李莉，凌浩，雷坤，李鑫垚，張佩華

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院/湖南畜禽安全生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，長(zhǎng)沙 410128）

改革開放以來，我國(guó)養(yǎng)殖業(yè)得到迅速發(fā)展，但也面臨飼料資源日趨緊張的問題，特別是蛋白質(zhì)飼料缺乏已經(jīng)成為限制我國(guó)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的重要因素[1]。在反芻動(dòng)物養(yǎng)殖中，蛋白質(zhì)類飼料的缺乏和利用率偏低成為制約反芻動(dòng)物生產(chǎn)的主要因素[2]，致使養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益大大降低。而過瘤胃蛋氨酸作為一種蛋白質(zhì)添加劑，對(duì)減緩蛋白質(zhì)飼料緊張、促進(jìn)反芻動(dòng)物生產(chǎn)發(fā)展則起到了積極作用。

1 蛋氨酸理化性質(zhì)和過瘤胃蛋氨酸的功能

氨基酸營(yíng)養(yǎng)是反芻動(dòng)物蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的實(shí)質(zhì)和核心。蛋氨酸因其分子中含有S-甲基，又稱甲硫氨酸，是動(dòng)物的必需氨基酸，同時(shí)也是反芻動(dòng)物的限制性氨基酸，在動(dòng)物體內(nèi)可參與多種轉(zhuǎn)甲基的反應(yīng)，生成多種含甲基的生理活性物質(zhì)[3]。蛋氨酸(Met)與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、核酸和蛋白質(zhì)合成等許多生理生化過程密切相關(guān)，是維持動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育和各項(xiàng)生理活動(dòng)的必需氨基酸，也是機(jī)體重要的甲基供體，在肝臟一碳單位循環(huán)及相關(guān)代謝過程中發(fā)揮重要作用[4]。蛋氨酸可作為營(yíng)養(yǎng)增補(bǔ)劑，改善氨基酸平衡，在肝臟保護(hù)、心肌保護(hù)、防霉袪毒等方面發(fā)揮重大功能。缺乏蛋氨酸會(huì)引起動(dòng)物發(fā)育不良、體重減輕、肝腎機(jī)能減弱、肌肉萎縮、皮毛變質(zhì)、乳品質(zhì)下降等。但蛋氨酸在所有氨基酸中也是毒性最強(qiáng)的，過量添加會(huì)打破動(dòng)物自身平衡而損傷機(jī)體組織器官[5]。

由于反芻動(dòng)物瘤胃內(nèi)存在厭氧真菌、細(xì)菌等各種大量復(fù)雜、多樣、非致病的微生物[6]，可以降解攝入的蛋白質(zhì)，所以在日糧中直接添加蛋氨酸會(huì)被瘤胃微生物部分或完全降解，致使蛋氨酸的利用率只能達(dá)到40%～80%[7]，最終到達(dá)小腸可被吸收利用的蛋氨酸很少。Patterson等研究發(fā)現(xiàn)，DL-蛋氨酸在瘤胃內(nèi)只能維持穩(wěn)定3～4h，能夠進(jìn)入小腸的蛋氨酸很少，無法滿足動(dòng)物的需要[8]。蛋氨酸作為反芻動(dòng)物的第一或第二限制性氨基酸，對(duì)其生產(chǎn)性能具有重大影響，生產(chǎn)中一般利用過瘤胃技術(shù)補(bǔ)飼氨基酸的方式來緩解蛋氨酸不足的問題。

2 過瘤胃蛋氨酸的分類

過瘤胃蛋氨酸又稱為瘤胃保護(hù)性蛋氨酸，即運(yùn)用過瘤胃技術(shù)將蛋氨酸以某種方式修飾或保護(hù)起來，避免被瘤胃微生物分解，從而通過瘤胃被小腸吸收利用。為防止蛋氨酸在瘤胃中降解，在添加前要進(jìn)行物理或化學(xué)方法修飾等保護(hù)性處理[9]。

（1）物理保護(hù)法：對(duì)蛋氨酸進(jìn)行包埋處理，選擇例如油脂、纖維素等pH敏感型的壁材將蛋氨酸進(jìn)行包被處理或制成微膠囊，使蛋氨酸在瘤胃內(nèi)不被降解而在瓣胃（或十二指腸）里面能夠被分解游離出來，被小腸吸收利用，進(jìn)而供機(jī)體利用[10]。

物理保護(hù)法主要包括：①利用聚合物包被蛋氨酸；②利用脂肪包被蛋氨酸；③利用殼聚糖包被蛋氨酸；④其他方法，如熱處理以及酵母富集氨基酸[11]。

（2）化學(xué)保護(hù)法：通過化學(xué)生產(chǎn)過程將蛋氨酸轉(zhuǎn)化為相關(guān)的衍生物、聚合物或螯合物，使其因?yàn)榛瘜W(xué)結(jié)構(gòu)不同而不被瘤胃微生物所利用，從而直接通過瘤胃，在瓣胃和小腸中被機(jī)體吸收利用，在肝臟中經(jīng)過酶的轉(zhuǎn)化再次轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍彼醄12]。

化學(xué)保護(hù)法的制品主要有：①蛋氨酸羥基類似物，主要有羥基蛋氨酸鈣（MHA-Ca）、2-羥基-4-甲硫基丁酸（HMB）和2-羥基-4-甲硫基丁酸異丙酯[HMBi][13]。HMB在反芻動(dòng)物瘤胃中易被降解[14]，HMBi是用異丙醇與HMB發(fā)生酯化反應(yīng)后生成的，在反芻動(dòng)物體內(nèi)先被瘤胃壁快速吸收，之后分解為HMB，然后經(jīng)轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)生成蛋氨酸，可以彌補(bǔ)HMB易被瘤胃微生物降解的缺點(diǎn)[15]。②氨基酸金屬螯合物。微量元素在動(dòng)物體內(nèi)不可缺少，其與氨基酸制成螯合物具有使用方便、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、適口性好、能顯著提升吸收利用率等優(yōu)點(diǎn)。養(yǎng)殖生產(chǎn)中常用的氨基酸金屬螯合物主要包括蛋氨酸鋅、蛋氨酸硒、蛋氨酸銅等[16]。

3 國(guó)內(nèi)外過瘤胃蛋氨酸在反芻動(dòng)物上的研究應(yīng)用

3.1 過瘤胃蛋氨酸在牛上的應(yīng)用

Ayala等試驗(yàn)研究得出在日糧中添加過瘤胃蛋氨酸能夠提升奶牛血漿中總膽固醇與葡萄糖濃度，降低血漿尿素氮含量[17]。孫華等[18]于早、中、晚分別給處于泌乳高峰期荷斯坦牛（日產(chǎn)奶量30kg以上）飼喂過瘤胃蛋氨酸（每次25g/頭），提高了日均產(chǎn)奶量、乳蛋白率。韓兆玉等[19]在熱應(yīng)激奶牛日糧中添加16g過瘤胃蛋氨酸，結(jié)果提升了平均日產(chǎn)奶量、乳脂率、乳糖含量和非脂固形物含量，同時(shí)谷胱甘肽過氧化酶和超氧化物歧化酶活力也得以提高。熊春梅等[20]的研究得出，添加過瘤胃蛋氨酸能提高奶牛的產(chǎn)奶量和乳脂率；Noftsger等[21]亦得出了奶牛日均產(chǎn)奶量和乳蛋白含量增加的結(jié)論。Misciattelli等試驗(yàn)得出，奶牛日糧添加12g瘤胃保護(hù)性蛋氨酸，可以顯著提高乳脂率水平[22]。Pruekvimolphan等向奶牛日糧中添加過瘤胃蛋氨酸，發(fā)現(xiàn)能提高奶產(chǎn)量[23]。Waggoner等研究指出，給安格斯雜交閹牛每天添加14g過瘤胃蛋氨酸可以提升血漿尿素氮和血清胰島素樣生長(zhǎng)因子含量，降低血漿纈氨酸含量[24]。Archibeque等在安格斯育肥牛代謝試驗(yàn)上的研究表明，日糧添加過瘤胃蛋氨酸可以提升氮的存留量和氮的表觀生物學(xué)價(jià)值，降低尿氮含量[25]。Williams等得出日糧中添加過瘤胃蛋氨酸可以提升安格斯雜交閹牛日增重結(jié)論[26]。Liker等報(bào)道，日糧添加過瘤胃蛋氨酸能夠降低夏洛來肉牛血漿總蛋白、白蛋白、尿素氮含量，提高總膽固醇、血漿血糖、谷丙轉(zhuǎn)氨酶、肌酐含量[27]。Berthiaume等對(duì)初產(chǎn)牛進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)添加過瘤胃蛋氨酸后乳中真蛋白含量提高[28]。Misciateellit 等試驗(yàn)得出，在泌乳早期奶牛日糧中添加過瘤胃蛋氨酸，乳脂肪和乳蛋白含量提高，并認(rèn)為這可能是因?yàn)檫^瘤胃蛋氨酸影響了體液代謝造成的[29]。王永康等通過試驗(yàn)得出，給奶牛補(bǔ)飼過瘤胃蛋氨酸15g/d，奶牛的生產(chǎn)性能能夠提升，特別是可增加產(chǎn)奶量[30]。Pisulewski在奶牛日糧中添加過瘤胃蛋氨酸提升了乳脂率，認(rèn)為這可能與Met影響乳腺中短鏈和中鏈脂肪酸合成有關(guān)[31]，但認(rèn)為此機(jī)理還需要進(jìn)一步的研究。

3.2 過瘤胃蛋氨酸在羊上的應(yīng)用

斯欽等試驗(yàn)研究表明，在內(nèi)蒙古細(xì)毛羯羊日糧中添加過瘤胃蛋氨酸能夠提升平均日增重、羊毛增長(zhǎng)量和單位面積羊毛重量[32]。Wright等[33]的研究結(jié)果表明，按照基礎(chǔ)日糧干物質(zhì)量的0、0.03%、0.06%、0.09%和0.12%分別添加過瘤胃蛋氨酸，羔羊血漿中的Met含量分別為3.34、4.01、4.12、4.05和4.32μmol/dL；血漿中的Lys（賴氮酸）含量分別為12.26、14.57、14.85、13.87和13.71μmol/dL，說明給羔羊飼喂過瘤胃蛋氨酸可以提高血漿Met和Lys的含量。王慧媛等在雜交羊日糧中分別添加0、3、6、9g/d過瘤胃蛋氨酸，結(jié)論表明添加3g/d組日增重和體增重最佳[34]。陳東等發(fā)現(xiàn)在山羊飼糧中添加過瘤胃蛋氨酸能顯著升高血清總氨基酸含量和生長(zhǎng)激素水平[35]。燕磊等在小尾寒羊日糧中添加0.485%過瘤胃蛋氨酸，結(jié)果尿氮排出量、尿中尿素氮含量及其占食入氮比值顯著降低（P＜0.05），極顯著提高了氮的沉積（P＜0.01）[36]。

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于過瘤胃蛋氨酸對(duì)泌乳期奶牛的產(chǎn)奶性能和血液指標(biāo)影響的研究較多，對(duì)泌乳期奶山羊的產(chǎn)奶性能、血液指標(biāo)的影響研究較少。

4 過瘤胃蛋氨酸有效性的檢測(cè)與評(píng)定

最終進(jìn)入十二指腸中的蛋氨酸含量與過瘤胃蛋氨酸在瘤胃內(nèi)的降解率及其在小腸內(nèi)的釋放率有關(guān)，所以可通過測(cè)定這兩個(gè)指標(biāo)來檢測(cè)和評(píng)定過瘤胃蛋氨酸的有效性[37]。

現(xiàn)今，主要有4種方法測(cè)定過瘤胃蛋氨酸的有效性：①體內(nèi)法，計(jì)算出動(dòng)物基礎(chǔ)日糧與被測(cè)過瘤胃蛋氨酸在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)瘤胃中的總游離蛋氨酸量，它們的差值即蛋氨酸在瘤胃內(nèi)的動(dòng)態(tài)釋放率。②體外法，包括溶解度法、酶解法和人工瘤胃法。人工瘤胃法主要分為短期人工瘤胃法和長(zhǎng)期人工瘤胃法，長(zhǎng)期人工瘤胃法與短期人工瘤胃法相比，能更準(zhǔn)確地模擬瘤胃環(huán)境，動(dòng)態(tài)觀察實(shí)驗(yàn)情況[38]。黃金果等應(yīng)用瘤胃尼龍袋法和雙外流連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)檢驗(yàn)過瘤胃蛋氨酸在瘤胃中的穩(wěn)定性，得出不同形式保護(hù)性蛋氨酸在雙外流連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)中的降解趨勢(shì)與在瘤胃中的降解趨勢(shì)相似，且應(yīng)用雙外流連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)測(cè)定不同時(shí)間段過瘤胃蛋氨酸的釋放率比較簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，與瘤胃尼龍袋法相比不同時(shí)間段的釋放率均存在強(qiáng)相關(guān)[39]，因此連續(xù)培養(yǎng)法更適合做篩選氨基酸保護(hù)方法的研究。③半體內(nèi)法，也就是利用尼龍袋技術(shù)測(cè)定蛋氨酸釋放率的方法。該方法能夠較準(zhǔn)確地反映動(dòng)物對(duì)過瘤胃蛋氨酸的真實(shí)降解率，是最為常用的一種方法，但結(jié)果容易受試驗(yàn)動(dòng)物個(gè)體生理?xiàng)l件、過瘤胃蛋氨酸產(chǎn)品的溶解性等外在因素的影響[40]。④血液反應(yīng)法，即通過測(cè)定血液中蛋氨酸含量的高低來評(píng)價(jià)過瘤胃蛋氨酸產(chǎn)品的有效性。原理是日糧中的蛋氨酸到達(dá)小腸后會(huì)被其吸收利用，血清中的游離蛋氨酸濃度會(huì)隨之增加[41]。血清游離氨基酸含量與抵達(dá)小腸的氨基酸量呈正相關(guān)，因此，檢測(cè)血清游離氨基酸水平能夠獲知?jiǎng)游餀C(jī)體氨基酸吸收利用狀況[42]。

5 結(jié)語

綜上所述，過瘤胃蛋氨酸具有較好的生物學(xué)效價(jià)，對(duì)反芻動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)調(diào)控、減緩蛋白質(zhì)飼料資源緊張有著積極的作用，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中有著廣闊的前景。但目前過瘤胃蛋氨酸的應(yīng)用也存在一些問題，例如反芻動(dòng)物的適宜添加量尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，添加量與不同的日糧粗蛋白水平之間還需要找到一個(gè)平衡點(diǎn)；過瘤胃蛋氨酸存在過度保護(hù)或保護(hù)不夠等應(yīng)用現(xiàn)狀；過瘤胃蛋氨酸在動(dòng)物體內(nèi)的作用機(jī)理、代謝途徑等方面還需進(jìn)一步研究等，對(duì)此還需大力加強(qiáng)相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用方面的研究。