纈氨酸在養豬生產中的應用

徐銀龍，鄒新華，邢孔萍

（播恩集團技術中心，廣東 廣州 511400）

纈氨酸在養豬生產中的應用

徐銀龍，鄒新華，邢孔萍

（播恩集團技術中心，廣東 廣州 511400）

纈氨酸（Val）是支鏈氨基酸，是豬必需氨基酸之一，其在物質代謝調控和信息傳遞等方面扮演著重要角色。纈氨酸應用范圍廣，在飼料添加劑、調味劑和保健品等產品中均有應用。該文重點闡述纈氨酸在豬生產中的營養價值及使用思路，給出不同階段豬飼料中的適宜添加范圍。

纈氨酸；營養價值；飼料；豬

隨著營養理念的更新和養殖模式的不斷實踐，依據理想蛋白質模型配制豬飼料能為企業和養殖戶帶來更大的經濟效益。添加單體氨基酸可平衡飼料中各種氨基酸的比例，有利于動物的消化吸收，同時能節約蛋白質原料[1]。

纈氨酸（Val）屬于豬的必需氨基酸，也是一種支鏈氨基酸，具有重要的生物學功能。當日糧蛋白質水平降低3%以上時，纈氨酸的添加能夠明顯改善豬的生產性能[2]。深入了解纈氨酸的結構和生理功能，確定不同階段豬對纈氨酸的需要量，對豬的營養研究和生產具有重要的意義。

1 纈氨酸的結構及生產

纈氨酸是一種含有5個碳原子的支鏈α-氨基酸，生糖氨基酸，分子式為C5H11NO2，味苦，結晶性粉末狀或白色結晶。纈氨酸是中性氨基酸，其水溶液呈弱酸性，在水中的溶解度隨著溫度的升高而增大[3]。因其與亮氨酸、異亮氨酸具有類似的支鏈結構而被列為支鏈氨基酸（Branched chain amino acids，BCAA）。在玉米-豆粕型日糧中，賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸和色氨酸為第一類限制性氨基酸，支鏈氨基酸為第二類限制性氨基酸[4]。

按產品旋光性結構不同，纈氨酸可分為L-纈氨酸、D-纈氨酸、DL-纈氨酸（本文主要針對L-纈氨酸）。L-纈氨酸因其特殊的結構和功能在機體代謝中占有重要的地位，在人體營養添加劑、飼料添加劑、調味品、醫藥、保健品等方面應用廣泛。發酵法生產的纈氨酸皆為L-型纈氨酸。D-纈氨酸是重要的醫藥中間體，廣泛用于抗生素等藥物的合成。DL-纈氨酸在醫藥上用作制酸劑、肌肉營養失調治療劑、解毒劑等，DL-纈氨酸也是蘇氨酸等氨基酸的合成原料。

纈氨酸菌種一般是通過誘變技術進行選育。日本最早是通過發酵法生產纈氨酸，主要利用誘變育種技術和代謝控制手段改變菌種特性，提高纈氨酸產量。目前，人們獲得纈氨酸的途徑主要分為3種：化學合成法、水解提取法和發酵法。化學合成法是通過氯化銨和氰化鈉與異丁醛發生反應生成中間產物，然后通過酶法生產纈氨酸，得率在36%～40%之間。但該法生產成本高、反應復雜、步驟多，且生成副產物較多。水解法是對毛發、血粉等物質進行水解，通過離子吸附交換技術從水解液中提取纈氨酸。該法操作簡單、生產周期短，但生產環境惡劣、分離成本高，未能大規模工業化生產。微生物發酵法是篩選高產菌株，然后提取發酵液中的氨基酸，該法生產成本低、生產條件溫和，目前的大規模生產較多使用發酵法[5-6]。

2 纈氨酸的營養價值及其代謝

與賴氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸和色氨酸一樣，纈氨酸是豬不可或缺的營養物質。動物不能合成纈氨酸，必須從日糧中攝取足夠的纈氨酸才能滿足需要。纈氨酸除用于合成蛋白質外，對于動物生長和繁殖必不可少。纈氨酸在特殊生理時期可氧化供能，調節骨骼肌的蛋白質周轉，改善母豬的泌乳性能，影響豬的免疫反應。

纈氨酸是蛋白質合成的重要前體物質。纈氨酸與亮氨酸、異亮氨酸等支鏈氨基酸含量約占肥育豬肌肉蛋白質中必需氨基酸的35%，在哺乳母豬中的比例約為40%[7]。支鏈氨基酸氧化產生三磷酸腺苷（ATP）的效率顯著高于其他氨基酸，特別是在饑餓、泌乳或疾病時，其氧化供能顯得更為重要[8]。當大腦需要供能時，即使葡萄糖含量豐富，纈氨酸也會被優先分解代謝進行供能。日糧中的纈氨酸被動物消化吸收后，雖然可以在肝臟直接進行分解代謝，但其主要是在肌肉組織中氧化降解。纈氨酸是生糖氨基酸，進入三羧酸循環后按葡萄糖途徑進行代謝，最終實現機體內三大營養物質的互相轉化[9-10]。

纈氨酸對促進母豬乳腺的發育、改善泌乳性能，提高仔豬斷奶時的體重具有重要意義。纈氨酸是豬的第五種限制性氨基酸[11]。纈氨酸對乳腺的生長發育意義重大。Richert等[12]報道，哺乳母豬的日糧中添加纈氨酸，可使血漿中丙氨酸濃度先升高后降低，這表明高濃度的纈氨酸能刺激丙氨酸的生成，以滿足乳腺組織對葡萄糖的需求，從而提高母豬泌乳量。

纈氨酸通過影響免疫球蛋白的活性來參與免疫。纈氨酸缺乏會阻礙胸腺和外周淋巴組織的生長，并且能降低免疫球蛋白、補體C3和運鐵蛋白的水平。斷奶仔豬缺乏支鏈氨基酸雖然不影響細胞免疫，但會抑制合成特異性抗體的能力[13]。

3 不同飼料原料中纈氨酸的含量

由表1可知，纈氨酸含量方面，飼料原料中魚粉、玉米蛋白粉和大豆粕中纈氨酸含量相對較高。其中魚粉中纈氨酸的含量最高為3.17%，玉米蛋白粉和大豆粕中纈氨酸的含量僅次于魚粉，分別為2.94%和2.26%。玉米蛋白粉中纈氨酸與賴氨酸的比值最高為2.67，魚粉和大豆粕中的比值分別為0.67和0.76。小麥麩、乳清粉及玉米中纈氨酸的含量較低，均小于0.80%，分別是大豆粕中纈氨酸的31%、31%和18%。纈氨酸與賴氨酸比值方面，玉米蛋白粉、高粱、芝麻餅的比值相對較高，分別為2.67、2.44、2.24。而豆粕、魚粉和乳清粉中纈氨酸與賴氨酸的比值相對較小，分別為0.76、0.67、0.64。

表1 不同飼料原料中纈氨酸和賴氨酸的含量及豬回腸消化率

4 纈氨酸在豬飼料中的應用

纈氨酸在動物體內不能由其他物質合成，其合成僅限于植物和微生物中。通過在日糧中額外添加飼料級纈氨酸，可以配制出能夠滿足豬纈氨酸需要的日糧。Nemechek等[14]研究發現，仔豬（6.8～11.3 kg）料中賴氨酸的含量為1.30%，纈氨酸與賴氨酸比值為0.64時，仔豬的生長性能最佳。有研究結果顯示，添加1.20%的纈氨酸可顯著提高仔豬的斷奶窩重[15]。在仔豬（8～25 kg）的研究結果中發現，飼糧標準回腸可消化（SID）纈氨酸與賴氨酸比值為0.63～0.645之間較為適合[16]。

在當前實際飼喂的仔豬飼料中，纈氨酸量一般都不足，需要在飼料中另外給仔豬提供纈氨酸。根據研究估算，仔豬對纈氨酸的需要量最低為70% SID Val/Lys。Lordelo等[17]研究表明添加或不添加纈氨酸對仔豬（7～23 kg）的影響，結果如表2所示，添加0.15%纈氨酸（日糧纈氨酸含量0.86%）、粗蛋白下調3.5%的情況下，對生產性能無不良影響。此外，減少粗蛋白還可以降低腹瀉率和氮排泄量。

表2 添加纈氨酸對仔豬（7～23 kg）生長性能的影響

易孟霞等[18]在生長豬（20～50 kg）飼糧中添加不同水平纈氨酸，結果如表3所示，發現日糧標準回腸可消化賴氨酸水平為0.98%時，提高纈氨酸水平，能顯著改善豬的生長性能。通過折線模型和二次回歸模型分析，標準回腸可消化纈氨酸適宜范圍為0.65%～0.73%，綜合考慮則以0.68%為宜。Waguespack[19]等通過在日糧中添加纈氨酸對生長豬（20～45 kg）的影響，發現標準回腸可消化纈氨酸需要量范圍為0.56%～0.58%，纈氨酸與賴氨酸的比值在0.67～0.70為宜。

表3 不同標準回腸可消化纈氨酸水平對豬（20～50 kg）生長性能的影響

纈氨酸用于合成乳的利用率比較高，哺乳母豬對纈氨酸的需要量遠超過以前的估計量。母豬乳腺吸收的纈氨酸是賴氨酸的137%，而母豬乳中纈氨酸含量僅為賴氨酸的73%，這表明有部分纈氨酸被乳腺組織吸收利用[20]。有學者研究結果顯示，日糧中纈氨酸的含量為0.68%時，母豬在哺乳第14天和第20天均獲得最大產奶量[21]。提高日糧纈氨酸水平，可以增加母豬泌乳量。Richert[22]提出，哺乳母豬日糧中應慎重添加單體賴氨酸。賴氨酸含量的提高，會導致纈氨酸與賴氨酸比例失衡，影響母豬的產奶量和仔豬的斷奶體重。添加賴氨酸會減少日糧中豆粕和魚粉的使用量，而玉米、麥麩和大麥等原料中纈氨酸的含量相對較低，進而導致飼料中纈氨酸的含量不足。在母豬異亮氨酸飼喂量為45 g/d情況下，纈氨酸添加量增到70 g/d時，仔豬斷奶窩重、窩增重和斷奶重均有提高[23]。Harris等[24]研究發現，日糧中蛋氨酸缺乏會促進豬體內纈氨酸的氧化，降低蛋白質貯積。纈氨酸是泌乳母豬日糧中的限制性氨基酸，因此，提高泌乳母豬日糧中纈氨酸添加量具有重要作用。楊育才和董國忠[25]研究表明，高產泌乳母豬對纈氨酸的需要量應提高到日糧的1.15%。

陳熠等[26]研究在母豬日糧中添加纈氨酸對乳成分、采食量、背膘厚和哺乳仔豬生長性能的影響。結果如表4所示，哺乳母豬日糧中添加0.25%纈氨酸可提高仔豬斷奶窩重，可能是因為纈氨酸可促進泌乳、改善乳品質，從而提高了哺乳仔豬的生長性能。哺乳母豬日糧中最佳纈氨酸添加量為0.25%（日糧纈氨酸含量為1.09%），纈氨酸∶賴氨酸為1.17∶1。纈氨酸需要量比飼養標準的推薦量高，并與賴氨酸的水平有關。當飼料中的賴氨酸水平超過0.8%時，纈氨酸將成為哺乳母豬飼料的第一限制性氨基酸[27]。

黃紅英等[28]研究發現，在母豬日糧中添加纈氨酸（0.26%和0.36%）可顯著提高乳中乳脂、乳蛋白、總固形物、非乳脂固體的含量，同時顯著提高泌乳第1天初乳中總氨基酸的含量。李吉祥[29]研究發現，在日糧中添加0.20%和0.45%纈氨酸可顯著提高泌乳母豬第1天和第15天乳中乳脂、總固形物和非乳脂固形物含量。研究表明，母豬日糧中添加纈氨酸可促進仔豬生長，仔豬斷奶重隨纈氨酸添加水平的提高而增加。Moser等[30]研究指出，提高哺乳仔豬數多于10頭的母豬飼糧中纈氨酸含量能改善仔豬日增重，其原因可能是添加纈氨酸不僅可使乳中脂肪、干物質和蛋白質含量上升，而且可使蛋白質組分中酪蛋白的比例上升，乳清蛋白比例降低。在總賴氨酸水平約為1%的玉米-豆粕型泌乳母豬飼糧中，賴氨酸和纈氨酸均是限制性氨基酸，而在賴氨酸水平較高時，纈氨酸將成為第一限制性氨基酸[31]。

表4 纈氨酸對母豬乳成分、采食量、背膘厚和仔豬生長性能的影響

綜上所述，推薦在仔豬日糧中添加0.10%～0.15%纈氨酸，飼料中纈氨酸的含量為0.85%～0.90%，纈氨酸與賴氨酸的比值在0.65～0.68之間；生長豬日糧中添加0.13%～0.17%纈氨酸，飼料纈氨酸含量在0.75%～0.85%，纈氨酸與賴氨酸的比值在0.65～0.71之間；母豬日糧中添加0.22%～0.35%纈氨酸，飼料纈氨酸含量在1.00%～1.15%，纈氨酸與賴氨酸的比值在1.00～1.20之間。

5 小結

在競爭日益激烈化的飼料行業，如何通過技術手段降低生產成本將成為企業的主要關注點之一。日糧中缺乏纈氨酸可嚴重影響豬的生長性能，生產中，合理使用纈氨酸能夠提高企業效益。配制低蛋白水平日糧時，可通過添加飼料級纈氨酸滿足豬對纈氨酸的需要，同時能減少對豬和環境的不利影響。但纈氨酸發揮作用的詳細機理還需深入研究，另一方面，在應用中纈氨酸與賴氨酸及其他氨基酸的最佳添加比例值得探究，如何降低其生產成本也是需要關注的內容。

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2016-01-12)

徐銀龍，E-mail：464276441@qq.com