当前位置: 首页 » 动物营养 » 正文

动物营养研究的几个热点问题

  作者: 来源: 日期:2003-01-01  

  一、理想蛋白质

  动物蛋白质营养的理论和实践,经历了粗蛋白质(CP)-可消化粗蛋白质(DCP)-可利用粗蛋白质(UCP)-蛋白质生物学价值(BV)-氨基酸(AA)-化学比分(CS)-必需氨基酸指数(EAAI)-理想蛋白质(ID)-理想蛋白质可消化氨基酸模式(ID-DDAP)一个逐渐发展的过程,理想蛋白质是由Howard(1958)提出的“完全蛋白质”(Complete Protein)引伸发展而来的。80年代后,经ARC、AEC、NRC以及其他学者的工作,更名为“理想蛋白质”(Ideal Protein),得到业界的承认并加以应用。

  日粮蛋白质的各种氨基酸消化、代谢、利用,最终与动物的总体氨基酸需要恰相吻合,此时,动物对日粮蛋白质的利用最佳,无效消耗最低,这种日粮蛋白质就叫做理想蛋白质。

  总结研究结果,英、法、美等国已初步构建了理想蛋白质的必需氨基酸模式。从动物对象方面,补充修正了满足动物蛋白质营养需要的氨基酸模式;从饲料方面,评价日粮、配合饲料总体蛋白质的氨基酸模式。确切说,理想蛋白质学说是动物蛋白质-氨基酸营养学说的进一步发展。尚有待进一步完善。

  最初,出于简单的想法,日粮蛋白质的氨基酸组成与单位体蛋白质相同,就应当是全价的,模拟试验效果良好。这样就不再用全卵蛋白质作为全价标准来评价日粮蛋白质的CS和EAAI了。实践中,理想蛋白质很难把20余种氨基酸都考虑周全,一般只考虑10种必需氨基酸的组成比例,这也就是所说的理想蛋白质的氨基酸成分模式。

  人们进一步了解到十种必需氨基酸的消化利用并非等效的,日粮蛋白质经动物消化吸收后,原来的氨基酸模式就发生了改变。同时,结合动物的氨基酸营养需要的深入研究,动物体蛋白的氨基酸模式,对各种动物,尤其是非生长-肥育动物(乳畜、蛋禽),并不是恰恰相反好的。除各种氨基酸消化利用上的差异外,还有动物产品生产所需氨基酸组成比例的不同。于是,从动物的营养需要角度构建了理想蛋白质的氨基酸(成分或可消化成分)模式。这方面,英国、法国、美国的动物营养学者工作较多。后来,各国都有这方面的研究报告。研究的动物对象主要是猪和肉鸡。我国这方面介绍和综述类文章发展不少,系统的研究论文却不多。可参考的有四川农大贺建华(鸭)和东北农大尹清强(蛋鸡)、秦江帆(肉鸡)的有关博士和硕士学位论文以及浙江农科院畜牧所徐子伟等(猪、鸡)的研究论文。应当指出的是,用有体外产品的动物做对象进行理想蛋白质的研究,难度要大些。

  动物理想蛋白质氨基酸模式建立的研究方法

  1. 生长肥育动物:用典型代表日粮进行动物代谢试验,测定蛋白质代谢率和氨基酸消化率;动物阶段饲养屠宰,测定动物的蛋白质、氨基酸的阶段增量和沉积利用率;由阶段体增重及蛋白质增量的氨基酸模式-推荐标准阶段体增重及蛋白质采食量-必需氨基酸沉积率和消化率,可以得出每头每日平均氨基酸和可消化氨基酸需要量。从而建立起理想蛋白质的必需氨基酸模式。这是不进行析因的典型综合法。

  2. 体外产品动物

  例如:产蛋鸡,情况要复杂些。动物对某必需氨基酸的需要,可剖析成:维持、增重、产品等不同组分。在拉开日粮的蛋白质-氨基酸学度及采食量梯度条件下,借助析因数学模型建立必需氨基酸的需要模型。

  Y=b0+b1X1+b2X2+b3X3

  Y——氨基酸进食量

  X1——相应各为维持,增重,产品

  b0——氨基酸的无效损耗

  b1——食入氨基酸用于Xi的效率倒数

  析因数学方法理论上完全正确。b0项也可以去掉,分摊到b1上去。但要求试验和测定工作细致、准确。如果一旦引入较大误差,则会模型偏离实际。有了氨基酸需要的模型,进一步可得出理想蛋白质的氨基酸模式来。第二种方法是按照Fuller, Wang等的猪试验方法,根据低于需要的限制性氨基酸食入量与其氮沉积呈现线性关系原则,由Y=a+bX(Y=氮沉积(NR),X=氨基酸进食(AAI)l/b=沉积1g氨所需氨基酸的g数)。可知,当:Y=0时,X=-a/b,即维持需要的氨基酸。当用纯合或半纯合日粮(各种必需氨基酸梯度限制)试验,可确定出用于维持的必需氨基酸需要,同时也可确定出用于蛋白质(CP=N×6.25)沉积的必需氨基酸需要。由此,可以构建基于必需氨基酸或可消化必需氨基酸的动物氨基酸需要无截距三元一次方程数学模型:

  Y= b1X1+b2X2+b3X3

  Y——氨基酸进食量

  X1——相应各为维持,增重,产蛋

  b1——食入氨基酸用于X1的效率倒数

  当产蛋鸡增重甚微(±1g/d),区分增重与产蛋的氨基酸沉积效率可略。开产初期或增重幅度较大时,可考虑二者氨基酸沉积效率的差别。产蛋的氨基酸沉积效率平均约为增重的1.5培。

  有了必需氨基酸及可消化必需氨基酸需要数学模型,换成典型条件下(体重,增重,产蛋)的需要,再换成一定采食量下的日粮粗蛋白质浓度及必需氨基酸含量(占日粮%,占蛋白质%)。由此,不难求出产蛋鸡理想蛋白质的必需氨基酸可消化必需氨基酸模式,有待工作和完善的几点思考。

  (1)理起蛋白质的氨基酸有效性:应当定位于可消化必需氨基酸(DEAA),非必需氨基酸不必逐一考虑,规定其对于必需氨基酸总量的配比(50-60:50-40)即可。这里要澄清的是,通常所说的可利用(Available)必需氨基酸(AEAA),是套用有效能量的代谢能(ME)指标而命名的含混指标。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。代谢试验中差减不到未利用的氨基酸,因而,AEAA测得值实质上是DEAA。氨基酸有效性测定中,人们倾向用荷术动物,即回-直肠吻合猪、摘盲肠鸡作试验,以消除后肠微生物发酵带来的有效氨基酸测值误差。多数研究报告表明,用荷术动物测得的饲料可消化氨基酸的可加性更好。

  (2)理想蛋白质指导生产实践:理想蛋白质注重蛋白质“质”的要求,并无“量”的规定。因此,在指导生产实践时,要辅以量化参数,有针对性地规定恰当的日粮蛋白质水平和动物采食量。日粮蛋白质的氨基酸与加入的合成氨基酸在消化吸收速度上存在同步配合问题,特别对分顿次喂的动物应加以考虑。这一问题还缺乏严格验证,有待试验研究确切阐明。

  (3)理想蛋白质用于开发饲料:理想蛋白质的氨基酸平衡方法,可使鸡日粮蛋白质水平降低2个百分点而不影响其生产性能。这一“节流”意义已被公认。而从“开源”角度进行饲料开发利用,尚有待延伸挖掘。这方面浙江农科院徐子伟研究员作了很好的研究工作。

  理想蛋白质学说需要继续发展完善:目前理想蛋白质的必需氨基酸或可消化必需氨基酸模式,不论对猪还是对鸡,基本上都是静态的。所以要随动物种质进展、机体内外环境改变、对产品品质要求等,要测定各种相关参数向动态方向发展完善。

  二、营养调控(Nutrition Regulation)

  动物营养从窄义意义来理解是一个动物体内的生理生化过程。其基本表现是营养素的消化、吸收、代谢。动物自身对此具有神经-体液和酶系统的负反馈调节,也可称为动物的自我营养调控。例如:饥饿-采食-饱腹-停食,是由于办及消化道的神经感受器信号以及血液中糖与VFA浓度水平信号等的负反馈调节所致。

  这里提的营养调控指的不是动物自身的本能调控,而是人为施加的体内外物理、化学、生物学等手段强制性、分层次作用于动物体,而达到所期望的营养效果。

  动物体作为一个多层次开放系统,不间断地同环境生态系统进行能量、物质、信息交换。动物体自身又分群体-整体-器官-组织-细胞器-大分子层次结构。

  1. 进行动物营养调控的基本思想和方法

  认识上:

  (1)动物对象为多层次结构的开放系统:有进入有排出;有分解有合成;有转运有贮留;自身固、液、气三态全备;对环境应激有应答;内外环境间有物质、能量和信息交流(代谢)。

  (2)营养素及其功能是动态可变的:营养素对动物的功能遵循贝尔特朗定律,只有在适量区间才好,过与缺均呈病态。各营养素之间存在互作,即组合效应,表现出协同或拮抗效应,这也屡见不鲜了。

  方法措施上:按卢德勋研究员的分级,可分为:

  ①消化道吸收:日粮配方、组合、酶、加工调制、微生物接种、保护过瘤胃;

  ②营养代谢-调控:营养素组织效应(AA互补),酶、激素的促进与钝化、NDA的保护、自由基的清除、内环境的维持正常(pH)、借助基因工程,导入调控基因。

  ③动物-环境系统:温、湿、光、气压、声、电磁场等。一般容易实现而可行的是调温、光,已见成效(雏鸡、水貂)。加湿尚可,除湿不易;声,除噪声已属不易,好声效所知甚少;气压有作用,无法应用,电磁场作用好坏,有待揭露。

  各级调控服从动物整体系统调控目的。动物机体的调控放在动物-环境系统调控优化基础上,局部调控放在整体调控中考虑。

  2. 营养调控应用的实例

  (1)限食与丰饲:(数量、质量、时间)

  肉蛋种母鸡育成期限食:开产齐、蛋重大、终身产蛋量高;肉仔鸡早期限食:可一定程度缓解腹水症发生;妊娠母猪前期适当限饲(能量):节省饲料、避免过肥;种畜配种前优饲:有利母畜排卵受孕、提高公畜射精量;填鸭与“吹”鸽:食品加工特别需要。

  (2)调节性饲用品

  产蛋鸡喂贝粒:晚饲加给,有利蛋壳形成;着色剂:肉蛋鸡皮肤着色,产品着色;β-肾上腺能兴奋剂、Cr:提高肉脂比例;加酸或缓冲剂:调控pH调节消化内环境;非蛋白氮(NPN):对反刍动物,补充廉价氮源,增加微生物蛋白产量。

  (3)物理方法

  机械粉碎、粗草切短:有利消化、增加采食量

  饲料加热处理(膨化、轧粒、喷爆、蒸煮、焙炒):淀粉糊化、蛋白变性、灭菌、抗酶钝化、提高利用和采食量。环境温度(冬季采暖、群养、夏季通风、降温):降低维持消耗,提高增重。控光(未驯化动物明显):改变采食高峰时间,昼夜采食节率。渐短光照使水貂打皮提前一月多,渐长光照提早发情、配种。

  (4)化学方法

  秸秆NaOH处理;瘤胃引入缓冲物质;化学抗毒剂(菜籽饼、棉籽饼);抗胰酶抑制因子(硫代硫酸钠);

  化合物,添加剂:碘化酷蛋白、高铜、高锌、抗生素、砷制剂、安静剂。

  组合效应:碱化秸秆+过瘤胃蛋白,比对照牛提高增重五倍。

  (5)生物学方法

  瘤胃接种特定微生物-玉米芯(聚戊糖分解菌);乳酸菌-腊样杆菌接种-改善单胃动物消化环境;益生素-有益菌,酵母,酶,维生素引入;酶的应用;NSP酶,植酸酶;

  发酵处理:改善适口性,脱毒(棉酚降解),增效(酵母);

  发芽处理:可使抗酶、脲酶、丹宁降解。

  三、动物营养与免疫

  免疫,是动物维系生命和生产的巨大内在功能。平衡营养是维持动物体免疫系统功能正常所必需,荒年伴发疫病大流行,营养因素是重要原因。某些营养素的消长与组合也会引起动物免疫功能的相应增减变化。概要介绍如下:

  1. 蛋白质-氨基酸与免疫

  (1)蛋白质不足,抗体合成受阻,免疫机能下降,易染病。鼠试验,缺蛋白时,对绵羊红细胞反应弱,对大肠杆菌易感性增强,适度降低蛋白,T细胞反而有所增加,免疫力不下降。

  (2)氨基酸不足降低雏鸡对绵羊红细胞反应。

  (3)苏氨酸 补加时母猪血浆IgG增加,抗体(抗牛血清白蛋白)增加;缺少时,雏鸡体内抗新城疫抗体减少。

  (4)其它氨基酸 精氨酸能活化巨噬细胞,抗肿瘤;苯丙氨酸过量抑制抗体合成;雏鸡缺乏缬氨酸,抗新城疫免疫能力低下。

  2. 碳水化合物:多糖类中许多种糖有免疫作用。甘露戊糖能吸除消化道中病原菌,调节免疫;葡聚糖也有类似作用。氨基样-甲壳素也具有明显的免疫增强作用,值得提出的是许多中草药中的有效增强免疫活性成分就是多糖。

  3. 脂类:研究较少,试验表明,日粮中脂肪及不饱和脂肪酸数量的改变,对动物免疫系统产生一定影响。缺乏必需脂肪酸,大鼠体液免疫反应减弱。补充后免疫反应恢复。

  4. 维生素类

  (1)维生素A对抗体、T细胞生产、单核细胞吞嗜机能等重要。猪缺乏维生素,抗体效价降低,补充维生素A则免疫增强,仔猪成活亦高。维生素A缺乏影响粘膜机能,分泌减少,致使病原菌定植,从而致病。

  (2)维生素E具有免疫佐剂功能,有利辅酶Q合成,提高免疫能力,维生素E具有清除自由基、亚硝酸根、霉菌毒素等作用,鸡日粮中加入维生素E剂量要大,才能起到免疫增强效果。100-300mg/kg时,对抗新城疫、大肠杆菌感染以及球虫病有效。母鸡种蛋黄中维生素E对雏鸡免疫抗病有利。

  (3)维生素C可缓解应激导致的免疫力下降。维生素C缺乏时免疫受抑制,对传染病易感细胞及体液免疫应答降低,巨噬细胞吞噬作用下降,已知巨噬细胞中维生素C为血浆中维生素C的40倍。

  (4)其它维生素:B6、B12、泛酸、胆碱、叶酸等都与核酸、氨基酸代谢密切相关,是相关辅酶或辅基的组成成分,有维持与提高免疫应答的功能。B6、B12、泛酸对抗体效价影响明显。

  5. 矿物质与微量元素

  (1)镁:缺镁,小鼠IgG降低,对绵羊红细胞的抗体全效价降低。

  (2)锌:缺锌,雏鸡胸腺、脾脏、法氏囊等萎缩。大鼠对绵羊红细胞反应降低。淋巴细胞数减少。

  (3)铁:铁元素为细菌繁殖所必需,当以铁蛋白、螯合铁存在时,则有抑菌效果。铁过高、过低,可增强对病菌的易感性。母鼠缺铁,仔鼠抗体合成受阻,补铁亦不可逆,仔猪注射铁剂,可提高红细胞数量及r-球蛋白比。

  (4)铜:铜具有抗菌效应,缺铜T细胞减少,抗体效价和巨噬细胞活性降低。

  (5)硒:硒是谷胱甘肽过氧化物酶的组分。可防止细胞膜脂质的过氧化操作,其抗生物氧化和消除自由基的作用已被肯定。已证实,硒能有效提高机体的免疫能力。增加IgG和IgM,增殖巨噬细胞和中性粒细胞,过量则作用相反。与疫苗同时补硒和维生素E可增强抗体生成。

  (6)铬:补铬能提高牛血清免疫球蛋白水平,增殖外周淋巴细胞,有机络合物效果确实。

  (7)其它:氟,250×10-6以下对免疫有利;钼,可提高非特异性细胞免疫功能;砷、铅、镉、汞均损害机体免疫功能。

  四、小肽(寡肽)营养

  近来研究发现,用纯合成单体氨基酸组成理想蛋白喂养动物虽然可以,但效果不仅不理想反而不好。与天然饲料配合起来效果更好。

  有几点可能的原因:

  1. 肠绒毛上皮吸收并简单过筛方式,即只按颗粒(分子大小)大小决定。因pH(电离性)、离子性、吸收位点的生物选择性、分子结构基团而定。

  2. 酶解蛋白发现,动物性蛋白(酪蛋白)产物中小肽丰富而多样,植物性蛋白(豆粕)产物中极少小肽,近乎是一步到位-氨基酸。有可能这也是动物蛋白优于植物蛋白的原因之一。

  3. 从吸收机制看,有报道类似二肽的二价金属元素氨基酸螯合物,在消化吸收上优于各自单独形态,与二肽、三肽吸收一致。

  4. 从利用角度看,天然小肽吸收入血,进入肝脏或产品靶器官,重新合成体蛋白或产品蛋白大分子时,可减少能耗(ATP),简化步聚,从而提高效率。

  5. 某些小肽和带金属离子的二肽,可能具有某种类似酶或激素的作用,也可能替代载体蛋白(运铁蛋白)作用,有利转运,直接满足动物需要。

  有关小肽营养,是有待研究进军的新领域,四川农大先行一步,有博士文化文(乐国伟)和文章报道。近来国内外有关报道都有增多趋势。

  微量元素有机络合物:微量元素作为营养素应用历史不久。第一代是元素的无机盐,改善不明显。第三代是元素的有机络合物,主要是微量元素氨基酸螯合物(M-AA-Chelate),此外还有微量元素氨基酸复合物(M-AA-Complex)和微量元素蛋白盐(M-Proteinate)。其它还有:吡啶羧酸铬、葡聚糖铁。

  对氨基酸螯合物的认识:理论上是微量元素与氨基酸二者相辅相成,符合动物系统发育的消化吸收模式。氨基酸螯合物的性质类似二肽,化学性质稳定,抗干扰,消电荷。

  氨基酸螯合物的优越性:①抗逆、抗不利因素,抗植酸,抗高钙;在瘤胃中可避免降解,直接吸收;②消化吸收,易进入肠绒毛上皮,提高利用率(沉积率);③转运,可透过屏障利用,方便有效,母猪初乳中铁含量加倍,仔猪体内铁储备增大。④化学性质稳定,克服离子型盐的氧化、催化氧化,导致预混料中共存的维生素氧化破坏失效。实际意义很大,模拟厂家高质量预料保存30天,损失状况如下:

  无机盐 螯合物

  维生素A损失% 65 23

  维生素B损失% >80 8

  M-AA-Chelate80年代兴起,90年代应用,我国西安、上海、大庆、济南已投入生产。

  

 
 相关新闻  
管理员信箱:feedchina1@163.com
 

Copyright © 1998-2020 All Rights Reserved 版权所有 《中国饲料》杂志社
Email:feedchina1@163.com