過瘤胃賴氨酸在反芻動物生產(chǎn)中的應(yīng)用及影響其飼用效果的因素

高昌鵬 桂瑞麒 趙海霞 周玉香

(寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，銀川 750021)

在畜牧生產(chǎn)中，為追求生產(chǎn)性能最大化而使飼糧配方中蛋白質(zhì)水平過高的做法并不少見。然而，過高的飼糧蛋白質(zhì)水平除了會增加飼養(yǎng)成本和造成環(huán)境污染外，還會給動物造成不必要的新陳代謝負(fù)擔(dān)。蛋白質(zhì)是以氨基酸的形式被機體消化和吸收的，蛋白質(zhì)營養(yǎng)實際為氨基酸營養(yǎng)，以氨基酸而不是蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)的飼糧配方已成為反芻動物營養(yǎng)的基本策略。有些氨基酸在反芻動物體內(nèi)的合成量無法滿足生產(chǎn)需要，需從飼糧中補充。由于負(fù)面環(huán)境和經(jīng)濟的影響，人們開始確保在飼糧蛋白質(zhì)不過量的情況下滿足動物的需求[1]。對于反芻動物來講，在復(fù)雜的瘤胃微生物發(fā)酵系統(tǒng)中直接添加氨基酸會被瘤胃微生物降解而影響其生物功效，故通常以過瘤胃氨基酸的形式添加。大量研究表明，賴氨酸是反芻動物最主要的限制性氨基酸之一，而限制性的順序通常取決于其在瘤胃非降解蛋白質(zhì)中的相對含量以及動物種類和飼糧組成[2]。因此，在飼糧中補充過瘤胃賴氨酸是優(yōu)化反芻動物生產(chǎn)性能和減少氮排泄的一種方式[3]。本文基于近些年來的相關(guān)研究，對過瘤胃賴氨酸在反芻動物生產(chǎn)中的應(yīng)用及影響其飼用效果的因素作一綜述，以期為今后進一步的研究提供參考。

1 過瘤胃賴氨酸對反芻動物的影響

現(xiàn)如今，反芻動物蛋白質(zhì)營養(yǎng)已從傳統(tǒng)的粗蛋白質(zhì)或可消化蛋白質(zhì)等的研究，轉(zhuǎn)向了以小腸氨基酸為基礎(chǔ)的新蛋白質(zhì)體系。這也使得過瘤胃賴氨酸在反芻動物生產(chǎn)中有了廣泛的應(yīng)用。其中，比較直觀的表現(xiàn)是飼料行業(yè)中過瘤胃賴氨酸產(chǎn)量的快速增長。

1.1 生長性能

提高動物生長性能是畜牧業(yè)一直以來的發(fā)展目標(biāo)之一，而生長性能直接影響到動物最終的屠宰性能。反映反芻動物生長性能的主要指標(biāo)有平均日增重、干物質(zhì)采食量和料重比等。因為玉米的賴氨酸含量較低，在含有大量玉米的飼糧中，賴氨酸是生長肉牛的第一限制性氨基酸。研究發(fā)現(xiàn)，給飼喂玉米和玉米副產(chǎn)品飼糧的肉牛分別補充5.0、10.0和15.0 g/d過瘤胃賴氨酸，對照組不添加過瘤胃賴氨酸，結(jié)果表明，各試驗組的平均日增重均顯著高于對照組[4]。但在飼喂含有豆粕的飼糧時補充過瘤胃賴氨酸則肉牛的平均日增重沒有顯著增加[5]，原因可能是豆粕是賴氨酸很好的來源。郭偉等[6]報道，飼糧蛋白質(zhì)水平降低1%～4%并補充過瘤胃賴氨酸和尿素能夠使肉羊的生長性能達到正常水平，從而節(jié)省蛋白質(zhì)飼料。Rajwade等[7]研究報道，飼喂過瘤胃賴氨酸能提高犢牛的平均日增重，對干物質(zhì)采食量沒有顯著影響。Prestegaard等[8]報道，過瘤胃賴氨酸的飼喂對肉牛干物質(zhì)采食量、平均日增重和料重比無顯著影響，但在初始體重沒有顯著差異的情況下，能顯著提高終末體重。Sai等[9]研究了添加過瘤胃氨基酸對犢牛(7月齡)生長性能的影響，結(jié)果表明，添加組的平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率比未添加組分別提高15.8%和12.5%。Gami等[10]在粗蛋白質(zhì)含量為120 g/kg的印度摩拉水牛犢牛飼糧中添加過瘤胃賴氨酸，結(jié)果表明，試驗組的平均日增重比對照組提高17.75%，說明在生長水牛飼糧中添加過瘤胃賴氨酸能提高氮利用率，節(jié)約蛋白質(zhì)，對熱帶地區(qū)經(jīng)濟水牛的生長性能具有積極影響。綜合上述各研究結(jié)果可以得出，添加適量的過瘤胃賴氨酸能夠在一定程度上提高反芻動物的生長性能，原因可能是因為過瘤胃賴氨酸在反芻動物體內(nèi)能夠參與骨骼肌、血紅蛋白、膠原蛋白和酶等機體蛋白質(zhì)的合成，同時可以通過自噬體-溶酶體途徑抑制肌纖維蛋白質(zhì)降解，從而維持機體蛋白質(zhì)的穩(wěn)定，促進生長發(fā)育[11]。

1.2 泌乳性能

賴氨酸通常被認(rèn)為是乳蛋白合成的第一限制性氨基酸，特別是在飼喂以玉米為基礎(chǔ)飼糧的高產(chǎn)奶牛中。反芻動物代謝蛋白質(zhì)可以通過組合不同的飼料成分或添加過瘤胃氨基酸來調(diào)節(jié)，以最低的飼糧蛋白質(zhì)水平滿足最大的生產(chǎn)需求，從而提高氨基酸用于乳蛋白合成的效率并減少氮的排泄。Metcalf等[12]指出，當(dāng)氨基酸的供應(yīng)低于反芻動物的生產(chǎn)需要時，其用于乳蛋白合成的效率較高，并且這種效率隨著氨基酸供應(yīng)量的增加而降低。而關(guān)于過瘤胃賴氨酸對乳蛋白合成影響的報道不盡一致，有研究還伴隨對干物質(zhì)采食量的負(fù)面影響[13]。這可能歸因于不同研究中的試驗條件不同，如飼糧蛋白質(zhì)水平、不可降解蛋白質(zhì)的消化率以及過瘤胃賴氨酸的添加量。

Robinson等[14]給泌乳早期和中期的奶牛添加過瘤胃賴氨酸，結(jié)果表明，與對照組相比，泌乳早期奶牛的產(chǎn)奶量和乳蛋白率都有所提高，而泌乳中期奶牛僅乳脂率有所提高，分析原因可能是飼糧賴氨酸和粗蛋白質(zhì)含量較低，奶牛處于泌乳早期而不是中期或后期時，添加過瘤胃賴氨酸能夠較快地提高乳蛋白合成[15]，由于添加過瘤胃賴氨酸而增加的產(chǎn)奶量很可能是通過提高代謝蛋白質(zhì)用于乳蛋白合成的效率而實現(xiàn)的；而給泌乳中期奶牛添加過瘤胃賴氨酸可能使得氨基酸供應(yīng)量超過了生產(chǎn)需要量，從而通過糖異生途徑將多余的氨基酸轉(zhuǎn)移到乳脂合成上。Bernard等[16]對泌乳高峰期奶牛的試驗結(jié)果表明，給產(chǎn)奶量36 kg/d以上的奶牛添加37 g/d過瘤胃賴氨酸可以提高乳脂和乳蛋白含量以及能量校正乳產(chǎn)量，但對產(chǎn)奶量36 kg/d以下的奶牛沒有明顯影響，這表明相同條件下，添加過瘤胃賴氨酸后高產(chǎn)奶牛更容易提高乳成分含量。Giallongo等[17]指出，過瘤胃賴氨酸、蛋氨酸和組氨酸的組合添加可以提高飼喂代謝蛋白質(zhì)缺乏飼糧奶牛的產(chǎn)奶量，并改善乳成分含量。Awawdeh[18]研究表明，添加過瘤胃賴氨酸和蛋氨酸可以提高奶牛的產(chǎn)奶量和乳蛋白率，并且在改善奶牛泌乳性能方面組合添加的效果優(yōu)于單獨添加。這可能是因為補充的過瘤胃賴氨酸促進了其他氨基酸的利用，從而使氨基酸向腸道吸收部位的輸送水平達到了泌乳奶牛的生產(chǎn)需要量。Robinson等[19]研究發(fā)現(xiàn)，給奶牛聯(lián)合添加過瘤胃賴氨酸、蛋氨酸和異亮氨酸能夠提高乳糖含量，而單獨添加異亮氨酸可能會導(dǎo)致腸道氨基酸不平衡，這種乳糖合成的增加可能是通過直接刺激負(fù)責(zé)乳糖合成的酶或其合成的代謝過程而發(fā)生的。

1.3 血液生化指標(biāo)

血液生化指標(biāo)是反映特定組織或全身代謝過程變化的重要指標(biāo)。Prestegaard等[20]研究發(fā)現(xiàn)，育肥羊在飼喂后8 h血漿賴氨酸含量會隨著過瘤胃賴氨酸添加量的增加而升高。血液中任何必需氨基酸含量的增加通常意味著它的供應(yīng)超過了蛋白質(zhì)合成的能力，正如第一限制性氨基酸所規(guī)定的那樣。相反，當(dāng)提供第一限制性氨基酸時，血液中其他氨基酸含量的降低表明合成代謝的利用率更高，因為補充限制氨基酸會消除先前基礎(chǔ)飼糧對蛋白質(zhì)合成的限制[21]。

Rajwade等[22]和Singh等[23]研究發(fā)現(xiàn)，補充過瘤胃賴氨酸不會影響犢牛血液中總蛋白、白蛋白和免疫球蛋白的含量，但能顯著降低尿素氮的含量，這可能是由于氨基酸在組織生長中的利用率提高和在腸道中的吸收率增加，因為尿素氮是機體內(nèi)各組織蛋白質(zhì)分解代謝的終產(chǎn)物，與氨基酸的利用效率呈負(fù)相關(guān)[24]；同時，尿素氮含量能夠很好反映出飼糧或者小腸可吸收氨基酸的平衡程度，因為反芻動物利用代謝蛋白質(zhì)的效率高度依賴于氨基酸的吸收。Amrutkar等[25]指出，添加過瘤胃賴氨酸能顯著降低泌乳早期奶牛的血漿甘油三酯和極低密度脂蛋白含量。Sheikh等[26]研究了過瘤胃賴氨酸和蛋氨酸對奶牛血液生化指標(biāo)的影響，基礎(chǔ)飼糧由20%小麥秸稈、40%玉米秸稈和40%精料混合物組成，結(jié)果表明，與未添加組相比，添加組奶牛血漿葡萄糖和免疫球蛋白含量顯著升高，谷草轉(zhuǎn)氨酶活性顯著降低，谷丙轉(zhuǎn)氨酶活性無顯著變化，但數(shù)值均在正常的生理范圍內(nèi)。以上研究結(jié)果的不同，可能歸因于過瘤胃賴氨酸添加量、飼糧營養(yǎng)水平和反芻動物個體代謝等的差異。因此，今后需要進一步研究過瘤胃賴氨酸在不同飼糧營養(yǎng)水平以及反芻動物不同品種、不同生理階段下的添加效果。

1.4 消化代謝

在消化代謝方面，氮的代謝反映了飼糧蛋白質(zhì)沉積效率和氨基酸的平衡狀況，飼糧營養(yǎng)物質(zhì)消化率是體現(xiàn)動物對飼糧營養(yǎng)物質(zhì)利用情況和生理狀況的重要指標(biāo)，而能量是飼糧的重要組成部分及動物體內(nèi)一切代謝活動和生產(chǎn)活動的基礎(chǔ)，且賴氨酸作為生酮氨基酸之一，當(dāng)機體內(nèi)可利用的碳水化合物較少時，能夠生成酮體參與葡萄糖的代謝，從而為機體提供能量[27]。Haque等[28]研究發(fā)現(xiàn)，給奶牛補充過瘤胃賴氨酸可以提高蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化效率，降低氮的排出，氮利用率提高的原因可能是由于瘤胃內(nèi)氨氣(NH3)濃度減少，進而減少了門靜脈對NH3的吸收以及肝臟中尿素的生成。有研究顯示，以過瘤胃氨基酸的方式往飼糧中添加滿足犢牛代謝需要量的賴氨酸和蛋氨酸，可提高犢牛生長早期的能量利用效率[29]。Dinn等[30]在低蛋白質(zhì)奶牛飼糧中添加過瘤胃賴氨酸可以使粗蛋白質(zhì)表觀消化率顯著降低，對干物質(zhì)表觀消化率以及乳尿素氮含量、糞氮排出量、氮沉積和能量代謝沒有顯著影響，而粗蛋白質(zhì)表觀消化率顯著降低，其原因可能是過瘤胃賴氨酸添加過量，超過了奶牛對其的耐受力或抑制了其他氨基酸的吸收所致。

有研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加過瘤胃賴氨酸和蛋氨酸后，乳尿素氮含量顯著提高，氮表觀消化率沒有顯著變化[31]。乳尿素氮的含量主要取決于飼糧的能氮比，飼糧中可發(fā)酵碳水化合物會由于微生物可利用的能量較低而限制微生物的生長，從而導(dǎo)致較高的乳氮值。而乳尿素氮含量的降低可以表明乳腺的氨基酸分解代謝降低，整體氮效率提高。有學(xué)者建議使用尿肌酐與總氮的比值作為判斷飼糧蛋白質(zhì)和能量失衡的一種方式，因為肌酐不受這種失衡的影響。上述過瘤胃賴氨酸對反芻動物消化代謝的影響不盡相同，其原因可能是由于不同研究所用過瘤胃賴氨酸產(chǎn)品的小腸有效釋放率以及飼糧中的可吸收氨基酸含量有所不同造成的。筆者認(rèn)為，今后應(yīng)積極探討優(yōu)化過瘤胃氨基酸技術(shù)，規(guī)范和完善行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

1.5 瘤胃發(fā)酵參數(shù)及微生物

瘤胃是反芻動物特有的消化器官，對其發(fā)酵參數(shù)及內(nèi)部微生物的研究有助于更好地了解瘤胃發(fā)酵活動及對反芻動物生產(chǎn)性能的影響。Prestegaard等[32]為了研究過瘤胃賴氨酸對瘤胃體外發(fā)酵的影響，采用單流連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)，以3組飼糧作為發(fā)酵底物進行體外模擬瘤胃發(fā)酵試驗，分別是以由玉米、豆粕和玉米青貯組成的賴氨酸缺乏飼糧(對照組)，由玉米、過瘤胃豆粕和玉米青貯組成的賴氨酸充足飼糧(試驗Ⅰ組)，以及由玉米、豆粕、玉米青貯和過瘤胃賴氨酸組成的賴氨酸充足飼糧(試驗Ⅱ組)，結(jié)果表明，各組間有機物和粗蛋白質(zhì)消化率以及氨態(tài)氮和揮發(fā)性脂肪酸濃度均無顯著差異，賴氨酸消化率試驗Ⅱ組顯著高于對照組和試驗Ⅰ組，微生物效率試驗Ⅱ組與對照組和試驗Ⅰ組相比均有增加的趨勢。Kong等[33]在奶牛飼糧中分別添加1.21%和0.85%過瘤胃賴氨酸后發(fā)現(xiàn)，瘤胃微生物對賴氨酸不敏感，賴氨酸可能不會通過干擾瘤胃發(fā)酵而成為限制性氨基酸，受賴氨酸影響的細(xì)菌數(shù)量非常有限，僅幾種產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)丁酸菌，然而這并不足以改變瘤胃發(fā)酵和微生物區(qū)系的穩(wěn)定性。Armentano等[34]報道，奶牛飼糧添加過瘤胃賴氨酸降低了泌乳早期和中期的瘤胃丁酸濃度，提高了泌乳中期的瘤胃乙酸和丙酸濃度，而這樣引起的揮發(fā)性脂肪酸的變化并不能很好地反映在相應(yīng)的乳脂變化中，因為揮發(fā)性脂肪酸樣本代表1個時間點，而乳脂反映的則是全天。有研究者發(fā)現(xiàn)，在低蛋白質(zhì)飼糧中添加過瘤胃賴氨酸有降低奶牛瘤胃液pH的趨勢，對揮發(fā)性脂肪酸濃度無顯著影響[30]。Sun等[35]研究認(rèn)為，添加賴氨酸錳螯合物和蛋氨酸鋅可以提高山羊瘤胃內(nèi)切-1,4-β-D-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶的活性，這2種酶可以降解植物纖維，其活性的增加意味著粗纖維消化率的增加。賴氨酸和蛋氨酸對內(nèi)切-1,4-β-D-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶活性的影響機制尚不清楚。一個可能的解釋是賴氨酸和蛋氨酸能夠通過復(fù)雜的機制促進這2種酶的蛋白質(zhì)合成，包括DNA聚合酶和RNA聚合酶活性的增加以及蛋白質(zhì)合成途徑的激活。

上述結(jié)果說明，過瘤胃賴氨酸對瘤胃發(fā)酵參數(shù)及微生物的作用效果不顯著。造成這種現(xiàn)象的原因可能是，過瘤胃賴氨酸的添加量占飼糧總體飼喂量的比值通常非常小，在飼糧配合不合理或者是飼養(yǎng)管理水平相對粗放的情況下，添加過瘤胃氨基酸的效果可能會被掩蓋，從而導(dǎo)致最終效果不明顯；還有可能是因為隨著反芻動物年齡的增長，瘤胃持續(xù)發(fā)育到更成熟的狀態(tài)，并且瘤胃微生物區(qū)系已被證明能夠迅速適應(yīng)輕微的飼糧變化[36]。

1.6 屠宰性能和肉品質(zhì)

隨著生活水平的提高，人們對食品質(zhì)量也有了更高的要求。對于肉而言，品質(zhì)的高低會影響其風(fēng)味和口感。而對于養(yǎng)殖業(yè)來講，動物的屠宰性能與其經(jīng)濟效益密切相關(guān)。高昌鵬等[37]研究表明，羊肉pH45 min隨著飼糧過瘤胃賴氨酸添加量的增多而降低，出現(xiàn)這一結(jié)果的原因可能是由于賴氨酸在機體內(nèi)可以通過生化反應(yīng)氧化供能，肌肉中酸性物質(zhì)含量升高，從而使得pH下降。Ahn等[38]研究得出，添加過瘤胃賴氨酸對肉牛眼肌面積、背膘厚度、肉色和肌紅蛋白值均無顯著影響。郭俊強[39]研究指出，給灘羊飼喂過瘤胃賴氨酸和蛋氨酸，可顯著提高羊肉嫩度、大理石花紋和熟肉率。高巖等[40]給對照組飼喂基礎(chǔ)飼糧，試驗組在基礎(chǔ)飼糧中添加過瘤胃賴氨酸和蛋氨酸(同時基礎(chǔ)飼糧蛋白質(zhì)水平降低1.71%)，結(jié)果表明，試驗組奶公牛能保持與對照組同等的肉品質(zhì)和肌肉脂肪酸含量，這可能是由于飼糧中的過瘤胃氨基酸補充了低蛋白質(zhì)飼糧缺乏的必需氨基酸，滿足了試驗牛生長所需的氨基酸。Teixeira等[41]報道，添加40 g/d過瘤胃賴氨酸提高了肉牛胴體瘦肉率，降低了背膘厚度，并且有提高肌肉水分含量的趨勢，這表明用于合成代謝的氨基酸利用率增加。綜上所述，適宜過瘤胃賴氨酸的添加對反芻動物屠宰性能和肉品質(zhì)有一定程度的改善，而具體作用機理尚待進一步研究。

1.7 抗氧化和免疫機能

抗氧化能力是維持機體健康的重要因素。高含量的自由基會引發(fā)體內(nèi)的氧化應(yīng)激，而谷胱甘肽過氧化物酶和超氧化物歧化酶可以清除自由基[42]。丙二醛是脂質(zhì)過氧化的終產(chǎn)物，其含量可反映機體的氧化損傷程度[43]。有研究表明，在圍產(chǎn)期飼喂過瘤胃賴氨酸能夠降低產(chǎn)犢前和產(chǎn)后奶牛血清丙二醛含量，提高產(chǎn)犢前奶牛血清谷胱甘肽過氧化物酶和超氧化物歧化酶活性以及產(chǎn)后奶牛血清總抗氧化能力[44]。氨基酸通過調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的激活、增殖以及抗體和細(xì)胞因子的產(chǎn)生在免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用，氨基酸缺乏會直接損害動物的免疫功能[45]。例如，賴氨酸缺乏限制了細(xì)胞因子的合成和淋巴細(xì)胞的增殖，而補飼過瘤胃賴氨酸對動物機體的先天免疫功能有一定的調(diào)節(jié)作用[46]，因為過瘤胃賴氨酸能夠通過釋放單核因子或者通過神經(jīng)調(diào)控胸腺和脾臟的功能，而胸腺和脾臟是機體發(fā)揮免疫功能的重要器官。中性粒細(xì)胞是機體免疫防御的第1道防線，同時也是促炎細(xì)胞因子的重要來源之一，在免疫監(jiān)視和防御病原體方面發(fā)揮關(guān)鍵作用[47]。有研究顯示，添加過瘤胃賴氨酸可顯著下調(diào)綿羊巨噬細(xì)胞中促炎細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和趨化因子CXCL-16的表達[48]。Tsiplakou等[49]研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，綿羊飼喂5.0 g/d過瘤胃賴氨酸后中性粒細(xì)胞的白細(xì)胞介素-1α(IL-1α)、白細(xì)胞介素-10(IL-10)、髓樣分化因子88(MyD88)和信號傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子(STAT3)以及單核細(xì)胞的IL-1α、IL-10和血紅素氧合酶-1(HO-1)的mRNA相對表達量均顯著降低，這些細(xì)胞因子的高表達通常與炎癥事件有關(guān)。因此，飼糧中添加過瘤胃賴氨酸可以改善抗氧化能力，下調(diào)一些與促炎信號有關(guān)因子的表達，增強機體的天然免疫應(yīng)答。

先前的研究結(jié)果表明，免疫抑制通常與能量攝入不足有關(guān)[50]。例如，當(dāng)奶牛處在過渡期(產(chǎn)犢前3周到產(chǎn)后3周)時，會經(jīng)歷顯著的生理和免疫學(xué)變化[51]。Grummer等[52]報道，過渡期奶牛的平均干物質(zhì)采食量減少了高達30%，并伴隨著由于泌乳開始而增加的能量需求，需求量超過了攝入量，奶牛調(diào)動脂肪儲備來彌補能量攝入的不足，導(dǎo)致能量負(fù)平衡。有研究表明，即使是適度的能量飼料，過量飼喂也會導(dǎo)致產(chǎn)后奶牛代謝疾病(如酮病和脂肪肝)的發(fā)生率增加[53]。奶牛過渡期能量負(fù)平衡可以通過測定其血清游離脂肪酸和β-羥丁酸濃度來判斷。Delelesse[44]研究發(fā)現(xiàn)，在高能量飼糧中添加40 g/d過瘤胃賴氨酸能夠降低過渡期奶牛血清β-羥丁酸和游離脂肪酸濃度，提高干物質(zhì)采食量和葡萄糖利用率，從而改善機體免疫機能，降低代謝疾病的發(fā)生率。這可能是因為添加過瘤胃賴氨酸提高了肉堿的生物利用度，而肉堿作為賴氨酸的一種甲基化形式，能夠在脂肪酸β氧化過程中以脂酰肉堿的形式將長鏈脂肪酸從線粒體膜外轉(zhuǎn)移到膜內(nèi)并產(chǎn)生能量，同時降低游離脂肪酸濃度，進而使得脂肪組織的流動性減弱，β-羥丁酸濃度降低，最終減少了酮體形成，緩解了能量負(fù)平衡[54]。因此，過瘤胃賴氨酸的添加在調(diào)節(jié)反芻動物機體能量水平以調(diào)控其免疫抑制的過程中起著重要作用。

2 影響過瘤胃賴氨酸飼用效果的因素

2.1 加工制備方法

20世紀(jì)70年代，針對過瘤胃氨基酸的大部分研究都是嵌入單個氨基酸或氨基酸混合物的合成聚合物。這種聚合物可以抵抗瘤胃降解，并在小腸的溫和酸性條件下溶解，釋放氨基酸供腸道吸收。然而，聚合物的高昂成本以及在畜產(chǎn)品中聚合物的殘留問題使這種方法在實際應(yīng)用中不太可行。因此，后來研究者將脂質(zhì)作為氨基酸的載體，開始重點研發(fā)。使用脂質(zhì)作為涂層材料已經(jīng)開發(fā)出諸如微膠囊化和基質(zhì)技術(shù)的過瘤胃保護方法。

由于瘤胃環(huán)境的特殊性，機械混合、飼糧水分含量以及增加與飼糧顆粒接觸的時間都可能會影響過瘤胃賴氨酸產(chǎn)品的功效，而過瘤胃賴氨酸產(chǎn)品的顆粒大小和保護涂層會影響其混合過程和暴露在飼糧顆粒中的易損性[55]。一些脂質(zhì)，特別是未酯化的飽和脂肪酸，作為包被材料在理論上能有效地防止賴氨酸被瘤胃降解，但可能會因咀嚼過程降低過瘤胃率[56]，使得過瘤胃效果有限。類似的使用對pH敏感材料的包被方法也被考慮過，但受到了類似的限制。還有就是，即使免于被瘤胃微生物降解，也可能不能有效地釋放賴氨酸，因為動物體內(nèi)存在的條件可能不是理想的[57]。

Velle等[58]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)飼喂賴氨酸鹽酸鹽時，8 h內(nèi)只有16%的賴氨酸逃脫了被瘤胃降解。Wu等[59]研究發(fā)現(xiàn)，在氫化脂肪涂層中添加油酸對賴氨酸過瘤胃效果的影響，結(jié)果表明，隨著油酸水平從2%增加到4%，瘤胃降解率升高，減少了小腸輸送的賴氨酸量。羥甲基賴氨酸鈣鹽是賴氨酸鹽酸鹽與甲醛在氫氧化鈣水溶液中反應(yīng)生成的賴氨酸衍生物。Kenna等[60]報道，在玉米青貯飼糧條件下添加羥甲基賴氨酸鈣鹽對奶牛生產(chǎn)性能沒有顯著影響，他們認(rèn)為這可能是由于將賴氨酸與飼糧酸性成分混合后，使其從受保護的形式中釋放出來而被過早的降解了。Elwakee等[61]給綿羊飼喂羥甲基賴氨酸鈣鹽后觀察到血漿賴氨酸含量隨著添加量的增加呈線性增加。血漿賴氨酸含量對羥甲基賴氨酸鈣鹽的反應(yīng)反映了該產(chǎn)品既能保護賴氨酸免受瘤胃微生物降解，又能以可吸收的形式向腸道提供賴氨酸的能力。

甘油三酯在酸催化下水解為脂肪酸和甘油，并且在水含量較多的環(huán)境中，酸催化的水解作用更大。因此，當(dāng)飼糧中青貯比例較高，并伴隨有大量的水和有機酸時，會影響脂膜賴氨酸產(chǎn)品中賴氨酸的保留量。Reiners等[62]的研究結(jié)果也表明，制造方法以及飼糧的理化特性都會影響脂膜賴氨酸產(chǎn)品提供給反芻動物的賴氨酸含量。因此，要成為代謝氨基酸的有效來源，過瘤胃氨基酸產(chǎn)品必須經(jīng)得起飼料混合、動物咀嚼和瘤胃發(fā)酵。

目前納米技術(shù)已經(jīng)成為一個有著諸多應(yīng)用的新領(lǐng)域，如藥物遞送納米載體已經(jīng)在醫(yī)學(xué)上得到了大量的應(yīng)用，脂質(zhì)納米技術(shù)也由于其成分安全、制備方法簡單、易于擴展等優(yōu)點而備受關(guān)注[63]，而它在動物營養(yǎng)中的應(yīng)用依然很少。基于此，有研究者提出了一種新的過瘤胃方法，該方法依賴于納米技術(shù)來跨越瘤胃運送內(nèi)容物。基于非酯化飽和脂肪酸對瘤胃降解的天然抵抗力，選擇其作為構(gòu)建固體納米顆粒的脂質(zhì)基質(zhì)，通過依靠比瘤胃液密度更小的顆粒，這些攜帶者將更快地穿過瘤胃，比傳統(tǒng)方法可在更大程度上降低降解率，并在腸道水平上表現(xiàn)出更好的吸收能力。通過瘤胃發(fā)酵來評價納米顆粒抵抗瘤胃降解和負(fù)載賴氨酸的能力，發(fā)現(xiàn)固體脂質(zhì)納米顆粒可以抵抗瘤胃降解長達24 h，而且還能使賴氨酸含量不受瘤胃微生物區(qū)系的影響[64]。根據(jù)目前的發(fā)現(xiàn)，建議對納米顆粒進行深入研究，以幫助改進過瘤胃技術(shù)。

2.2 飼糧因素

飼糧類型以及營養(yǎng)物質(zhì)的添加使用和含量大小等均會影響過瘤胃賴氨酸在動物體內(nèi)的飼用效果。Nichols等[65]在不同基礎(chǔ)飼糧條件下給經(jīng)產(chǎn)荷斯坦奶牛添加過瘤胃賴氨酸后發(fā)現(xiàn)，玉米酒糟飼糧組的干物質(zhì)采食量、產(chǎn)奶量和乳蛋白含量均高于豆粕飼糧組，而即使在補充過瘤胃賴氨酸之后，玉米酒糟飼糧可能仍然缺乏賴氨酸，因為血液中的賴氨酸含量并沒有升高。Girma等[66]報道，在高能量飼糧中添加過瘤胃賴氨酸提高了奶牛產(chǎn)后的干物質(zhì)采食量，降低了血清游離脂肪酸和β-羥丁酸濃度，對產(chǎn)奶量、乳脂和乳糖含量沒有顯著影響。高昌鵬等[67]研究發(fā)現(xiàn)，蕎麥秸稈飼糧中添加過瘤胃賴氨酸可以降低灘羊的料重比，減少糞氮、尿氮的排出量，增加氮的沉積。Paz等[68]研究了低脂干酒糟及其可溶物(DDGS)飼糧中添加過瘤胃賴氨酸對奶牛的影響，結(jié)果表明，與15%低脂DDGS組相比，30%低脂DDGS組奶牛乳蛋白含量有增加的趨勢，干物質(zhì)采食量、產(chǎn)奶量、乳脂和乳糖含量差異不顯著，阻礙DDGS在奶牛飼糧中使用效果的2個因素是氨基酸與乳蛋白合成需要量的比例不平衡和脂肪含量過高；添加低脂DDGS可以減少多不飽和脂肪酸的負(fù)荷，但會產(chǎn)生與乳脂抑制相關(guān)的瘤胃生物氫化中間體，而過瘤胃賴氨酸能夠解除DDGS在飼糧中使用量的增加所引起的乳脂抑制。Piepenbrink等[69]研究了低蛋白質(zhì)飼糧中添加過瘤胃氨基酸對奶牛生產(chǎn)性能的影響，結(jié)果表明，當(dāng)飼糧粗蛋白質(zhì)含量從14%提高到18%時，提高了血漿尿素氮和賴氨酸含量以及產(chǎn)奶量，并且有提高乳蛋白含量的趨勢。有研究顯示，當(dāng)過瘤胃氨基酸與脂質(zhì)聯(lián)合使用時能加強脂質(zhì)向乳腺的運輸，從而增加乳脂含量[70]，這可能是因為飼糧中的甘油三酯是以脂蛋白的形式運輸?shù)模鴺O低密度脂蛋白是脂質(zhì)進入乳腺的主要形式。

2.3 氨基酸間的互作

氨基酸間的互作包括氨基酸失衡、拮抗、缺乏與過量4種情況。氨基酸失衡會導(dǎo)致動物生產(chǎn)性能下降，通過調(diào)節(jié)缺乏的氨基酸含量可以改變這種失衡狀態(tài)。賴氨酸缺乏可引起蛋白質(zhì)代謝和功能障礙，從而影響動物的生長發(fā)育。Weekes等[71]報道，扣除飼糧部分賴氨酸可導(dǎo)致奶牛乳蛋白含量下降，但不會影響產(chǎn)奶量。這可能是由于賴氨酸不足影響了飼糧氨基酸平衡，使得進食氮減少，氮沉積降低，導(dǎo)致奶牛對氮的消化率和代謝率均降低，從而使得乳蛋白含量下降，而泌乳奶牛在許多非理想營養(yǎng)條件下有維持產(chǎn)奶量的極大靈活性。Misciattelli等[72]研究表明，在缺乏賴氨酸的奶牛飼糧中補充過瘤胃賴氨酸，可以提高乳蛋白產(chǎn)量和氨基酸利用率。在反芻動物營養(yǎng)中，瘤胃微生物區(qū)系是潛在的氨基酸來源，它還通過向小腸提供微生物蛋白質(zhì)直接影響氨基酸代謝。而蛋白質(zhì)的效率由其氨基酸組成決定，因此當(dāng)飼糧中過瘤胃賴氨酸添加量有限時，微生物蛋白質(zhì)的氨基酸組成可能會發(fā)生改變。為證實這一點，需要對其氨基酸組成進行進一步的分析。

自然情況下氨基酸中毒幾乎不存在，機體會通過多種新陳代謝途徑對富余氨基酸進行轉(zhuǎn)化利用[73]。Abe等[74]研究發(fā)現(xiàn)，在犢牛飼糧中添加過量的過瘤胃賴氨酸會導(dǎo)致其腹瀉。Atakora等[75]指出，當(dāng)過瘤胃賴氨酸添加量超過基礎(chǔ)需要量時，動物機體通過主動降解過程來分解賴氨酸，而這個過程會降低賴氨酸的利用效率。通常，當(dāng)某種氨基酸過量時，往往還伴隨有拮抗作用，即由于某種氨基酸含量過高而使機體增加對另一種或幾種氨基酸需要的現(xiàn)象。賴氨酸和精氨酸同為堿性氨基酸，在胃腸道消化吸收及腎小管重吸收途徑相同，并共用同一種轉(zhuǎn)運載體。所以，二者在吸收、轉(zhuǎn)運及代謝方面存在相互競爭現(xiàn)象[76]。與失衡的情況不同，氨基酸拮抗的效果只能通過補充被拮抗氨基酸的方式減緩或者逆轉(zhuǎn)，而不能通過補充限制性氨基酸來消除。

3 小結(jié)與展望

綜上所述，飼糧中添加過瘤胃賴氨酸能夠提高反芻動物的免疫機能和氮的轉(zhuǎn)化效率，有助于調(diào)控飼糧蛋白質(zhì)水平，并可在一定程度上改善反芻動物的生產(chǎn)性能。加工制備方法、飼糧和氨基酸的互作等因素均會對過瘤胃賴氨酸的飼用效果產(chǎn)生影響。但是，關(guān)于過瘤胃賴氨酸在反芻動物體內(nèi)的作用機制、代謝調(diào)控途徑以及適宜添加量，目前相關(guān)的數(shù)據(jù)缺乏，仍需要大量研究支持。由于反芻動物瘤胃微生物發(fā)酵系統(tǒng)的復(fù)雜性，今后應(yīng)借助各種現(xiàn)代分子生物技術(shù)在該領(lǐng)域做更深入和系統(tǒng)的研究，來進一步闡明過瘤胃賴氨酸對反芻動物自身相關(guān)指標(biāo)的影響機理。此外，還應(yīng)繼續(xù)優(yōu)化賴氨酸的過瘤胃技術(shù)，積極開展反芻動物低蛋白質(zhì)飼糧的研究工作，推動養(yǎng)殖業(yè)綠色健康發(fā)展。