生长猪理想蛋白质与氨基酸模式研究进展（转）

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生长猪理想蛋白质与氨基酸模式研究进展

生长猪理想蛋白质与氨基酸模式研究进展 　　侯水生　黄苇 1　理想蛋白质的概念 　　“理想蛋白质”是用来描述饲料蛋白质品质的名词概念，1958年由Howard提出，其简单含义指能在动物体内实现最大沉积率的饲料蛋白质 。ARC（1981）首次提出了理想氨基酸模式(IAAP)，将理想蛋白质定义为饲粮蛋白质中的各种氨基酸含量与动物用于特定功能所需要的氨基酸量相一致，也就是说当动物对饲料中的氨基酸达到最大利用率时，不能再用任何量的一种氨基酸来替代另一种氨基酸。美国NRC(1988)、法国AEC(1993)、加拿大PSCI(1995)等在制定猪氨基酸需要量时，相继采纳了理想蛋白质的概念。近10年来，理想蛋白质的概念在生产中得到广泛应用，已经发展成为氨基酸平衡饲粮技术。Yen等(1986)、Chung等(1992) 、Wang等(1989,1990) 在试验基础上提出了更准确的生长猪理想蛋白质的氨基酸模式。 　　理想蛋白质的概念有多种表达方法，但含义相同。理想蛋白质是指含有最佳氨基酸组合和利用率的饲料蛋白质；指为动物合成蛋白质提供最佳比例的必需氨基酸（EAA）和非必需氨基酸（NEAA）的量；指动物实现最高饲粮蛋白质利用率时的氨基酸平衡模式；指饲粮中EAA和NEAA具有同等限制性的氨基酸模式。理想蛋白质的氨基酸组成模式一般用各种EAA相对于赖氨酸的量表示，也可用各种EAA占饲粮蛋白质的比例表示。 　　在不同体重、性别和基因型的猪体内，尽管蛋白质总量存在较大差异，但各种氨基酸的比例变化较小(ARC,1981; NRC ,1988)。可见，猪理想蛋白质概念中的氨基酸比例可用猪体蛋白质中各种氨基酸的比例来表达；而饲粮蛋白质品质优劣取决于EAA含量、EAA消化率和氨基酸平衡。 2　建立理想氨基酸模式的方法 2.1　以氨基酸需要量为基础建立IAAP　 　　ARC(1981)推荐的理想蛋白质氨基酸模式是以各种EAA的需要量为基础，结合猪体组织蛋白质和乳蛋白质的氨基酸组成提出的。大量的试验数据表明，当用氨基酸占饲粮百分比表示氨基酸需要量时，各估计值差异较大。但以某种氨基酸的需要量为基础，表达另一种氨基酸需要量时，变异大大降低。因此，根据试验获得的生长猪对Lys、Trp、Thr、Ile、Met+Cys的需要量建立氨基酸模型是可行的，以此获得的IAAP与猪体组织的蛋白质的氨基酸组成极为相似。由于缺乏仔猪氨基酸需要量的试验数据，并且不同日龄猪体内的氨基酸组成模式差异较小，因此生长猪IAAP已被用于仔猪。值得注意的是，ARC(1981)推荐的IAAP是以饲粮总氨基酸值为基础，而非可消化氨基酸模式；NRC(1988) 、AEC(1993)、和PSCI(1995)推荐的IAAP的主要依据也是动物试验获得的EAA需要量、猪体组织和母乳氨基酸组成值。 2.2　 根据生长猪体组织的氨基酸组成建立IAAP 　　生长猪的氨基酸需要量取决于形成体蛋白的氨基酸组成。Fuller等(1989)报道生长动物氨基酸需要量估计值与其组织氨基酸成分值极为一致。Whittemore(1983) 和Black等(1986)认为：生长猪IAAP可依据体组织中氨基酸组成来确定。可见，体蛋白氨基酸组成是理想蛋白质的最初形式，也是建立猪IAAP的重要依据。但是, Zhang等 (1986)和Moughan (1987)认为：体重可能影响猪体组织的氨基酸组成。 　　ARC(1981)提出不同体重的猪，体内蛋白质的氨基酸组成模式差异较小；猪体内组织蛋白、乳蛋白的氨基酸组成和生长猪所需氨基酸组成模式非常一致(Kirchgessner, 1989)。体组织蛋白质积累是生长猪氨基酸代谢的产物，构成了生长猪对氨基酸需要的主体。因此，采用体组织和母乳氨基酸组成值建立IAAP是可行的。由于来自各组织的氨基酸在整体和组织中周转速率存在差异，采用猪整体氨基酸组成资料估计用于生长的氨基酸需要是不完善的。如Lys周转率较Met或Thr低。利用组织中各种EAA含量建立相对于Lys的IAAP，可能高估Lys需要量，低估Met和Thr的实际需要量。 2.3　氮(N)平衡试验　 　　氮平衡试验是研究动物体内氨基酸平衡和氮利用率的一种有效方法。在猪的IAAP试验研究中，常采用N平衡试验。方法是在基础日粮中添加合成氨基酸，配制成不同氨基酸浓度的试验日粮，以动物的生产性能、血浆尿素氮和氮沉积为指标确定IAAP。 　　Wang和Fuller将饲粮IAAP定义为产生最大氮沉积率的氨基酸模式，并认为：在理想蛋白质中，各种EAA和NEAA都具有同等限制性，N沉积取决于第一限制性氨基酸。在给定的氨基酸模式中，降低第一限制性氨基酸的量，蛋白质沉积率显著下降；如果部分去除某种氨基酸(按总量的20 %)，不降低氮沉积，那么去除量相对于第一限制性氨基酸是多余的；如果去掉某种氨基酸，导致氮沉积降低的反应介于两种氨基酸之间，则在这两种氨基酸之间插入这种氨基酸；用EAA和NEAA等限制性原则估测的饲粮EAA比例更接近IAAP。Wang和Fuller试验所用饲粮为半纯合日粮，蛋白质以酪蛋白和合成氨基酸为基础，在生长猪小肠内能被完全消化吸收。因此，试验获得的IAAP为可消化氨基酸模式。用Wang和Fuller提出的IAAP评价饲粮蛋白质品质和配制猪实用饲粮时，必须考虑饲料氨基酸的消化率。 3　理想氨基酸模式的基本内容　 　　表1列举了ARC(1981)、NRC(1988)、AEC(1993)、PSCI(1995) 推荐的生长猪的氨基酸模式及Wang(1990)等、Yen(1986)等和Chung(1992)等的研究结果。其一，在各种IAAP中，ARC、NRC、AEC、PSCI和Yen等推荐的模式均以饲粮总氨基酸为基础，而Wang和Chung以可消化氨基酸为基础；其二，ARC、NRC、AEC和PSCI均认为生长猪在整个生长阶段，体组织中各种氨基酸含量相对恒定，氨基酸与赖氨酸的比值在整个生长期变化较小。但是, Leibholz (1982) 提出：从出生到100 kg体重的猪，用来满足生理需要的内源精氨酸(Arg)比例由45 %增加到100 %, 在IAAP中,Arg∶Trp比值应从新生仔猪的3.0∶1下降到肥育猪的1.0∶1。NRC (1988)采纳了Leibholz的观点。 表1　生长猪的理想氨基酸模式 　 饲粮总氨基酸基础 饲粮可消化氨基酸基础 ARC (1981) NRC (1988) AEC (1993) PSCI (1995) Yen等 (1986) Wang等 (1990) Chung等 (1992) Lys 100 100 100 100 100 100 100 Trp 15 16 19 18～20 20 20 18 Thr 60 66 64 60～70 57 64 65 Ile 55 61 54 60 55 61 60 Leu 100 80 100 100 100 110 100 Met+Cys 50 55 60 56～64 50 61 60 Phe+Tyr 96 87 95 100 100 122 95 His — 29 36 30 35 — 32 Arg 33 34 　 45 30 — 42 Val 70 64 70 70 70 75 68 　　在Wang等与Chung等提出的IAAP中，Thr、Ile、Met+Cys的值接近，前者推荐的Leu、Phe+Tyr、Trp和Val值均较后者高。Chung(1992)认为在Wang和Fuller的IAAP中，Leu、Phe+Tyr和Val相对于Lys比例偏高。ARC(1981)预言，随着对饲料氨基酸消化率测定值数据的积累及动物对可消化氨基酸需要量的确立，在IAAP或氨基酸需要量中必将用可利用氨基酸值替代总氨基酸值。目前，由于饲料氨基酸消化率的测定方法还不完善，各种饲料氨基酸消化率的数据资料尚不充足，所以用可消化氨基酸表达氨基酸需要量为时尚早(ARC,1981; NRC,1988; Patience,1995)。 4　影响猪IAAP的主要因素 　　ARC(1981)和NRC(1988)认为：生长猪在整个生长期内所需的IAAP相对恒定，一种理想蛋白质模式可能适合于不同品种、性别、体重及生长率的猪。但是，Hansen(1992)对此提出异议，认为IAAP受猪品种、性别、体重、生长率及氨基酸在猪体内周转率的影响。Joseph等 (1995)的试验结果也表明：体重影响饲粮的IAAP，仔猪(10～20 kg)的IAAP不同于肥育猪(56～112 kg)。 4.1　 维持与生长对IAAP的影响　 　　生长猪氨基酸需要包括维持和生长两部分，总需要量模式取决于维持和生长对总需要量的相对贡献率。ARC(1981)和 NRC (1988)报道，生长猪维持需要的IAAP与总需要的IAAP比较，苏氨酸、色氨酸、蛋＋胱氨酸相对于赖氨酸的比值较高，并且随着动物接近成熟，维持需要比例增加(Chung等，1992)。Full等(1989)报道，维持需要的IAAP与蛋白质生长所需的IAAP不同; 生长猪氨基酸的维持需要量小于总需要量的10 %(Black等 1991; Chung等 1992)。因此, 对生长猪来说，蛋白质沉积速度极高，IAAP主要由生长需要决定。不同性别、体重的生长猪胴体组织氨基酸比例相对恒定(Yen, 1986; Moughan,1987; Simon,1989)，可作为猪最终氨基酸需要量的一种度量。 　　Fuller等(1989)分别估计了生长猪用于维持和用于组织蛋白质生长的氨基酸需要量。发现体蛋白生长所需的IAAP与体组织的氨基酸成分比例相当一致，与生长猪所需整体IAAP相差不大，但Thr 和Met+Cys值则要高些。Joseph(1995)报道：在体重大于56 kg的肥育猪IAAP中，Thr、Trp和Met+Cys相对与Lys的比值应由仔猪阶段的65 %、18 %和60 %分别提高到70 %、20 %和65 %(Taylor等, 1979)。因此，生长猪的IAAP是动态性的，以一定速率不断地随动物生长而变化。 4.2　饲粮营养水平　 　　蛋白质沉积量与摄入量高度相关，随着摄入量增加，沉积量提高，氨基酸用于维持的比例相对降低，这可能影响整体IAAP。Wang等(1990)报道：生长猪的最佳饲粮氨基酸模式不受采食量和营养水平的影响；当各种EAA在饲粮中具有同等限制性时，用可消化氨基酸表示EAA的最佳比例，以Lys为100 %, 则Thr为64 %，Trp为21 %，Met+Cys为61 % ；饲粮营养水平不同，可能导致猪生长速度不同；生长率在一定范围内的差异并不改变IAAP，虽然不同日增重的猪氨基酸总需要量存在较大差异，但所需氨基酸模式却相当稳定(ARC 1981；NRC 1988)。Simon(1989)认为：生长猪需要的氨基酸主要用于体组织蛋白质合成，饲粮的氨基酸模式相当固定，基本上取决于构成不同肌肉组织蛋白质的相对比例。可见，饲粮营养水平对IAAP的影响较小。 4.3　外源性生长激素　 　　猪生长激素(PGH)对体内物质代谢有调节作用，能够显著提高物质的合成代谢，特别能提高蛋白质的合成。因此，用PGH处理猪后，猪对氨基酸的需要量增加，但增加幅度和氨基酸模式变化情况尚不清楚。在20～50 kg体重阶段，PGH处理猪的蛋白质生长率增加20 %，氨基酸需要量只增加2.6 %，可见氨基酸用于蛋白质合成的效率提高了。这表明PGH对氨基酸中间代谢有调节作用。在50～100 kg体重阶段，PGH处理猪的蛋白质合成效率可增加60 %以上，氨基酸需要量也显著增加。然而氨基酸需要量增加幅度与蛋白质合成效率变化是否呈比例尚不清楚(Boyd等， 1991)。试验中常在饲粮中添加Lys以满足PGH处理猪对氨基酸的需要，但是氨基酸的平衡性往往偏离推荐的IAAP。Mougham (1991)认为：PGH处理猪的IAAP尚需在一定范围内调整。然而Campbell等(1989)指出：PGH对猪体内蛋白质合成与降解可能具有同等效应，一般不会改变蛋白质中氨基酸的利用效率。因此，体蛋白生长所需氨基酸的相对比例与外源性生长激素使用与否无关。综合上述观点可见，PGH处理猪的氨基酸需要量及氨基酸模式变化情况尚不清楚。 5　 理想氨基酸模式的应用 5.1　 确定氨基酸需要量　 　　IAAP可用于研究猪的氨基酸需要量。方法是首先确定猪的某种EAA(如Lys或Trp)的需要量，然后确定IAAP，并按照IAAP推算出其他EAA的最低需要量。 5.2　IAAP在猪饲粮配合中的应用　 　　饲料原料及配合饲料组成比例影响饲粮氨基酸含量和限制性氨基酸顺序，只有按IAAP添加合成氨基酸，或调整饲料组成比例，才能提高饲粮的氨基酸平衡性。由于不同饲料及同种饲料不同氨基酸的消化率存在较大差异，当利用氨基酸消化率较低的饲料时，NRC (1988)建议采用回肠末端可消化氨基酸值，以更准确地满足猪的氨基酸需要量。在选用IAAP时，要区分哪些是以总氨基酸为基础，哪些是以可消化氨基酸为基础。 6　结论 　　IAAP为评价饲料蛋白质品质、确定猪氨基酸需要量、利用合成氨基酸和饲料氨基酸特性配制氨基酸平衡饲粮提供了一种简单有效的方法。IAAP反映了猪对氨基酸需要的内在规律，而基因类型、性别和饲粮营养水平等因素对IAAP的影响较小，此外体重和年龄可能影响IAAP。近10年来，理想蛋白质的概念已开始应用于实际生产,在目前推荐的多种IAAP中，Chung模式和Wang模式相对准确。由于研究资料不足，生长猪饲粮IAAP有待进一步完善和修正。

来源：作者单位：中国农业科学院畜牧研究所

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