合成賴氨酸在魚類飼料中的應(yīng)用研究進(jìn)展

xiangzhiwei · 發(fā)表于 2009-3-23 15:50:52

賴氨酸是大多數(shù)水生動物的必需氨基酸，特別是以谷實(shí)類及其加工副產(chǎn)品為基礎(chǔ)日糧時，賴氨酸是第一限制性氨基酸。研究表明：賴氨酸是鯉魚（Bogut等， 2000；Murai等，1982）、斑點(diǎn)叉尾鮰（Li等，1998；Zarate等，1997）、黃尾回（Aoki等，2001）、似石首魚（Webb 等，2003）、對蝦（Fox等，1995）等水生動物的必需氨基酸，缺乏將嚴(yán)重影響這些水生動物的生產(chǎn)性能。在虹鱒小麥蛋白粉日糧中添加晶體氨基酸能替代魚粉型日糧，而不影響其生長（Rodehutscord等，2000）；同樣用55%的豆粕，加上0.5%的晶體賴氨酸也可以完全替代魚粉飼喂尼羅羅非魚魚苗，而不影響生產(chǎn)性能。不添加合成賴氨酸時，鯰魚（Tantikitti等，2001）、堅(jiān)吻鱸（Murillo-Gurrea等，2001）、大西洋鮭（Anderson等，1993）、條紋石鮨（Small和Soares，2000）、對蝦（Bogut等，2000）的食欲降低、生長受阻；條紋石鮨（Small和Soares，2000）、羅非魚（Wu等，1998）、胡鲇（Fagbenro等，1998）、鯰魚（Tantikitti和 Chimsung等，2001）飼料轉(zhuǎn)化率和蛋白沉積率降低。近年來，個別研究還發(fā)現(xiàn)，在陸生動物上，賴氨酸具有促進(jìn)腸道發(fā)育、增強(qiáng)腸道消化吸收能力以及提高動物免疫力等生理作用。本文就合成賴氨酸在水生動物的應(yīng)用效果作一綜述。

1 添加合成賴氨酸可提高幼建鯉的生產(chǎn)性能和疾病抵抗力

對大多數(shù)水生動物而言，其賴氨酸缺乏通常會使動物生長受阻。趙春蓉和周小秋（2005）的研究結(jié)果表明，添加合成賴氨酸能極顯著地提高建鯉增重、采食量和飼料利用率；同時極顯著提高營養(yǎng)物質(zhì)的利用率，這說明建鯉能利用合成賴氨酸。此外，添加合成賴氨酸可有效促進(jìn)生產(chǎn)性能的提高也與投料次數(shù)有關(guān)。每天投喂8 次添加合成賴氨酸的日糧，可顯著提高鯉魚的生產(chǎn)性能。Yamada等（1981）研究表明，鯉魚飼喂添加合成氨基酸的飼料，當(dāng)每天飼喂3次時，增重僅提高了39%；而飼喂18次后，增重提高了175%。這可能是由于增加投喂次數(shù)，可以降低吸收的不同步性，從而提高合成賴氨酸的利用效果

目前，關(guān)于添加合成賴氨酸對水生動物生長的影響有少量報(bào)道。對黃尾回（Ruchimat等，1997）、大麻哈魚（Cheng等，2003）、條紋石鮨（Small和Soares，2000）、羅非魚（Wu等，1998）、非洲鯰（Fagbenro等，1998）、堅(jiān)吻鱸（Murillo-Gurrea 等，2001）等魚類的研究發(fā)現(xiàn)，添加合成賴氨酸能提高增重或生長速度，但當(dāng)賴氨酸添加水平超過一定量后對增重沒有影響，當(dāng)然也有不一致的報(bào)道。 Vilson等（1977）研究表明，添加過量賴氨酸可降低斑點(diǎn)叉尾鮰的生長；還可降低尼羅羅非魚（Santiago和Lovell，1988）、團(tuán)頭魴（陸茂英等，1992）、長吻鮠（解綬啟等，1997）的生長。其原因可能是過量賴氨酸引起飼料利用率降低，從而導(dǎo)致魚生長緩慢。

趙春蓉和周小秋（2005）研究表明，飼料中添加合成賴氨酸后對幼建鯉成活率均有顯著的影響，說明在飼料中添加合成賴氨酸可以提高幼建鯉對疾病的抵抗力。 Gray（1963）研究表明，大鼠不添加合成賴氨酸時，感染炭疽熱的死亡率增加；而通過向大鼠體內(nèi)注射膠原顆粒，發(fā)現(xiàn)動物整個單核-巨噬細(xì)胞系統(tǒng)功能下降，表現(xiàn)為對感染、中毒、放射性損傷等致病因子的防衛(wèi)和特異性免疫反應(yīng)能力的減弱。
   2 添加合成賴氨酸能提高生產(chǎn)性能和疾病抵抗力
   2.1 添加合成賴氨酸能影響水生動物的生產(chǎn)性能

添加合成賴氨酸對增重的影響與攝食量有關(guān)。趙春蓉和周小秋（2005）研究結(jié)果表明，在飼料中添加合成賴氨酸對采食量有極顯著影響，當(dāng)飼料添加賴氨酸水平從0.0%提高到1.2%，攝食量極顯著提高。Forster等（1998）研究表明，飼料中添加合成賴氨酸水平從2.2%提高到4.9%時，牙鲆日采食量提高了72%，SGR（特定生長率）增加了85%。同樣真鯛飼料中賴氨酸添加水平從2.5%提高到5.9%，日采食量提高67%，這就表明添加合成賴氨酸可促進(jìn)動物攝食增加。此外，在遮目魚（Borlongan和Benitez，1990）、大麻哈魚（Pfeffer等，1992）、大西洋鮭（Anderson等，1993）、條紋石鮨（Smal等，2000）、鯰魚（Tantikitti和Chimsung，2001）、對蝦（Millamena等，1998）上的研究也證明了添加合成賴氨酸對生產(chǎn)性能和采食量影響的一致性。

添加合成賴氨酸可提高增重與飼料利用率的提高有關(guān)。添加合成賴氨酸以后飼料利用率提高了76%（P＜0.01），說明添加合成賴氨酸可提高幼建鯉營養(yǎng)物質(zhì)的利用率。飼料系數(shù)與合成賴氨酸的添加水平之間呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（r=-0.938，P＜0.01）；增重與飼料系數(shù)之間呈極顯著的負(fù)相關(guān)（r=- 0.967, P<0.01），且飼料利用率對增重有極顯著的直接作用，通徑系數(shù)為 0.183，這說明合成賴氨酸的添加水平對飼料利用率的提高也是影響幼建鯉生長的重要原因之一（趙春蓉和周小秋，2005）。Cheng等（2003）研究表明：在虹鱒飼料添加合成賴氨酸以后飼料系數(shù)顯著降低了7%；對于幼齡的黃尾回，添加合成賴氨酸后，飼料系數(shù)顯著降低了33%，增重提高了51%（P ＜0.05）。賴氨酸提高動物對飼料的利用率，一方面是因?yàn)樘岣郀I養(yǎng)物質(zhì)的利用率，另一方面可能與消化力的改善有關(guān)。
蛋白質(zhì)作為重要的營養(yǎng)物質(zhì)，其利用程度與飼料利用率和動物生長密切相關(guān)。趙春蓉和周小秋（2005）研究發(fā)現(xiàn)：隨著飼料中添加合成賴氨酸水平的提高，蛋白質(zhì)沉積率、脂肪沉積率和灰分沉積率極顯著提高。蛋白質(zhì)沉積率與賴氨酸水平、飼料系數(shù)和增重呈極顯著的線性關(guān)系（r1=+0.954, P<0.01；r2=-0.987, P<0.01；r3=+0.987, P<0.01），且賴氨酸水平對蛋白質(zhì)沉積率有顯著的直接作用，通徑系數(shù)為 0.183。合成賴氨酸的添加水平可通過影響蛋白沉積來影響飼料利用率。

添加合成賴氨酸對水生動物的脂肪沉積也有顯著影響。趙春蓉和周小秋（2005）研究表明，隨著飼料中添加合成賴氨酸水平的提高，建鯉體脂肪含量極顯著降低；脂肪沉積率極顯著增加。DMello（1989）等研究表明，鯉魚幼魚體脂肪沉積率隨合成賴氨酸添加水平的提高而提高。關(guān)于賴氨酸水平對脂肪沉積的影響，在其它水生動物上也有少量報(bào)道。Ruchimat等（1997）研究表明，對于幼齡的黃尾回，在飼料中添加合成賴氨酸以后，魚體粗脂肪含量降低 17%；同樣，當(dāng)虹鱒飼料中添加合成賴氨酸0.8%時，魚體脂肪含量降低了21%（ Rodehutscord等，2000）。在鯰魚、虹鱒飼料中添加合成賴氨?岫雜閭宕種?競?棵揮杏跋歟??災(zāi)?岣喏笥愕鬧?境粱?浚 ═antikitti 等，2001）。隨著賴氨酸添加水平的提高，體蛋白含量和蛋白沉積率逐漸升高，而體脂肪含量下降。表明蛋白用于供能的部分減少，有利于蛋白的合成，其原因可能是氨基酸平衡狀況得到改善。添加合成賴氨酸可提高鯉魚的脂肪沉積，這可能與采食量的提高有關(guān)。
除此以外，合成賴氨酸的添加還影響礦物質(zhì)的利用率。趙春蓉和周小秋（2005）研究結(jié)果表明：在幼建鯉飼料中添加合成賴氨酸對粗灰分沉積率有極顯著的影響，當(dāng)飼料中添加1.2%的合成賴氨酸以后，灰分沉積率提高96%。Cheng等（2003）研究表明：當(dāng)飼料中添加合成賴氨酸0.3%時，虹鱒魚體灰分含量顯著提高；但當(dāng)添加賴氨酸水平進(jìn)一步提高時對灰分含量沒有影響。賴氨酸能提高礦物質(zhì)的利用率可能與賴氨酸能促進(jìn)鈣吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)（Applebaum 等，2004）。研究表明，賴氨酸缺乏時，鈣外排的主動機(jī)制顯著被削弱，因而賴氨酸是細(xì)胞液鈣動態(tài)平衡的調(diào)節(jié)器（Civitelli等，1989）。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，飼料系數(shù)與灰分沉積率呈顯著的負(fù)相關(guān)（r=-0.983，P<0.01）（趙春蓉和周小秋，2005），說明賴氨酸提高礦物質(zhì)的利用率也是飼料利用率提高的原因。

綜上所述，增重與合成賴氨酸的添加水平、攝食量和飼料系數(shù)間存在極顯著的線性關(guān)系，且對增重有顯著的直接作用，說明合成賴氨酸的添加水平、攝食量和飼料系數(shù)是影響增重的重要原因。同時飼料利用率的提高又與蛋白、脂肪、礦物質(zhì)利用率提高有關(guān)。
   2.2 添加合成賴氨酸對幼建鯉消化吸收能力的影響

鯉魚等無胃魚的腸道是其重要的消化吸收部位，腸道的功能狀況與其生長狀況密切相關(guān)。腸重和腸長可反映腸道的生長情況。趙春蓉和周小秋（2005）研究發(fā)現(xiàn)：在日糧中添加不同水平的合成賴氨酸對各段腸重和腸長均有極顯著的影響，腸重和腸長與日糧中合成賴氨酸添加水平呈極顯著正相關(guān)（r1=+0.986，P ＜0.01；r2=+0.962，P＜0.01），說明添加合成賴氨酸可促進(jìn)幼建鯉腸道生長。當(dāng)然，其它營養(yǎng)物質(zhì)對腸道也有影響。總之，賴氨酸通過促進(jìn)腸道生長而提高消化能力，進(jìn)而提高物質(zhì)利用率。

腸蛋白含量可反映腸道發(fā)育狀況（Lopez-Pedrosa等，1999）。添加合成賴氨酸可以促進(jìn)腸蛋白合成，從而促進(jìn)腸道發(fā)育。隨著飼料中合成賴氨酸添加水平的提高，腸蛋白含量極顯著提高，且當(dāng)添加水平為1.2%時，腸蛋白含量達(dá)到最大值。腸蛋白含量與賴氨酸水平呈正相關(guān)（r=+0.992，P ＜0.01）；飼料系數(shù)與腸蛋白含量呈極顯著的正相關(guān)（r=+0.942，P＜0.01），說明賴氨酸可通過促進(jìn)腸道發(fā)育而提高消化力（趙春蓉和周小秋， 2005）。顧憲紅（2000）的研究表明，仔豬腸上皮和腸腺DNA、RNA的密集程度隨日糧賴氨酸水平升高而升高，說明添加賴氨酸可促進(jìn)細(xì)胞生長和分化。但過量的添加賴氨酸（1.4%）會促進(jìn)仔豬腸上皮細(xì)胞過度生長和分化，致使體積較小、未成熟（功能不全）的新生細(xì)胞在腸上皮中所占比例增加，從而惡化小腸能量儲備和供給狀況。賴氨酸促進(jìn)腸道生長發(fā)育首先可能與賴氨酸直接參與腸道代謝有關(guān)。在水生動物早期生長階段，賴氨酸用于消化道黏膜蛋白質(zhì)的合成量占機(jī)體總蛋白質(zhì)合成的23%（Applebaum等，2004）；同樣，哺乳仔豬約50%的日糧賴氨酸首先通過PDV（portal-drained viscera）時被濾出，而其中有18%用于腸粘膜蛋白質(zhì)合成（Stoll等，1998）；其次可能與賴氨酸影響IGF-I的分泌有關(guān)。 Katsumata等（2002）研究表明：提高仔豬日糧賴氨酸含量可使血漿中IGF-I含量提高90%，同時促進(jìn)IGFBP-3（IGF- binding protein-3）大量釋放。IGF-I能促進(jìn)細(xì)胞增殖、分化和成熟；介導(dǎo)生長激素的大部分作用，促進(jìn)生長和合成代謝。

堿性磷酸酶也叫正磷酸單酯磷酸水解酶，能在堿性介質(zhì)中分解磷酸酯鍵。很多組織都含有AKP。腸型AKP分布在腸上皮刷狀緣細(xì)胞表面，與脂類、維生素D、鈣、氨基酸、葡萄糖等多種物質(zhì)的吸收有關(guān)，是腸黏膜上的標(biāo)志酶，可反映腸道的發(fā)育情況及腸上皮細(xì)胞的吸收能力（Malagelada等，1977）。魚類腸堿性磷酸酶主要集中在腸的前部分，尤其是前、中腸（Bundit等，2000）。趙春蓉和周小秋（2005）研究發(fā)現(xiàn)，在飼料中添加合成賴氨酸對幼建鯉前、中腸堿性磷酸酶活力有極顯著影響，隨著飼料賴氨酸添加水平的提高，前、中腸堿性磷酸酶活力極顯著升高。說明飼料中添加合成賴氨酸可影響腸細(xì)胞分化和成熟。進(jìn)一步分析表明，飼料系數(shù)與前、中腸堿性磷酸酶活性呈顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.866，P＜0.05）。通徑分析發(fā)現(xiàn)，前、中腸堿性磷酸酶活性對飼料利用率有間接作用。同時增重與前、中腸堿性磷酸酶活性呈顯著正相關(guān)（r1=+0.972，P＜0.01；r2=+0.926，P＜0.01）（趙春蓉和周小秋，2005）。這說明飼料中添加合成賴氨酸可以通過影響腸堿性磷酸酶活性，特別是前腸酶活，提高幼建鯉消化吸收能力，進(jìn)而促進(jìn)生長。Swatson等（2002）研究表明，在高蛋白水平且氨基酸不平衡的情況下，肉雞腸黏膜堿性磷酸酶活性極顯著降低。在鼠、雞的日糧中添加合成賴氨酸，堿性磷酸酶活性顯著增強(qiáng)。但顧憲紅（2000）的研究表明，日糧添加合成賴氨酸對斷奶仔豬小腸粘膜表面的堿性磷酸酶活性沒有顯著影響。導(dǎo)致差異的原因可能是動物種類不同，對賴氨酸敏感程度不同
消化酶是消化過程中具有獨(dú)特功能的物質(zhì)，動物的消化力與消化道中消化酶的活性密切相關(guān)。而日糧組成在很大程度上可以改變消化酶的活性（Galgani等， 1988）。趙春蓉和周小秋（2005）研究表明，賴氨酸水平在16%以下，隨飼料中合成賴氨酸添加水平的提高，前、中、后腸蛋白酶、脂肪酶的活力極顯著提高；進(jìn)一步提高賴氨酸水平，酶活力差異不顯著，且蛋白酶活性順序?yàn)楹竽c＞中腸＞前腸；脂肪酶活性，除對照組外，酶活性順序?yàn)楹竽c＞前腸＞中腸。對于陸生動物，如豬，合成賴氨酸的添加水平對胃液和腸液中蛋白酶活力均無影響。由此可見，不同動物，其腸道消化酶對賴氨酸的敏感度有差異。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，飼料系數(shù)與蛋白酶和脂肪酶活力呈極顯著的負(fù)相關(guān)（r1=-0.992，P＜0.01；r2=-0.986，P＜0.01）；蛋白沉積率與腸道總蛋白酶活力呈極顯著的正相關(guān)（r=+0.994，P＜0.01）（趙春蓉和周小秋，2005）。蛋白酶和脂肪酶對飼料利用率起極顯著的直接作用（通徑系數(shù)分別為 0.490、0.476）；蛋白酶對蛋白質(zhì)沉積率有極顯著的直接作用（通徑系數(shù)為 0.272）。說明飼料中不同賴氨酸水平可以通過影響腸道消化酶活力而影響幼建鯉對營養(yǎng)物質(zhì)的消化力。同時，增重與腸道總蛋白酶、脂肪酶活力呈極顯著的正相關(guān)（r1=+0.987，P＜0.01；r2=+0.926，P＜0.01）（趙春蓉和周小秋，2005），說明賴氨酸可能通過提高建鯉的消化能力而促進(jìn)生長。賴氨酸影響蛋白酶活性，首先可能與胰臟發(fā)育情況有關(guān)。胰腺主要分泌蛋白酶原，其發(fā)育狀況可影響酶原的分泌。Hashimoto和Hara （2003）研究表明：當(dāng)大鼠日糧氨基酸水平從20%提高到60%，胰臟蛋白提高了38%，胰凝乳蛋白酶活力提高約一倍。其次，可能與胰島素的分泌有關(guān)。 Hara等（2000）研究表明，將大鼠由飼喂氨基酸水平為20%的日糧改為飼喂氨基酸水平為60%的日糧后，胰腺和腸道的胰島素活性逐漸增強(qiáng)，在換料的第5d，達(dá)到最大值。因此，氨基酸可能通過促進(jìn)胰腺胰島素的分泌而調(diào)節(jié)胰腺蛋白酶活性。再次，氨基酸可直接影響蛋白酶合成。在大鼠上的研究表明，日糧中高水平氨基酸（氨基酸含量為60%）提高胰凝乳蛋白酶的活性和合成，但mRNA水平?jīng)]有提高，說明氨基酸可促進(jìn)胰凝乳蛋白酶的翻譯階段的合成。

硬骨魚類的肝臟和胰臟呈彌散型分布。胰腺是分泌消化酶（如蛋白酶）的主要器官，多數(shù)魚的胰腺主要分泌蛋白酶原，在腸激活酶的作用下使之激活，促進(jìn)腸對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。肝臟是營養(yǎng)物質(zhì)重要的代謝和貯存器官（Glass等，1987），所以肝胰臟的生長發(fā)育在養(yǎng)分的消化中起著重要作用，而營養(yǎng)物質(zhì)通常對肝胰臟的生長發(fā)育有影響。周小秋（2000）研究表明，隨飼料賴氨酸水平的提高，中華鱉肝臟重量和蛋白含量顯著提高；但賴氨酸水平對堅(jiān)吻鱸肝體指數(shù)影響差異不顯著，只是呈增加趨勢。趙春蓉和周小秋（2005）在建鯉上的研究結(jié)果表明，賴氨酸水平對肝胰臟重量有極顯著的影響。隨飼料合成賴氨酸添加水平的提高，肝胰臟重量、肝胰臟指數(shù)逐漸增加；并且還發(fā)現(xiàn)肝胰臟重量與飼料賴氨酸水平呈極顯著的正相關(guān)（r=+0.986，P＜0.01），說明賴氨酸可以促進(jìn)幼建鯉肝胰臟生長。肝胰臟蛋白含量反映肝胰臟的發(fā)育情況。研究表明，添加合成賴氨酸對肝胰臟蛋白含量有極顯著的影響，且隨飼料賴氨酸添加水平的提高，肝胰臟蛋白含量逐漸增加。肝胰臟蛋白含量與飼料中賴氨酸水平呈極顯著的正相關(guān)（r=+0.980，P＜0.01），說明添加合成賴氨酸可促進(jìn)肝胰臟的發(fā)育。研究還發(fā)現(xiàn)，飼料系數(shù)與肝胰臟重量和蛋白含量呈極顯著的負(fù)相關(guān)（r1=-0.961，P＜0.01；r2=-0.971，P＜0.01）；蛋白沉積率與肝胰臟重量和蛋白含量呈極顯著的正相關(guān)（r1=+0.981，P＜0.01；r2=+0.979，P＜0.01），說明賴氨酸可以促進(jìn)肝胰臟生長而提高飼料利用率，特別是提高蛋白質(zhì)利用率