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苏氨酸的营养研究进展

  作者: 来源: 日期:2006-02-16  

一.苏氨酸的营养研究进展

1.苏氨酸发现及代谢途径

苏氨酸(Thr)化学名称为 α-氨基-β-羟丁基,是由W.C.Rose1935年纤维蛋白水解物中分离和鉴定出来的。1936年,Meger对它的空间结构进行了研究,因结构与苏糖相似,故将其命名为苏氨酸。苏氨酸有四种异构体,天然存在并却对机体有生理作用的是L-苏氨酸。

苏氨酸在机体内的代谢途径和其他氨基酸不同,是唯一不经过脱氢酶作用和转氨基作用,而是通过苏氨酸脱水酶(TDH)和苏氨酸脱酶(TDG)以及醛缩酶催化而转变为其他物质的氨基酸。途径主要有3条:通过醛缩酶代谢为甘氨酸和乙醛;通过TDG代谢为氨基丙酸、甘氨酸、乙酰COA;通过TDH代谢为丙酸和α-氨基丁酸。

  2.应用于饲料的必要性

目前国内饲料资源相对缺乏,特别是豆粕、鱼粉等蛋白质饲料的匮乏,严重地制约着畜牧业的发展。苏氨酸通常是猪饲料中的第二或第三限制性氨基酸,是家禽饲料的第三或第四限制性氨基酸,随着赖氨酸、蛋氨酸合成品在配合饲料中的广泛应用,它逐渐成为影响畜禽生产性能的主要限制性因素,尤其是在低蛋白日粮中添加赖氨酸后,苏氨酸成为生长猪的第一限制性氨基酸。

如果饲料中不使用苏氨酸,则对饲料中苏氨酸的调节就只能依赖于蛋白质原料,而蛋白质原料中不仅含有苏氨酸,还含有其他必需和非必需氨基酸,使用蛋白质原料而不使用苏氨酸调节氨基酸平衡导致的结果是,饲料的氨基酸平衡无法得到尽可能多的改善,大量必需氨基酸的浪费就无法进一步减少,饲料的配方成本就无法进一步降低,可以说,苏氨酸是改善氨基酸平衡必须迈过的一道槛儿,是所有配方师无法回避的瓶颈性问题。

使用苏氨酸可以减少必需和非必需氨基酸的浪费,或者说可以降低饲料的粗蛋白质水平,它的道理和使用赖氨酸盐酸盐是一样的,饲料的粗蛋白质水平可以通过使用晶体氨基酸得到合理的降低,动物的生产性能不但不会受到损害,反而有可能得到改善。

3.苏氨酸的营养研究

A..用于平衡氨基酸,促进蛋白质合成和沉积

   可消除因赖氨酸过量造成的体重下降,减轻色氨酸或蛋氨酸过量引起的生长抑制; 吸收进入体内后可转变为其它氨基酸,特别是在饲料氨基酸不平衡时更为明显。

B.提高采食量

苏氨酸对采食量有一定的调节作用,采食量和日增重随苏氨酸水平的升高而增加;当超过最大需要量时,随着苏氨酸水平的升高,采食量和日增重下降,即苏氨酸过多或过少都会降低采食量和日增重量。

C.免疫作用

苏氨酸缺乏会抑制免疫球蛋白及T.B淋巴细胞的产生,进而影响免疫功能,在禽类免疫球蛋白分子中苏氨酸是主要的限制性氨基酸,添加苏氨酸可提高雏鸡对新城疫病毒的抗体效价。

D.调节脂肪代谢

在动物日粮中添加苏氨酸对机体脂肪代谢有明显的影响,它能促进磷质合成和脂肪酸氧化。

E.降低仔猪腹泻率

实验证明苏氨酸是小肠黏液蛋白的主要组分,在猪小肠表面糖蛋白的合成中是必需的,在维护猪特别是乳仔猪肠道健康和肠粘膜功能中有重要作用。通过在低蛋白日粮中添加合成氨基酸降低日粮粗蛋白含量,既经济且对动物生产性能无不良影响。对于早期断奶仔猪尤其重要,由于仔猪消化系统尚未发育完全,日粮中蛋白含量高时易诱发营养性下痢,利用添加合成氨基酸的低蛋白日粮可减少仔猪下痢发生率。

4.饲料中的添加剂量

苏氨酸需要量应根据赖氨酸需要量确定,在生产实践中当满足赖氨酸和蛋氨酸需要后,应根据回肠可消化苏氨酸及其与赖氨酸适宜的比例配制日粮,以达到提高配合饲料的品质和动物生产水平的目的。下面是我们建议的苏氨酸用量。

猪饲料                    饲料中所占的比例(%)

教槽期                         0.95-1.1

保育期                         0.75-0.9

生长期                         0.65-0.75

育肥期                         0.45-0.55

怀孕期                         0.42-0.50

泌乳期                         0.55-0.65

鸡饲料                    饲料中所占的比例(%)

肉鸡0~3周龄                   0.68~0.80

肉鸡3~6周龄                   0.63~0.75

肉鸡6~9周龄                   0.70~0.72

蛋鸡0~6周龄                    0.53~0.70

蛋鸡6~14周龄                   0.45~0.55

蛋鸡14~20周龄                  0.40~0.42

蛋鸡20周龄                         0.35

二、国内外市场规模与增长情况

苏氨酸的生产方法主要有发酵法,蛋白质水解法和化学合成法三种,目前微生物发酵法已经成为生产苏氨酸的主流方法。长期以来,国际市场对苏氨酸的需求持续稳定增长,是需求增长最快的氨基酸品种之一,特别是在化学及生化、食品添加剂、饲料添加剂等方面的用量增长快速,大有取代色氨酸而成为除赖氨酸、蛋氨酸以外的发展最迅速的第三大氨基酸。

国外苏氨酸产业发展较早,美国、法国、德国、日本等国家对苏氨酸的合成、分离、应用等方面进行了一系列的研究,特别是日本在发酵法生产苏氨酸方面有一定的优势,味之素公司是世界上最大的苏氨酸生产企业,该公司生产的苏氨酸占据全球市场60%以上的份额,味之素欧洲公司苏氨酸生产能力为3.5万吨,味之素Heetleand公司生产能力1万吨,该公司为扩大市场占有率,计划将其苏氨酸产能提高到5万吨。

    德国德固赛公司也是苏氨酸生产大户,并且是世界唯一能够同时生产三大氨基酸产品(蛋、赖、苏)的企业,目前其在斯洛伐克的工厂苏氨酸产能在1万吨,并计划在未来几年内将苏氨酸产能提升至2~3万吨。

日本协和发酵工业公司和美国ADM公司分别拥有1万吨和5000吨的苏氨酸生产规模,此外韩国希杰公司,Cheil三星印尼公司等也生产苏氨酸。到2005年为止,国外的四大氨基酸发酵企业Ajinomoto、 Degussa 、ADM 、Kyowa Hakko ,这四家企业年产苏氨酸总计已接近6万吨。

我国苏氨酸产业发展较晚,在上世纪90年代以前国内基本没有生产,在90年代以后才开始生产。经过十年的发展,到20世纪末产量也未能突破200吨,产品的主要市场也是医药行业,主要用于种氨基酸输液(氨基酸输液常用于手术前后的身体恢复,营养不良及慢性消耗性疾病等的辅助治疗,是临床用量很大的品种。特别是我国的人口结构趋于老龄化,并且医疗保健意识不断提高,使得氨基酸输液产量达一亿五千万瓶,增长率超过15%)。

伴随着国际市场苏氨酸的广泛应用,国内的一些知名饲料企业也开始大量在饲料中应用苏氨酸,以期提高饲料的品质,进一步满足饲料业的需要。市场的巨大需求使我国不少企业纷纷投入力量研制开发苏氨酸产品,国内氨基酸生产巨头吉林大成集团通过引进和自主研发相结合,在国内率先研发成功微生物法生产苏氨酸,并建成二条年生产能力达1万吨的生产线,并随着发酵技术和提取工艺的日趋成熟,其产能将进一步扩大。除大成集团外,国内一些小厂也生产少量苏氨酸,但工艺,产品质量均不成熟。

多年来,全球的苏氨酸生产量的70%左右消往欧洲,这是因为欧洲大部分饲养户是以苏氨酸含量较少的小麦为饲料,最近几年,随着亚洲、北美等地区对苏氨酸需求的快速增长,使苏氨酸生产跨入了一个崭新的阶段,目前全球苏氨酸以每年20%多的增长率高速增长。在1993年,全世界苏氨酸产量不足4000吨,1996年为5000吨,1999年猛增至2.5万吨,2002年4万吨,到2005年产量已接近7万吨,比10年前增长了15倍多。

 
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