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氨基酸添加剂在猪饲料中的应用研究进展

添加时间:2014-08-15 11:09:49 访问次数:2947

来源:中国饲料行业信息网

摘要: 我国人口众多,蛋白饲料原料短缺、人畜争粮现象制约着我国养猪产业的发展。饲用氨基酸工业的快速发展为我国饲料工业和养殖业带来了新的希望。但在饲用氨基酸的应用中普遍存在着应用范围不够大、添加量不合理、搭配不合理等问题。笔者总结了国内外相关研究成果,从以下四个方面阐述了饲用氨基酸在猪饲料中的应用研究进展:①氨基酸工业发展的历史和现状;②在饲料中添加氨基酸的作用;③猪对合成氨基酸与蛋白质利用上的区别;④合理利用合成氨基酸的对策和注意事项。

  关键词: 氨基酸,理想氨基酸模式,净能体系,电解质平衡

  随着我国畜牧业的快速发展,人畜争粮的现象和蛋白原料短缺已经是不争的事实。由于猪对日粮中氮的利用率较低,不被消化吸收的氮排泄到粪中,而消化吸收后不被生产利用的氮主要以尿氮的形式被排泄掉,这既是对蛋白原料的浪费,同时也增大了对生态环境的压力。猪采食氮的70%通过粪尿排到环境中,其中约20%通过粪便排出,50%通过尿液排出。因此,饲料中氮的含量和消化率决定粪氮的产量,吸收氮的量和其利用率决定尿氮的含量。通过在猪日粮中添加合成氨基酸、减少饲料粗蛋白的投入成了降低养殖成本和减少过量氮排泄造成环境污染的重要技术。

  1.饲用氨基酸工业发展历史和现状

  氨基酸是含氨基和羧基的有机化合物的统称,其中蛋白质氨基酸有20 种,非蛋白质氨基酸有450多种。氨基酸是构成蛋白质的基本单位,是生物有机体的重要组成部分。氨基酸作为人类营养添加剂、调味剂、饲料营养性添加剂、医药等在食品工业、农业、畜牧业及人类健康保健等诸多方面有着广泛的应用,其中饲料添加剂占30%40%。从1866 年德国化学家里豪森利用硫酸水解小麦面筋得到谷氨酸开始,在140 多年的时间里,氨基酸工业得到迅猛发展。2011 ,全球仅饲用氨基酸产业规模就达到289 t,市场价值超过95 亿美元。其中我国饲用氨基酸产量达到91 t,排在前四位的分别是赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸。

  2.在饲料中添加氨基酸的作用

  在饲料中添加氨基酸已经被广泛采用。一般在谷物和豆粕为主的植物性饲料中赖氨酸、蛋氨酸等含量较低,不能满足动物的需要,添加氨基酸可以大大节省蛋白质用量,降低饲养成本,提高动物的生产效率。

  添加氨基酸可以改善猪肉的品质。在肉猪饲粮中添加赖氨酸可以改善肉质、提高瘦肉率。试验证明,在动物饲粮中添加赖氨酸,可以提高动物体内合成蛋白质的效率,相对地降低畜体脂肪含量,增加瘦肉比例,改善肉质。

  添加氨基酸可以提高动物消化机能、减少环境污染。在集约化饲养仔猪的饲粮中粗蛋白含量较高,容易发生腹泻等消化系统疾病。这不仅造成饲料浪费,而且影响动物生长。采取降低动物日粮的蛋白质水平,额外补加蛋氨酸、赖氨酸以及谷氨酸等方法,既可以有效地改善动物的消化机能、减少疾病、增强动物的抗病力,同时又减少了粪氮和尿氮的排放,有效改善猪舍小环境、减轻了粪污处理的压力。添加氨基酸可以减少猪的应激。应激是由于外界环境条件变化,使动物产生不适应现象,会使采食量急剧下降,影响畜产品产量及质量。试验表明,添加色氨酸可以防止猪因断奶、饲养密度过大而产生的咬尾等应激现象。

  3.猪对合成氨基酸与蛋白质利用上的区别

  饲料中添加的氨基酸主要是氨基酸盐的形式,动植物原料中的氨基酸主要以蛋白质或肽的形式存在,猪利用二者的过程存在一些差异。首先,动植物原料中的氨基酸需要通过动物分泌的消化酶或添加的外源消化酶将大分子的蛋白质降解成氨基酸才可以利用。合成氨基酸多以盐的形式直接添加到饲料中的,不需要消化酶的参与。其次,动物对二者的利用效率不同。动植物源性的氨基酸的利用效率受本身的组成特性和动物消化酶的限制,消化利用率差异很大;合成氨基酸虽然不受此限制,但是合成氨基酸多为消旋型,即L 构型与D 构型各50%的混合物。

  动物机体只能利用L 型氨基酸,D 型氨基酸必须转化成L 型氨基酸才能被利用。由于各种D 型氨基酸的脱氨基强度不同,因而机体对D 型氨基酸的利用率也不同。

  4.合理利用合成氨基酸的对策和注意事项

  广泛应用的饲用氨基酸主要有赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸,其他氨基酸应用较少。在添加合成氨基酸时应注意以下几点:

  4.1 氨基酸之间的平衡

  饲粮氨基酸平衡的重要性很早就受到人们的注意。Harper 发现,氨基酸不平衡会使动物体内发生拮抗或引起中毒。自20 世纪50 年代开始,氨基酸平衡理论逐渐形成。理想蛋白概念最早由Howard提出,当时称完全蛋白(complete protein)ColeFuller 等都对理想蛋白提出过自己的定义。尽管许多学者对理想蛋白概念的表达方式不同,但意义相近。理想蛋白是指必需氨基酸之间及其与非必需氨基酸之间具有最佳平衡的蛋白。因此,理想蛋白的精髓是氨基酸之间的平衡。随着氨基酸分析、发酵、提取、化学合成技术的飞速发展,对氨基酸营养作用的研究已经从单纯研究各种必需氨基酸需要量深入到综合考虑各种氨基酸的平衡模式上来。理想氨基酸模式(ideal amino acid pattern)是指饲粮中各种氨基酸的最佳平衡,这种平衡不能通过增减或替换任何氨基酸而得到改善。

  4.2 赖氨酸与能量的平衡

  NRC(1998)指出,对于生长猪存在最适赖氨酸与能量比。人们对赖氨酸能量比的研究已经从对赖氨酸消化能比和赖氨酸代谢能比的研究深入到日粮中赖氨酸净能比(lysine to net energy ratio,LysNE)的研究。由于净能最能反映真正用于动物维持和生产目的的能量需要。因此,以低蛋白质日粮为基础,添加合成氨基酸,结合净能体系配制猪的日粮能更有效地节省蛋白和能量,同时更好地发挥所添加的合成氨基酸的作用。

  4.3 不同氨基酸吸收同步

  氨基酸在体内的转运过程决定着其到达最终利用位点的组成。猪吸收进入体内的氨基酸不能以游离分子的形式储存,必须进入合成代谢途径形成肽、蛋白质、激素和其他生物活性分子,或进入分解代谢途径分解为脲。人们希望猪吸收更多的氨基酸进入合成代谢途径,而不是分解代谢途径。但合成代谢途径需要多种氨基酸同时存在,这就要求日粮中的氨基酸消化吸收过程尽量同步,在实际生产过程中完全的同步是不可能做到。研究表明,每天饲喂少于3 次会显著降低日粮中添加的合成氨基酸的效果,这一结果可以通过少食多餐或自由采食得到改善。

  4.4 日粮电解质平衡

  电解质平衡有不同的表示方法, 其中最常见者为电解质平衡(dEB)。日粮电解质平衡值dEB=Na++K+-Cl-。猪饲料中添加的氨基酸主要是赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸,其中赖氨酸的添加量是最大的。饲料中添加赖氨酸一般是以L- 赖氨酸盐酸盐或L- 赖氨酸硫酸盐的形式添加的,在添加赖氨酸的同时也加入了Cl- SO42- 。在其他条件相同时,添加L- 赖氨酸盐酸盐会降低dEB。一般认为,在低K 或低dEB 水平的日粮中, 提高dEB 水平或提高营养物质消化率, 其作用机制尚不清楚。当日粮蛋白水平过低或赖氨酸缺乏且色氨酸较低时, 添加KNa 的代谢盐,可提高猪的生长速度,这种现象称之为K Na 盐的赖氨酸节约效应(Lysine sparingeffect)Leibholz (1996)首次发现了这一效应,后来Calvert (1981)Froseth (1982)Austic(1983)Miya-da (1983)Wahlstrom (1983)Kephart (1990)也都证实了这一效应的存在。此效应可能与K Na 的代谢盐促进了赖氨酸的吸收有关。值得注意的是,若添加的是K Na 的固定盐(如硫酸盐),则可能抑制生长。国外已将这一理论用于实际生产,在仔猪、生长猪和肥育猪日粮中添加KHCO3,以降低赖氨酸的添加量。在育肥猪配合饲料中添加KHCO3 1.82 kg/t,能节约0.09%的赖氨酸,相当于1 kg L- 赖氨酸盐酸盐。

  综上,在猪饲料中添加合成氨基酸可以按照以下步骤和方法进行:第一,确定日粮能量水平,在设计日粮能量水平时应充分考虑到原料的能量浓度和特定阶段猪的采食量;第二,设计赖氨酸能量比值;第三,设计各种合成氨基酸与非合成氨基酸的比值,计算其添加量;第四,计算配方,检查非必须氨基酸含量,确保足量、平衡;第五,检查和调整电解质平衡。

 

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