苏氨酸在动物生产中的研究进展

有一部分可从饲料采食量的增加得到解释,另外
一些研究认为,色氨酸可能是直接作用于氨基酸
受体或通过增加外周5-羟色胺量而调节采食作
用。

在低蛋白水平下,添加色氨酸可以通过大脑5-羟色胺而影响采食量;吴新连等研究表明,在仔猪低蛋白(16.10%)饲粮中添加0.2%的色氨酸,能
显著提高仔猪生长性能,并提高血清中IGF-I的
含量。

色氨酸添加到0.22%时,仔猪日增重略显下
降,可能由于打破氨基酸平衡。

色氨酸对营养代谢的作用主要通过以下几方
面实现:色氨酸可转化为促进畜禽生长的尼克酰
胺并预防尼克酰胺缺乏症的出现;色氨酸对脂肪代谢产生影响,可减少禽类肝脏脂肪的含量;色氨酸可提高生长猪肝脏、皮肤、和整体组分的蛋白质合成率;色氨酸对畜禽采食量、生产性能和饲料转化率都发挥作用;色氨酸还对畜禽行为产生影响,减少攻击行为,减轻应激反应。

4.小结
目前,蛋白质原料紧缺是养殖业所面临的一个重要问题,合理配制第蛋白质日粮具有重要的理论意义和巨大的潜在价值。

色氨酸营养的研究对节约蛋白资源和减少环境污染有重要意义,同时也有助于进一步揭示理想蛋白的生物学基础。

苏氨酸在动物生产中的研究进展
罗佳捷1张彬1王洁2张勇军3
(1.湖南农业大学动物科学技术学院,湖南长沙410128;2.长沙市动物防疫监督站,湖南长沙410013;
3.广州市绿泰饲料科技有限公司,广东广州510520)
摘要:针对苏氨酸的化学结构、理化性质、生产工艺、生物学功能、作用机理及其在动物生产中的应用作一综述,并展望了其应用前景。

关键词:苏氨酸;动物生产;生产性能
苏氨酸(Threonine)是从纤维蛋白水解产物中分离和鉴定出来的一种氨基酸,因其结构类似苏糖而命名为苏氨酸,是最后被发现的必需氨基酸。

在动物体所需的8种必需氨基酸中,苏氨酸仅次于蛋氨酸、赖氨酸和色氨酸。

在畜禽饲料中添加苏氨酸能提高饲料蛋白质的生物学价值、平衡各种氨基酸、促进蛋白质沉积、降低氨的排泄、减轻环境污染及改善饲养条件。

近几年,全球苏氨酸市场以每年超过20%的增长率高速发展,而未来苏氨酸的市场仍将不断扩大。

因此,对苏氨酸在动物生产中的应用效果进行研究,将有利于促进苏氨酸产量的增长和其他相关产品的生产开发。

1苏氨酸的化学结构及理化性质
苏氨酸的分子式为C4H9NO3,结构式为CH3-CH(OH)-CH(NH2)-COOH,相对分子质量为119.18。

苏氨酸分子中有两个不对称碳原子,共有4种异构体,但只有L-苏氨酸是天然存在并对机体有生理作用的一种氨基酸。

天然存在的L-苏氨酸为无色或微黄色晶体,无臭、微甜,可溶于水,难溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂,20℃时溶解度为9g·100mL-1,熔点为253-257℃,D-苏氨酸为斜方晶体,是无色或白色结晶粉末,溶于水,不溶于有机溶剂,易被碱破坏,熔点为229-230℃。

L-苏氨酸的解离常数pKCOOH=2.15,pKNH2=9.12,等电点pI(25℃)=5.64。

2苏氨酸的生产工艺
目前,L-苏氨酸的制备方法主要有生物合成法、化学合成法和蛋白质水解法。

在工业化生产
２４
. All Rights Reserved.
中,化学合成法和蛋白质水解法因为存在一些缺陷已不再被使用。

生物合成法则因生产成本低、资源节约和环境污染小等优点逐渐成为工业化生产L-苏氨酸的主要方法。

生物合成法包括直接发酵法和酶转化法两种。

酶转化法的优点是专一性高、产品单一及易于精制,近年来很受重视。

但酶法生产L-苏氨酸的报道并不多。

直接发酵法生产L-苏氨酸,通常采用短杆菌属细菌的α-氨基-β-羟基戊酸(AHV)和S-(2-氨基乙基)-L-半胱氨酸(AEC)双重抗性变异株,其对菌种的生产能力和发酵设备及发酵条件要求都较高。

解晓鹏从土壤中筛选出3株产生L-苏氨酸的谷氨酸棒杆菌,经处理后连续传代,具有良好的遗传稳定性,在未经优化的摇瓶发酵条件下发酵72h可产生L-苏氨酸0.31g/L。

3苏氨酸的生物学功能及作用机理
苏氨酸的生物学功能主要包括以下几个方面:1.改善动物生产性能。

苏氨酸能够提高动物的生产性能主要是由于它能够平衡日粮中氨基酸的比例,从而促进氮的吸收与利用,此外还与苏氨酸能够提高动物的采食量有关;2.影响动物机体氨基酸代谢。

苏氨酸在理想蛋白体系中发挥着非常重要的作用,它在动物体内能通过特殊的代谢途径来合成其他物质和氨基酸,包括丁酰辅酶A、琥珀酰辅酶A、丝氨酸和甘氨酸等,从而合成动物所需的蛋白质并有效沉积;3.提高动物免疫机能。

苏氨酸参与构成机体免疫系统,不但能影响动物免疫器官的发育,还是免疫球蛋白G(IgG)中主要的限制性氨基酸,并能促进骨髓T淋巴细胞前体的分化和发育及T淋巴细胞的成熟。

4苏氨酸在动物生产中的应用研究4.1苏氨酸对动物生产的影响
郭锋等研究发现,在低蛋白(14%)水平下,苏氨酸水平的增加(0.50%-0.82%)能极显著增加北京鸭正羽百根质量、绒羽千朵质量、正羽长及绒朵长度;姜宁等给鹅饲喂苏氨酸水平分别为0.54%、0.64%、0.74%、0.84%和0.94%水平的日粮,结果苏氨酸的添加极显著和显著影响了0-4周龄仔鹅的体重和料重比,8周龄鹅的全净膛率、胸肌率和腹脂率在苏氨酸水平为0.74%时达到最大值,而腿肌率在苏氨酸水平为0.84%时达到最大值;刘国花等研究发现,在低蛋白日粮中添加0.1%、0.2%和0.3%水平的苏氨酸均可显著提高蛋鸡产蛋率、饲料利用率和蛋壳质量,并能促进蛋白质在鸡蛋中的沉积,其中,添加0.2%水平苏氨酸的效果要优于常规蛋白组;赖翔等研究发现,在仔猪日粮中添加一定水平的苏氨酸能在一定程度上减轻伪狂犬病毒(PRV)引起的仔猪料重比的上升趋势,并有提高仔猪十二指肠绒毛高度的趋势,还能缓解PRV诱导的免疫应激产生的肠道形态学病变;韩国全等研究发现,补充苏氨酸对感染PRV的IPEC-J2细胞先天性免疫功能具有分子表达水平
的调控作用,总体上能够抑制IL-1β、TNF-α、TGF-β1基因表达,加强IL-6、IL-15基因表达,但影响具有时间效应;此外,王建红等研究表明,扣除氨基酸平衡日粮中30%水平的苏氨酸会显著降低犊牛的生产性能,并会显著降低犊牛血清中的白蛋白和葡萄糖含量。

冯琳等分别给幼建鲤饲喂含晶体苏氨酸和微囊苏氨酸的饲粮,结果微囊苏氨酸组幼建鲤的特定生长率、摄食量、蛋白质沉积率和脂肪沉积率均显著高于晶体苏氨酸组,同时,微囊苏氨酸组幼建鲤的干胰脏和肠重、肠长、肝体指数、肠体指数、各肠断皱襞高度和碱性磷酸酶活性、肝胰脏胰蛋白酶、肠道胰蛋白酶和脂肪酶活性均显著高于晶体苏氨酸组,并指出微囊苏氨酸较慢的释放速度能提高幼建鲤对营养的消化吸收能力;张艳蕾等在肉兔基础日粮中分别添加0.1%、0.2%、0.3%和0.4%水平的苏氨酸,结果苏氨酸的添加极显著增加了肉兔的平均日采食量,并显著影响了平均日增重和料重比,此外,苏氨酸水平还对食入氮和肉兔血清碱性磷酸酶活性产生了显著影响。

4.2对苏氨酸在动物生产中适宜需要量的研究
近年来,不少学者以不同的指标为评判依据,对苏氨酸在动物生产中的适宜需要量进行了研究。

王红梅等研究了不同苏氨酸水平日粮对肉仔鸡生长性能、血清生理生化指标和免疫机能的影响,结果以生长性能为指标确定了4-6周龄肉仔鸡日粮中的适宜苏氨酸水平为6.1g/kg,Thr/Lys为70/100;张丽等研究了1-14日龄北京鸭的苏氨酸需要量,发现在20%蛋白水平下,以采食量和日增重为评价指标的最佳苏氨酸需要量分别为0.688%和0.737%;周彦文研究发现,0-4及5-8
２５
. All Rights Reserved.
通过ISO9000国际质量体系认证
衡阳名牌产品衡阳市农业产业化龙头企业湖南省著名商标
R
周龄合浦鹅日粮适宜苏氨酸需要量分别为0.55%和0.44%;田冬冬等研究了低能量日粮下产蛋高峰期海兰褐壳蛋鸡对苏氨酸的需要量,发现在代谢能为10.89MJ/kg 的条件下,苏氨酸水平在0.45-0.65%范围内的变化不会对鸡蛋品质产生影响,因此,判定低能量日粮中苏氨酸的需要量为0.45%;张桂芝等研究发现,以生产性能和经济效益为评
判指标,丝毛乌骨鸡0-4周龄、5-8周龄和9-12周龄苏氨酸的需要量分别为0.87%、0.78%和0.77%;此外,宁淑芳研究发现,以生产性能和血清生化指标为评判依据,银香麻鸡0-5周龄、6-10周龄和11-15周龄的苏氨酸需要量分别为0.77%、0.73%和0.67%。

翟强等研究了鲁农Ⅱ号配套系断奶仔猪对可消化苏氨酸的适宜需要量,结果以日增重、采食
量、料重比、血浆尿素氮和总蛋白含量等为评判依
据,得出0.59%水平的可消化苏氨酸为适宜需要量;文华等研究了草鱼幼鱼的饲料苏氨酸需要量,发现以特定生长率、饲料系数、蛋白质沉积率、肌
肉RNA/DNA 和谷氨酸脱氢酶活力为判断依据,
草鱼幼鱼饲料中苏氨酸适宜需要量以占饲料的质量分数计为1.42-1.61%或以占饲料蛋白质的质量分数为4.07-4.60%;此外,何志刚等研究了鲈幼鱼对饲料中苏氨酸的需要量,发现以增重率和氮累积率为评价指标,鲈幼鱼对饲料中苏氨酸的需要量分别为1.77%和1.88%,分别占饲料蛋白质的4.21%和4.47%。

5小结
苏氨酸是动物体的必需氨基酸,具有非常重
要的生理功能和营养价值,饲料中添加苏氨酸与动物的健康和生产密切相关,尤其对动物的免疫特别是体液免疫有重要影响。

适量添加苏氨酸可有效提高动物的免疫机能和生长性能,而过量的添加苏氨酸不但不能起到应有的效果,还会给养殖企业带来经济上的损失。

今后,随着动物对苏氨酸的需要量特别是获得最佳免疫机能的苏氨酸需要量研究的不断加强,以及苏氨酸与其它必需氨基酸的适宜比例等方面研究的不断深入,苏氨酸必将在饲料工业中发挥更大的作用。

参考文献(略)
２６
. All Rights Reserved.。