N-羥甲基蛋氨酸鈣在反芻動物中的應(yīng)用

麻益良  李  敬  王平書    化學工業(yè)（全國）飼料添加劑工程技術(shù)中心  
    李太同     于小穎       濟  南  大  學  化  學  系    

 
       反芻動物蛋白質(zhì)營養(yǎng)主要表現(xiàn)在瘤胃微生物對降解蛋白質(zhì)（RDP）的需要和十二指腸對飼料蛋白質(zhì)需要兩個部分。微生物蛋白質(zhì)可滿足反芻動物對蛋白質(zhì)需要的30%～40％，其余則由非降解蛋白質(zhì)（UDP）（又稱過瘤胃蛋白質(zhì)）來滿足。眾所周知，蛋白質(zhì)營養(yǎng)實際上是氨基酸的營養(yǎng)，關(guān)于反芻動物利用氨基酸的研究，最初只是從瘤胃微生物的營養(yǎng)需要來考慮，但對于高產(chǎn)反芻動物（如高產(chǎn)奶牛），僅靠瘤胃微生物合成的菌體蛋白質(zhì)，尚不能滿足其對蛋白質(zhì)的需要。由于反芻動物具有特殊的瘤胃發(fā)酵降解功能，如果在飼料中直接添加未經(jīng)保護的氨基酸，則在瘤胃中部分或完全降解，最終到達小腸可被吸收利用的氨基酸量減少。因此經(jīng)過處理的過瘤胃氨基酸，越來越受到人們的重視。由于蛋氨酸和賴氨酸是反芻動物增重、產(chǎn)奶或產(chǎn)毛的限制性氨基酸，因此過瘤胃氨基酸（又稱瘤胃保護性氨基酸、瘤胃旁路氨基酸）的研究主要集中在這兩種氨基酸上。氨基酸的過瘤胃保護性措施有：1）將易被水解的氨基酸，轉(zhuǎn)變成氨基酸的衍生物（如氨基酸的類似物、聚合物等）使其在瘤胃中不被瘤胃微生物所利用，從而避開了瘤胃內(nèi)的脫氨和轉(zhuǎn)氨作用，而在真胃中可被利用；2）對氨基酸進行包被（埋）處理，選擇對pH敏感的包被材料（如脂肪、纖維素及其衍生物、聚合物等）對氨基酸進行包埋或微膠囊化處理，使其在瘤胃內(nèi)穩(wěn)定而在真胃內(nèi)可被分解，從而使氨基酸游離出來，被小腸吸收以達到保護氨基酸的目的。

    N－羥甲基－DL－蛋氨酸鈣是蛋氨酸的衍生物，對于反芻動物屬于過瘤胃氨基酸。本文簡要介紹其在反芻動物蛋白質(zhì)營養(yǎng)和飼養(yǎng)中的應(yīng)用研究發(fā)展。

１ Ｎ－羥甲基－ＤＬ－蛋氨酸鈣：

Ｎ－羥甲基－ＤＬ－蛋氨酸鈣是蛋氨酸的衍生物，商品名為Mepron,分子式為[CH3(CH2)2－CH（NH－CH20H）－COO］2Ca·2H20，分子量為432，技術(shù)指標：DL－蛋氨酸≥67％，甲醛≤14％，鈣≥97％。微溶于水和乙醇，易溶于稀酸，可溶于醚，毒性低，是甲基供體和抗脂肪肝劑。N－羥甲基－DL－蛋氨酸及其鹽類具有廣泛的抗菌和抑菌活性，對革蘭氏陽性和陰性菌均具有抑制作用。N一羥甲基－DL－蛋氨酸鈣可通過α－氨基酸的羥甲基化而得。

2   N一羥甲基－DL－蛋氨酸鈣對反芻動物生產(chǎn)性能的影響：

Mihaly等（1990）研究的一種內(nèi)含蛋氨酸、N－羥甲基－DL－蛋氨酸鹽的催乳激素預(yù)混劑，可提高產(chǎn)奶量并可調(diào)節(jié)生理代謝，阻止代謝紊亂。T．M．Kenna和C．G. Schwab（1981）研究了不同氨基酸衍生物（24g／d N－羥甲基－DL－蛋氨酸鈣、64g/d二羥甲基－L－賴氨酸鈣、638g／d甲醛處理酪蛋白酸鈉）又對自由采食67％玉米青貯料、33％濃縮料和2.2kg干草／頭／d（其粗蛋白質(zhì)含量為11％～12％）的泌乳牛生產(chǎn)性能的影響，發(fā)現(xiàn)氨基酸衍生物對飼料采食量、產(chǎn)奶量、乳組成以及日糧氮的利用無影響，但甲醛處理酪蛋白組的產(chǎn)奶量、乳蛋白、乳脂肪、飼料轉(zhuǎn)化率等校正為4％的奶時最高；處理組相對于其他必需氨基酸而言，血漿中蛋氨酸和賴氨酸濃度沒有差異。日糧低pH值可能是導(dǎo)致這些衍生物在消耗以前就大量分解，從而導(dǎo)致試驗結(jié)果差異不明顯的原因。

    Bungstaller等（1983）研究了日糧中添加保護性大豆蛋白和N－羥甲基－DL－蛋氨酸鈣對高產(chǎn)奶牛的采食量、產(chǎn)奶量、乳中尿素、血液中尿素、葡萄糖、膽紅素含量和肝臟中酶活性的影響，在高產(chǎn)奶牛泌乳期內(nèi)的前14周，分別添加14％用12.5％甲醛處理的大豆蛋白、0．2％  N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣，與對照組相比，產(chǎn)奶量既不受保護性蛋白質(zhì)也不受N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣的影響，各組均在泌乳期的第4周達到泌乳高峰，在試驗的后一階段和試驗后的6個月亦未發(fā)現(xiàn)差異。各組在泌乳期的前2周乳脂含量較高，它提示奶牛泌乳初期不可避免地動用了體脂貯備。兩個試驗組在泌乳期的第3～4周乳脂含量已經(jīng)穩(wěn)定，但對照組在泌乳期內(nèi)乳脂含量持續(xù)降低直到第7～8周，爾后又逐漸升高。各組乳蛋白含量均顯著降低直至泌乳期的第3～4周，各組之間無差異。在泌乳期的前兩個月，隨著基礎(chǔ)飼料采食量的增加，血漿中尿素的平均含量增加，但3個試驗組均維持在生理正常范圍內(nèi)，沒有差異，整個試驗期內(nèi)血液中葡萄糖含量相對較高。飼喂甲醛處理的大豆蛋白組相對于N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣組和其他組別，泌乳期2周內(nèi)血液中葡萄糖平均含量顯著降低；N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣組血液中膽紅素含量處于生理正常范圍內(nèi)，而對照組1個月以后才達到，喂保護性大豆蛋白組更遲才達到生理正常水平。對照組肝臟中的谷氨酸脫氫酶顯著高于兩個試驗組，而谷氨酸轉(zhuǎn)移酶三者無差異。飼喂保護性蛋氨酸之動物肝功能穩(wěn)定應(yīng)歸功于N一羥甲基－DL一蛋氨酸鈣支持了肝臟的代謝。

    Doil和Harmyer（1987）研究認為，在妊娠末期最后一周和泌乳期內(nèi)的前8周，在奶牛日糧中添加21 g/d N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣，可降低血液中酮體水平的增加，并限制血液中糖濃度的降低，這一效應(yīng)尤其表現(xiàn)在能量限制性日糧中。在能量充足的日糧中，產(chǎn)奶量不受N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣的影響，而在能量限制性日糧中，N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣可提高產(chǎn)奶量。在日糧中添加N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣可降低泌乳早期的乳脂含量，而增加泌乳后期的乳脂含量。

    Aleksandrov等（1987，1988）報道：在奶牛日糧中添加35g／d N一羥甲基一 DL一蛋氨酸鈣進行了為期30d的試驗，結(jié)果日均產(chǎn)奶量 N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣組、未保護的蛋氨酸組、微膠囊包被處理的蛋氨酸組、對照組（不添加）分別為28．1、26．7、25．3、25．6kg，表明日糧中添加 N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣可避免瘤胃微生物的降解，從而提高產(chǎn)奶量、血漿中游離蛋氨酸水平以及乳脂肪、乳蛋白的含量。在奶牛日糧中添加N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣可提高日平均干物質(zhì)的攝食量，礦物質(zhì)和其他營養(yǎng)物質(zhì)的消耗與干物質(zhì)的消耗具有相似的趨勢；添加組血漿中平均尿素水平為28．88 mg／kg，而不添加組為30．57mg/kg，但二者差異不顯著；在整個泌乳期之前就添加保護性蛋氨酸將提高動物的采食量，并對高產(chǎn)奶牛的產(chǎn)奶量具有潛在的增加趨勢（Yekini等，1989）。

    化學保護性蛋氨酸（N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣）和物理保護性蛋氨酸在體外瘤胃液中培養(yǎng)3 h以測定 DL－蛋氨酸轉(zhuǎn)化為甲基硫酸的量，化學保護性蛋氨酸和物理保護性蛋氨酸的降解率分別為對照組的60．0 ％和73．8％（Khristov等，1988）。在39℃、18 h瘤胃液體外培養(yǎng)試驗中，蛋氨酸表現(xiàn)出最大的促瘤胃微生物生長反應(yīng)，DL－S一甲基一蛋氨酸鹽酸鹽和N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣次之，而蛋氨酸羥基類似物和蛋氨酸亞規(guī)則未表現(xiàn)出促生長效應(yīng)（Hegedus等，1993 ）。以上體外培養(yǎng)試驗結(jié)果表明N一羥甲基一DL蛋氨酸鈣可相對避免瘤胃微生物的降解。

    在青年荷斯坦犢牛日糧中添加 0.10 ％ N羥甲基一DL一蛋氨酸鈣，加或不加 0．30 ％ N一羥甲基一L一賴氨酸鈣直到 12周齡，或添加 0．20％  N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣于含57％玉米粉、10％苜蓿草粉、10％燕麥、10％燕麥殼、3％豆粕，粗蛋白質(zhì)水平為13％（干物質(zhì)基礎(chǔ)）的顆粒型開食料中，其體增重、氮平衡、營養(yǎng)物質(zhì)的消化率等未得到改善；在斷奶后的5～12周添加 0．10％ N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣可顯著提高平均增重，肉料比（試驗組、對照組分別為0．38、0．35）；在開食料中將粗蛋白質(zhì)含量提高到 15％，可提高體增重、飼料轉(zhuǎn)化率以及日糧中可消化營養(yǎng)物質(zhì)的含量，處理組血漿蛋氨酸、胱氨酸濃度不受影響，但隨著N－羥甲基一DL一蛋氨酸鈣添加量的增加，蛋氨酸＋胱氨酸占總必需氨基酸的比例呈線性增加（Charles和Schwab，1980）。

    生長牛的氮平衡試驗和血漿游離氨基酸水平的試驗研究表明：生長牛喂以半純合日糧口服N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣和皺胃灌注L一蛋氨酸均比對照組增加日平均氮存留；在肉牛的自然日糧中，添加 N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣或添加用甲醛處理的豆粕，其日增重、增重耗料比與對照組相當或更高并增加氮存留，表明添加劑的促生長效應(yīng)（Baker等，1976）。羔羊日糧中以DL一蛋氨酸、N一羥甲基一DL－蛋氨酸鈣、油酰－DL一蛋氨酸形式添加0．2％的蛋氨酸，在氮平衡上未表現(xiàn)出差異，但油酰一DL一蛋氨酸組羔羊血漿蛋氨酸濃度較低，而DL一蛋氨酸、N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣兩組血漿蛋氨酸濃度本表現(xiàn)出差異，血漿賴氨酸水平差異不顯著（Peteron等，1978）。在飼料中添加 4g／d蛋氨酸或5．3g/d的N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣，5周后與對照組相比，可分別提高羊毛生長104％、122％，表明 N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣具有提高營養(yǎng)、促進羊毛生長等特點（Goldund，1974）。Cottle（1988）在青年閹羊、美利堅羔羊、蕪利奴斷奶羊中所做的試驗，亦得到了相似的結(jié)論。Stewart和 Masters（1990）報道：連續(xù) 3周添加 3．6g／d N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣和不添加組相比較，羊毛生長、體增重以及血漿蛋氨酸水平無差異，但血漿硫酸酯水平較對照組高25％～40％。

    從以上綜述的情況看，N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣對反芻動物生產(chǎn)性能的影響效果不一，但總的來看，在日糧中添加適量的N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣，可提高動物的產(chǎn)奶量、產(chǎn)毛量、日增重。飼料轉(zhuǎn)化率。N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣的添加效應(yīng)，受諸多因素的影響，比如：動物品種與性別、飼糧組成（精粗比例）。添加劑量與添加期別、能量與蛋白質(zhì)營養(yǎng)水平高低、礦物質(zhì)與維生素、氨基酸的組成與平衡等。為了充分發(fā)揮N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣的添加效應(yīng)，必須全面考慮影響反芻動物生產(chǎn)性能的各方面因素。

3   N羥甲基一DL一蛋氨酸鈣的毒性：

雞的生物學試驗表明：在蛋氨酸缺乏日糧中添加0．l％的 N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣，可達到與DL一蛋氨酸同分異構(gòu)體相同的功效，但當添加超過需要量水平時，N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣比DL一蛋氨酸表現(xiàn)更大的毒性（Richanlson等，1976）。羥甲基蛋氨酸鈣對于雞以0．5 ％的水平添加于日糧中和蛋氨酸一樣有效，可提高采食量和日增重，但當以2％水平添加羥甲基蛋氨酸鈣時將導(dǎo)致生長率顯著降低（Buttery等，1977）。

4   N羥甲基一DL一蛋氨酸鈣含量分析方法：

可用硫代硫酸鈉滴定分析N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣中的蛋氨酸含量或用鉻變酸（1，8－二羥基萘一3，6－二磺酸）與其發(fā)生顯色反應(yīng)并采用分光光度法來分析甲醛的含量，從而得以分析測定出N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣純品或混合物中的含量。上述方法測定蛋氨酸和甲酸的回收率均較高，分別為97．2％、99．3 ％，而且采用上述方法對N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣中蛋氨酸一甲醛比例的測定與理論值相吻合（Ranfft，1981），因此這兩種方法均可采用。

5   N一羥甲基一DL一蛋氨酸鈣生物學效價的評定方法：

可通過飼養(yǎng)試驗以觀察動物的生長生產(chǎn)性能指標（如日增重、產(chǎn)毛量、產(chǎn)奶量、采食量。耗料增重比、飼料轉(zhuǎn)化效率等）；也可通過動物生理生化代謝試驗以觀察血漿（血清）中尿素、尿酸、蛋氨酸、甲基硫醇、硫酸酯水平以及通過氮平衡試驗、體外水解試驗等評定。這些方法可以單獨使用，亦可結(jié)合使用，應(yīng)視具體情況靈活應(yīng)用。