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氨基酸及其添加作用
蛋白质是构成动物机体的重要物质，对于所有生物，可以说没有蛋白质就没有生命。植物能直接利用氨类化合物合成蛋白质，而动物不具备或不全具备这种能力，必须从食物或饲料中直接摄取蛋白质或其基本结构单位───氨基酸的大部分。
组成蛋白质的氨基酸有20余种，由这些氨基酸的不同组合、 排列形成了生物体内繁多的蛋白质，分别执行各种功能。除了以蛋白质的结构单位执行各种功能外，氨基酸在基本生命过程的控制及调节中也起着重要作用，如参与某些激素、神经传递质的合成；磷脂、卟啉和核苷酸的合成也与氨基酸的供应有很大关系。血压、食欲和睡眠的调节也受某些氨基酸影响。
氨基酸的分类
氨基酸按其结构、性质，通常可分为中性、酸性和碱性三大类。按基对动物的营养来说，通常分为必需氨基酸和非必氨基酸。
所谓必需氨基酸是指动物体内不能合成或合成的速度和数量不能满足物体的正常生理及生产需要，必须由饲料供给即可满足动物正常生理活动及生产需要的氨基酸。 过去一直认为划分必需与非必需氨基酸只对体内合成氨基酸能力低的单胃动物和禽类有意义，而反刍动物瘤胃中的微生物能利用各种氮源合成菌体蛋白，其氨基酸能满足动物需要，无需供给氨基酸。近些年的研究表明，对于高产奶牛、生长迅速的犊牛，高产毛绵羊等动物瘤胃内合成的氨基酸远远不能满足其需要。早环绕期
断奶犊牛因其瘤微生物体系尚未形成，也必须由饲料供给蛋白质或氨基酸，对单胃生长动物而言，必需氨基酸一般有10种（见表3-1）， 对雏鸡还有甘氨酸，胱氨酸和酪氨酸共13种，而成年动物的维持需要通常只需8种。
氨基酸与蛋白质质量
并非所有的蛋白质对任何动物、任何生产目的都有同样的营养效果。蛋白质的生物学价值取决于所含氨基酸的平衡状况。
（一）必需氨基酸的“木桶模式” 现代科学已经证明，动物对饲料蛋白质的利用，是将蛋白质消化降解为氨基酸，然后以氨基酸（少部分以短肽）的形式吸收、参与机体代谢，合成各种动物组织蛋白，生产产品。而各种蛋白质所含氨基酸组成比例不同，不同生物体蛋白质所含氨基酸组成比例差异很大。当动物合成某一组织蛋白（或生产某一特定产品，如鸡蛋）时，动物只是按所合成蛋白质中氨基酸组成比例利用饲料蛋白质中的氨基酸。如果其中一种或几种必需氨基酸比例低于所合成
蛋白质中相应氨基酸比例，则会限制其他氨基酸的利用，降低饲料蛋白质的和生物学价值。只有所供蛋白质中所含氨基酸比例与将合成蛋白质一致时，才能被充分利用，即如同一只由许多木板组成的木桶，如图3-1所示， 一块木板相当于一种氨基酸在所供蛋白质中的含量与产品蛋白质中含量的比值，即满足程度，若某种氨基酸比值低，不能满足合成需要，就好比组成木桶的一块木板较短，则木桶盛水效率降低，其他木板再长也只是浪费。所以只有各种必需氨基酸比例与产品蛋白质一致，蛋白质才能最有效地被利用，各种氨基酸的效价也就高。
由此可见，饲料蛋白质的质量取决于所含必需氨基酸的总量和氨基酸组成的比例。饲料蛋白质所含必需氨基酸总量大，各氨基酸组成比例与动物机体蛋白质（或产品蛋白质）氨基酸组成比例越接近，其生物学价值就越高，品质就越好。反之，蛋白质品质就差。一般说来，动物性蛋白质所含必需氨基酸量和比例都与动物产品接近，因而生物学价高，品质好。多数谷物及其他植物性蛋白质含必需氨基酸总量少，比例不符合动物需要，生物学价值低，品质差。目前营养学家们将与某特定动物群体特定生长阶段的体组织蛋白质（或某产品蛋白质）中氨基酸比例一致的蛋白质视为此群体、此阶段的“理想蛋白质”。
（二）限制性氨基酸 由于某种或某几种必需氨基酸的不足，会限制其他氨基酸的利用和蛋白质生物学价值，这些氨基酸被称为“限制性氨基酸”。蛋白质中限制性氨基酸，是以其中各氨基酸组成比例与动物体蛋白质或产品蛋 白质中各氨基酸比例接近的程度来确定的。饲料蛋白质中必需氨基酸的含量与动物体蛋白质相应氨基酸含量比称为“氨基酸的化学评分”。通常以百分比表示。即 ：氨基酸的化学评分
饲料蛋白质中必需氨基酸含量
＝──────────────────────×100％
动物组织蛋白（或产品蛋白）质中相应氨基酸含量
由于卵蛋白质被视为“理想蛋白质”，故常以卵蛋白质为基准计算饲料蛋白质中氨基酸的化学评分，即：
饲料蛋白质中必需氨基酸含量
氨基本以的化学评分＝──────────────×100％
卵蛋白质中相应氨基酸含量
在实际应用中，计算饲料中氨基酸化学评分则以饲料中氨基酸含量的不同阶段，不同情况下动物对氨基酸的需要进行计算，即：
饲料中必需氨基酸含量
饲料中氨基酸的化学评分＝─────────────×100％
动物对相应氨基酸的需要量
氨基酸化学评分的大小，表明了饲料或蛋白质中此氨基酸对动物的满足程度。氨基酸化学评分小于100％者，表示该蛋白质或饲料中此基酸不足， 即为限制性氨基酸。补充之，能有效地提高饲料蛋白质的生物学价值。化学评分最小者为第一限制性氨基酸，依次为第二三，......，限制性氨基酸。第一限制性氨基酸如图3-1中最短的板其化学评分决定了蛋白质的生物学价值。通常情况下， 赖氨酸氨酸是饲料中的第一或第二限制性氨基酸，色氨酸、苏氨酸则常为第三、第四限制氨基酸（表3-2、表3-3、表3-4）。
表2、3、4平衡日粮氨基酸的方法，一是将限制性氨基酸互补的饲料配合；另一方法则是添加单体氨基酸。限制性氨基酸的补充，首先庆考虑第一限制性氨基酸，在添加了
第一限制性氨基酸的基础上，再考虑第二、第三......限制性氨基酸。反之，不仅不能对动物的生长、生产性能和饲料蛋白质生物学价值起改进作用，还会产生不良影响。
饲料中添加氨基酸的主要作用 （一）满足动物需要促进动物生长，改善氨基酸平衡提高饲料利用率， 节约蛋白质资源 添加限制性氨基酸，能改善日粮中氨基酸的平衡，从而充分发挥其他氨基酸的作用，不必通过提高蛋白质含量来满足动物对氨基酸的需要，节约了蛋白质资源，促进动物生长并能提高饲料日粮的利用率。生产实践和饲养试验已证明，赖氨酸、蛋氨酸通常是畜禽的限制性氨基酸，少量添加可促进畜禽生产，提高饲料利用率。表3-5为添加赖氨酸对仔猪生产作用的试验结果。
许多试验和生产实践证明，通过添加限制性氨基酸，可降低日粮中蛋白南而生产性能保持不变，一般可降低日粮粗蛋白质2—4个百分点。常见的是以＋豆饼为主的饲粮中添加赖氨酸，代替部分豆饼，或减少鱼粉用量而添加赖氨酸、蛋氨酸，从而节约蛋白质饲料例如粗蛋白为16％的玉米-豆饼型饲料，对生长猪（20—30kg）是比较好的饲料，氨基酸较平衡，当因减少豆饼而降低日粮粗蛋白质2个百分（C.P.:14％）时，仅赖氨酸不能满足需要，添加其中不足量的赖氨酸，其饲养效果和生产性能与含粗蛋白16％时一样。
一般认为，当日粮粗蛋白下降2个百分点以上时，除添加蛋氨酸、赖氨酸外，还必须添加色氨酸和苏氨酸。
近些年，在Fuller等人的倡导下，以“理想蛋白质”配制日粮已被部分人所接受。会值得一提的是，许多试验表明，既使以“理想蛋质”配制日粮，也必须保持一定的日粮粗蛋白水平，以满足动物体非必需氨基酸合成的需要。
（二）提高植物蛋白质及其饲料的营养价值，有利于开发蛋白质饲料资源 大量的研究结果显示，以几种饼粕类饲料配合作为蛋白质来源，添加其限制性氨基酸代替鱼粉是可行的。许多地区已应用全植物性饲料。对一些利用率低的植物蛋白南饲料，添加限制性氨基酸后，可改善其蛋白质及其饲料利用率，这将扩大蛋白质饲料来源。表3-6表明玉米-芝麻饼日粮添加赖氨酸可大大改进其价值，而且较以提高蛋白质饲料用量来提高赖氨酸含量改进日粮价值更好。
（三）改善肉的品质 饲料中添加赖氨酸能改善屠体质量，提高瘦肉率。资料表明，欧洲市场上20％￣30％的赖氨酸以提高瘦肉率为目的使用。此外，蛋氨酸的添加亦能改善雏鸡和肉用仔鸡蛋白质的沉积，降低脂肪沉积。
蛋氨酸、赖氨酸改善肉的品质的机制还不太清楚。过去的意见为、添加限制氨基酸，提高了蛋白质的生物学效价，有利于蛋白南在体内的沉积，体内蛋白质的积蓄增加，体内脂肪相对减少，从而改善了肉的质量。日本研究人员认为，添加赖氨酸不仅是由于满足了氨基酸平衡，而且还由于赖氨酸的独特生理活性发挥了作用。用白鼠试验， 研究各种必需氨基酸未达到或超过需要量（相录需要量的40 ％和160％）对肉质的影响，结果表明，除赖氨酸外的其他氨基酸缺乏时， 采食量都下降，而赖氨酸缺乏时，采食量却上升。研究人员认为，赖氨酸缺乏所造成的肉质低劣是由于体内蛋白质合成与吸收热能的平衡被破坏引起。
（四）促进钙的吸收 东京大学医学部用白鼠进行的试验表明，赖氨酸能促进小肠对钙的吸收，其机制可能是，钙与蛋白质特异地结合成钙结合蛋白（CaBP），在肠粘膜上起传递作用，促进钙的吸收，而CaBP含有大量的赖氨酸（雏鸡CaBP含赖氨酸11％左右），当赖氨酸不足，CaBP合成下降，钙吸收下降。
（五）可抵抗应激症 研究证明，注射色氨酸可减少白鼠断食期间相互攻击、残杀、减少的程度与色氨酸注射量成正比。研究人员认为，这是由于血液和脑中色氨酸通过其代谢产物5-羟色氨酸起到了这种生理作用。同样，猪因断奶、密饲而产生的咬尾等现象也可通过色氨酸得到觖。添加蛋氨酸可以减少家禽的啄羽、啄肛现象。当动物吸收了不平衡的氨基酸会产生自身营养性应激，添加甘氨酸可心止某些氨基酸过剩而产生的应激。
（六）提高抗病能力 色氨酸可使动物体γ-球蛋白含量增加， 从而增强抗病力。这种不用药物而是依靠营养提高抗病力，已越来越受到关注。
（七）防止动物腹泻
1.夏天，增加日粮蛋白南会增加饮水量，氮排泄增多，因而造成软便。使用低蛋白饲料，添加限制性氨基酸是解决此问题的理想对策之一。
2.赖氨酸可防止仔猪腹泻。引起仔猪腹泻的原因很复杂，开食期，仔猪由食母乳（含赖氨酸量高）转为饲料，一是饲料成分发生改变，幼畜不适；二是蛋白质浓度增加，代谢增强，发育中的肾脏负担增加，体液需要增加，饮水增加为仔猪腹泻原因之一。因此降低蛋白质，添加赖氨酸可减少仔猪腹泻。
3.研究表明，食入豆饼量较高时，仔猪会产生免疫反应而腹泻，为解决这一问题，许多国家添加限制性氨基酸来降低豆饼添加量，防止腹泻。
4.甘氨酸也能减少仔猪、犊牛的腹泻及脱水症状等。
（八）可引诱鱼群和作为调味剂 甘氨酸、L-丙氨酸常用于鱼饲料，除做氮源外，还可引诱鱼群及增进食饵。谷氨酸钠常作为调味剂，促进动物采食。
氨基酸添加剂的发展
早在1806年，Vauquelin和Robiquet 首次从天门冬属植物液汁中分离出天门冬酰胺，随后的130年发现和分离了各种蛋白质氨基酸。1850年，Stecher首次人工以乙醛合成丙氨酸，1928年首次人工合成蛋氨酸，1948年首次以工业规模生产蛋氨酸。尽管当时已有科学家发现经加热处理的大豆饼，添加蛋氨酸能改善其营养价值，但由于价格高产量低，蛋氨酸不满足。50年代蛋氨酸开始应用于肉用鸡饲料。到了60年代，赖氨酸也以工业规模生产，饲料中逐渐开始应用，但总的来说应用不多。
自70年代中期以来，由于海流的影响，使世界主要鱼偻供应国的鱼粉产量骤减出口量大幅度下降，鱼粉价格上涨，迫使某些国家不得不放弃鱼粉而以植物蛋白饲料加单体氨基酸代之。从此开创了氨基酸工业的开发和产品应用的新时期。从表3-7中可看出，从1975年到1980年对氨基酸的使用量骤增。 目前作为饲料添加剂的氨基酸有蛋氨酸、赖氨酸、谷氨酸钠、甘氨酸、丙氨酸和苏氨酸7种。 其中以蛋氨酸、赖氨酸为主，色氨酸主要用于人工乳，谷氨酸钠用于调味剂，甘氨酸用于鸡，
丙氨酸用于鱼。近几年苏氨酸已被某些国家作为饲料添加剂，主要用于以麦类为主的饲料中。 表７在欧美等国不用或很少用鱼粉，多用玉米－大豆饼粕或小麦－大豆饼粕型的饲料，因此，蛋氨酸使用量较大（见表3-7）。我国饼粕类资源丰富， 近十多年来对其利用价值作了大量的研究，随着我国饲养业和饲料工业的发展，对饼粕及其他植物蛋白饲料的开发利用，我国对氨基酸的需求量将有较大的增长。
70年代以来，随着氨基酸需求量的骤增，饲用氨基酸的生产得到很大发展。近些年来，在饲用氨基酸的生产和销售，尤其是新开发的饲用氨基酸，日本处于领先地位。表3-8为各氨基酸主要生产厂家生产能力。 我国的氨基酸工业是药用氨基酸的基础上发展起来的，现已能在不同程度上制备18种氨基酸，但因成本高，价格贵，主要用于医药，部分用于食品，用作饲料添加剂的不多。近十年来，我国已兴建了一些大、中型饲料级赖氨酸和蛋氨酸生产厂，但远远满足不了需要，主要仍靠进口。 表3--8 世界氨基酸主要生产厂家生产能力
品名
| 厂家
| 生产能力
| 品名
| 厂家
| 生产能力
| 蛋氨酸 蛋氨酸 蛋氨酸 蛋氨酸 蛋氨酸 蛋氨酸 蛋氨酸 蛋氨酸 蛋氨酸 赖氨酸 赖氨酸 赖氨酸 赖氨酸
| 日本曹达 日本住友化学 日本化药 德国迪高沙 法国AEC 美国孟山都 墨西哥阿尔拜梅克斯 西班牙Sodeti 苏联Volgograd 日本味之素 日本协和发酵 日本东丽 南朝鲜味元
| 20000 5000 2500 85000 105000 45000 5000 4000 4000 55000 20500 6500 10000
| 谷氨酸 谷氨酸 谷氨酸 谷氨酸 色氨酸 色氨酸 色氨酸 色氨酸 色氨酸 色氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 丙氨酸 丙氨酸
| 味之素 日本旭化成 协和发酵 日本武田药品 味之素 昭和电工 三井东压 田造制药 日本化药 协和发酵 日本有机合成化学 协和发酵 日本化药 武藏野化学研究所 日本化药
| 60000 15000 15000 15000 100 200 100 50 50 50 6000 5000 1000 —— ——
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各种氨基酸添加剂的特点及应用 从氨基酸的化学结构来看，除甘氨酸外，α-氨基酸都有D型（左旋）和L 型（左旋）两种。由于动物体蛋白都是由L型氨基酸和甘氨酸组成，一般在肠内D型不如L型氨基酸易吸收，吸收的D型氨基酸若不转化为L型氨基酸， 仍不能组成动物体蛋白。有些动物体内存在着能转化D型的氨基酸为L型氨基酸的酶，这就是有的 D型氨基酸也能被利用的原因。人和畜禽主要是利用L型氨基酸（除蛋氨酸外）。 一般认为，对猪D-蛋氨酸与L-蛋氨酸的相同的活性，对雏鸡稍差。对生长猪D-色氨酸的生物学活性为L型的60％￣70％。对雏鸡D-色氨酸为L型的15％左右（大原有吉等）。表3-9为Baker等人1972年报告的D型氨基酸的有效性。 表９氨基酸的工业化生产有微生物发酵法、合成法和酶法。一般用微生物发酵法和酶法生产的为L型氨基酸；用合成法生产的为DL型或L型氨基酸。我国北京、常州、无 锡、武汉、吉林等地已能以糖蜜为原料用发酵法生产L-赖氨酸。
（一）蛋氨酸 目前作为蛋氨酸添加剂的产品主要有DL-蛋氨酸和DL-蛋氨酸羟基类似物（Methionine Hydroxy Analoque，MHA）及其钙盐（MHACa）。此外， 蛋氨酸制剂还有蛋氨酸金属络合物和用于反刍动物的保护性蛋氨酸制剂。
由于DL-蛋氨酸具有与L-蛋氨酸相同的营养价值， 所以目前饲用者大部分采用的是以石油化工产品丙烯氧化制成的丙烯醛和甲硫醇为原料合成的DL-蛋氨酸。 其成本低，能与鱼粉竞争。DL-蛋氨酸为白色-淡黄色结晶或结晶性粉末，易溶于水，有光泽，有特异性臭味。一般饲料级制剂纯品要求含C5H11NO2S在98.5％以上。 近些年还有部分DL-蛋氨酸钠（DL-MetNa）应用于饲料。蛋氨酸羟其类似物是美国孟山都（Monsanto）公司自1956年以来开发的蛋氨酸代替品是DL-蛋氨酸合成过程中其氨基同羟基所代替的一类产品，主要有MHA钙盐（MHACa）、钠盐（MHANa）、游离酸（MHAFA）,作为商品应用的主要是孟山都产品干燥MHA （DL- 蛋氨酸羟基类似物钙盐）和Alimet（液体消旋羟基类似物游离酸）。表3-10为孟山都产品有效成分最低含量和换算关系。 表１０蛋氨酸羟基类似物在体内可转变为蛋氨酸而发挥作用。其生物有效率各报道不一，多数资料表明，对促生长作用效能如表3-11。 表１１MHA产品以其成本较蛋氨酸低，价格便宜而受欢迎。 MHA产品对反刍动物还有特殊作用。在反刍动物瘤胃微生物的作用下，蛋氨酸会脱去氨基而失效， MHA 不会被分解。
蛋氨酸金属元素络合物和反刍动物保护性蛋氨酸制剂是近年来研制开发的新产品。
蛋氨酸金属元素络合物的研制主要是针对微量元素添加剂在饲料中添加量小，在饲料中准确添加并混合均匀比较困难，而无机元素毒性较大，某些无机化合物易吸湿结块，影响加工性能和其他活性成分的稳定性。而氨基酸金属元素络合物克服了这些不足，并可提高添加效果和安全性。目前商业产品已上市，但因价格问题还未广泛使用。蛋氨酸络合物有蛋氨酸锌、蛋氨酸硒、蛋氨酸铜等。
反刍动物保护性蛋氨酸又称为瘤胃旁路蛋氨酸，其特点是能安全通过瘤胃而在真胃或肠道吸收。具有商业价值的保护性蛋氨酸主要有N-羟基甲基－消旋蛋氨酸钙盐，以及由脂肪和脂肪酸（多为C12一C22者）包被的蛋氨酸，此外某些合成塑料包被蛋氨酸正在实验阶段。福尔马林处理也是一种比较好的保护方法。蛋氨酸金属络合物和蛋氨酸羟基类似物产品都可安全通过瘤胃。
德国迪高沙公司研制的产品Mepron，其成分为N-羟基甲基-消旋蛋氨酸钙， 化学结构式为： COOCa2/1 │ CH─NH─CH2OH │ CH2 │ CH2 │ S │ CH3
Mepron是一种自由流动的白色粉末，与饲料混合性良好，有效成分含量为67. 7％，其纯品以及与饲料混合的情况下都很稳定。实验表明，高产奶牛饲喂Mepron对产奶量和奶的成分有直接影响，大多数实验中可提高产奶量5％￣8％，奶中蛋白质增加约0.1个百分点，乳脂增加0.1—0.5 个百分点，并能防止高产奶牛的酮病发生，对高产奶牛有明显的经济效益。Mepron一般喂给产奶25kg/头.天或以上的奶牛，其建议添加量：用于高产奶牛的配制饲料中为0.3％，用于含丰富矿物质补充饲料中2.5％或每天每头20—30g。 一般在产犊前10天到泌乳期前100天饲喂效果好。表3-12 为主要保护性蛋氨酸生产厂家及其产品保护方式。 表12
一般动物性蛋白质内含有丰富的蛋氨酸，而植物性蛋白质内缺乏。因禽类羽毛中含有较多的含硫氨基酸，所以禽类饲料中需要添加较多的蛋氨酸。90％的饲用蛋氨酸用于禽，其次为猪、高产奶牛、高产绵羊、鱼以及其他几乎所有人工饲养动物，特别是在鱼粉用量少的饲料中要注意添加。欧美因多以大豆饼为蛋白质来源，因而蛋氨酸用量高。蛋氨酸的使用量受鱼粉价格的影响。近些年来发现肉鸡饲料中添加10％以上鱼粉引起鸡胃糜烂，鱼粉使用量下降，使蛋氨酸、赖氨酸需求量显著增加。
（二）赖氨酸 饲料中添加的赖氨酸有两种，即L－赖氨酸和DL－赖氨酸。因动物只能利用L－赖氨酸，故主要为L－赖氨酸产品，DL－赖氨酸产品应标明L －赖氨酸含量保证值。作为商品的饲用级赖氨酸通常是纯度为98.5％以上的L－赖氨酸盐酸盐， 相当于含赖氨酸（有效成分）78.8％以上，为白色一淡黄色颗粒状粉末，稍有异味，易溶于水。90％以上的L－赖氨酸是以糖蜜为原料发酵生产的产品。此外， 日本、美国、德国等国已利用化学合成的2－氨基ω－己内酰胺作原料， 通过微生物酶消旋和水解生产L－赖氨酸。
1960年，首次以工业规模生产赖氨酸，目前年生产能力已达8万～10万吨。 其中3／4由日本味之素集团和协和集团生产。 1978年日本建成了第一家以酶法工艺生产赖氨酸的工厂。
除豆饼外，植物中赖氨酸含量低，通常为第一限制性氨基酸，特别是玉米、大麦、小麦中甚缺，且麦类中的赖氨酸利用率低。动物性饲料一般含有丰富的赖氨酸，但差异较大，且利用率也不同。与鱼粉相比，肉骨粉中的赖氨酸含量低利用率低。
由于非酶褐变，饲料中赖氨酸在加热或热压条件下会降低利用率。
尽管最初赖氨酸是应用于鸡饲料，目前赖氨酸主要用于猪，其次是鸡和犊牛。
一般应用于低蛋白饲料和价格低廉的饲料，以节约蛋白质，促进畜禽增重和改善胴体品质，提高瘦肉率。由于L－赖氨酸价格高，其使用受大豆饼粕价格的影响。 使用量不如蛋氨酸大。随着鱼粉的紧缺，花生饼、芝麻饼、菜籽饼等赖氨酸含量低的蛋白质饲料和麦类饲料使用的增加，儿外近些年来发现仔猪对高量大豆蛋白产生免疫反应而导致腹泻，而雏鸡采食高量的鱼粉会导致肌胃糜烂，这使豆饼、鱼粉的使用量下降，赖氨酸使用量骤增。赖氨酸使用量增加的另外原因在于，近年来的研究成果使赖氨酸用于改善胴体质量，提高猪、禽抗高密度等应激方面用量增加。我国因豆饼价格贵，其他饼粕应用逐渐增多，对赖氨酸需求量大，但我国赖氨酸生产落后，主要靠进口而受到一定限制。
（三）色氨酸 色氨酸是近些年才开始在饲料中使用的，作为饲料添加剂的色氨酸有化学合成的DL-色氨酸和发酵法生产的L-色氨酸。皆为无色－微黄色晶体， 有特异性气味。多数资料表明， DL－色氨酸的生物学有效性对猪相当于L －色氨酸的80％～85％，对鸡相当于55％～60％。当前生产色氨酸的方法很多，主要有以β－氯乙基乙内酰脲和苯肼为原料的化学合成法；用氨茴酸的间接发酵法和用吲哚和丙酮酸为原料的酶法等。这些方法生产的色氨酸成本较高。目前正在研究的用糖蜜
作原料的直接发酵法有很大进展，主要在于改良菌种。若成功，可望色氨酸价格有一个大幅度降低。
色氨酸通常是第三或第四限制氨基酸，在猪的玉米－豆饼型饲料中还可能是第二限制氨基酸。从营养角度看是很重要的一种必需的氨基酸，在普遍添加了蛋氨酸和赖氨酸的日粮中，色氨酸添加更显重要。另外，色氨酸的代谢产物5 －羟色氨在动物体有抗高密度、断奶等应激，促进γ－球蛋白的产生，增强畜体抗病力的作用。
由于价格和饲料中色氨酸的分析问题，色氨酸的应用受到限制，目前仍主要应用于仔猪人工乳以促进增强抗病力，其添加量为0.02％～0.05％，其他用于泌乳母猪、蛋鸡饲料。由于色氨酸生产成本在逐渐降低，在日本与欧美已开始应用于生长猪饲料中，日本色氨酸的年需要量已从不到10t增长到30t以上。饲用色氨酸的生产目前主要在日本。
（四）苏氨酸 近些年欧美有些国家已在饲料中添加苏氨酸。目前作为饲料添加剂的主要是由发酵生产的L－苏氨酸。此外，部分来自由蛋白质水解物分离的L－苏氨酸。L－苏氨酸为无色至微黄色结晶性粉末，有极弱的特异性气味。
苏氨酸通常是第三、第四限制性氨基酸，在大麦、小麦为主的饲料中，苏氨酸常感缺乏，尤其在低蛋白的大麦（或小麦）－豆饼型日粮中，苏氨酸常是第二限制性氨基酸，故在植物性低蛋白日粮中，添加苏氨酸效果显著，特别是补充了蛋氨酸、赖氨酸的日粮，同时再添加色氨酸、苏氨酸可得到最佳效果。但由于目前没有足够合乎经济的产品供应，尚不能广泛补充于饲料。
（五）L－谷氨酸钠 谷氨酸钠是直接用发酵法生产，一般纯品为含C5H8NNaO4.H2O99％以上的无色和白色柱状结晶。大部分用于食品调味。 用于饲料添加剂每年约200～300t。谷氨酸属非必需氨基酸，在饲料中作为调味剂以改善饲料的适口性，增进采食。通常在人工乳中添加0.2％，在加药饲料中添加0.5％，对改善因添加抗生素或其他药物而损害的适口性很有效。
（六）甘氨酸和丙氨酸 这两种氨基酸都可用合成法制得，并在其他工业领域里广泛应用。在饲料中用量不大，每年仅数吨。甘氨酸是禽类的必需氨基酸，可做鸡伺料添加剂。但由于天然饲料中甘氨酸含量丰富，目前没有实用化。DL- 丙氨酸在某些国家已被指定为饲料添加剂，但不用于畜禽，主要用于水产饲料作为引诱物质使用。 除上述氨基酸外，异亮氨酸是目前正在研究开发的一种氨基酸。
（七）反刍动物用氨基酸 氨基酸用作饲料添加剂已有近40年历史。但在此期间，氨基酸在饲料中的应用只限于猪、鸡等单胃动物。对于反刍动物，一是认为其瘤胃微生物合成氨基酸可满足需要；再则认为饲料中蛋白质、氨基酸会被微生物完全降解，添加氨基酸也没有明显效果。
70年代后期，乳牛的品种改良及高产肉牛的短期育肥技术迅速普及，瘤胃微生物合成的蛋白质、氨基酸不能满足反刍动物高产性能的要求。近十几年的研究表明，反刍动物也有必需氨基酸和限制性氨基酸。在饲料中供给限制性氨基酸，对改善高产奶牛和肉牛的产奶量和生长速度都有明显的促进作用。一般认为对高产奶牛，蛋氨酸、赖氨酸、组氨酸。苏氨酸、异亮氨酸和亮氨酸是限制性氨基酸，由于菌体蛋白中蛋氨酸比例低，蛋氨酸常表现为第一限制性氨基酸。
由于瘤胃微生物的降解与合成作用的特点，理想的反刍动物氨基酸添加剂应当绝大部分能安全通过前胃，而在真胃直接被吸收利用。另一方面，少量游离于瘤胃的限制性氨基酸（如蛋氨酸）可促进纤维素降解和增进脂肪酸的合成。目前反刍动物氨基酸添加剂主要有蛋氨酸和少量赖氨酸在欧洲各国、美国、日本等已作为商品投放市场，并广泛应用于高产奶牛、肉牛以及绵羊等。其产品主要有两类：非保护性氨基酸和保护性氨基酸。目前普遍应用于反刍动物补充日粮的非保护性氨基酸皆是DL－蛋氨酸。最新的研究表明，未经保护处理的DL－蛋氨酸并非被瘤胃微生物完全降解。
保护性氨基酸又称瘤胃旁路氨基酸。其保护性处理主要有物理的加膜包被法和对─NH2和─COOH进行化学保护方法。
目前应用的保护性产品主要有以C12─C22脂肪或脂肪酸、对pH敏感的异分子聚合物作为包膜进行包被的蛋氨酸和少量赖氨酸产品和以福尔马林处理的蛋氨酸产品。
德国Degussa公司研制的N-羟基甲基-消旋蛋氨酸钙盐（商品名：Mepron译名密勃隆）是很好的蛋氨酸保护性产品。这些保护性氨基酸制剂在pH为5.4 左右的瘤胃内是稳定的，至达真胃后，在其pH为2.4的条件下，氨基酸游离出来被吸收利用。 此外，蛋氨酸金属络合物和蛋氨酸锌羟类似物也可安全通过瘤胃。蛋氨酸金属络合物不仅可提供必需氨基酸，也是一种安全有效的微量元素补充方法。但因成本较高，未能
广泛应用，仅在某些特殊情况应用。
关于反刍动物保护性氨基酸，大多数国家还处于试验阶段，1985年以后也只有美国、日本、欧洲几家公司投入生产，许多问题还有待于研究。随着对反刍动物营养学及生理学基础研究的进展，一定可以进一步研制出赖氨酸、苏氨酸、色氨酸等以及复合氨基酸的保护性制剂。另一方面随着反刍动物生产性能的不断提高，一定会大量需要保护性蛋白质和氨基酸。 氨基酸添加剂的合理应用
一、氨基酸添加于饲料的方法
由于氨基酸添加剂在饲料中添加量大，一般在日粮中以百分含量计。同时，氨基酸的添加量是以整个日粮内氨基酸平衡为基础的，而饲料原料中的氨基酸含量和利用率相差甚大，所以氨基酸一般不加入添加剂预混料中，而地直接加入配合饲料或浓缩蛋白饲料中。
二、影响日粮氨基酸添加量的因素
各种畜禽对氨基酸的需要量可参考我国畜
饲料添加剂用氨基酸质量标准(日本)
名 称
| 含 量
| 性 状
| 氯化物(%)
| 硫酸盐(%)
| 铵盐(%)
| 比旋光度
| 重金属(PB)mg/kg)
| 砷盐g/kg)
| 水分(%)
| 灰分(%)
| DL-蛋氨酸
| 含C5H11NO2S
98.5%以上
| 白色-淡黄色结晶
粉末,有特异臭
味,微甜
| 0.2以下
| 0.30以下
|
|
| 20以下
| 2以下
| 0.5以下
| 0.5以下
| L-赖氨酸盐酸盐
| 含C6H14N2O2.HCL98.5%以上
| 白色淡褐色粉末，
无臭或有轻微特
异臭味
|
|
| 0.04以下
|
| 30以下
| 2以下
| 1.0以下
| 0.3以下
| 甘氨酸
| 含C2H5NO2
98.5%
| 白色结晶或结晶性
粉末,味臭
| 0.021以下
|
| 0.02以下
|
| 20以下
| 2以下
| 0.3以下
| 0.1以下
| 谷氨酸钠
| 含C5H8NNaO4.H2O99.0%以上
| 无色或白色柱状结晶
或白色结晶性粉末,
具有特异臭味
| 0.071以下
|
| 0.02以下
|
| 10以下
| 2以下
| 0.5以下
|
| L-色氨酸
| 含C11H12N2O2
98.5%
| 白色---淡黄色粉末
，无臭或略有
特异臭味
| 0.20以下
|
| 0.04以下
|
| 20以下
| 2以下
| 1.0以下
| 0.5以下
|
禽饲养标准（见附Ⅲ）。但饲养标准只是畜禽在正常情况下，维持一般生长和生产所需要的最低值，而并非实际添加量。由于动物对氨基酸需要量受许多因素的影响，各种饲料原料中的氨基酸含量和利用率也各不相同，这就使日粮中实际添加量与需要量相差甚远。必须综合考虑各种因素才能使氨基酸的添加效果和经济效益达到最佳。在参考畜禽饲养标准的基础上，影响氨基酸添加量的主要因素如下：
（一）日粮的组成及其氨基酸的生物学效价 氨基酸的添加目的，主要是补充日粮氨基酸的不足，改善日粮氨基酸的平衡状况。而不同的饲料中氨基酸的含量不同，氨基酸有效性差异也很大。必须根据饲料中可利用氨基酸的含量确定氨基酸添加的种类和数量，才能配制出既经济又有效的日粮。表3－14、表3－15为猪、鸡几种饲料原料中氨基酸有效率。遗憾的是，目前有关饲料中有效氨基酸的资料还很缺乏，来自动物体的测定方法很不统一，结果差异很大，快速经济的有效氨基酸测定
方法还没有，无法依饲料中有效氨基酸含量平衡日粮氨基酸。由于目前基础日粮常用原料的氨基酸有效率多在80％～90％，在制定饲养标准时，专家们一般将饲料中氨基酸有效率按80％～90％来提供氨基酸需要量的。如NRC标准即如此。 我国饲养标准也是以常用原料（如玉米、豆饼、鱼粉等）为基础制定的。通常的作法是，在平衡日粮氨基酸时，根据不同原料的特性，考虑饲料氨基酸有效性的主要影响因素，对日粮氨基酸补充量作适当调整。影响饲料中氨基酸有效性的主要因素有：表3-14 15
1.影响蛋白质消化吸收的因素 饲料蛋白质的消化率直接影响饲料中氨基酸的有效性，因此，所有影响饲料蛋白质消化吸收的因素都影响饲料中氨基酸的有效性。例如，未经处理的血粉、羽毛粉蛋白质消化率很低，分别约为20％—50％和低于10％，其中可利用的氨基酸就更低了。经过一定的热、压或发酵等处理，破坏了角蛋白和纤维蛋白结构，促进水解，可大大提高其蛋白质消化率，从而提高了氨基酸的有效性，存在于某些饲料中的蛋白酶抑制物（如胰蛋白酶抑制因子等）可降低蛋白质消化率，其中氨基酸有效率也降低。
2.饲料的加工贮存 由于加工贮存不当，会使氨基酸失去生物活性，这也是降低饲料氨基酸有效性的不可忽视的重要因素。饲料加工过程中，若温度过高，会降低氨基酸的有效性。
在一定高温条件下，赖氨酸ε位氨基易与碳水化合物中游离的─OH结合成不易被酶分解的物质，即所谓非酶褐变反应，赖氨酸失去生物活性。精氨酸、色氨酸也可发生此反应，这在过高温度（105￣135℃以上）生产出的饼粕类中，氨基酸特别是赖氨酸的有效性下降。在棉仁饼粕的生产过程中，因游离棉酚中的─CHO 易与赖氨酸结合而使赖氨酸失去活性。表3-16是Bissett和Tarr在1954年的试验结果。 鱼粉贮存不当，导致脂肪氧化发热时，其中蛋氨酸会氧化成蛋氨酸亚砜或蛋氨
酸砜，降低蛋氨酸的有效性。
（二）氨基酸之间的相互关系 氨基酸之间在吸收、利用上的相互关系主要有互补和拮抗关系。
1.互补关系 有的氨基酸在体内可以相互转化，添加时必须考虑两种氨基酸的 含量。蛋氨酸在体内可转化为胱氨酸、胱氨酸不足可补充蛋氨酸来满足其需要量，但胱氨酸不能代替蛋氨酸，因此，在确定蛋氨酸添加量时，除考虑日粮中蛋氨酸含量外，还需考虑日粮中胱氨酸的含量。可用二者含量之和来满足硫氨基酸的总需要量。
一般动物对蛋氨酸与胱氨酸需要比各为50％。同样，苯丙氨酸在动物体内可转化为酪氨酸，反之不可，日粮酪氨酸的含量直接影响苯丙氨酸的添加量；对鸡来说甘氨酸与丝氨酸在动物体内可相互转化。
2.拮抗作用 结构相似的氨基酸之间因在消化吸收、体内运输和利用上常常会有竞争作用而相互影响。
许多研究表明饲料中赖氨酸过剩会使精氨酸需要量增加，反之，精氨酸含量过高影响赖氨酸的消化吸收和利用。饲料中高浓度氯离子可促进这种拮抗作用，而苏氨酸和甘氨酸含量增加，可减少动物对精氨酸的需要量。亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸之间也存在着拮抗作用和吸收的竞争关系。另外，蛋氨酸过剩会影响组氨酸、谷氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸的吸收；胱氨酸、乙硫氨酸及S－甲基-L－胱氨酸的摄取会阻碍蛋氨酸的吸收，而甘氨酸可减轻这种阻碍，表3－17中列出了猪、鸡配合饲料中理想的氨基酸配合比例。
猪、鸡配合饲料中氨基酸的理想配合比例
氨基酸种类
| 以赖氨酸的含量为100的比值
| 以赖氨酸的含量为100的比值
|
| 猪
| 鸡
| 赖氨酸
|
|
| 蛋氨酸+胱氨酸
| 100
| 100
| 色氨酸
| 50~55
| 72
| 苏氨酸
| 55~19
| 20
| 异亮氨酸
| 60~70
| 70
| 亮氨酸
| 50~70
| 75
| 组氨酸
| 100~110
| 140
| 苯丙氨酸
| 33~39
| 40
| 色氨酸+酪氨酸
| 96~115
| 130
| 缬氨酸
| 70
| 86
| 精氨酸
| 67
| 100
|
| 67
| 100
|
（三）氨基酸与维生素、无机物的关系 蛋氨酸、胆碱在动物体代谢过程中都有提供活性甲基的作用，故可相互部分代替，因维生素B12和叶酸与甲基代谢有关，叶酸或维生素B12不足，蛋氨酸和胆碱的需要量增加。色氨酸在动物体内可转化为烟酰胺，故可缓解烟酰胺缺乏症。当日粮烟酰胺不足时，色氨酸需要量增加。维生素E和硒不足时，添力赖氨酸和蛋氨酸可缓解影响。但维生素或矿物质不足时，最好以添加维生素或矿物质来满足需要。
（四）畜禽的生活状态和环境 环境温度影响氨基酸的需要量， 而各种饲养标准一般是在较理想的温度范围（16～24℃）制定的。气温高动物对氨基酸需要量增加，气温低，则可相应减少供应量。 | 
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发表于 2007-4-15 15:38:29
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