1 理想蛋白質(zhì)
動物蛋白質(zhì)營養(yǎng)的理論和實踐,經(jīng)歷了粗蛋白質(zhì)(CP)-可消化粗蛋白質(zhì)(DCP)-可利用粗蛋白質(zhì)(UCP)-蛋白質(zhì)生物學(xué)價值(BV)-氨基酸(AA)-化學(xué)比分(CS)-必需氨基酸指數(shù)(EAAI)-理想蛋白質(zhì)(ID)-理想蛋白質(zhì)可消化氨基酸模式(ID-DDAP)一個逐漸發(fā)展的過程,理想蛋白質(zhì)是由Howard,1958提出的“完全蛋白質(zhì)”(Complete P rotein)引伸發(fā)展而來的。80年代后,經(jīng)ARC、AEC、NRC以及其他學(xué)者的工作,更名為“理想蛋白質(zhì)”(Ideal Protein),得到業(yè)界的承認(rèn)并加以應(yīng)用。
日糧蛋白質(zhì)的各種氨基酸消化、代謝、利用,最終與動物的總體氨基酸需要恰相吻合,此時,動物對日糧蛋白質(zhì)的利用最佳,無效消耗最低,這種日糧蛋白質(zhì)就叫做理想蛋白質(zhì)。
總結(jié)研究結(jié)果,英、法、美等國已初步構(gòu)建了理想蛋白質(zhì)的必需氨基酸模式。從動物對象方面,補充修正了滿足動物蛋白質(zhì)營養(yǎng)需要的氨基酸模式;從飼料方面,評價日糧、配合飼料總體蛋白質(zhì)的氨基酸模式。確切說,理想蛋白質(zhì)學(xué)說是動 物蛋白質(zhì)-氨基酸營養(yǎng)學(xué)說的進一步發(fā)展,尚有待進一步完善。
最初,出于簡單的想法,日糧蛋白質(zhì)的氨基酸組成與單位體蛋白質(zhì)相同,就應(yīng)當(dāng)是全價的,模擬試驗效果良好。這樣就不再用全卵蛋白質(zhì)作為全價標(biāo)準(zhǔn)來評價日糧蛋白質(zhì)的CS和EAAI了。實踐中,理想蛋白質(zhì)很難把20余種氨基酸都考慮周全,一般只考慮10種必需氨基酸的組成比例,這也就是所說的理想蛋白質(zhì)的氨基酸成分模式。
人們進一步了解到十種必需氨基酸的消化利用并非等效的,日糧蛋白質(zhì)經(jīng)動物消化吸收后,原來的氨基酸模式就發(fā)生了改變。同時,結(jié)合動物的氨基酸營養(yǎng)需要的深入研究,動物體蛋白的氨基酸模式,對各種動物,尤其是非生長-肥育動物(乳畜、蛋禽),并不是恰恰相反就是好的。除各種氨基酸消化利用上的差異外,還有動物產(chǎn)品生產(chǎn)所需氨基酸組成比例的不同。于是,從動物的營養(yǎng)需要角度構(gòu)建了理想蛋白質(zhì)的氨基酸(成分或可消化成分)模式。這方面,英國、法國、美國的動物營養(yǎng)學(xué)者工作較多。后來,各國都有這方面的研究報告。研究的動物對象主要是豬和肉雞。我國這方面介紹和綜述類文章發(fā)展不少,系統(tǒng)的研究論文卻不多。
1.1 動物理想蛋白質(zhì)氨基酸模式建立的研究方法
?。保保?生長肥育動物
用典型代表日糧進行動物代謝試驗,測定蛋白質(zhì)代謝率和氨基酸消化率;動物階段飼養(yǎng)屠宰,測定動物的蛋白質(zhì)、氨基酸的階段增量和沉積利用率;由階段體增重及蛋白質(zhì)增量的氨基酸模式-推薦標(biāo)準(zhǔn)階段體增重及蛋白質(zhì)采食量-必需氨基酸沉積率和消化率,可以得出每頭每日平均氨基酸和可消化氨基酸需要量。從而建立起理想蛋白質(zhì)的必需氨基酸模式。這是不進行析因的典型綜合法。
1.1.2 體外產(chǎn)品動物
例如:產(chǎn)蛋雞,情況要復(fù)雜些。動物對某必需氨基酸的需要,可剖析成:維持、增重、產(chǎn)品等不同組分。在拉開日糧的蛋白質(zhì)-氨基酸學(xué)度及采食量梯度條件下,借助析因數(shù)學(xué)模型建立必需氨基酸的需要模型。
?。伲剑猓埃猓保兀保猓玻兀玻猓常兀?br />
?。伲被徇M食量
X1--相應(yīng)各為維持,增重,產(chǎn)品
?。猓埃被岬臒o效損耗
b1--食入氨基酸用于Xi的效率倒數(shù)
析因數(shù)學(xué)方法理論上完全正確。b0項也可以去掉,分?jǐn)偟剑猓鄙先?。但要求試驗和測定工作細(xì)致、準(zhǔn)確。如果一旦引入較大誤差,則會模型偏離實際。有了氨基酸需要的模型,進一步可得出理想蛋白質(zhì)的氨基酸模式來。第二種方法是按照Fuller.0Wang等的豬試驗方法,根據(jù)低于需要的限制性氨基酸食入量與其氮沉積呈現(xiàn)線性關(guān)系原則,由Y=a+bX,Y=氮沉積(NR),X=氨基酸進食(AAI)l/b=沉積1g氨所需氨基酸的g數(shù))??芍?,當(dāng):Y=0時,X=-a/b,即維持需要的氨基酸。當(dāng)用純合或半純合日糧(各種必需氨基酸梯度限制)試驗,可確定出用于維持的必需氨基酸需要,同時也可確定出用于蛋白質(zhì)(CP=N×6.25)沉積的必需氨基酸需要。由此,可以構(gòu)建基于必需氨基酸或可消化必需氨基酸的動物氨基酸需要無截距三元一次方程數(shù)學(xué)模型:
Y= b1X1+b2X2+b3X3
?。伲被徇M食量
X1--相應(yīng)各為維持,增重,產(chǎn)蛋
?。猓保橙氚被嵊糜冢兀钡男实箶?shù)
當(dāng)產(chǎn)蛋雞增重甚微(±1g/d),區(qū)分增重與產(chǎn)蛋的氨基酸沉積效率可略。開產(chǎn)初期或增重幅度較大時,可考慮二者氨基酸沉積效率的差別。產(chǎn)蛋的氨基酸沉積效率平均約為增重的1.5培。
1.2 有了必需氨基酸及可消化必需氨基酸需要數(shù)學(xué)模型,換成典型條件下(體重,增重,產(chǎn)蛋)的需要,再換成一定采食量下的日糧粗蛋白質(zhì)濃度及必需氨基酸含量(占日糧%,占蛋白質(zhì)%)。由此,不難求出產(chǎn)蛋雞理想蛋白質(zhì)的必需氨基酸可消化必需氨基酸模式,有待工作和完善的幾點思考。
?。保玻?理想蛋白質(zhì)的氨基酸有效性
應(yīng)當(dāng)定位于可消化必需氨基酸(DEAA),非必需氨基酸不必逐一考慮,規(guī)定其對于必需氨基酸總量的配比(50-60:50-40)即可。這里要澄清的是,通常所說的可利用(Available)必需氨基酸(AEAA),是套用有效能量的代謝能(ME)指標(biāo)而命名的含混指標(biāo)。氨基酸不同于氮,消化吸收而未利用的氨基酸,降解成含氮物由尿排除。代謝試驗中差減不到未利用的氨基酸,因而,AEAA測得值實質(zhì)上是DEAA。氨基酸有效性測定中,人們傾向用荷術(shù)動物,即回-直腸吻合豬、摘盲腸雞作試驗,以消除后腸微生物發(fā)酵帶來的有效氨基酸測值誤差。多數(shù)研究報告表明,用荷術(shù)動物測得的飼料可消化氨基酸的可加性更好。
?。保玻?理想蛋白質(zhì)指導(dǎo)生產(chǎn)實踐
理想蛋白質(zhì)注重蛋白質(zhì)“質(zhì)”的要求,并無“量”的規(guī)定。因此,在指導(dǎo)生產(chǎn)實踐時,要輔以量化參數(shù),有針對性地規(guī)定恰當(dāng)?shù)娜占Z蛋白質(zhì)水平和動物采食量。日糧蛋白質(zhì)的氨基酸與加入的合成氨基酸在消化吸收速度上存在同步配合問題,特別對分頓次喂的動物應(yīng)加以考慮。這一問題還缺乏嚴(yán)格驗證,有待試驗研究確切闡明。
?。保玻?理想蛋白質(zhì)用于開發(fā)飼料
理想蛋白質(zhì)的氨基酸平衡方法,可使雞日糧蛋白質(zhì)水平降低2個百分點而不影響其生產(chǎn)性能。這一“節(jié)流”意義已被公認(rèn)。而從“開源”角度進行飼料開發(fā)利用,尚有待延伸挖掘。
理想蛋白質(zhì)學(xué)說需要繼續(xù)發(fā)展完善:目前理想蛋白質(zhì)的必需氨基酸或可消化必需氨基酸模式,不論對豬還是對雞,基本上都是靜態(tài)的。所以要隨動物種質(zhì)進展、機體內(nèi)外環(huán)境改變、對產(chǎn)品品質(zhì)要求等,要測定各種相關(guān)參數(shù)向動態(tài)方向發(fā)展完善。
2 營養(yǎng)調(diào)控(Nutrition Regulation)
動物營養(yǎng)從窄義意義來理解是一個動物體內(nèi)的生理生化過程。其基本表現(xiàn)是營養(yǎng)素的消化、吸收、代謝。動物自身對此具有神經(jīng)-體液和酶系統(tǒng)的負(fù)反饋調(diào)節(jié),也可稱為動物的自我營養(yǎng)調(diào)控。例如:饑餓-采食-飽腹-停食,是由于涉及消化道的神經(jīng)感受器信號以及血液中糖與VFA濃度水平信號等的負(fù)反饋調(diào)節(jié)所致。
這里提的營養(yǎng)調(diào)控指的不是動物自身的本能調(diào)控,而是人為施加的體內(nèi)外物理、化學(xué)、生物學(xué)等手段強制性、分層次作用于動物體,而達(dá)到所期望的營養(yǎng)效果。
動物體作為一個多層次開放系統(tǒng),不間斷地同環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)進行能量、物質(zhì)、信息交換。動物體自身又分群體-整體-器官-組織-細(xì)胞器-大分子層次結(jié)構(gòu)。
?。玻?進行動物營養(yǎng)調(diào)控的基本思想和方法
?。玻保?認(rèn)識上
?、賱游飳ο鬄槎鄬哟谓Y(jié)構(gòu)的開放系統(tǒng):有進入有排出;有分解有合成;有轉(zhuǎn)運有貯留;自身固、液、氣三態(tài)全備;對環(huán)境應(yīng)激有應(yīng)答;內(nèi)外環(huán)境間有物質(zhì)、能量和信息交流(代謝);②營養(yǎng)素及其功能是動態(tài)可變的:營養(yǎng)素對動物的功能遵循貝爾特朗定律,只有在適量區(qū)間才好,過與缺均呈病態(tài)。各營養(yǎng)素之間存在互作,即組合效應(yīng),表現(xiàn)出協(xié)同或拮抗效應(yīng),這也屢見不鮮了。
?。玻保?方法措施上
按盧德勛研究員的分級,可分為:
?、傧牢眨喝占Z配方、組合、酶、加工調(diào)制、微生物接種、保護過瘤胃; ?、跔I養(yǎng)代謝-調(diào)控:營養(yǎng)素組織效應(yīng)(AA互補),酶、激素的促進與鈍化、NDA的保護、自由基的清除、內(nèi)環(huán)境的維持正常(pH)、借助基因工程,導(dǎo)入調(diào)控基因。 ③動物-環(huán)境系統(tǒng):溫、濕、光、氣壓、聲、電磁場等。一般容易實現(xiàn)而可行的是調(diào)溫、光,已見成效(雛雞、水貂)。加濕尚可,除濕不易;聲,除噪聲已屬不易,好聲效所知甚少;氣壓有作用,無法應(yīng)用,電磁場作用好壞,有待揭露。
各級調(diào)控服從動物整體系統(tǒng)調(diào)控目的。動物機體的調(diào)控放在動物-環(huán)境系統(tǒng)調(diào)控優(yōu)化基礎(chǔ)上,局部調(diào)控放在整體調(diào)控中考慮。
?。玻?營養(yǎng)調(diào)控應(yīng)用的實例
?。玻玻?限食與豐飼:(數(shù)量、質(zhì)量、時間)
肉蛋種母雞育成期限食:開產(chǎn)齊、蛋重大、終身產(chǎn)蛋量高;肉仔雞早期限食:可一定程度緩解腹水癥發(fā)生;妊娠母豬前期適當(dāng)限飼(能量):節(jié)省飼料、避免過肥;種畜配種前優(yōu)飼:有利母畜排卵受孕、提高公畜射精量;填鴨與“吹”鴿:食品加工特別需要。
2.2.2 調(diào)節(jié)性飼用品
產(chǎn)蛋雞喂貝粒:晚飼加給,有利蛋殼形成;著色劑:肉蛋雞皮膚著色,產(chǎn)品著色;β-腎上腺能興奮劑、Cr:提高肉脂比例;加酸或緩沖劑:調(diào)控pH調(diào)節(jié)消化內(nèi)環(huán)境;非蛋白氮(NPN):對反芻動物,補充廉價氮源,增加微生物蛋白產(chǎn)量。
2.2.3 物理方法
機械粉碎、粗草切短:有利消化、增加采食量
飼料加熱處理(膨化、軋粒、噴爆、蒸煮、焙炒):淀粉糊化、蛋白變性、滅菌、抗酶鈍化、提高利用和采食量。環(huán)境溫度(冬季采暖、群養(yǎng)、夏季通風(fēng)、降溫):降低維持消耗,提高增重??毓猓ㄎ瘩Z化動物明顯):改變采食高峰時間,晝夜采食節(jié)率。漸短光照使水貂打皮提前一月多,漸長光照提早發(fā)情、配種。
?。玻玻?化學(xué)方法
秸稈NaOH處理;瘤胃引入緩沖物質(zhì);化學(xué)抗毒劑(菜籽餅、棉籽餅);抗胰酶抑制因子(硫代硫酸鈉);
化合物,添加劑:碘化酷蛋白、高銅、高鋅、抗生素、砷制劑、安靜劑。
組合效應(yīng):堿化秸稈+過瘤胃蛋白,比對照牛提高增重五倍。
?。玻玻?生物學(xué)方法
瘤胃接種特定微生物-玉米芯(聚戊糖分解菌);乳酸菌-臘樣桿菌接種-改善單胃動物消化環(huán)境;益生素-有益菌,酵母,酶,維生素引入;酶的應(yīng)用;NSP酶,植酸酶;
發(fā)酵處理:改善適口性,脫毒(棉酚降解),增效(酵母);
發(fā)芽處理:可使抗酶、脲酶、丹寧降解。
3 動物營養(yǎng)與免疫
免疫,是動物維系生命和生產(chǎn)的巨大內(nèi)在功能。平衡營養(yǎng)是維持動物體免疫系統(tǒng)功能正常所必需,荒年伴發(fā)疫病大流行,營養(yǎng)因素是重要原因。某些營養(yǎng)素的消長與組合也會引起動物免疫功能的相應(yīng)增減變化。概要介紹如下:
?。常?蛋白質(zhì)-氨基酸與免疫
?。常保?蛋白質(zhì)不足,抗體合成受阻,免疫機能下降,易染病。鼠試驗,缺蛋白時,對綿羊紅細(xì)胞反應(yīng)弱,對大腸桿菌易感性增強,適度降低蛋白,T細(xì)胞反而有所增加,免疫力不下降。
?。常保?氨基酸不足降低雛雞對綿羊紅細(xì)胞反應(yīng)
3.1.3 蘇氨酸
補加時母豬血漿IgG增加,抗體(抗牛血清白蛋白)增加;缺少時,雛雞體內(nèi)抗新城疫抗體減少。
3.1.4 其它氨基酸
精氨酸能活化巨噬細(xì)胞,抗腫瘤;苯丙氨酸過量抑制抗體合成;雛雞缺乏纈氨酸,抗新城疫免疫能力低下。
?。常?碳水化合物
多糖類中許多種糖有免疫作用。甘露戊糖能吸除消化道中病原菌,調(diào)節(jié)免疫;葡聚糖也有類似作用。氨基樣-甲殼素也具有明顯的免疫增強作用,值得提出的是許多中草藥中的有效增強免疫活性成分就是多糖。
?。常?脂類
研究較少,試驗表明,日糧中脂肪及不飽和脂肪酸數(shù)量的改變,對動物免疫系統(tǒng)產(chǎn)生一定影響。缺乏必需脂肪酸,大鼠體液免疫反應(yīng)減弱。補充后免疫反應(yīng)恢復(fù)。
?。常?維生素類
?。常矗?維生素A對抗體、T細(xì)胞生產(chǎn)、單核細(xì)胞吞嗜機能等重要。豬缺乏維生素,抗體效價降低,補充維生素A則免疫增強,仔豬成活亦高。維生素A缺乏影響粘膜機能,分泌減少,致使病原菌定植,從而致病。
?。常矗?維生素E具有免疫佐劑功能,有利輔酶Q合成,提高免疫能力,維生素E具有清除自由基、亞硝酸根、霉菌毒素等作用,雞日糧中加入維生素E劑量要大,才能起到免疫增強效果。100-300mg/kg時,對抗新城疫、大腸桿菌感染以及球蟲病有效。母雞種蛋黃中維生素E對雛雞免疫抗病有利。
?。常矗?維生素C可緩解應(yīng)激導(dǎo)致的免疫力下降。維生素C缺乏時免疫受抑制,對傳染病易感細(xì)胞及體液免疫應(yīng)答降低,巨噬細(xì)胞吞噬作用下降,已知巨噬細(xì)胞中維生素C為血漿中維生素C的40倍。
?。常矗?其它維生素B6、B12、泛酸、膽堿、葉酸等都與核酸、氨基酸代謝密切相關(guān),是相關(guān)輔酶或輔基的組成成分,有維持與提高免疫應(yīng)答的功能。B6、B12、泛酸對抗體效價影響明顯。
?。常?礦物質(zhì)與微量元素
?。常担?鎂:缺鎂,小鼠IgG降低,對綿羊紅細(xì)胞的抗體全效價降低。
3.5.2 鋅:缺鋅,雛雞胸腺、脾臟、法氏囊等萎縮。大鼠對綿羊紅細(xì)胞反應(yīng)降低。淋巴細(xì)胞數(shù)減少。
3.5.3 鐵元素為細(xì)菌繁殖所必需,當(dāng)以鐵蛋白、螯合鐵存在時,則有抑菌效果。鐵過高、過低,可增強對病菌的易感性。母鼠缺鐵,仔鼠抗體合成受阻,補鐵亦不可逆,仔豬注射鐵劑,可提高紅細(xì)胞數(shù)量及r-球蛋白比。
?。常担?銅:銅具有抗菌效應(yīng),缺銅T細(xì)胞減少,抗體效價和巨噬細(xì)胞活性降低。
?。常担?硒:硒是谷胱甘肽過氧化物酶的組分。可防止細(xì)胞膜脂質(zhì)的過氧化操作,其抗生物氧化和消除自由基的作用已被肯定。已證實,硒能有效提高機體的免疫能力。增加IgG和IgM,增殖巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞,過量則作用相反。與疫苗同時補硒和維生素E可增強抗體生成。
?。常担?鉻:補鉻能提高牛血清免疫球蛋白水平,增殖外周淋巴細(xì)胞,有機絡(luò)合物效果確實。
?。常担?其它:氟,250×10-6以下對免疫有利;鉬,可提高非特異性細(xì)胞免疫功能;砷、鉛、鎘、汞均損害機體免疫功能。
4 小肽(寡肽)營養(yǎng)
近來研究發(fā)現(xiàn),用純合成單體氨基酸組成理想蛋白喂養(yǎng)動物雖然可以,但效果不僅不理想反而不好。與天然飼料配合起來效果更好。
?。矗?有幾點可能的原因:
?。矗保?腸絨毛上皮吸收并簡單過篩方式,即只按顆粒(分子大?。┐笮Q定。因pH(電離性)、離子性、吸收位點的生物選擇性、分子結(jié)構(gòu)基團而定。
?。矗保?酶解蛋白發(fā)現(xiàn),動物性蛋白(酪蛋白)產(chǎn)物中小肽豐富而多樣,植物性蛋白(豆粕)產(chǎn)物中極少小肽,近乎是一步到位-氨基酸。有可能這也是動物蛋白優(yōu)于植物蛋白的原因之一。
4.1.3 從吸收機制看,有報道類似二肽的二價金屬元素氨基酸螯合物,在消化吸收上優(yōu)于各自單獨形態(tài),與二肽、三肽吸收一致。
?。矗保?從利用角度看,天然小肽吸收入血,進入肝臟或產(chǎn)品靶器官,重新合成體蛋白或產(chǎn)品蛋白大分子時,可減少能耗(ATP),簡化步聚,從而提高效率。
?。矗保?某些小肽和帶金屬離子的二肽,可能具有某種類似酶或激素的作用,也可能替代載體蛋白(運鐵蛋白)作用,有利轉(zhuǎn)運,直接滿足動物需要。
?。矗?目前小肽營養(yǎng)研究的主要領(lǐng)域
微量元素有機絡(luò)合物:微量元素作為營養(yǎng)素應(yīng)用歷史不久。第一代是元素的無機鹽,改善不明顯。第三代是元素的有機絡(luò)合物,主要是微量元素氨基酸螯合物(M-AA-Chelate),此外還有微量元素氨基酸復(fù)合物(M-AA-Complex)和微量元素蛋白鹽(M-Proteinate)。其它還有:吡啶羧酸鉻、葡聚糖鐵。
氨基酸螯合物:理論上是微量元素與氨基酸二者相輔相成,符合動物系統(tǒng)發(fā)育的消化吸收模式。氨基酸螯合物的性質(zhì)類似二肽,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,抗干擾,消電荷。
氨基酸螯合物的優(yōu)越性:①抗逆、抗不利因素,抗植酸,抗高鈣;在瘤胃中可避免降解,直接吸收;②消化吸收,易進入腸絨毛上皮,提高利用率(沉積率);③轉(zhuǎn)運,可透過屏障利用,方便有效,母豬初乳中鐵含量加倍,仔豬體內(nèi)鐵儲備增大。④化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,克服離子型鹽的氧化、催化氧化,導(dǎo)致預(yù)混料中共存的維生素氧化破壞失效。實際意義很大,模擬廠家高質(zhì)量預(yù)混料中保存30天。 |
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