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蛋氨酸二肽在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

2020-03-13 17:13王卓鐸孫廣文張海濤
飼料工業(yè) 2020年4期
關(guān)鍵詞:凡納濱仔雞魚粉

■劉 敏 王卓鐸 孫廣文 張海濤

(廣東恒興飼料實(shí)業(yè)股份有限公司 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華南水產(chǎn)與畜禽飼料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東湛江524000)

蛋氨酸(Methionine, Met),又名甲硫氨酸,具有旋光性,分為D和L兩種構(gòu)型。在機(jī)體內(nèi),只有L-Met能被直接利用,而D-Met 需先轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)-Met,然后才能參與氨基酸代謝過程[1]。蛋氨酸是唯一的含硫必需氨基酸,參與膽堿、腎上腺素和肌酸的合成,磷的代謝和甲基的轉(zhuǎn)移,以及為動(dòng)物體內(nèi)合成胱氨酸和蛋白質(zhì)提供原料[2]。蛋氨酸是禽類玉米-豆粕型飼糧、奶牛泌乳的第一限制性氨基酸,是豬的第二或第三限制性氨基酸[3]。此外,蛋氨酸通常是水產(chǎn)動(dòng)物飼料中的第一限制性氨基酸[4]。同時(shí)蛋氨酸是多種植物性蛋白原料的限制性氨基酸[5]。

飼料中使用的蛋氨酸產(chǎn)品主要有DL-蛋氨酸、晶體蛋氨酸、包膜蛋氨酸、蛋氨酸羥基類似物(Methio?nine hydroxy-analog,MHA)和蛋氨酸二肽(DL-methi?onyl-DL-methionine,Met-Met)等[6]。DL-蛋氨酸是一種D型和L型蛋氨酸各占50%的外消旋體氨基酸,主要通過化工合成[1]。晶體蛋氨酸是傳統(tǒng)的化學(xué)合成蛋氨酸,其在水中的高溶失率導(dǎo)致水產(chǎn)飼料中外源補(bǔ)充晶體蛋氨酸效果不佳[7]。此外,晶體氨基酸能否為無(wú)胃魚有效利用也存在爭(zhēng)議,低投喂頻率(1~2次/d)下可能存在不同步吸收的問題[8]。包膜氨基酸應(yīng)用了包被及控釋技術(shù),可以有效緩解晶體蛋氨酸在水中的溶失并且解決了晶體氨基酸在腸道中與蛋白態(tài)氨基酸吸收不同步的問題。但包膜氨基酸的作用效果因水產(chǎn)動(dòng)物種類而異,且包膜材料種類眾多,價(jià)格不一,效果也不一致[7]。羥基蛋氨酸是以丙烯醛和甲硫醇為原料合成的,其生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,原料用量少,副產(chǎn)物少,生產(chǎn)成本較低[9]。但目前生產(chǎn)中主要出現(xiàn)的缺點(diǎn)是有硫化氫氣味。

Met-Met是一種使用化學(xué)合成方法得到的DL-蛋氨酸的二肽聚合物,室溫下較穩(wěn)定,不易溶于水,呈白色或棕色粉末狀;組成Met-Met的混合物包括4種不同結(jié)構(gòu)的二肽:DL-Met-Met、LD-Met-Met、DD-Met-Met和LL-Met-Met)[8,10]。Met-Met水溶性明顯低于其他來(lái)源的蛋氨酸,因而其過胃效果明顯,可避免在胃中被快速溶解。Met-Met過胃后經(jīng)寡肽酶水解成2個(gè)單獨(dú)的游離DL-Met,并緩慢釋放,精確地用于蛋白質(zhì)的合成,從而促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)[11]。本文就Met-Met在畜禽動(dòng)物和水產(chǎn)動(dòng)物上的應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述,以期為蛋氨酸資源的節(jié)約利用,配方成本的降低,以及Met-Met在實(shí)際生產(chǎn)的應(yīng)用提供理論依據(jù),并為低魚粉或無(wú)魚粉飼料中蛋氨酸的添加與應(yīng)用提供新的參考方向。

1 Met-Met在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

1.1 Met-Met對(duì)禽類生長(zhǎng)性能的影響

有關(guān)Met-Met對(duì)禽類生長(zhǎng)性能影響的研究,目前僅見肉仔雞中有報(bào)道。

雞球蟲病是由艾美耳科艾美耳屬的七種球蟲引起的雞的寄生蟲性疾病[12],可導(dǎo)致家禽肉和蛋生產(chǎn)出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p失。球蟲在小腸內(nèi)成倍增殖導(dǎo)致組織損傷,降低攝食率(FI)和飼料效率(FE)。隨著自由散養(yǎng)家禽數(shù)量的增加,球蟲病已成為極大的威脅。Souza等[13]探討了艾美耳球蟲感染和日糧中添加游離蛋氨酸或Met-Met對(duì)肉仔雞生產(chǎn)性能的影響。14日齡的雞經(jīng)口腔分別接種堆型艾美耳球蟲、早熟艾美耳球蟲、巨型艾美耳球蟲和緩艾美耳球蟲的孢子囊。結(jié)果發(fā)現(xiàn),與未經(jīng)艾美耳球蟲感染的肉仔雞相比,感染了艾美耳球蟲的肉仔雞FI降低了13%,體增重(WG)降低了37%,餌料系數(shù)(FCR)升高了39%。且感染組的肉仔雞法氏囊相對(duì)重量較低(51.8%),脾臟和腸相對(duì)重量較高(分別為53.6%和26.3%)。與無(wú)蛋氨酸添加的日糧飼喂的肉仔雞相比,日糧中DL-Met和Met-Met的添加使得肉仔雞WG升高了12%,F(xiàn)CR降低了12%。艾美耳球蟲感染導(dǎo)致肉仔雞空腸內(nèi)發(fā)生炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激,進(jìn)而可能影響腸上皮的完整性,最終導(dǎo)致肉仔雞生長(zhǎng)性能下降。而日糧中補(bǔ)充游離蛋氨酸和蛋氨酸二肽能緩解此炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激,從而提高肉仔雞生長(zhǎng)性能。

1.2 Met-Met對(duì)反芻動(dòng)物生產(chǎn)性能的影響

目前有關(guān)Met-Met 對(duì)反芻動(dòng)物生產(chǎn)性能影響的研究主要集中于其對(duì)奶牛泌乳的影響。

從營(yíng)養(yǎng)角度講,在滿足奶牛乳腺總氮需要量的前提下,為奶牛乳腺提供乳蛋白合成所需的最佳氨基酸營(yíng)養(yǎng)模式是提高奶牛乳蛋白水平的主要途徑。為了保持氮和碳的攝取和排出平衡,乳腺組織必須攝取非游離態(tài)的氨基酸(小肽或蛋白質(zhì))來(lái)滿足乳蛋白合成的需求[14]。奶牛乳腺上皮細(xì)胞對(duì)小肽的利用效率高于游離氨基酸,小肽轉(zhuǎn)運(yùn)體系的相對(duì)飽和性可能要比氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體系高[15]。奶牛乳腺上皮細(xì)胞(BMECs)內(nèi)乳蛋白主要包括:αs-酪蛋白(αs-CN)、β-酪蛋白(β-CN)、κ-酪蛋白、β-乳球蛋白、Ⅱ型小肽轉(zhuǎn)運(yùn)載體和氨肽酶氮[16]。

αs-CN是牛乳乳蛋白中含量最高的一種蛋白,占總蛋白的50%左右,因此用檢測(cè)乳腺組織αs-CN 合成量來(lái)表示乳蛋白的合成有很強(qiáng)的代表性[17]。吳慧慧[17]研究了蛋氨酸及其二肽(Met-Met)不同組合對(duì)αs-CN合成的影響。試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)組,各組的蛋氨酸濃度分別為50、67.5、85、102.5、120 μg/ml,Met-Met濃度分別為70、52.5、35、17.5、0 μg/ml。結(jié)果表明,Met 為85 μg/ml、Met-Met 為35 μg/ml 的組合中αs-CN 合成量最高,且顯著高于其他各組。通過擬合曲線計(jì)算Met 濃度為81 μg/ml、Met-Met濃度為38 μg/ml時(shí)αs-CN合成量最高。該研究同時(shí)得出,在以二肽部分替代游離氨基酸的條件下,Lys:Met:Met-Met:Thr:Phe 為100:22.5:1.5:56:63 時(shí),αs-CN 合成量最高,且高于完全以游離氨基酸配比時(shí)的αs-CN的合成量。

Wang等[18]探討了Met-Met在β-CN合成中的轉(zhuǎn)運(yùn)特性及利用。試驗(yàn)研究了時(shí)間、pH 值、濃度、溫度和抑制劑對(duì)BMECs 中的異硫氰酸熒光素蛋氨酸二肽(Fluorescein isothiocyanate Met-Met,Met-Met-FITC)傳輸特性的影響;Met-Met 的濃度分別為0、20、40、80、120 μg/ml 和160 μg/ml;抑制劑為Janus 激酶2(JAK2,50 μmol/l)和雷帕霉素(mTOR,100 ng/ml)。結(jié)果表明,BMECs 對(duì)Met-Met-FITC 的吸收在前15 min很快,15 min 后飽和;Met-Met-FITC 的攝取在pH 值6.5時(shí)達(dá)到峰值;Met-Met濃度依賴性地增加了BMECs中肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2(PepT2)的表達(dá)和β-CN 的合成,且最優(yōu)濃度為80 μg/ml;JAK2和mTOR的抑制顯著降低了經(jīng)Met-Met 誘導(dǎo)的BMECs 的細(xì)胞活力和β-CN 的合成??傊?,Met-Met經(jīng)PepT2吸收后,通過激活BMECs中的JAK2-STAT5和mTOR信號(hào)通路來(lái)增強(qiáng)細(xì)胞增殖并促進(jìn)β-CN合成。

1.3 Met-Met對(duì)畜禽抗氧化性能的影響

Souza 等[13]的研究發(fā)現(xiàn),肉仔雞接種艾美耳球蟲孢子囊144 h后,肉雞空腸中氧化物水平升高,如亞硝酸鹽和硫代巴比妥酸反應(yīng)物(TBARs)升高,羰基化蛋白含量(CP)較高,抗氧化性能(TAC)和過氧化氫酶(CAT)活性較低,艾美耳球蟲感染導(dǎo)致肉仔雞空腸內(nèi)發(fā)生炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激。而日糧中添加游離蛋氨酸和Met-Met,使得受感染的肉雞TAC 升高,保護(hù)了肉仔雞腸道細(xì)胞免受球蟲感染引起的氧化損傷。

1.4 Met-Met對(duì)畜禽相關(guān)基因表達(dá)的影響

Souza等[13]的研究同時(shí)發(fā)現(xiàn),Met-Met可影響肉仔雞免疫應(yīng)答基因的表達(dá)。該研究推測(cè),艾美耳球蟲感染抑制了過氧化氫酶(CAT)基因和超氧化物歧化酶1(SOD1)基因的表達(dá);并同時(shí)抑制了中性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體1(B0AT1)、肽轉(zhuǎn)運(yùn)體1(PEPT1)、Toll樣受體5(TLR5)、白細(xì)胞介素2(IL2)和閉合蛋白(OCLN)的基因表達(dá),增強(qiáng)了陽(yáng)離子氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體1(CAT-1)和干擾素γ(IFNG)的基因表達(dá)。而DL-Met和Met-Met的添加改變了這一現(xiàn)象,且日糧中添加Met-Met的肉雞PEPT1表達(dá)水平最高,無(wú)添加組的肉雞TLR5表達(dá)水平最低。

相關(guān)研究表明,Met-Met 亦可對(duì)奶牛泌乳進(jìn)行分子水平的調(diào)控。在體外培養(yǎng)體系中添加Met-Met 和Lys-Met二肽,比添加相同含量的游離氨基酸更能促進(jìn)αs1-CN基因的表達(dá)。改變培養(yǎng)液中賴氨酸和蛋氨酸的比例能影響αs1-CN基因的表達(dá),當(dāng)兩者比例在3.5:1時(shí),αs1-CN基因表達(dá)最強(qiáng)[15]。此外,楊金勇等[19]的研究表明,添加蛋氨酸濃度為57 μg/ml時(shí)αs1-CN基因的表達(dá)最強(qiáng)。用60 μg/ml Met-Met 替代等量的蛋氨酸時(shí),Met-Met 組αs1-CN基因表達(dá)極顯著高于蛋氨酸組(P<0.01)。陳璐等[16]以不同含蛋氨酸二肽(P-Met-Met、PMet-Lys、P-Met-Trp、P-Met-Phe、P-Met-Thr、P-Met-Ile、P-Met-Leu、P-Met-Val)等量替代對(duì)應(yīng)的游離氨基酸,結(jié)果發(fā)現(xiàn)含蛋氨酸二肽均能促進(jìn)BMECs內(nèi)乳蛋白合成相關(guān)基因的表達(dá),其中尤以P-Met-Met的效果最好。高學(xué)軍等[20]與畢微微等[21]的研究也都表明,Met-Met 可以促進(jìn)奶牛乳腺上皮細(xì)胞增殖并促進(jìn)β-CN 基因的表達(dá),進(jìn)而影響乳腺發(fā)育及泌乳等過程。

2 Met-Met在水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物中的應(yīng)用研究進(jìn)展

2.1 Met-Met對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物生長(zhǎng)性能的影響

相較于其他蛋氨酸源,Met-Met 具有的水溶性低、不占用單體氨基酸吸收通道、緩釋等優(yōu)良特性使其在水產(chǎn)動(dòng)物上的研究逐漸增多。有關(guān)Met-Met 在草魚幼魚[22]、幼鯉[8]、凡納濱對(duì)蝦[23-24]、真鯛[25]上的研究均表明,日糧中添Met-Met可顯著改善這些養(yǎng)殖動(dòng)物的生長(zhǎng)性能。然而,日糧中添加Met-Met對(duì)牛蛙的生長(zhǎng)性能無(wú)顯著影響[26]。

蘇玥寧[22]分別以含2.50 g/kg DL-Met的日糧和不同水平Met-Met(0、0.79、1.44、1.84、2.22 g/kg和2.85 g/kg)的日糧飼喂初重(10.10±0.03) g的健康草魚10周,考察Met-Met對(duì)其生產(chǎn)性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在蛋氨酸缺乏的日糧中添加適量的Met-Met提高了幼草魚增重百分比(PWG)、特定生長(zhǎng)率(SGR)、FI和FE,升高了肌肉和肝胰臟中谷草轉(zhuǎn)氨酶(GOT)和谷丙轉(zhuǎn)氨酶(GPT)的活力,并降低了血漿氨含量(PAC)(P<0.05)[22]。尹子煜等[8]通過在低蛋氨酸飼料中添加不同水平的Met-Met,飼喂初重(16.7±0.08) g的幼鯉,以評(píng)價(jià)Met-Met在幼鯉飼料中的有效性。結(jié)果表明,與未添加組相比,各Met-Met添加組幼鯉的末均重、增重率、SGR均顯著增加(P<0.05),而FCR均顯著降低(P<0.05)。Mamauag等[25]比較了兩種分子形式的蛋氨酸(DL-Met和Met-Met)對(duì)真鯛仔稚魚(體重42 mg)和幼魚(體重0.75 g)生長(zhǎng)效果的影響。結(jié)果表明,DL-Met和Met-Met可以被真鯛仔稚魚和幼魚同等利用,且對(duì)氨基酸進(jìn)行包被顯著改善了仔稚魚和幼魚的生長(zhǎng)性能。

Wang等[23]探討了植物性蛋白飼料中添加不同水平的Met-Met對(duì)凡納濱對(duì)蝦生長(zhǎng)性能的影響,試驗(yàn)為期10周。陽(yáng)性對(duì)照組(PC)含20%的魚粉,陰性對(duì)照組(NC)含8%的魚粉,其他六個(gè)試驗(yàn)組在NC的基礎(chǔ)上分別添加不同水平(0.05%、0.1%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%)的Met-Met,蝦初重(0.98±0.02) g。結(jié)果發(fā)現(xiàn),魚粉水平從20%到8%,并添加不同水平的Met-Met,對(duì)凡納濱對(duì)蝦存活率(SR)、FE、蛋白質(zhì)效率比(PER)、全蝦和肌肉組成沒有顯著影響(P>0.05)。然而,飼料Met-Met 添加量≤0.20%時(shí),WG和SGR隨Met-Met添加水平的升高而顯著增加;Met-Met添加量繼續(xù)升高,WG和SGR趨于平穩(wěn)狀態(tài)。Xie等[24]也研究了降低日糧魚粉水平同時(shí)添加蛋氨酸對(duì)凡納濱對(duì)蝦的影響。結(jié)果表明,魚粉水平從260 g/kg 降至100 g/kg 對(duì)凡納濱對(duì)蝦的SR、FCR、PER或蛋白質(zhì)保留率(PR)無(wú)顯著影響。通過在魚粉含量為100 g/kg的飼料中增加DL-Met的水平,對(duì)蝦的生長(zhǎng)性能(FBW、WG和SGR)顯著提高(P<0.05)。魚粉水平為100 g/kg的飼料中額外添加3.0 g/kg的DL-Met或1.0 g/kg的Met-Met也能與陽(yáng)性對(duì)照組達(dá)到同樣效果。DL-Met(3.0 g/kg)、Met-Met(1.0 g/kg)組獲得了最高的生長(zhǎng)性能(FBW、WG和SGR),且顯著高于無(wú)蛋氨酸添加組(P<0.05),但與全魚粉組(260 g/kg)、DL-Met(1.0 g/kg)、DL-Met(2.0 g/kg)組間無(wú)顯著性差異(P>0.05)[24]。

馮偉[26]以魚粉、豆粕和大豆分離蛋白為蛋白源,磷脂油、魚油和豆油為主要脂肪源,面粉為主要糖源,配制粗蛋白水平為40%、脂肪水平為6%的基礎(chǔ)飼料,在基礎(chǔ)飼料中分別添加0、0.4%、1.2%和2.0%的Met-Met,設(shè)計(jì)9種等氮等能的實(shí)驗(yàn)飼料,飼喂初重(40.01±0.24) g 的牛蛙8 周。結(jié)果表明,添加Met-Met 組與其他各試驗(yàn)組的牛蛙WGR、PER、PD(蛋白質(zhì)沉積率)、FCR、FI和SR之間均無(wú)顯著差異(P>0.05)。

2.2 Met-Met對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物免疫性能的影響

頭腎和脾臟是魚類主要的免疫器官[27],腸道、皮膚和鰓是魚類重要的黏膜免疫組織[28]。魚類的免疫功能與其抗菌能力和調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的能力密切相關(guān)[29]。

Su 等[30]探討了日糧中添加Met-Met 對(duì)草魚幼魚腸道、皮膚、鰓和免疫器官的免疫功能和潛在信號(hào)分子的影響。其研究發(fā)現(xiàn),Met-Met 增強(qiáng)了草魚幼魚腸道溶菌酶(LZM)和酸性磷酸酶(ACP)的活性,提高了補(bǔ)體(C3 和C4)和免疫球蛋白M(IgM)的含量。Met-Met 增強(qiáng)草魚腸道、鰓、頭腎、脾臟和皮膚免疫功能可能與其提高抗菌物質(zhì)活力和含量,以及通過NF-κB信號(hào)途徑下調(diào)促炎細(xì)胞因子和TOR 信號(hào)途徑上調(diào)抗炎細(xì)胞因子基因表達(dá),降低炎癥反應(yīng)有關(guān)。

2.3 Met-Met 對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物形體指標(biāo)和體成分的影響

相關(guān)研究表明,飼料中添加Met-Met可顯著影響幼鯉[8]、凡納濱對(duì)蝦[23-24]部分形體指標(biāo)和體組成,對(duì)牛蛙的形體指標(biāo)和體組成則無(wú)顯著影響[26]。尹子煜等[8]的研究發(fā)現(xiàn),與未添加Met-Met 的試驗(yàn)組相比,低蛋氨酸飼料中添加不同水平Met-Met 后幼鯉的肝胰指數(shù)和臟體指數(shù)均有所降低;全魚水分含量增加;粗灰分含量顯著降低(P<0.05);全魚中Met、Met+Cys、Lys、Trp、Ile、Leu、Val、His 的含量顯著增加(P<0.05)。魚體PD隨飼料Met-Met添加水平的增加先增加后降低,飼料Met含量為7.6 g/kg時(shí),PD達(dá)到最大;必需氨基酸沉積率顯著升高(P<0.05)。Wang 等[23]報(bào)道,在植物性蛋白飼料(陰性對(duì)照組含8%魚粉)中添加不同水平的Met-Met,各添加組的蝦肌肉中總必需氨基酸(EAA)含量顯著高于陰性對(duì)照組(P<0.05)。Xie 等[24]的研究發(fā)現(xiàn),魚粉含量為100 g/kg的飼料中添加Met-Met,蝦的EAA 含量與陽(yáng)性對(duì)照組(魚粉含量為260 g/kg)的蝦的EAA無(wú)顯著性差異(P>0.05),但蝦的全身和肌肉蛋白含量顯著低于陽(yáng)性對(duì)照組(P<0.05)。然而,馮偉[26]的研究發(fā)現(xiàn),Met-Met添加組與未添加組相比,牛蛙全體水分、粗蛋白和粗灰分、牛蛙脊椎骨和腿骨粗灰分之間無(wú)顯著差異(P>0.05),同時(shí)實(shí)驗(yàn)各組牛蛙肌肉水分、粗蛋白、粗灰分和氨基酸組成亦無(wú)顯著差異(P>0.05)。

2.4 Met-Met 對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物血清和肝臟生化指標(biāo)的影響

血液是動(dòng)物體內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)的重要組成部分,起著物質(zhì)運(yùn)輸、生理調(diào)節(jié)及生理防御等重要作用[31]。血清能夠?yàn)闄C(jī)體提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素和生長(zhǎng)因子等,血清生化指標(biāo)可反映機(jī)體的健康狀況[32]。馮偉[26]關(guān)于牛蛙飼料中添加Met-Met的研究發(fā)現(xiàn),隨著飼料添加Met-Met 水平的升高,實(shí)驗(yàn)各組血清甘油三酯(TG)、總膽固醇(T-CHO)、葡萄糖(GLU)和GPT之間無(wú)顯著差異(P>0.05),而Met-Met 添加量為2.0%的試驗(yàn)組牛蛙血清GOT 顯著低于Met-Met 添加量為0.4%的試驗(yàn)組和Met-Met 添加量為1.2%的試驗(yàn)組(P<0.05)。飼料中添加蛋氨酸或Met-Met 對(duì)實(shí)驗(yàn)各組牛蛙肝臟超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、CAT、GOT和GPT均無(wú)顯著影響(P>0.05)??傊?,飼料不同蛋氨酸或Met-Met水平可顯著影響牛蛙部分血清生化指標(biāo),適宜水平的蛋氨酸可降低牛蛙血清T-CHO的含量。尹子煜等[8]報(bào)道,低蛋氨酸飼料中添加4.0 g/kg 的Met-Met,幼鯉血漿高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)/T-CHO顯著高于FM組(10%魚粉和3.0 g/kg晶體DL-Met)和MO組(0 g/kg的Met-Met)(P<0.05),適宜添加量的Met-Met 可有效促進(jìn)幼鯉脂肪的轉(zhuǎn)運(yùn)與代謝,提高其抗氧化能力。

2.5 Met-Met對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物相關(guān)基因表達(dá)的影響

研究表明,Met-Met 可對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物的生長(zhǎng)和免疫性能進(jìn)行分子水平的調(diào)控。胰島素樣生長(zhǎng)因子(Insulin like growth factor,IGF)是一類多功能細(xì)胞增殖調(diào)控因子,在細(xì)胞的分化、增殖、個(gè)體的生長(zhǎng)發(fā)育中具有重要的促進(jìn)作用,同時(shí)也是生長(zhǎng)激素啟動(dòng)生長(zhǎng)活性的主要介導(dǎo)者[33]。IGF-I不僅可以作為魚類生長(zhǎng)的重要標(biāo)志,也同樣可以作為評(píng)價(jià)水產(chǎn)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)狀況的指標(biāo)之一[34]。馮偉[26]的研究表明,隨著牛蛙日糧中Met-Met 添加水平的升高,各組之間牛蛙肝臟生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)基因IGF-I 和IGF-IR 基因的mRNA 呈上升趨勢(shì),但各添加濃度間無(wú)顯著性差異(P>0.05)。Met-Met(2.0 g/kg)組IGF-I 基因的mRNA 表達(dá)量顯著高于Met(2.0 g/kg)組(P<0.05);Met(0.4 g/kg)組和Met(1.2 g/kg)組IGF-IR 基因的mRNA 分別顯著高于Met-Met(0.4 g/kg)組和Met-Met(1.2 g/kg)組(P<0.05)。飼料不同Met或Met-Met水平可顯著影響肝臟生長(zhǎng)相關(guān)基因的表達(dá),蛋氨酸水平過低或過高均會(huì)下調(diào)IGF-I 和IGF-IR mRNA 的表達(dá)。此外,Met-Met 提高草魚腸道、鰓、頭腎、脾臟和皮膚結(jié)構(gòu)完整性可能與其通過Nrf2信號(hào)上調(diào)抗氧化酶基因表達(dá)并提高酶活力,增強(qiáng)抗氧化損傷能力;通過下調(diào)促凋亡蛋白,上調(diào)抗凋亡蛋白基因表達(dá),抑制細(xì)胞凋亡;以及上調(diào)細(xì)胞間緊密連接蛋白基因表達(dá)有關(guān)[22,30]。

2.6 Met-Met在水產(chǎn)料中的適宜添加量

相關(guān)研究基于不同的試驗(yàn)條件下Met-Met 對(duì)不同的水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物養(yǎng)殖效果的分析,得出了飼料中對(duì)應(yīng)的Met-Met適宜添加量,如表1。

研究表明,基于PWG、腸炎發(fā)病的預(yù)防和免疫指數(shù)(LZM活性)考慮,得出草魚幼魚(10.10~126.39 g)飼料中Met-Met的最適添加量為1.61、1.64 g/kg和1.68 g/kg,對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)日糧總含硫氨基酸(TSAA)含量為8.03 g/kg,其中蛋氨酸4.26 g/kg,半胱氨酸3.77 g/kg[22,30]。在Met缺乏的基礎(chǔ)飼料(含4.8 g/kg 的Met)中添加適量Met-Met可有效促進(jìn)幼鯉攝食和生長(zhǎng),促進(jìn)脂肪的轉(zhuǎn)運(yùn)與代謝,提高抗氧化能力?;赪G、FCR和PD的回歸分析表明,幼鯉Met需求量為7.6~8.1 g/kg(飼料中Met-Met添加量為2.95~3.47 g/kg),占飼料蛋白質(zhì)的2.0%~2.1%[8]。Xie等[24]的研究表明,魚粉水平為100 g/kg的凡納濱對(duì)蝦飼料中額外添加3.0 g/kg 的DL-Met 或1.0 g/kg 的Met-Met能與魚粉水平為260 g/kg的飼料(不額外補(bǔ)充氨基酸)達(dá)到同樣的效果。此外,在低魚粉日糧中添加限制性氨基酸蛋氨酸,似乎可以提高消化蛋白水解酶活性,提高干物質(zhì)和蛋白質(zhì)的消化率,最終在日糧魚粉水平降低的條件下促進(jìn)凡納濱對(duì)蝦的生長(zhǎng)。Wang等[23]的研究基于折線模型分析顯示,以蛋氨酸二肽為蛋氨酸源時(shí),凡納濱對(duì)蝦對(duì)蛋氨酸的需求量為0.87%。

表1 水產(chǎn)料中的蛋氨酸二肽需求

3 Met-Met與DL-Met的生物利用率的比較

Santos等[35-36]進(jìn)行了Met-Met與Met在斷奶仔豬和生長(zhǎng)豬體內(nèi)的生物利用度(RBV)的比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn),添加DL-Met或DL-Met-Met后,尿氮排泄量呈直線下降(P≤0.01;線性),氮保留量、氮滯留量呈直線上升(P≤0.02;線性)?;诰€性回歸模型分析發(fā)現(xiàn),等摩爾的DL-Met-Met 相 對(duì)DL-Met 的RBV 為:氮 保 留 量111%(95% CI:63%~158%),氮(%攝入)滯留量109%(95% CI:57%~160%),氮(%吸收)滯留量98%(95%CI:43%~154%)。且添加DL-Met 或DL-Met-Met 后,總平均日增重(ADG)和增重:飼料(G:F)呈線性增加(P<0.01)。對(duì)于ADG,等摩爾基礎(chǔ)上以斜率比估算,Met-Met 的RBV 為104%(95% CI:66%~141%);對(duì)于G:F,等摩爾基礎(chǔ)上,Met-Met 的RBV 為117%(95%CI:61%~174%)。因此,Met-Met可作為斷奶仔豬和生長(zhǎng)豬的蛋氨酸來(lái)源,且對(duì)豬來(lái)說(shuō)Met-Met與DL-Met的生物利用度沒有差異。楊金勇等[19]的研究也表明,奶牛乳腺可以利用Met-Met,而且其利用效率高于蛋氨酸。

Niu等[37]比較了Met-Met(AQUAVI?) 與DL-Met在凡納濱對(duì)蝦幼蝦上的利用效果。結(jié)果基于WG、SGR、FCR的非線性回歸模型分析表明,AQUAVI?Met-Met比DL-Met具有更高的RBV(P<0.05),且相對(duì)值分別為285.8%、276.4%和300.4%。此外,不同蛋氨酸源的RBV也存在差異,且AQUAVI?Met-Met比DL-Met更適用于凡納濱對(duì)蝦。此外,Wang 等[23]的研究發(fā)現(xiàn),凡納濱對(duì)蝦飼料中添加Met-Met顯著提高了干物質(zhì)、粗蛋白、脂類、磷和EAA的表觀消化率(P<0.05)。Xie等[24]在凡納濱對(duì)蝦上的研究得到了類似的結(jié)果,相比于陽(yáng)性對(duì)照組與DL-Met添加組,Met-Met組的干物質(zhì)和粗蛋白的表觀消化率最高(P<0.05);且Met-Met組的蝦腸道蛋白水解酶活性最高(P<0.05)。Mamauag等[25]的研究也表明,DL-Met和Met-Met可以被真鯛仔稚魚和幼魚同等利用。Su等[30]報(bào)道,添加Met-Met可改善魚類的生長(zhǎng)和腸道免疫功能,且在生長(zhǎng)性能的提高和腸道免疫功能的增強(qiáng)方面,最佳的Met-Met添加量效果優(yōu)于最佳的DL-Met添加量。飼料中Met-Met所提供的Met與天然蛋白質(zhì)源中Met在消化吸收與利用上特性相似,以Met-Met為來(lái)源評(píng)估幼鯉Met需求量會(huì)更加準(zhǔn)確。

4 小結(jié)與展望

綜上,飼料中添加Met-Met 可促進(jìn)奶牛泌乳;可提高肉仔雞、草魚幼魚、凡納濱對(duì)蝦、真鯛仔稚魚的生長(zhǎng)性能、抗氧化性能和免疫性能,但對(duì)牛蛙的相關(guān)性能沒有顯著性影響;Met-Met 可對(duì)肉仔雞和草魚的免疫反應(yīng)、牛蛙肝臟的生長(zhǎng)發(fā)育以及奶牛泌乳進(jìn)行分子水平的調(diào)控;且飼料中添加Met-Met 對(duì)草魚幼魚、凡納濱對(duì)蝦、真鯛仔稚魚的體組成有顯著性影響。在斷奶仔豬和生長(zhǎng)豬上的研究表明,Met-Met 與DL-Met的生物利用度沒有差異;而在凡納濱對(duì)蝦、草魚幼魚、幼鯉上的研究表明,Met-Met 的生物利用度優(yōu)于DLMet 的生物利用度,且飼料中添加Met-Met 提高了干物質(zhì)和粗蛋白的表觀消化率。

由此可見,Met-Met 在畜禽和水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)效果上均有優(yōu)良表現(xiàn),且Met-Met相較于其他蛋氨酸源更穩(wěn)定,水溶性低,緩釋,減少了對(duì)單體蛋氨酸的消耗,降低了飼料成本,且因過胃效果明顯減少了被代謝造成的浪費(fèi),從而降低了對(duì)環(huán)境的污染和含氮廢物的排放,有助于水質(zhì)改良和環(huán)境保護(hù)。Met-Met 的開發(fā)和利用研究,將為飼料工業(yè)中氨基酸的應(yīng)用提供新思路,對(duì)飼用氨基酸產(chǎn)業(yè)意義重大。

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