確定蛋氨酸添加量時，除考慮日糧中蛋氨酸含量外，還需考慮日糧中胱氨酸的含量。可用二者含量之和來滿足硫氨基酸的總需要量。
一般動物對蛋氨酸與胱氨酸需要比各為50％。同樣，苯丙氨酸在動物體內(nèi)可轉(zhuǎn)化為酪氨酸，反之不可，日糧酪氨酸的含量直接影響苯丙氨酸的添加量；對雞來說甘氨酸與絲氨酸在動物體內(nèi)可相互轉(zhuǎn)化。
2.拮抗作用 結(jié)構(gòu)相似的氨基酸之間因在消化吸收、體內(nèi)運輸和利用上常常會有競爭作用而相互影響。
許多研究表明飼料中賴氨酸過剩會使精氨酸需要量增加，反之，精氨酸含量過高影響賴氨酸的消化吸收和利用。飼料中高濃度氯離子可促進(jìn)這種拮抗作用，而蘇氨酸和甘氨酸含量增加，可減少動物對精氨酸的需要量。亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸之間也存在著拮抗作用和吸收的競爭關(guān)系。另外，蛋氨酸過剩會影響組氨酸、谷氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸的吸收；胱氨酸、乙硫氨酸及S－甲基-L－胱氨酸的攝取會阻礙蛋氨酸的吸收，而甘氨酸可減輕這種阻礙，表3－17中列出了豬、雞配合飼料中理想的氨基酸配合比例。
豬、雞配合飼料中氨基酸的理想配合比例
氨基酸種類
| 以賴氨酸的含量為100的比值
| 以賴氨酸的含量為100的比值
|
| 豬
| 雞
| 賴氨酸
|
|
| 蛋氨酸+胱氨酸
| 100
| 100
| 色氨酸
| 50~55
| 72
| 蘇氨酸
| 55~19
| 20
| 異亮氨酸
| 60~70
| 70
| 亮氨酸
| 50~70
| 75
| 組氨酸
| 100~110
| 140
| 苯丙氨酸
| 33~39
| 40
| 色氨酸+酪氨酸
| 96~115
| 130
| 纈氨酸
| 70
| 86
| 精氨酸
| 67
| 100
|
| 67
| 100
|
（三）氨基酸與維生素、無機物的關(guān)系 蛋氨酸、膽堿在動物體代謝過程中都有提供活性甲基的作用，故可相互部分代替，因維生素B12和葉酸與甲基代謝有關(guān)，葉酸或維生素B12不足，蛋氨酸和膽堿的需要量增加。色氨酸在動物體內(nèi)可轉(zhuǎn)化為煙酰胺，故可緩解煙酰胺缺乏癥。當(dāng)日糧煙酰胺不足時，色氨酸需要量增加。維生素E和硒不足時，添力賴氨酸和蛋氨酸可緩解影響。但維生素或礦物質(zhì)不足時，最好以添加維生素或礦物質(zhì)來滿足需要。
（四）畜禽的生活狀態(tài)和環(huán)境 環(huán)境溫度影響氨基酸的需要量， 而各種飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)一般是在較理想的溫度范圍（16～24℃）制定的。氣溫高動物對氨基酸需要量增加，氣溫低，則可相應(yīng)減少供應(yīng)量。 | 
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