王 斌，趙 元，秦貴信

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，動(dòng)物生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料科學(xué)吉林省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林長(zhǎng)春 130022）

現(xiàn)行的動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于動(dòng)物日糧蛋白營(yíng)養(yǎng)的要求都是基于氨基酸比例均衡以及一定的全腸道或回腸末端可消化氨基酸含量。NRC（2012）取消了對(duì)蛋白質(zhì)需要量的建議，改為總氮需要量，卻依然局限于僅規(guī)定了動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)的靜態(tài)需要。然而大量研究發(fā)現(xiàn)，相同條件下，不同蛋白源的食品或日糧在人或動(dòng)物氮沉積和肌肉蛋白合成等多方面表現(xiàn)出顯著性差異。由此可見(jiàn)，不同來(lái)源的蛋白質(zhì)在動(dòng)物體內(nèi)消化、吸收、分解和排出的動(dòng)態(tài)過(guò)程差異較大，進(jìn)而影響動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育，只滿足于營(yíng)養(yǎng)的靜態(tài)需要量似乎不是最佳的飼料蛋白評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。

為了滿足氨基酸平衡，在配制豬的飼糧時(shí)常會(huì)補(bǔ)充一些單體氨基酸以提高蛋白質(zhì)的利用效率和降低氮的排放量。但研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)量添加單體氨基酸也會(huì)影響動(dòng)物的正常生長(zhǎng)。單體氨基酸在動(dòng)物體內(nèi)不經(jīng)消化便可被吸收，相比飼料蛋白中的氨基酸可以更快進(jìn)入血液。因此，飼料的蛋白來(lái)源（即氨基酸來(lái)源）構(gòu)成會(huì)造成其氨基酸釋放動(dòng)態(tài)的差異，進(jìn)而影響動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)的消化吸收和利用。本文綜述了不同蛋白源日糧對(duì)豬氮素利用的影響，為動(dòng)物生產(chǎn)提供更加科學(xué)的飼料配制方式，以期達(dá)到提高蛋白利用效率和減少氮排放的目的。

1 飼料氨基酸釋放動(dòng)態(tài)對(duì)豬蛋白質(zhì)消化的影響

豬對(duì)飼料蛋白質(zhì)的消化是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，蛋白質(zhì)本身的理化性質(zhì)與分子構(gòu)象（如顆粒度、溶解度和二級(jí)結(jié)構(gòu)中螺旋、折疊及無(wú)規(guī)卷曲的含量等）都會(huì)影響體內(nèi)的酶活性及分解作用。不同來(lái)源的蛋白質(zhì)在機(jī)體內(nèi)的消化情況不同，主要體現(xiàn)在小腸內(nèi)氨基酸釋放的部位以及消化效率等方面。Zhong 等研究發(fā)現(xiàn)，酪蛋白、玉米酒精糟及可溶物（Distillers Dried Grains With Solubles，DDGS）和豆粕作為3 種不同蛋白源在斷奶仔豬小腸內(nèi)氨基酸釋放的部位不同，酪蛋白的高溶解和易消化性使其在十二指腸處就已達(dá)到氨基酸釋放頂峰，豆粕組釋放的氨基酸量在十二指腸至空腸后段緩慢上升達(dá)到峰值，而DDGS 組則一直到空腸后段才開(kāi)始大量釋放。這是由于植物蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)中含有大量的-折疊，但-螺旋較少，比動(dòng)物蛋白難消化，因此在動(dòng)物腸道中需要更長(zhǎng)的時(shí)間才能被分解并釋放氨基酸。然而有研究發(fā)現(xiàn)，在腸道中延長(zhǎng)氨基酸釋放的時(shí)間對(duì)機(jī)體是有益的。不同蛋白源的氨基酸釋放時(shí)間需要辯證看待，過(guò)早過(guò)晚都會(huì)影響機(jī)體對(duì)蛋白質(zhì)的利用，應(yīng)以符合動(dòng)物消化道規(guī)律的釋放時(shí)間為宜。

在了解不同蛋白源氨基酸組成及釋放規(guī)律的基礎(chǔ)上，根據(jù)已知飼料蛋白中的可消化氨基酸含量，通過(guò)補(bǔ)充單體氨基酸的方式來(lái)滿足動(dòng)物氨基酸營(yíng)養(yǎng)需要成為當(dāng)前配制飼料的主要方法。Morales 等配制了高低蛋白水平（28.1%和19.2%）日糧來(lái)飼喂仔豬，并觀察其胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的活性，結(jié)果表明添加了大量單體氨基酸的低蛋白日糧中的酶活性顯著降低。單體氨基酸在機(jī)體內(nèi)可迅速釋放，并提供游離氨基酸。大量游離氨基酸的出現(xiàn)抑制了胰酶的活性，這影響了機(jī)體對(duì)后續(xù)飼料完整蛋白的消化，進(jìn)而降低了對(duì)整個(gè)日糧的消化利用。也有研究表明，在攝入非完整蛋白后機(jī)體內(nèi)胰島素濃度升高，可抑制蛋白水解。動(dòng)物在攝取日糧后，單體氨基酸的釋放會(huì)使消化速率慢的蛋白質(zhì)在體內(nèi)的分解時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)，從而造成氨基酸在小腸內(nèi)的釋放部位更加滯后。因此，釋放時(shí)間較早以匹配單體氨基酸快速吸收的蛋白質(zhì)，能夠滿足日糧氨基酸釋放的平衡，保證動(dòng)物的飼喂效果。

2 飼料氨基酸釋放動(dòng)態(tài)對(duì)豬氨基酸吸收的影響

游離氨基酸在小腸內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)方式主要是經(jīng)上皮細(xì)胞中的氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體運(yùn)輸后進(jìn)入細(xì)胞和血液。不同氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體所屬的系統(tǒng)不同，見(jiàn)表1。y+系統(tǒng)是細(xì)胞內(nèi)極少數(shù)的單向轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，其中包括陽(yáng)離子氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)1 蛋白（The Cationic Amino Acid Transporter-1，CAT-1）。CAT-1 主要對(duì)賴氨酸、精氨酸和鳥(niǎo)氨酸等陽(yáng)離子氨基酸進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，賴氨酸是豬營(yíng)養(yǎng)中的第一限制性氨基酸，因此豬體內(nèi)的陽(yáng)離子氨基酸系統(tǒng)（the Cationic Amino Acids Systems，CAA-T）最為關(guān)鍵，對(duì)CAT-1 的研究也有重要意義。Averous 等發(fā)現(xiàn)，氨基酸的缺乏會(huì)引起不帶電荷的轉(zhuǎn)運(yùn)核糖核酸（Transfer Ribonucleic Acid，tRNA）在細(xì)胞內(nèi)積累，進(jìn)而使一般控制非抑制蛋白2（General Control Non-Derepressible-2，GCN2）激酶激活，GCN2 激酶的激活也使轉(zhuǎn)錄因子4（Transcription Factor 4）開(kāi)始翻譯包括氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等的重要蛋白質(zhì)，進(jìn)而使CAT-1的表達(dá)增加。這也符合自適應(yīng)調(diào)節(jié)理論，當(dāng)氨基酸充足時(shí)，氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體的活性降低（適應(yīng)性抑制）；當(dāng)氨基酸缺乏時(shí)，氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體的活性升高（自適應(yīng)解抑制）。當(dāng)單體氨基酸大量存在于小腸內(nèi)時(shí)，在一定程度上會(huì)降低氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體活性，從而影響后續(xù)蛋白結(jié)合氨基酸的吸收。

表1 不同氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)載體及所屬系統(tǒng)[27]

不同種類的氨基酸對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)載體存在競(jìng)爭(zhēng)與協(xié)同關(guān)系。精氨酸和賴氨酸具有相同的轉(zhuǎn)運(yùn)載體，在一定程度上存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系；而亮氨酸可刺激小腸上皮細(xì)胞對(duì)賴氨酸的吸收，存在著促進(jìn)作用。也有研究發(fā)現(xiàn)，亮氨酸可作為一種信號(hào)營(yíng)養(yǎng)素刺激細(xì)胞內(nèi)與mRNA 翻譯相關(guān)的細(xì)胞信號(hào)通路，進(jìn)而促進(jìn)蛋白質(zhì)合成。但亮氨酸主要存在于動(dòng)物蛋白中，在植物蛋白中含量較少，因此當(dāng)以植物蛋白為日糧唯一蛋白源時(shí)，可能會(huì)因亮氨酸含量低而造成機(jī)體賴氨酸缺乏，通過(guò)添加單體氨基酸可以減弱該效應(yīng)，但單體亮氨酸勢(shì)必會(huì)加速機(jī)體對(duì)游離賴氨酸的吸收，同時(shí)大量的游離氨基酸也會(huì)降低氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體的活性，從而造成氨基酸釋放的更加不平衡。并且有研究發(fā)現(xiàn)，游離亮氨酸快速吸收后，會(huì)造成肌肉亮氨酸相關(guān)蛋白代謝通路的刺激與氨基酸作為底物的延遲可用性之間的非同步性，這使得機(jī)體吸收的氨基酸并不能轉(zhuǎn)化為肌肉沉積。精氨酸在典型的玉米-豆粕型豬飼糧中存在較多，在小腸吸收過(guò)程中，會(huì)與賴氨酸爭(zhēng)奪CAT-1，這可能會(huì)影響賴氨酸用于蛋白合成的有效性。精氨酸在成年動(dòng)物體內(nèi)為非必需氨基酸，當(dāng)其大量使用CAT-1 進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，阻礙了賴氨酸吸收入血的過(guò)程。賴氨酸作為第一限制性氨基酸，對(duì)于機(jī)體蛋白質(zhì)合成不可或缺，此時(shí)蛋白質(zhì)合成位點(diǎn)上其余氨基酸因缺乏賴氨酸的參與，而面臨被機(jī)體分解排出的風(fēng)險(xiǎn)。

血插管技術(shù)是當(dāng)前檢測(cè)門靜脈血中成分的主要手段。體內(nèi)的游離氨基酸被吸收后能在門靜脈血中直接體現(xiàn)。采食消化快的蛋白源能更早地在門靜脈血中檢測(cè)出大量游離氨基酸，而消化慢的蛋白源釋放的氨基酸出現(xiàn)的時(shí)間較晚。當(dāng)日糧被動(dòng)物攝取后，添加的單體氨基酸先被吸收入血，而飼料蛋白質(zhì)中的氨基酸則要待消化之后才能被吸收，因此與單體氨基酸的吸收存在時(shí)間差距，使得該日糧中氨基酸的釋放在時(shí)間上不夠同步。但有研究表明，氨基酸釋放速率較為緩慢的蛋白質(zhì)在機(jī)體內(nèi)的首過(guò)效應(yīng)似乎會(huì)減弱，在吸收入血的過(guò)程中能保留更多的氨基酸，這或許可以解釋盡管日糧蛋白源不同時(shí)，動(dòng)物的生產(chǎn)性能差異依然較小。綜合考慮，為盡量減少氨基酸釋放不平衡帶來(lái)的負(fù)面影響以及利用緩慢釋放蛋白減弱首過(guò)效應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，混合植物蛋白以減少單體氨基酸添加量或許是一個(gè)可靠的選擇。缺乏賴氨酸的谷物類蛋白和缺乏硫氨基酸的豆類蛋白，二者在氨基酸結(jié)構(gòu)上存在著互補(bǔ)關(guān)系。因此，不同植物蛋白混合使用來(lái)保證氨基酸釋放的平衡性是可行的，這既滿足了日糧氨基酸組成要求，也符合氨基酸在機(jī)體內(nèi)釋放的同步，甚至可能比添加游離氨基酸更加有效。

3 飼料氨基酸釋放動(dòng)態(tài)對(duì)豬氮平衡的影響

不同蛋白源的氨基酸釋放動(dòng)態(tài)會(huì)影響體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成，從而調(diào)節(jié)機(jī)體生長(zhǎng)。相比蛋白結(jié)合氨基酸，單體氨基酸的快速吸收會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成位點(diǎn)上的氨基酸暫時(shí)不平衡，這會(huì)引起部分單體氨基酸過(guò)度氧化而排出體外。體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成需要各種氨基酸的共同參與，當(dāng)合成位點(diǎn)上的氨基酸不平衡時(shí)，因氨基酸在機(jī)體內(nèi)無(wú)法存留，所以此時(shí)位點(diǎn)上無(wú)法進(jìn)行合成的氨基酸被迅速分解為氮和碳，蛋白質(zhì)合成將無(wú)法正常進(jìn)行，其中氮以尿素的形式排出，而碳則以脂肪的形式沉積在體內(nèi)。相對(duì)于動(dòng)物蛋白，植物蛋白中的必需氨基酸含量較少，因此在配制以植物蛋白為蛋白源的日糧時(shí)，需要補(bǔ)充更多的單體氨基酸，由此造成了該日糧氨基酸釋放的不均衡，進(jìn)而增加了動(dòng)物的脂肪沉積，這證實(shí)了飼喂必需氨基酸含量高的食物會(huì)使動(dòng)物的瘦肉增加更多，而脂肪增加較少的觀點(diǎn)，也可能是低蛋白日糧造成動(dòng)物胴體變肥的原因。大量的研究還發(fā)現(xiàn)，植物蛋白中的氨基酸更容易降解為尿素，用于體內(nèi)蛋白質(zhì)合成的量就會(huì)受到限制，因此動(dòng)物在攝入植物蛋白后氨基酸外周可用性顯著降低，進(jìn)而增加氮的損失。

有報(bào)道稱，飼料中的完整蛋白可以激活消化酶的分泌，進(jìn)而提高蛋白消化率。因此，氨基酸釋放動(dòng)態(tài)的不平衡還會(huì)弱化機(jī)體對(duì)蛋白質(zhì)的消化分解能力，進(jìn)而表現(xiàn)為體內(nèi)氨基酸利用率降低，這或許可以解釋低蛋白日糧在降低蛋白水平超過(guò)一定范圍時(shí)，即便補(bǔ)充再多的單體氨基酸仍然無(wú)法滿足動(dòng)物正常生長(zhǎng)的需要。當(dāng)大量的單體氨基酸出現(xiàn)在體內(nèi)時(shí)，缺乏足夠的完整蛋白用于激活消化酶，導(dǎo)致蛋白分解速率降低，進(jìn)一步拉大了單體氨基酸與蛋白結(jié)合氨基酸進(jìn)入血液的時(shí)間差，更多的單體氨基酸被分解，使得該日糧中大部分氨基酸未能參與機(jī)體蛋白質(zhì)合成，造成了動(dòng)物生產(chǎn)性能下降。Nyachoti 等配制了回腸末端可消化氨基酸含量一致的4 種蛋白水平日糧來(lái)飼喂仔豬，單體氨基酸添加量分別為0.63%、1.06%、1.53% 和2.21%，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著單體氨基酸添加量增加，仔豬在飼喂期的0～7、7～14、14～21 d 的平均日增重均呈下降趨勢(shì)。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)即是氨基酸營(yíng)養(yǎng)，因此在可消化氨基酸含量一致的情況下，動(dòng)物攝取的營(yíng)養(yǎng)應(yīng)是相同的。然而Nyachoti 等試驗(yàn)結(jié)果并非如此，單體氨基酸的添加劑量對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)產(chǎn)生了顯著影響。Gloaguen 等按照可消化氨基酸含量一致而添加不同劑量單體氨基酸配制日糧，發(fā)現(xiàn)飼喂高單體氨基酸添加量日糧的仔豬生產(chǎn)性能有所下降，且自由采食條件下仔豬的氮沉積量隨單體氨基酸添加量減少而降低的程度有較大緩解。

平衡好飼料完整蛋白含量以及單體氨基酸的添加量，即氨基酸釋放的平衡性是飼料配制的關(guān)鍵，減少甚至消除氨基酸釋放不平衡帶來(lái)的負(fù)面作用尤為重要。Carcò 等研究發(fā)現(xiàn)，日糧中氨基酸含量及飼喂次數(shù)對(duì)豬的生長(zhǎng)性能和氮沉積等方面均有顯著性影響，在人為控制豬采食量的情況下，豬的生長(zhǎng)性能會(huì)有所下降；相比定時(shí)定量飼喂的豬，自由采食會(huì)減少因氨基酸釋放不均衡而造成的不良影響；在豬首次進(jìn)食后，可能會(huì)浪費(fèi)一部分單體氨基酸，而飼料中的完整蛋白會(huì)在豬腸道內(nèi)停留許久，在其排出前，豬已經(jīng)開(kāi)始下一次進(jìn)食，此次的單體氨基酸同上次的蛋白結(jié)合氨基酸同步吸收并參與體內(nèi)蛋白質(zhì)合成，從而在一定情況下保證了氨基酸釋放的均衡性。當(dāng)單體氨基酸添加量超過(guò)一定程度時(shí)，即便是在自由采食的飼喂條件下，仔豬的日增重也會(huì)出現(xiàn)急劇下降。因此，僅依靠改變飼喂方式還不能完全彌補(bǔ)氨基酸釋放不均衡帶來(lái)的消極影響，需要進(jìn)一步研究來(lái)尋找更為有效的途徑和方法。但就豬育肥期來(lái)說(shuō)，采用自由采食的方式時(shí)可以使用品質(zhì)低的蛋白源并補(bǔ)充單體氨基酸，在保證豬正常生長(zhǎng)的情況下達(dá)到降低成本的目的。

4 小結(jié)

動(dòng)物對(duì)于營(yíng)養(yǎng)的要求不僅需滿足于數(shù)量一致，還包括時(shí)間上的均衡，因此在配伍日糧時(shí)更應(yīng)考慮不同理化性質(zhì)的飼料原料在動(dòng)物體內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化，保證飼料總體氨基酸在機(jī)體內(nèi)釋放的均衡性以及不同種氨基酸釋放的同步性，進(jìn)而優(yōu)選出真正的理想蛋白質(zhì)，為動(dòng)物生產(chǎn)提供精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)。針對(duì)不同階段豬的消化道規(guī)律來(lái)設(shè)計(jì)飼料氨基酸的釋放時(shí)間以及延緩單體氨基酸釋放的包被緩釋技術(shù)等諸多問(wèn)題還需要更深入和全面的研究，從而突破傳統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)學(xué)的局限性，推動(dòng)飼料行業(yè)的發(fā)展。