過(guò)瘤胃賴氨酸在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用及影響其飼用效果的因素

高昌鵬 桂瑞麒 趙海霞 周玉香

(寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，銀川 750021)

在畜牧生產(chǎn)中，為追求生產(chǎn)性能最大化而使飼糧配方中蛋白質(zhì)水平過(guò)高的做法并不少見。然而，過(guò)高的飼糧蛋白質(zhì)水平除了會(huì)增加飼養(yǎng)成本和造成環(huán)境污染外，還會(huì)給動(dòng)物造成不必要的新陳代謝負(fù)擔(dān)。蛋白質(zhì)是以氨基酸的形式被機(jī)體消化和吸收的，蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)實(shí)際為氨基酸營(yíng)養(yǎng)，以氨基酸而不是蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)的飼糧配方已成為反芻動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)的基本策略。有些氨基酸在反芻動(dòng)物體內(nèi)的合成量無(wú)法滿足生產(chǎn)需要，需從飼糧中補(bǔ)充。由于負(fù)面環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的影響，人們開始確保在飼糧蛋白質(zhì)不過(guò)量的情況下滿足動(dòng)物的需求[1]。對(duì)于反芻動(dòng)物來(lái)講，在復(fù)雜的瘤胃微生物發(fā)酵系統(tǒng)中直接添加氨基酸會(huì)被瘤胃微生物降解而影響其生物功效，故通常以過(guò)瘤胃氨基酸的形式添加。大量研究表明，賴氨酸是反芻動(dòng)物最主要的限制性氨基酸之一，而限制性的順序通常取決于其在瘤胃非降解蛋白質(zhì)中的相對(duì)含量以及動(dòng)物種類和飼糧組成[2]。因此，在飼糧中補(bǔ)充過(guò)瘤胃賴氨酸是優(yōu)化反芻動(dòng)物生產(chǎn)性能和減少氮排泄的一種方式[3]。本文基于近些年來(lái)的相關(guān)研究，對(duì)過(guò)瘤胃賴氨酸在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用及影響其飼用效果的因素作一綜述，以期為今后進(jìn)一步的研究提供參考。

1 過(guò)瘤胃賴氨酸對(duì)反芻動(dòng)物的影響

現(xiàn)如今，反芻動(dòng)物蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)已從傳統(tǒng)的粗蛋白質(zhì)或可消化蛋白質(zhì)等的研究，轉(zhuǎn)向了以小腸氨基酸為基礎(chǔ)的新蛋白質(zhì)體系。這也使得過(guò)瘤胃賴氨酸在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中有了廣泛的應(yīng)用。其中，比較直觀的表現(xiàn)是飼料行業(yè)中過(guò)瘤胃賴氨酸產(chǎn)量的快速增長(zhǎng)。

1.1 生長(zhǎng)性能

提高動(dòng)物生長(zhǎng)性能是畜牧業(yè)一直以來(lái)的發(fā)展目標(biāo)之一，而生長(zhǎng)性能直接影響到動(dòng)物最終的屠宰性能。反映反芻動(dòng)物生長(zhǎng)性能的主要指標(biāo)有平均日增重、干物質(zhì)采食量和料重比等。因?yàn)橛衩椎馁嚢彼岷枯^低，在含有大量玉米的飼糧中，賴氨酸是生長(zhǎng)肉牛的第一限制性氨基酸。研究發(fā)現(xiàn)，給飼喂玉米和玉米副產(chǎn)品飼糧的肉牛分別補(bǔ)充5.0、10.0和15.0 g/d過(guò)瘤胃賴氨酸，對(duì)照組不添加過(guò)瘤胃賴氨酸，結(jié)果表明，各試驗(yàn)組的平均日增重均顯著高于對(duì)照組[4]。但在飼喂含有豆粕的飼糧時(shí)補(bǔ)充過(guò)瘤胃賴氨酸則肉牛的平均日增重沒(méi)有顯著增加[5]，原因可能是豆粕是賴氨酸很好的來(lái)源。郭偉等[6]報(bào)道，飼糧蛋白質(zhì)水平降低1%～4%并補(bǔ)充過(guò)瘤胃賴氨酸和尿素能夠使肉羊的生長(zhǎng)性能達(dá)到正常水平，從而節(jié)省蛋白質(zhì)飼料。Rajwade等[7]研究報(bào)道，飼喂過(guò)瘤胃賴氨酸能提高犢牛的平均日增重，對(duì)干物質(zhì)采食量沒(méi)有顯著影響。Prestegaard等[8]報(bào)道，過(guò)瘤胃賴氨酸的飼喂對(duì)肉牛干物質(zhì)采食量、平均日增重和料重比無(wú)顯著影響，但在初始體重沒(méi)有顯著差異的情況下，能顯著提高終末體重。Sai等[9]研究了添加過(guò)瘤胃氨基酸對(duì)犢牛(7月齡)生長(zhǎng)性能的影響，結(jié)果表明，添加組的平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率比未添加組分別提高15.8%和12.5%。Gami等[10]在粗蛋白質(zhì)含量為120 g/kg的印度摩拉水牛犢牛飼糧中添加過(guò)瘤胃賴氨酸，結(jié)果表明，試驗(yàn)組的平均日增重比對(duì)照組提高17.75%，說(shuō)明在生長(zhǎng)水牛飼糧中添加過(guò)瘤胃賴氨酸能提高氮利用率，節(jié)約蛋白質(zhì)，對(duì)熱帶地區(qū)經(jīng)濟(jì)水牛的生長(zhǎng)性能具有積極影響。綜合上述各研究結(jié)果可以得出，添加適量的過(guò)瘤胃賴氨酸能夠在一定程度上提高反芻動(dòng)物的生長(zhǎng)性能，原因可能是因?yàn)檫^(guò)瘤胃賴氨酸在反芻動(dòng)物體內(nèi)能夠參與骨骼肌、血紅蛋白、膠原蛋白和酶等機(jī)體蛋白質(zhì)的合成，同時(shí)可以通過(guò)自噬體-溶酶體途徑抑制肌纖維蛋白質(zhì)降解，從而維持機(jī)體蛋白質(zhì)的穩(wěn)定，促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育[11]。

1.2 泌乳性能

賴氨酸通常被認(rèn)為是乳蛋白合成的第一限制性氨基酸，特別是在飼喂以玉米為基礎(chǔ)飼糧的高產(chǎn)奶牛中。反芻動(dòng)物代謝蛋白質(zhì)可以通過(guò)組合不同的飼料成分或添加過(guò)瘤胃氨基酸來(lái)調(diào)節(jié)，以最低的飼糧蛋白質(zhì)水平滿足最大的生產(chǎn)需求，從而提高氨基酸用于乳蛋白合成的效率并減少氮的排泄。Metcalf等[12]指出，當(dāng)氨基酸的供應(yīng)低于反芻動(dòng)物的生產(chǎn)需要時(shí)，其用于乳蛋白合成的效率較高，并且這種效率隨著氨基酸供應(yīng)量的增加而降低。而關(guān)于過(guò)瘤胃賴氨酸對(duì)乳蛋白合成影響的報(bào)道不盡一致，有研究還伴隨對(duì)干物質(zhì)采食量的負(fù)面影響[13]。這可能歸因于不同研究中的試驗(yàn)條件不同，如飼糧蛋白質(zhì)水平、不可降解蛋白質(zhì)的消化率以及過(guò)瘤胃賴氨酸的添加量。

Robinson等[14]給泌乳早期和中期的奶牛添加過(guò)瘤胃賴氨酸，結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，泌乳早期奶牛的產(chǎn)奶量和乳蛋白率都有所提高，而泌乳中期奶牛僅乳脂率有所提高，分析原因可能是飼糧賴氨酸和粗蛋白質(zhì)含量較低，奶牛處于泌乳早期而不是中期或后期時(shí)，添加過(guò)瘤胃賴氨酸能夠較快地提高乳蛋白合成[15]，由于添加過(guò)瘤胃賴氨酸而增加的產(chǎn)奶量很可能是通過(guò)提高代謝蛋白質(zhì)用于乳蛋白合成的效率而實(shí)現(xiàn)的；而給泌乳中期奶牛添加過(guò)瘤胃賴氨酸可能使得氨基酸供應(yīng)量超過(guò)了生產(chǎn)需要量，從而通過(guò)糖異生途徑將多余的氨基酸轉(zhuǎn)移到乳脂合成上。Bernard等[16]對(duì)泌乳高峰期奶牛的試驗(yàn)結(jié)果表明，給產(chǎn)奶量36 kg/d以上的奶牛添加37 g/d過(guò)瘤胃賴氨酸可以提高乳脂和乳蛋白含量以及能量校正乳產(chǎn)量，但對(duì)產(chǎn)奶量36 kg/d以下的奶牛沒(méi)有明顯影響，這表明相同條件下，添加過(guò)瘤胃賴氨酸后高產(chǎn)奶牛更容易提高乳成分含量。Giallongo等[17]指出，過(guò)瘤胃賴氨酸、蛋氨酸和組氨酸的組合添加可以提高飼喂代謝蛋白質(zhì)缺乏飼糧奶牛的產(chǎn)奶量，并改善乳成分含量。Awawdeh[18]研究表明，添加過(guò)瘤胃賴氨酸和蛋氨酸可以提高奶牛的產(chǎn)奶量和乳蛋白率，并且在改善奶牛泌乳性能方面組合添加的效果優(yōu)于單獨(dú)添加。這可能是因?yàn)檠a(bǔ)充的過(guò)瘤胃賴氨酸促進(jìn)了其他氨基酸的利用，從而使氨基酸向腸道吸收部位的輸送水平達(dá)到了泌乳奶牛的生產(chǎn)需要量。Robinson等[19]研究發(fā)現(xiàn)，給奶牛聯(lián)合添加過(guò)瘤胃賴氨酸、蛋氨酸和異亮氨酸能夠提高乳糖含量，而單獨(dú)添加異亮氨酸可能會(huì)導(dǎo)致腸道氨基酸不平衡，這種乳糖合成的增加可能是通過(guò)直接刺激負(fù)責(zé)乳糖合成的酶或其合成的代謝過(guò)程而發(fā)生的。

1.3 血液生化指標(biāo)

血液生化指標(biāo)是反映特定組織或全身代謝過(guò)程變化的重要指標(biāo)。Prestegaard等[20]研究發(fā)現(xiàn)，育肥羊在飼喂后8 h血漿賴氨酸含量會(huì)隨著過(guò)瘤胃賴氨酸添加量的增加而升高。血液中任何必需氨基酸含量的增加通常意味著它的供應(yīng)超過(guò)了蛋白質(zhì)合成的能力，正如第一限制性氨基酸所規(guī)定的那樣。相反，當(dāng)提供第一限制性氨基酸時(shí)，血液中其他氨基酸含量的降低表明合成代謝的利用率更高，因?yàn)檠a(bǔ)充限制氨基酸會(huì)消除先前基礎(chǔ)飼糧對(duì)蛋白質(zhì)合成的限制[21]。

Rajwade等[22]和Singh等[23]研究發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充過(guò)瘤胃賴氨酸不會(huì)影響犢牛血液中總蛋白、白蛋白和免疫球蛋白的含量，但能顯著降低尿素氮的含量，這可能是由于氨基酸在組織生長(zhǎng)中的利用率提高和在腸道中的吸收率增加，因?yàn)槟蛩氐菣C(jī)體內(nèi)各組織蛋白質(zhì)分解代謝的終產(chǎn)物，與氨基酸的利用效率呈負(fù)相關(guān)[24]；同時(shí)，尿素氮含量能夠很好反映出飼糧或者小腸可吸收氨基酸的平衡程度，因?yàn)榉雌c動(dòng)物利用代謝蛋白質(zhì)的效率高度依賴于氨基酸的吸收。Amrutkar等[25]指出，添加過(guò)瘤胃賴氨酸能顯著降低泌乳早期奶牛的血漿甘油三酯和極低密度脂蛋白含量。Sheikh等[26]研究了過(guò)瘤胃賴氨酸和蛋氨酸對(duì)奶牛血液生化指標(biāo)的影響，基礎(chǔ)飼糧由20%小麥秸稈、40%玉米秸稈和40%精料混合物組成，結(jié)果表明，與未添加組相比，添加組奶牛血漿葡萄糖和免疫球蛋白含量顯著升高，谷草轉(zhuǎn)氨酶活性顯著降低，谷丙轉(zhuǎn)氨酶活性無(wú)顯著變化，但數(shù)值均在正常的生理范圍內(nèi)。以上研究結(jié)果的不同，可能歸因于過(guò)瘤胃賴氨酸添加量、飼糧營(yíng)養(yǎng)水平和反芻動(dòng)物個(gè)體代謝等的差異。因此，今后需要進(jìn)一步研究過(guò)瘤胃賴氨酸在不同飼糧營(yíng)養(yǎng)水平以及反芻動(dòng)物不同品種、不同生理階段下的添加效果。

1.4 消化代謝

在消化代謝方面，氮的代謝反映了飼糧蛋白質(zhì)沉積效率和氨基酸的平衡狀況，飼糧營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率是體現(xiàn)動(dòng)物對(duì)飼糧營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用情況和生理狀況的重要指標(biāo)，而能量是飼糧的重要組成部分及動(dòng)物體內(nèi)一切代謝活動(dòng)和生產(chǎn)活動(dòng)的基礎(chǔ)，且賴氨酸作為生酮氨基酸之一，當(dāng)機(jī)體內(nèi)可利用的碳水化合物較少時(shí)，能夠生成酮體參與葡萄糖的代謝，從而為機(jī)體提供能量[27]。Haque等[28]研究發(fā)現(xiàn)，給奶牛補(bǔ)充過(guò)瘤胃賴氨酸可以提高蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化效率，降低氮的排出，氮利用率提高的原因可能是由于瘤胃內(nèi)氨氣(NH3)濃度減少，進(jìn)而減少了門靜脈對(duì)NH3的吸收以及肝臟中尿素的生成。有研究顯示，以過(guò)瘤胃氨基酸的方式往飼糧中添加滿足犢牛代謝需要量的賴氨酸和蛋氨酸，可提高犢牛生長(zhǎng)早期的能量利用效率[29]。Dinn等[30]在低蛋白質(zhì)奶牛飼糧中添加過(guò)瘤胃賴氨酸可以使粗蛋白質(zhì)表觀消化率顯著降低，對(duì)干物質(zhì)表觀消化率以及乳尿素氮含量、糞氮排出量、氮沉積和能量代謝沒(méi)有顯著影響，而粗蛋白質(zhì)表觀消化率顯著降低，其原因可能是過(guò)瘤胃賴氨酸添加過(guò)量，超過(guò)了奶牛對(duì)其的耐受力或抑制了其他氨基酸的吸收所致。

有研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加過(guò)瘤胃賴氨酸和蛋氨酸后，乳尿素氮含量顯著提高，氮表觀消化率沒(méi)有顯著變化[31]。乳尿素氮的含量主要取決于飼糧的能氮比，飼糧中可發(fā)酵碳水化合物會(huì)由于微生物可利用的能量較低而限制微生物的生長(zhǎng)，從而導(dǎo)致較高的乳氮值。而乳尿素氮含量的降低可以表明乳腺的氨基酸分解代謝降低，整體氮效率提高。有學(xué)者建議使用尿肌酐與總氮的比值作為判斷飼糧蛋白質(zhì)和能量失衡的一種方式，因?yàn)榧◆皇苓@種失衡的影響。上述過(guò)瘤胃賴氨酸對(duì)反芻動(dòng)物消化代謝的影響不盡相同，其原因可能是由于不同研究所用過(guò)瘤胃賴氨酸產(chǎn)品的小腸有效釋放率以及飼糧中的可吸收氨基酸含量有所不同造成的。筆者認(rèn)為，今后應(yīng)積極探討優(yōu)化過(guò)瘤胃氨基酸技術(shù)，規(guī)范和完善行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

1.5 瘤胃發(fā)酵參數(shù)及微生物

瘤胃是反芻動(dòng)物特有的消化器官，對(duì)其發(fā)酵參數(shù)及內(nèi)部微生物的研究有助于更好地了解瘤胃發(fā)酵活動(dòng)及對(duì)反芻動(dòng)物生產(chǎn)性能的影響。Prestegaard等[32]為了研究過(guò)瘤胃賴氨酸對(duì)瘤胃體外發(fā)酵的影響，采用單流連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)，以3組飼糧作為發(fā)酵底物進(jìn)行體外模擬瘤胃發(fā)酵試驗(yàn)，分別是以由玉米、豆粕和玉米青貯組成的賴氨酸缺乏飼糧(對(duì)照組)，由玉米、過(guò)瘤胃豆粕和玉米青貯組成的賴氨酸充足飼糧(試驗(yàn)Ⅰ組)，以及由玉米、豆粕、玉米青貯和過(guò)瘤胃賴氨酸組成的賴氨酸充足飼糧(試驗(yàn)Ⅱ組)，結(jié)果表明，各組間有機(jī)物和粗蛋白質(zhì)消化率以及氨態(tài)氮和揮發(fā)性脂肪酸濃度均無(wú)顯著差異，賴氨酸消化率試驗(yàn)Ⅱ組顯著高于對(duì)照組和試驗(yàn)Ⅰ組，微生物效率試驗(yàn)Ⅱ組與對(duì)照組和試驗(yàn)Ⅰ組相比均有增加的趨勢(shì)。Kong等[33]在奶牛飼糧中分別添加1.21%和0.85%過(guò)瘤胃賴氨酸后發(fā)現(xiàn)，瘤胃微生物對(duì)賴氨酸不敏感，賴氨酸可能不會(huì)通過(guò)干擾瘤胃發(fā)酵而成為限制性氨基酸，受賴氨酸影響的細(xì)菌數(shù)量非常有限，僅幾種產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)丁酸菌，然而這并不足以改變瘤胃發(fā)酵和微生物區(qū)系的穩(wěn)定性。Armentano等[34]報(bào)道，奶牛飼糧添加過(guò)瘤胃賴氨酸降低了泌乳早期和中期的瘤胃丁酸濃度，提高了泌乳中期的瘤胃乙酸和丙酸濃度，而這樣引起的揮發(fā)性脂肪酸的變化并不能很好地反映在相應(yīng)的乳脂變化中，因?yàn)閾]發(fā)性脂肪酸樣本代表1個(gè)時(shí)間點(diǎn)，而乳脂反映的則是全天。有研究者發(fā)現(xiàn)，在低蛋白質(zhì)飼糧中添加過(guò)瘤胃賴氨酸有降低奶牛瘤胃液pH的趨勢(shì)，對(duì)揮發(fā)性脂肪酸濃度無(wú)顯著影響[30]。Sun等[35]研究認(rèn)為，添加賴氨酸錳螯合物和蛋氨酸鋅可以提高山羊瘤胃內(nèi)切-1,4-β-D-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶的活性，這2種酶可以降解植物纖維，其活性的增加意味著粗纖維消化率的增加。賴氨酸和蛋氨酸對(duì)內(nèi)切-1,4-β-D-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶活性的影響機(jī)制尚不清楚。一個(gè)可能的解釋是賴氨酸和蛋氨酸能夠通過(guò)復(fù)雜的機(jī)制促進(jìn)這2種酶的蛋白質(zhì)合成，包括DNA聚合酶和RNA聚合酶活性的增加以及蛋白質(zhì)合成途徑的激活。

上述結(jié)果說(shuō)明，過(guò)瘤胃賴氨酸對(duì)瘤胃發(fā)酵參數(shù)及微生物的作用效果不顯著。造成這種現(xiàn)象的原因可能是，過(guò)瘤胃賴氨酸的添加量占飼糧總體飼喂量的比值通常非常小，在飼糧配合不合理或者是飼養(yǎng)管理水平相對(duì)粗放的情況下，添加過(guò)瘤胃氨基酸的效果可能會(huì)被掩蓋，從而導(dǎo)致最終效果不明顯；還有可能是因?yàn)殡S著反芻動(dòng)物年齡的增長(zhǎng)，瘤胃持續(xù)發(fā)育到更成熟的狀態(tài)，并且瘤胃微生物區(qū)系已被證明能夠迅速適應(yīng)輕微的飼糧變化[36]。

1.6 屠宰性能和肉品質(zhì)

隨著生活水平的提高，人們對(duì)食品質(zhì)量也有了更高的要求。對(duì)于肉而言，品質(zhì)的高低會(huì)影響其風(fēng)味和口感。而對(duì)于養(yǎng)殖業(yè)來(lái)講，動(dòng)物的屠宰性能與其經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)。高昌鵬等[37]研究表明，羊肉pH45 min隨著飼糧過(guò)瘤胃賴氨酸添加量的增多而降低，出現(xiàn)這一結(jié)果的原因可能是由于賴氨酸在機(jī)體內(nèi)可以通過(guò)生化反應(yīng)氧化供能，肌肉中酸性物質(zhì)含量升高，從而使得pH下降。Ahn等[38]研究得出，添加過(guò)瘤胃賴氨酸對(duì)肉牛眼肌面積、背膘厚度、肉色和肌紅蛋白值均無(wú)顯著影響。郭俊強(qiáng)[39]研究指出，給灘羊飼喂過(guò)瘤胃賴氨酸和蛋氨酸，可顯著提高羊肉嫩度、大理石花紋和熟肉率。高巖等[40]給對(duì)照組飼喂基礎(chǔ)飼糧，試驗(yàn)組在基礎(chǔ)飼糧中添加過(guò)瘤胃賴氨酸和蛋氨酸(同時(shí)基礎(chǔ)飼糧蛋白質(zhì)水平降低1.71%)，結(jié)果表明，試驗(yàn)組奶公牛能保持與對(duì)照組同等的肉品質(zhì)和肌肉脂肪酸含量，這可能是由于飼糧中的過(guò)瘤胃氨基酸補(bǔ)充了低蛋白質(zhì)飼糧缺乏的必需氨基酸，滿足了試驗(yàn)牛生長(zhǎng)所需的氨基酸。Teixeira等[41]報(bào)道，添加40 g/d過(guò)瘤胃賴氨酸提高了肉牛胴體瘦肉率，降低了背膘厚度，并且有提高肌肉水分含量的趨勢(shì)，這表明用于合成代謝的氨基酸利用率增加。綜上所述，適宜過(guò)瘤胃賴氨酸的添加對(duì)反芻動(dòng)物屠宰性能和肉品質(zhì)有一定程度的改善，而具體作用機(jī)理尚待進(jìn)一步研究。

1.7 抗氧化和免疫機(jī)能

抗氧化能力是維持機(jī)體健康的重要因素。高含量的自由基會(huì)引發(fā)體內(nèi)的氧化應(yīng)激，而谷胱甘肽過(guò)氧化物酶和超氧化物歧化酶可以清除自由基[42]。丙二醛是脂質(zhì)過(guò)氧化的終產(chǎn)物，其含量可反映機(jī)體的氧化損傷程度[43]。有研究表明，在圍產(chǎn)期飼喂過(guò)瘤胃賴氨酸能夠降低產(chǎn)犢前和產(chǎn)后奶牛血清丙二醛含量，提高產(chǎn)犢前奶牛血清谷胱甘肽過(guò)氧化物酶和超氧化物歧化酶活性以及產(chǎn)后奶牛血清總抗氧化能力[44]。氨基酸通過(guò)調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的激活、增殖以及抗體和細(xì)胞因子的產(chǎn)生在免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用，氨基酸缺乏會(huì)直接損害動(dòng)物的免疫功能[45]。例如，賴氨酸缺乏限制了細(xì)胞因子的合成和淋巴細(xì)胞的增殖，而補(bǔ)飼過(guò)瘤胃賴氨酸對(duì)動(dòng)物機(jī)體的先天免疫功能有一定的調(diào)節(jié)作用[46]，因?yàn)檫^(guò)瘤胃賴氨酸能夠通過(guò)釋放單核因子或者通過(guò)神經(jīng)調(diào)控胸腺和脾臟的功能，而胸腺和脾臟是機(jī)體發(fā)揮免疫功能的重要器官。中性粒細(xì)胞是機(jī)體免疫防御的第1道防線，同時(shí)也是促炎細(xì)胞因子的重要來(lái)源之一，在免疫監(jiān)視和防御病原體方面發(fā)揮關(guān)鍵作用[47]。有研究顯示，添加過(guò)瘤胃賴氨酸可顯著下調(diào)綿羊巨噬細(xì)胞中促炎細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和趨化因子CXCL-16的表達(dá)[48]。Tsiplakou等[49]研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，綿羊飼喂5.0 g/d過(guò)瘤胃賴氨酸后中性粒細(xì)胞的白細(xì)胞介素-1α(IL-1α)、白細(xì)胞介素-10(IL-10)、髓樣分化因子88(MyD88)和信號(hào)傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子(STAT3)以及單核細(xì)胞的IL-1α、IL-10和血紅素氧合酶-1(HO-1)的mRNA相對(duì)表達(dá)量均顯著降低，這些細(xì)胞因子的高表達(dá)通常與炎癥事件有關(guān)。因此，飼糧中添加過(guò)瘤胃賴氨酸可以改善抗氧化能力，下調(diào)一些與促炎信號(hào)有關(guān)因子的表達(dá)，增強(qiáng)機(jī)體的天然免疫應(yīng)答。

先前的研究結(jié)果表明，免疫抑制通常與能量攝入不足有關(guān)[50]。例如，當(dāng)奶牛處在過(guò)渡期(產(chǎn)犢前3周到產(chǎn)后3周)時(shí)，會(huì)經(jīng)歷顯著的生理和免疫學(xué)變化[51]。Grummer等[52]報(bào)道，過(guò)渡期奶牛的平均干物質(zhì)采食量減少了高達(dá)30%，并伴隨著由于泌乳開始而增加的能量需求，需求量超過(guò)了攝入量，奶牛調(diào)動(dòng)脂肪儲(chǔ)備來(lái)彌補(bǔ)能量攝入的不足，導(dǎo)致能量負(fù)平衡。有研究表明，即使是適度的能量飼料，過(guò)量飼喂也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)后奶牛代謝疾病(如酮病和脂肪肝)的發(fā)生率增加[53]。奶牛過(guò)渡期能量負(fù)平衡可以通過(guò)測(cè)定其血清游離脂肪酸和β-羥丁酸濃度來(lái)判斷。Delelesse[44]研究發(fā)現(xiàn)，在高能量飼糧中添加40 g/d過(guò)瘤胃賴氨酸能夠降低過(guò)渡期奶牛血清β-羥丁酸和游離脂肪酸濃度，提高干物質(zhì)采食量和葡萄糖利用率，從而改善機(jī)體免疫機(jī)能，降低代謝疾病的發(fā)生率。這可能是因?yàn)樘砑舆^(guò)瘤胃賴氨酸提高了肉堿的生物利用度，而肉堿作為賴氨酸的一種甲基化形式，能夠在脂肪酸β氧化過(guò)程中以脂酰肉堿的形式將長(zhǎng)鏈脂肪酸從線粒體膜外轉(zhuǎn)移到膜內(nèi)并產(chǎn)生能量，同時(shí)降低游離脂肪酸濃度，進(jìn)而使得脂肪組織的流動(dòng)性減弱，β-羥丁酸濃度降低，最終減少了酮體形成，緩解了能量負(fù)平衡[54]。因此，過(guò)瘤胃賴氨酸的添加在調(diào)節(jié)反芻動(dòng)物機(jī)體能量水平以調(diào)控其免疫抑制的過(guò)程中起著重要作用。

2 影響過(guò)瘤胃賴氨酸飼用效果的因素

2.1 加工制備方法

20世紀(jì)70年代，針對(duì)過(guò)瘤胃氨基酸的大部分研究都是嵌入單個(gè)氨基酸或氨基酸混合物的合成聚合物。這種聚合物可以抵抗瘤胃降解，并在小腸的溫和酸性條件下溶解，釋放氨基酸供腸道吸收。然而，聚合物的高昂成本以及在畜產(chǎn)品中聚合物的殘留問(wèn)題使這種方法在實(shí)際應(yīng)用中不太可行。因此，后來(lái)研究者將脂質(zhì)作為氨基酸的載體，開始重點(diǎn)研發(fā)。使用脂質(zhì)作為涂層材料已經(jīng)開發(fā)出諸如微膠囊化和基質(zhì)技術(shù)的過(guò)瘤胃保護(hù)方法。

由于瘤胃環(huán)境的特殊性，機(jī)械混合、飼糧水分含量以及增加與飼糧顆粒接觸的時(shí)間都可能會(huì)影響過(guò)瘤胃賴氨酸產(chǎn)品的功效，而過(guò)瘤胃賴氨酸產(chǎn)品的顆粒大小和保護(hù)涂層會(huì)影響其混合過(guò)程和暴露在飼糧顆粒中的易損性[55]。一些脂質(zhì)，特別是未酯化的飽和脂肪酸，作為包被材料在理論上能有效地防止賴氨酸被瘤胃降解，但可能會(huì)因咀嚼過(guò)程降低過(guò)瘤胃率[56]，使得過(guò)瘤胃效果有限。類似的使用對(duì)pH敏感材料的包被方法也被考慮過(guò)，但受到了類似的限制。還有就是，即使免于被瘤胃微生物降解，也可能不能有效地釋放賴氨酸，因?yàn)閯?dòng)物體內(nèi)存在的條件可能不是理想的[57]。

Velle等[58]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)飼喂賴氨酸鹽酸鹽時(shí)，8 h內(nèi)只有16%的賴氨酸逃脫了被瘤胃降解。Wu等[59]研究發(fā)現(xiàn)，在氫化脂肪涂層中添加油酸對(duì)賴氨酸過(guò)瘤胃效果的影響，結(jié)果表明，隨著油酸水平從2%增加到4%，瘤胃降解率升高，減少了小腸輸送的賴氨酸量。羥甲基賴氨酸鈣鹽是賴氨酸鹽酸鹽與甲醛在氫氧化鈣水溶液中反應(yīng)生成的賴氨酸衍生物。Kenna等[60]報(bào)道，在玉米青貯飼糧條件下添加羥甲基賴氨酸鈣鹽對(duì)奶牛生產(chǎn)性能沒(méi)有顯著影響，他們認(rèn)為這可能是由于將賴氨酸與飼糧酸性成分混合后，使其從受保護(hù)的形式中釋放出來(lái)而被過(guò)早的降解了。Elwakee等[61]給綿羊飼喂羥甲基賴氨酸鈣鹽后觀察到血漿賴氨酸含量隨著添加量的增加呈線性增加。血漿賴氨酸含量對(duì)羥甲基賴氨酸鈣鹽的反應(yīng)反映了該產(chǎn)品既能保護(hù)賴氨酸免受瘤胃微生物降解，又能以可吸收的形式向腸道提供賴氨酸的能力。

甘油三酯在酸催化下水解為脂肪酸和甘油，并且在水含量較多的環(huán)境中，酸催化的水解作用更大。因此，當(dāng)飼糧中青貯比例較高，并伴隨有大量的水和有機(jī)酸時(shí)，會(huì)影響脂膜賴氨酸產(chǎn)品中賴氨酸的保留量。Reiners等[62]的研究結(jié)果也表明，制造方法以及飼糧的理化特性都會(huì)影響脂膜賴氨酸產(chǎn)品提供給反芻動(dòng)物的賴氨酸含量。因此，要成為代謝氨基酸的有效來(lái)源，過(guò)瘤胃氨基酸產(chǎn)品必須經(jīng)得起飼料混合、動(dòng)物咀嚼和瘤胃發(fā)酵。

目前納米技術(shù)已經(jīng)成為一個(gè)有著諸多應(yīng)用的新領(lǐng)域，如藥物遞送納米載體已經(jīng)在醫(yī)學(xué)上得到了大量的應(yīng)用，脂質(zhì)納米技術(shù)也由于其成分安全、制備方法簡(jiǎn)單、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注[63]，而它在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中的應(yīng)用依然很少?；诖?，有研究者提出了一種新的過(guò)瘤胃方法，該方法依賴于納米技術(shù)來(lái)跨越瘤胃運(yùn)送內(nèi)容物?；诜酋セ柡椭舅釋?duì)瘤胃降解的天然抵抗力，選擇其作為構(gòu)建固體納米顆粒的脂質(zhì)基質(zhì)，通過(guò)依靠比瘤胃液密度更小的顆粒，這些攜帶者將更快地穿過(guò)瘤胃，比傳統(tǒng)方法可在更大程度上降低降解率，并在腸道水平上表現(xiàn)出更好的吸收能力。通過(guò)瘤胃發(fā)酵來(lái)評(píng)價(jià)納米顆粒抵抗瘤胃降解和負(fù)載賴氨酸的能力，發(fā)現(xiàn)固體脂質(zhì)納米顆?？梢缘挚沽鑫附到忾L(zhǎng)達(dá)24 h，而且還能使賴氨酸含量不受瘤胃微生物區(qū)系的影響[64]。根據(jù)目前的發(fā)現(xiàn)，建議對(duì)納米顆粒進(jìn)行深入研究，以幫助改進(jìn)過(guò)瘤胃技術(shù)。

2.2 飼糧因素

飼糧類型以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的添加使用和含量大小等均會(huì)影響過(guò)瘤胃賴氨酸在動(dòng)物體內(nèi)的飼用效果。Nichols等[65]在不同基礎(chǔ)飼糧條件下給經(jīng)產(chǎn)荷斯坦奶牛添加過(guò)瘤胃賴氨酸后發(fā)現(xiàn)，玉米酒糟飼糧組的干物質(zhì)采食量、產(chǎn)奶量和乳蛋白含量均高于豆粕飼糧組，而即使在補(bǔ)充過(guò)瘤胃賴氨酸之后，玉米酒糟飼糧可能仍然缺乏賴氨酸，因?yàn)檠褐械馁嚢彼岷坎](méi)有升高。Girma等[66]報(bào)道，在高能量飼糧中添加過(guò)瘤胃賴氨酸提高了奶牛產(chǎn)后的干物質(zhì)采食量，降低了血清游離脂肪酸和β-羥丁酸濃度，對(duì)產(chǎn)奶量、乳脂和乳糖含量沒(méi)有顯著影響。高昌鵬等[67]研究發(fā)現(xiàn)，蕎麥秸稈飼糧中添加過(guò)瘤胃賴氨酸可以降低灘羊的料重比，減少糞氮、尿氮的排出量，增加氮的沉積。Paz等[68]研究了低脂干酒糟及其可溶物(DDGS)飼糧中添加過(guò)瘤胃賴氨酸對(duì)奶牛的影響，結(jié)果表明，與15%低脂DDGS組相比，30%低脂DDGS組奶牛乳蛋白含量有增加的趨勢(shì)，干物質(zhì)采食量、產(chǎn)奶量、乳脂和乳糖含量差異不顯著，阻礙DDGS在奶牛飼糧中使用效果的2個(gè)因素是氨基酸與乳蛋白合成需要量的比例不平衡和脂肪含量過(guò)高；添加低脂DDGS可以減少多不飽和脂肪酸的負(fù)荷，但會(huì)產(chǎn)生與乳脂抑制相關(guān)的瘤胃生物氫化中間體，而過(guò)瘤胃賴氨酸能夠解除DDGS在飼糧中使用量的增加所引起的乳脂抑制。Piepenbrink等[69]研究了低蛋白質(zhì)飼糧中添加過(guò)瘤胃氨基酸對(duì)奶牛生產(chǎn)性能的影響，結(jié)果表明，當(dāng)飼糧粗蛋白質(zhì)含量從14%提高到18%時(shí)，提高了血漿尿素氮和賴氨酸含量以及產(chǎn)奶量，并且有提高乳蛋白含量的趨勢(shì)。有研究顯示，當(dāng)過(guò)瘤胃氨基酸與脂質(zhì)聯(lián)合使用時(shí)能加強(qiáng)脂質(zhì)向乳腺的運(yùn)輸，從而增加乳脂含量[70]，這可能是因?yàn)轱暭Z中的甘油三酯是以脂蛋白的形式運(yùn)輸?shù)模鴺O低密度脂蛋白是脂質(zhì)進(jìn)入乳腺的主要形式。

2.3 氨基酸間的互作

氨基酸間的互作包括氨基酸失衡、拮抗、缺乏與過(guò)量4種情況。氨基酸失衡會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物生產(chǎn)性能下降，通過(guò)調(diào)節(jié)缺乏的氨基酸含量可以改變這種失衡狀態(tài)。賴氨酸缺乏可引起蛋白質(zhì)代謝和功能障礙，從而影響動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育。Weekes等[71]報(bào)道，扣除飼糧部分賴氨酸可導(dǎo)致奶牛乳蛋白含量下降，但不會(huì)影響產(chǎn)奶量。這可能是由于賴氨酸不足影響了飼糧氨基酸平衡，使得進(jìn)食氮減少，氮沉積降低，導(dǎo)致奶牛對(duì)氮的消化率和代謝率均降低，從而使得乳蛋白含量下降，而泌乳奶牛在許多非理想營(yíng)養(yǎng)條件下有維持產(chǎn)奶量的極大靈活性。Misciattelli等[72]研究表明，在缺乏賴氨酸的奶牛飼糧中補(bǔ)充過(guò)瘤胃賴氨酸，可以提高乳蛋白產(chǎn)量和氨基酸利用率。在反芻動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中，瘤胃微生物區(qū)系是潛在的氨基酸來(lái)源，它還通過(guò)向小腸提供微生物蛋白質(zhì)直接影響氨基酸代謝。而蛋白質(zhì)的效率由其氨基酸組成決定，因此當(dāng)飼糧中過(guò)瘤胃賴氨酸添加量有限時(shí)，微生物蛋白質(zhì)的氨基酸組成可能會(huì)發(fā)生改變。為證實(shí)這一點(diǎn)，需要對(duì)其氨基酸組成進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

自然情況下氨基酸中毒幾乎不存在，機(jī)體會(huì)通過(guò)多種新陳代謝途徑對(duì)富余氨基酸進(jìn)行轉(zhuǎn)化利用[73]。Abe等[74]研究發(fā)現(xiàn)，在犢牛飼糧中添加過(guò)量的過(guò)瘤胃賴氨酸會(huì)導(dǎo)致其腹瀉。Atakora等[75]指出，當(dāng)過(guò)瘤胃賴氨酸添加量超過(guò)基礎(chǔ)需要量時(shí)，動(dòng)物機(jī)體通過(guò)主動(dòng)降解過(guò)程來(lái)分解賴氨酸，而這個(gè)過(guò)程會(huì)降低賴氨酸的利用效率。通常，當(dāng)某種氨基酸過(guò)量時(shí)，往往還伴隨有拮抗作用，即由于某種氨基酸含量過(guò)高而使機(jī)體增加對(duì)另一種或幾種氨基酸需要的現(xiàn)象。賴氨酸和精氨酸同為堿性氨基酸，在胃腸道消化吸收及腎小管重吸收途徑相同，并共用同一種轉(zhuǎn)運(yùn)載體。所以，二者在吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)及代謝方面存在相互競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象[76]。與失衡的情況不同，氨基酸拮抗的效果只能通過(guò)補(bǔ)充被拮抗氨基酸的方式減緩或者逆轉(zhuǎn)，而不能通過(guò)補(bǔ)充限制性氨基酸來(lái)消除。

3 小結(jié)與展望

綜上所述，飼糧中添加過(guò)瘤胃賴氨酸能夠提高反芻動(dòng)物的免疫機(jī)能和氮的轉(zhuǎn)化效率，有助于調(diào)控飼糧蛋白質(zhì)水平，并可在一定程度上改善反芻動(dòng)物的生產(chǎn)性能。加工制備方法、飼糧和氨基酸的互作等因素均會(huì)對(duì)過(guò)瘤胃賴氨酸的飼用效果產(chǎn)生影響。但是，關(guān)于過(guò)瘤胃賴氨酸在反芻動(dòng)物體內(nèi)的作用機(jī)制、代謝調(diào)控途徑以及適宜添加量，目前相關(guān)的數(shù)據(jù)缺乏，仍需要大量研究支持。由于反芻動(dòng)物瘤胃微生物發(fā)酵系統(tǒng)的復(fù)雜性，今后應(yīng)借助各種現(xiàn)代分子生物技術(shù)在該領(lǐng)域做更深入和系統(tǒng)的研究，來(lái)進(jìn)一步闡明過(guò)瘤胃賴氨酸對(duì)反芻動(dòng)物自身相關(guān)指標(biāo)的影響機(jī)理。此外，還應(yīng)繼續(xù)優(yōu)化賴氨酸的過(guò)瘤胃技術(shù)，積極開展反芻動(dòng)物低蛋白質(zhì)飼糧的研究工作，推動(dòng)養(yǎng)殖業(yè)綠色健康發(fā)展。