氨基酸的研究进展

氨基酸的研究进展——蛋氨酸锌对雏鸡的营养效果

氨基酸是构成生物体蛋白质并同生命活动有关的最基本的物质，是在生物体内构成蛋白质分子的基本单位，与生物的生命活动有着密切的关系。它在抗体内具有特殊的生理功能，是生物体内不可缺少的营养成分之一。而氨基酸中的蛋氨酸是含硫必需氨基酸，与生物体内各种含硫化合物的代谢密切相关。当缺乏蛋氨酸时，会引起食欲减退、生长减缓或不增加体重、肾脏肿大和肝脏铁堆积等现象，最后导致肝坏死或纤维化。

蛋氨酸还可利用其所带的甲基，对有毒物或药物进行甲基化而起到解毒的作用。因此，蛋氨酸可用于防治慢性或急性肝炎、肝硬化等肝脏疾病，也可用于缓解砷、三氯甲烷、四氯化碳、苯、吡啶和喹啉等有害物质的毒性反应。

它是构成蛋白质的基本单位之一，是必需氨基酸中唯一含有硫的氨基酸，它参与体内甲基的转移及磷的代谢和肾上腺素、胆碱和肌酸的合成；是合成蛋白质和胱氨酸的原料，是甲基供体。它有D型、L型和DL型三种。一般的氨基酸只有L型能被人体利用，但是D型蛋氨酸却能在体内转化为L型为人体所用。

在化学元素中，锌是动物机体所必需的微量元素之一，是多种金属酶和胰岛素的组成成分。它因在体内具有广泛的生理生化功能而被称为“生命元素”。传统饲养中，动物日粮中的锌，是以无机盐的形式提供的，近年来添加有机锌和螯合锌的应用日益广泛，许多报道证实添加蛋氨酸锌可以改进动物生长、繁殖和健康状况，并具有促进舌黏膜味蕾细胞迅速增生，调节食欲，抑制肠道某些有害细菌，延长食物在消化道的停留时间，提高消化系统分泌机能及组织细胞中酶的活性等作用。

1、蛋氨酸锌及其作用机理

1. 1 蛋氨酸锌

蛋氨酸锌是起源于本世纪七十年代由美国率先研究成功的第三代金属类饲料添加剂,它

是将无机锌与蛋氨酸作用生产具有环状结构的螯合化合物,是一种接近动物体天然形态的微量元素补充剂,蛋氨酸锌螯合物在化学结构上离子键与配位键共存,具有很好的化学与生物稳定性。

1. 2 蛋氨酸锌的作用机理

一些国外学者用离体肠段灌注法、饲养屠宰试验法研究表明,饲粮中添加蛋氨酸、谷氨酸等有利于肠黏膜对锌的吸收。饲粮蛋白质水平增加或添加多量的氨基酸时,使肠道内与锌结合的分子有机配位体(氨基酸、二肽、多肽等) 浓度增大,大大增加了锌与之结合形成可吸收

状态螯合物的机会,从而有利于肠黏膜细胞对锌的吸收。蛋氨酸锌本身符合肠黏膜的吸收机制,节约代谢过程中的能耗,因而能够比无机锌源更快的转运。但Beutler 等研究显示,人的肠上皮细胞与猴子的肾脏成纤维细胞对氯化锌、蛋氨酸锌、蛋白锌的吸收差异不显著( P > 0105) ,小鼠的肠段对65Zn 标记的氯化锌和蛋氨酸锌吸收差异也不显著,相同质量的以65 Zn - Met 与Zn - 32 S - Met 的混合物吸收结果表明,放射性标记的蛋氨酸吸收率不到放射性标记Zn 的0. 1 % ,说明蛋氨酸和锌的吸收是相对独立进行。并且Beder 进行饲养试验的结果也显示,无机锌源与有机锌源相同的吸收机制和相同的生物学效价。

2、蛋氨酸锌作用效果差异分析

2. 1 蛋氨酸锌本身的原因

蛋氨酸锌分螯合锌与有机复合性盐两种,而螯合锌又有蛋氨酸螯合锌内络盐( Zn -

Met2 ) 、蛋氨酸螯合锌内络阳离子(Zn - Md) 2 + 、有机复合盐主要有美国Zinpro40 和Zinpro100 ,三种络和物之间效价不同。葛挂花研究报道,四种锌化合物的生物利用率由高到低顺序为:zinpfro100 > ZnMet2 > ZnMet2+> ZnSO4 ,试验采用蛋氨酸锌形式的不同,很可能对试验结果存在影响。

2. 2 饲粮的组成

饲粮组成形式的不同很大程度会影响蛋氨酸锌的作用效果,不同锌源之间锌的相对生物学利用率在不同的饲粮中有很大差异。

表1 通过不同的饲粮测得雏鸡对蛋氨酸锌、硫酸锌、氧化锌的生物利用

率%

2. 3 采用的评定指标

葛桂花[ 2 ]在肉仔鸡饲粮中添加蛋氨酸锌,研究其对肉仔鸡生理与生化指标的影响,试验表明,添加蛋氨酸锌饲粮未促进雏鸡生长,但血液、肝中锌的浓度、锌沉积量、食入锌的沉积率与无机锌组比差异显著,各个组织中锌浓度对进食锌量变化敏感强度存在差异,敏感顺序为:翼羽、胫骨、肝脏、血液。Wdek2ing 等也进行类似试验,雏鸡饲粮添加蛋氨酸锌,如果以生长作为评定指标,蛋氨酸锌与硫酸锌等效:如果以胫骨锌浓度作为评定指标,蛋氨酸锌要优于

硫酸锌。Moreng 等研究显示,在提高蛋壳品质方面,蛋氨酸锌优于硫酸锌。由于动物体存在自身稳衡调节机制,所以以生产性能作为判断锌的效价指标会降低检验的灵敏度。

2. 4 试验动物的种类

Puchala 等用蛋氨酸锌饲喂安哥拉山羊的实验来研究蛋氨酸锌的作用效果,结果表明,蛋氨酸锌可以避免反刍动物瘤胃微生物的降解,提高蛋氨酸在血液中的浓度( P < 0. 03) , 蛋氨酸锌组的山羊日增重高于对照组(67. 0 ,67. 2 ,56. 7 P 0109) 。而Wedeking报道,蛋氨酸锌在家禽饲粮中的应用效果要比在猪饲粮中的应用效果好,Wedeking 用两种钙水平的饲粮饲养雏鸡来确定是否由于钙的因素造成蛋氨酸锌在禽类与猪饲养效果差异。结果显示,在饲粮钙水平较高的情况下,蛋氨酸锌的作用效果明显优于无机锌,可以说明钙水平是影响蛋氨酸锌在猪饲粮中作用效果部分原因。

另外也有饲粮中添加蛋氨酸锌作用效果等于或不如无机锌的报道。Ohell 等认为,锌的生物学效价以蛋氨酸锌为高,硫酸锌居中,氧化锌次之,但在断奶仔猪的饲粮中添加较高浓度的不同锌源,仔猪的增重效果差异不显著。而Schell 报道,在猪的饲粮中蛋氨酸锌的生物学效价仅为硫酸锌的24. 3 % ,而赖氨酸锌的生物学效价为硫酸锌的69. 5 % ,蛋氨酸锌在猪的饲粮中效果相对较差可能与蛋氨酸不是猪的第一限性氨基酸有关。国内外大量的研究己经证实,蛋氨酸锌在反刍动物与家禽营养中应用效果明显。

2. 5 动物生长阶段

2000 年计峰等研究表明,在罗曼产蛋鸡(产蛋期23～38周) 饲粮中添加蛋氨酸锌与添加硫酸锌组相比可使蛋鸡的产蛋性能进一步提高,但差异不显著( P > 0. 5) 。而Kienholz 等报道,在产蛋后期(63 周) 蛋鸡饲粮添加1 g/ kg 的蛋氨酸锌,对于蛋鸡克服环境、高热、以及饲粮低钙应激很有帮助,提高蛋鸡在换羽期的成活率,饲粮添加2 g/ kg 的蛋氨酸锌组蛋鸡在经受换羽与环境应激后体况恢复最好。Kienholz 认为,蛋氨酸锌复合物对产蛋鸡(尤其在应激环境下) 作用效果积极。Jackson等应用商品蛋鸡在63～88 周进行试验,饲粮中添加硫酸锌、蛋氨酸锌、蛋氨酸锌与赖氨酸锌,发现在63～68 周(换羽期) ,蛋氨酸锌组、赖氨酸锌与蛋氨酸锌联合组蛋鸡的死亡率与其它组相比显著降低,并且产蛋率提高8. 57 % ,可见蛋氨酸锌在蛋鸡产蛋后期添加效果相对明显。

2. 6 蛋氨酸锌生物学利用率的研究方法

评定蛋氨酸锌效价的研究方法对锌的生物学利用率存在影响。葛桂花在研究蛋氨酸螯合锌对雏鸡的营养效果及内源锌的排出量时引入TME 法(鸡饲料代谢能快速测定) 和数学的外插法。结果显示,在测定硫酸锌与蛋氨酸锌的真利用率时,TME 法与数学外插法都有各自

局限性,内源锌排出量测定方法的不同,会导致锌的真利用率的测算值相差很远。尤其短期快速的TME 法用作元素利用率的研究方法是不可取的。

3、动物饲粮中添加蛋氨酸锌的必要性

3. 1 动物饲粮中植酸、钙等物质或元素对锌利用的影响

动物饲粮中的植物性饲料、矿物质补料常常增加草酸、植酸、钙、磷、铜等摄入量,大大超过通过自然采食所获得的量,植酸在pH = 5 - 6 时与Zn2 + 络合,稳定常数10. 85～17. 63 ,金属无机盐过量添加又会引起矿物质元素(Mn2 + 、Fe2 + 、Zn2 + 、Ca2 + ) 代谢拮抗竞争作用的加强。保护Zn2 + 不被植酸夺走,降低钙离子等对锌离子的拮抗作用(尤其对于蛋鸡) 是必要的,蛋氨酸螯合锌在锌的利用方面优于硫酸锌,并且表现出明显的抗植酸、高钙的不良影响效应,饲粮添加蛋氨酸锌能够抵抗干扰、缓解矿物质之间的竞争拮抗作用。同时,也可降低锌离子在肠道内与纤维螯合的机会。

3. 2 满足动物生产发育特别时期对锌元素需求

在生产发育、繁殖、应激、疾病等特殊时期,动物体代谢的速率及其模式会发生变化。按常规以金属无机盐形式供给动物机体,即使成倍增加用量,也不能完全奏效。并且金属无机盐的使用会引起矿物质元素之间的拮抗竞争作用,因此,使用蛋氨酸锌改善或缓解拮抗竞争作用,达到短期内“速补”效果。

4、饲粮添加蛋氨酸锌与经济效益

蛋氨酸锌无论在生物学效价、稳定性、还是促进动物生产性能、疾病治疗与防治方面都比其它形式的锌源效果明显。蛋氨酸锌的价格较贵(相对于其它锌源) ,因而应用蛋氨酸锌使饲养成本攀高(尤其在畜牧行业不景气时) ,致使蛋氨酸锌的应用受到限制,因此应确定蛋氨酸锌能否带来更大的经济效益已有必要。己有育肥羯羊、育肥黄牛、鹅等动物饲粮添加蛋氨酸锌以后,提高经济效益十分显著的报道,以往的研究者大部分注意了饲粮添加蛋氨酸锌对动物某一项生产性能、生理生化指标的影响,而难于对动物的整体影响进行评估。因此,具体蛋氨酸锌究竟在动物体内发挥多大的效应,与其它元素或物质在适量水平是否存在加性效应还知之甚少,对蛋氨酸锌的作用机制还没有彻底的掌握。

5、蛋氨酸与动物免疫反应

与赖氨酸不同，蛋氨酸似乎对动物免疫反应影响较大。Tsiagbe等试验发现小鸡饲喂蛋氨酸缺乏日粮降低了鸡对SRBC的抗体反应及对PHA的迟发型过敏反应，火鸡亦如此。并进一步指出，鸡为获得最大免疫反应所需要的蛋氨酸水平高于为取得最大生长所需要的蛋氨酸水平。无论是胆碱还是胱氨酸均不能节省免疫所需要的蛋氨酸量。Hall等使用小鼠所进行

的试验解释了这一现象的机理，这是由于淋巴细胞不能利用高半胱氨酸和gR碱等前体物合成蛋氨酸，而这一机制存在于骨骼肌细胞中。因而在淋巴细胞中，蛋氨酸被转甲基后不能重新合成蛋氨酸，这就导致了免疫系统对蛋氨酸的需要较其它组织高，并且这种需要不能被胱氨酸和胆碱所节省。

Williams等研究指出，母鼠在妊娠或泌乳时期蛋氨酸与胆碱处于临界缺乏水平时会影响小鼠免疫系统的发育。蛋氨酸对免疫机能的影响似乎有一个最佳水平，过高甚至有害。Tsiagbe等试验显示，在含有0.35%蛋氨酸的基础日粮中，添加蛋氨酸0.85%甚至更高时，显著降低SRBC抗体滴度及皮厚反应。Van Heugten等试验发现，在含有0.33%蛋氨酸的断奶仔猪基础日粮中，添加蛋氨酸对体液免疫反应无影响，而淋巴细胞blastogenesis assay 则显示添加蛋氨酸导致淋巴细胞blastogenesis下降。Dabbert等亦指出，蛋氨酸对免疫机能的影响有最佳水平，过高则无明显影响。

6、蛋氨酸锌在动物中的应用——对鸡的影响

蛋氨酸锌对鸡的影响在集约化生产条件下，有机锌可提高鸡的免疫功能，饲喂蛋氨酸锌、蛋氨酸锰的120日龄火鸡，饲料转化率、死亡率、脚畸形率等都得到了改善。同样饲喂蛋氨酸锌和蛋氨酸锰的45日龄肉鸡，饲料转化率、胸肉量、骨灰分含量及皮肤损伤也都有明显改善。

为研究新型锌添加剂－蛋氨酸螯合锌对雏鸡的营养效果及探讨内源锌排出量的测定方法，进行了两个试验：

试验1，用卵黄囊充分吸收后的11日龄滨白鸡公雏为试验动物，个体饲养。以玉米－大豆分离蛋白型的半纯合日粮为基础（含锌每千克23.5毫克）。用4重复的4×4二因子设计研究了不同锌化合物－硫酸锌、蛋氨酸螯合锌（Ⅱ）内络盐和络阳离子、锌宝100及不同锌添加水平（每千克0毫克，15毫克，30毫克，60毫克）对锌在雏鸡体内的沉积利用及对雏鸡生长的影响。

试验2，用鸡饲料真代谢能快速测定法（TME法）和数学外插法研究12周龄公鸡对锌的吸收和排泄情况。

结果表明：锌源对雏鸡采食量、体增重、增重/耗料、血液和肝脏中锌浓度、鸡体锌沉积量、食入锌沉积率无显着影响（P 0.05），但均表现出蛋氨酸螯合锌（Ⅱ）内络盐和锌宝100优于络阳离子和硫酸锌的趋势。锌源对胫骨和翼羽中锌浓度和血清碱性磷酸酶活性影响显着（P 0.05）。如以硫酸锌组试鸡的胫骨中锌浓度为100%，则蛋氨酸螯合锌（Ⅱ）内络盐、络阳离子和锌宝100三种锌源组的相对值各为123%、109%和134%。不同锌源的雏鸡体内的锌

沉积率与在胫骨中锌浓度的消长规律一致。以硫酸锌组雏鸡的食入锌沉积率100%,则蛋氨酸螯合锌（Ⅱ）内络盐为106%,络阳离子组为100%，锌宝100组为112%。4种锌化合物的生物利用率按高低排序为锌宝100 蛋氨酸螯合锌（Ⅱ）内络盐络阳离子硫酸锌。加与不加锌对雏鸡采食量、体增重有显着影响（p 0.01）。对于玉米－大豆分离蛋白型半纯合日粮外加锌每千克30毫克以上可满足本试验条件下雏鸡的正常生长。血液中锌浓度相对比较稳定。翼羽、胫骨、肝脏中锌浓度，血清磷酸酶活性和鸡体沉积量对进食锌量的变化反应敏感，呈强正相关，而食入锌沉积率却随进食锌量的升高而明显下降。故可用翼羽中锌浓度作为评价雏鸡锌营养状况的活体诊断指标，亦可用血清磷酸酶活性作为此项评价的生化指标。本试验测得玉米－大豆分离蛋白半纯合型日粮中锌的真利用率为20.40%。在此基础上得出的硫酸锌和蛋氨酸螯合锌（Ⅱ）内络盐的锌真利用率依内源锌排出量参数的来源不同而不同。用饥饿排空法、同鸡自身排空法和无锌日粮法测得的各内源锌参数校正时，分别得到硫酸锌的锌真利用率依次为26.33%、20.03%和48.84%；蛋氨酸螯合锌（Ⅱ）内络盐为63.33%、37.38%和86.77%。利用数学外插法得出硫酸锌的锌真利用率为37.01%，蛋氨酸螯合锌（Ⅱ）内络盐为99.07%。可见，由于内源锌排出量参数的差异，两种锌源的锌真利用率波动很大。因而短期快速的TME法用于微量元素利用率的研究是不可取的。所得数据也只能作为参考。但在鸡对锌源的利用方面，蛋氨酸螯合锌明显优于硫酸锌这一点是可以肯定的。

7、影响蛋氨酸锌应用效果和评价的因素

蛋氨酸锌的产品质量蛋氨酸锌的产品质量是指产品中蛋氨酸锌所占比例以及其络合强度，是影响蛋氨酸锌作用效果的首要因素。但迄今为止，尚无可靠的方法鉴定它的络合率或络合强度。

试验动物的机体状况动物体内某种微量元素缺乏、适当或过量时，动物对相应元素的利用效率不同。体内某种元素缺乏时，对应微量元素的利用率会升高，从而缩小了蛋氨酸锌与相应无机锌利用率之间的差距；反之体内某种微量元素过量时，由于吸收机制与机体缺乏时不同，对应元素的利用率会下降，可能更容易比较蛋氨酸锌与无机锌源之间利用率的差距。此外动物的健康状况、组间差异等因素，也会影响其试验结果的准确性。

饲粮组成及其组合效应在对蛋氨酸锌的研究中，试验的基础日粮是不相同的。众所周知，无论是矿物元素缺乏，饲粮蛋白质或氨基酸不足，还是各饲粮组分间存在的一些组合效应，都会影响到畜禽的生产性能。

无机参照物的形式在许多试验中，所用无机参照物大多为氧化锌。虽然其成本低，但由于它在消化道的溶解度差，其利用率明显低于硫酸锌，从而在一定程度上夸大了蛋氨酸锌

的作用效果。

添加剂量的不同已知微量元素在消化道内的吸收方式因剂量不同而变化，低剂量时锌在肠道内的吸收，是主动的载体转运过程，而在高剂量时则主要为被动的扩散过程。由于机

体稳恒机制，动物对微量元素的吸收，并非一直与微量元素的浓度成直线关系，而是呈渐进性关系。因此部分试验以低剂量蛋氨酸锌与高剂量无机锌相比，可能因机体稳恒机制造成二者在消化道内的吸收量相同，因而不能科学地说明问题。正确的方法，应是在相同的剂量水平下，比较蛋氨酸锌和无机锌对动物饲喂效果的差异。

综上所述，目前对蛋氨酸锌在动物营养上的应用研究尽管日益深入，但还存在一系列问题尚未解决，如蛋氨酸锌在动物体内的具体吸收机制、正负效应出现的根本原因以及有机和无机锌在发挥生物功能时的代谢差异等，还有待深入地研究。

参考文献：

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