营养性添加剂氨基酸添加剂.ppt

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1、饲料添加剂学,江西农业大学动物科技学院黎观红,第三章 营养性添加剂,1、氨基酸营养：基础与概念 2、氨基酸添加剂的应用原理 3、氨基酸添加剂的一般作用 4、常用的氨基酸添加剂的特性及应用5、其他含氮化合物6、氨基酸的生产方法,第一节 氨基酸添加剂,基本内容：,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,“蛋白质”一词，源于希腊字“proteios”,其意是“最初的”、“第一重要的”。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。,组成蛋白质的基本单位是氨基酸，由于氨基酸数量、种类和排列顺序的不同而形成了各种各样的蛋白质。氨基酸的组成不同，其蛋白质的营养价值也不一样。

2、,第三章 营养性添加剂,一、氨基酸营养：基础与概念,第一节 氨基酸添加剂,（一）氨基酸分类 1.按结构和性质分类 1）中性氨基酸含硫氨基酸（蛋、胱、半胱氨酸）；脂肪族氨基酸（甘、丙、丝、苏、缬、亮、异亮氨酸）；芳香性氨基酸（苯丙、酪氨酸）；杂环状氨基酸（色、脯、羟脯氨酸）。2）酸性氨基酸天门冬氨酸、谷氨酸。3）碱性氨基酸赖氨酸、精氨酸、组氨酸。,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,一、氨基酸营养：基础与概念,（一）氨基酸分类,2.按营养需要分类,必需氨基酸是指动物自身不能合成或能合成但合成速度慢，且数量少不能满足正常需要，必需由饲料供给的氨基酸。,单胃成年动物需8种必需氨基酸（赖、蛋、

3、色、缬、苯丙、亮、异亮、苏氨酸），生长期还需组氨酸、精氨酸；鱼虾也需以上10种氨基酸；雏禽还需甘氨酸、胱氨酸、酪氨酸共有13种。,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,非必需氨基酸动物体内合成较多或需要较少而不需要由饲料供给也能保证正常生长发育需要的氨基酸。,一、氨基酸营养：基础与概念,（一）氨基酸分类,2.按营养需要分类,并不是指动物在生长和维持生命过程中不需要这些氨基酸！,第三章 营养性添加剂,限制性氨基酸饲料中一种或几种必需氨基酸低于动物的需要会限制动物对其他氨基酸的利用，称这些氨基酸为限制性氨基酸。,第一节 氨基酸添加剂,一、氨基酸营养：基础与概念,限制性氨基酸可根据其化学评分来

4、确定：,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,一、氨基酸营养：基础与概念,限制性氨基酸：,氨基酸化学评分小于100者，表示该蛋白质或饲料中此氨基酸不足即为限制性氨基酸。,评分最小的为第一限制性氨基酸，依次类推，第二、第三、,对于猪，常用的禾谷类及其他植物性饲料，赖氨酸为第一限制性氨基酸；,对于家禽，蛋氨酸为第一限制性氨基酸，色、苏氨酸为第三、四限制氨基酸。,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,一、氨基酸营养：基础与概念,限制性氨基酸：,不同动物品种或同一品种的不同生产发育阶段限制性氨基酸可能不一样；其次，不同饲料原料，其对猪禽的限制性氨基酸亦可能不一样。,第三章 营养性添加剂,第

5、一节 氨基酸添加剂,一、氨基酸营养：基础与概念,限制性氨基酸：,不同动物品种或同一品种的不同生产发育阶段限制性氨基酸可能不一样；其次，不同饲料原料，其对猪禽的限制性氨基酸亦可能不一样。,生长肥育猪用玉米豆粕型饲料氨基酸化学评分,第三章 营养性添加剂,一些常用猪饲料中的限制性氨基酸,第一节 氨基酸添加剂,一、氨基酸营养：基础与概念,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,（一）不同构型氨基酸的利用,（二）畜禽日粮的氨基酸平衡理论,二、氨基酸添加剂的应用原理,（三）饲料中氨基酸的利用率,（四）过瘤胃氨基酸,（选用何种构型？）,（添加的量和比例？）,（添加的量？）,第三章 营养性添加剂,二、氨基

6、酸添加剂的应用原理,第一节 氨基酸添加剂,（一）不同构型氨基酸的利用,除甘氨酸外，-氨基酸都存在D型(右旋)和L型(左旋)两种构型；,动物体蛋白都是由L型氨基酸组成；,一般在肠内D型不如L型氨基酸易吸收，吸收的D型氨基酸若不转化成L型氨基酸，仍不能构建成动物体蛋白质。,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,二、氨基酸添加剂的应用原理,（一）不同构型氨基酸的利用,D型氨基酸可以完全替代其L型氨基酸，如D型苯丙氨酸、D型蛋氨酸；D型可部分替代L型的，如D型精氨酸；完全不能替代，如D型苏氨酸、D型赖氨酸。,由于D型氨基酸的脱氨基强度不同，因而机体对各种D型氨基酸的利用程度也各不相同。,第三章

7、营养性添加剂,合理的蛋白质营养，一方面要提供足够数量的必需和非必需氨基酸，另一方面必须注意各种必需氨基酸之间以及必需氨基酸和非必需氨基酸之间的比例。氨基酸平衡，指饲粮中各种氨基酸的数量和比例与动物维持、生长、繁殖、泌乳等的需要相符合。因此氨基酸平衡包括数量和比例两方面的含义，通常仅只氨基酸之间的比例关系。,（二）畜禽日粮的氨基酸平衡理论,第一节 氨基酸添加剂,二、氨基酸添加剂的应用原理,如果比例失衡，即使提高日粮蛋白质含量，也不能达到满意的饲养效果，而且造成蛋白质饲料浪费!,（二）畜禽日粮的氨基酸平衡理论,必需氨基酸的木桶模式图,第三章 营养性添加剂,第三章 营养性添加剂,理想蛋白质（idea

8、l protein，IP）或理想氨基酸模式指这种蛋白质的氨基酸在组成和比例上与动物所需蛋白质的氨基酸的组成和比例一致，包括必需氨基酸之间以及必需氨基酸和非必需氨基酸之间的组成和比例，动物对该种蛋白质的利用率应为100%。,（二）畜禽日粮的氨基酸平衡理论,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,二、氨基酸添加剂的应用原理,（三）饲料中氨基酸的利用率,不同饲料中氨基酸组成和含量不同，其氨基酸利用率也相差很大；,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。,加工贮存不当，会使氨基酸失去生物活性；,大豆等饲料的热处理；,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

9、氨酸砜，降低蛋氨酸的有效性。,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,二、氨基酸添加剂的应用原理,（四）过瘤胃氨基酸,一般来说，反刍动物不必过多考虑必需氨基酸的需要，因为瘤胃微生物蛋白可提供各种必需氨基酸；,瘤胃微生物合成的菌体蛋白通常可以满足中等生产水平反刍动物的必需氨基酸需要量，但不能满足生产水平较高的反刍动物的氨基酸需要量；,对高产反刍动物，蛋氨酸和赖氨酸通常是日粮的第一、二限制性氨基酸。,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,二、氨基酸添加剂的应用原理,（四）过瘤胃氨基酸,由于瘤胃微生物的降解作用，日粮中添加普通的氨基酸产品不能达到补充限制性氨基酸的目的。,过瘤胃保护,保护方

10、法,不管哪种保护氨基酸方式，它们必须是尽可能地防止氨基酸在瘤胃被降解，另一方面又能在瘤胃后消化道中被有效地释放，而且能以生物学可利用的形式被吸收和利用！,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,三、氨基酸添加剂的一般作用,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,三、氨基酸添加剂的一般作用,（一）改善饲粮氨基酸平衡，提高蛋白质利用效率，促进动物生长,玉米芝麻饼型饲粮添加赖氨酸的效果,饲粮必需氨基酸不足对生长鸡的影响,第三章 营养性添加剂,注：蛋白质效率比（Protein efficiency ratio,缩写PER），是动物食入单位蛋白质或氮的体增重，PER愈大，其蛋白质品质愈好。可用公

11、式表示：PER=体增重/蛋白质或氮的食入量。,添加合成氨基酸，可以降低饲粮的蛋白质水平，从而减少氮排泄对环境的污染。Lenis(1989)报道，通过添加合成氨基酸降低日粮2%的蛋白，能够减少25%氮的排出。,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,三、氨基酸添加剂的一般作用,（二）改善和提高动物消化机能，防止消化系统疾病的发生,在工厂化、集约化饲养幼猪和生长鸡的日粮中粗蛋白质含量较多时，容易发生腹泻等消化系统疾病，这不仅造成饲粮的浪费，而且影响动物生长。（仔猪腹泻原因：母乳饲料；蛋白质浓度增加，代谢增强，肾负担加重，增加饮水）。目前，国外采取降低动物日粮的蛋白质水平后补加蛋氨酸、赖氨酸以及

12、谷氨酸等方法，有效地改善了动物的消化机能，减少了疾病，增强了动物抵抗力。另外，甘氨酸还可以减轻犊牛的腹泻及脱水症状。,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,三、氨基酸添加剂的一般作用,（三）改进肉的品质,饲料中添加赖氨酸或蛋氨酸能降低脂肪沉积，提高瘦肉率。有资料表明，欧洲市场上20一30的赖氨酸用于提高瘦肉率。此外，蛋氨酸的添加能改善雏鸡和肉用仔鸡蛋白质的沉积，降低脂肪沉积。,机理：,2、吸收的部分赖氨酸转变为肉碱，肉碱与脂肪代谢密切相关；,3、赖氨酸调控内分泌：GH、胰岛素、IGF-1；,4、赖氨酸作为信号分子调控蛋白质翻译起始因子活性；,1、赖氨酸缺乏与采食量；,5、赖氨酸调控与氮代

13、谢相关的基因表达影响蛋白质代谢。,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,三、氨基酸添加剂的一般作用,（三）改进肉的品质,在生长肥育猪饲料中添加色氨酸可有效降低由于屠宰前应激引起的PSE肉。,PSE肉,正常肉,PSE（pale,soft,exudative）肉：猪宰后肌肉苍白(pale)、质地松软缺乏弹性(soft)、肌肉表面渗出肉汁(exudative)，俗称白肌肉，也叫“水煮样”肉，发生于肥猪。,应激敏感猪在屠宰前和屠宰整个过程中的应激作用下，能量代谢增高，糖原（糖酵解）和ATP迅速分解，大量产热，持续高温和低pH值并产生剧烈、明显的蛋白质变性而引起PSE肉。,第三章 营养性添加剂,第

14、一节 氨基酸添加剂,三、氨基酸添加剂的一般作用,（三）改进肉的品质,如何减少猪PSE肉?,选择抗应激能力强的猪品种；宰前停食10-18小时，停水3小时，可以减少PSE肉；外地购入猪最好隔天宰杀；肥育猪料加色氨酸可减少PSE肉；添加镁制剂可减少PSE肉；料中添加维生素E及硒可减少PSE肉。,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,三、氨基酸添加剂的一般作用,（四）促进钙的吸收,用小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结合形成的钙结合蛋白(CaBP)在肠黏膜上起转运作用，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

15、，CaBP合成下降，钙吸收减少。,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,三、氨基酸添加剂的一般作用,（五）抵抗应激（stress）,研究证明注射色氨酸可减少小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。这是由于血液和脑中色氨酸通过其代谢产物5羟色胺改善动物睡眠，起镇静作用。同样，添加色氨酸可减少猪因断奶、密饲产生的咬尾等现象。另外，添加蛋氨酸可以减少家禽的啄羽、啄肛现象。,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,三、氨基酸添加剂的一般作用,（六）提高抗病力,色氨酸可使动物体球蛋白的含量增加，从而增强了抗病能力。其他氨基酸与免疫的关系,（七）引诱鱼群和作为调味剂,甘氨酸

16、和丙氨酸多用于鱼饲料，除了做氮源之外，还可以引诱鱼群及增进食欲。谷氨酸钠可作为调味剂，增进动物采食量。,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,四、常用的氨基酸添加剂的特性及应用,（一）赖氨酸添加剂,1、赖氨酸的理化性质 赖氨酸是由2个氨基和1个羧基组成的碱性氨基酸。只有L型才具有活性。L赖氨酸是白色结晶或结晶性粉末，有旋光性，易溶于水，难溶于乙醇，不溶于乙醚，易吸收CO2。,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,（一）赖氨酸添加剂,2、常用赖氨酸添加剂产品形式与规格 L赖氨酸化学性质不稳定，商品用赖氨酸多为：（1）L-赖氨酸盐酸盐。呈白色或浅褐色结晶粉末，无臭或稍有异味，易溶于水，

17、难溶于乙醇和乙醚。产品规格含C6H14N202HCl98.5。L赖氨酸盐酸盐含L赖氨酸7924，盐酸1976。（2）L-赖氨酸硫酸盐（65）。相当于65%的饲料级L-赖氨酸盐酸盐，除含有51%以上的赖氨酸，还含有不少于15%的其它氨基酸。（3）液体赖氨酸。,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,四、常用的氨基酸添加剂的特性及应用,（二）蛋氨酸添加剂,1、蛋氨酸的理化特性 蛋氨酸又称甲硫氨基酸，是必需氨基酸中惟一含硫的氨基酸。蛋氨酸是具有旋光性的化合物，分为L型和D型。L蛋氨酸呈白色片状或粉状结晶，有硫化物的特殊气味，可溶于水及温热的乙醇中，但不溶于无水乙醇、乙醚、苯等有机溶剂中。,第三章

18、 营养性添加剂,2、常用的蛋氨酸添加剂,第一节 氨基酸添加剂,（二）蛋氨酸添加剂,（1）DL-蛋氨酸。为白色或浅黄色结晶，可溶于稀酸、稀碱，微溶于95的乙醇中，不溶于乙醚。动物对L型蛋氨酸的吸收和利用效率比D型高，D型要经异构酶转化为L型蛋氨酸后，才能参与体内蛋白质的合成。用化学方法合成的产物是D型和L型的外消旋化合物。,第三章 营养性添加剂,（2）DL-蛋氨酸羟基类似物。又称羟基蛋氨酸、液态羟基蛋氨酸,是L蛋氨酸的前体，褐色或棕色液体，有含硫基团的特殊气味，易溶于水。虽分子结构中不含氨基，但所特有的碳链可在动物体内酶的作用下合成蛋氨酸，所以具有蛋氨酸的生物活性。由于试验条件和试验动物的不同，

19、蛋氨酸羟基类似物的生物学活性为L蛋氨酸的40一100。,2、常用的蛋氨酸添加剂,第一节 氨基酸添加剂,（二）蛋氨酸添加剂,蛋氨酸,蛋氨酸羟基类似物,Methionine hydroxy analogue free acid(MHA-FA),第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,（二）蛋氨酸添加剂,（2）DL-蛋氨酸羟基类似物（MHA-FA）液体蛋氨酸,有效蛋氨酸源；一种理想的有机酸，杀菌；一种经济有效的过瘤胃蛋氨酸。,第三章 营养性添加剂,（3）DL-羟基蛋氨酸类似物钙盐（MHA-Ca）。是羟基蛋氨酸的钙盐，又称蛋氨酸羟基钙(MHA-Ca)；呈浅褐色粉末或颗粒，带有硫化物的特殊气味，溶于

20、水。,2、常用的蛋氨酸添加剂,第一节 氨基酸添加剂,（二）蛋氨酸添加剂,热应激下的独特优势；酸化优势；为反刍动物提供40%以上的过瘤胃蛋氨酸，既可增强菌体蛋白质合成量，又可提高产奶量和改善乳成分。,第三章 营养性添加剂,2、常用的蛋氨酸添加剂,第一节 氨基酸添加剂,（二）蛋氨酸添加剂,（4）N羟甲基蛋氨酸钙又称保护性蛋氨酸。为自由流动的白色粉末，N羟甲基蛋氨酸钙的生产是以DL-蛋氨酸为原料制成的，商品名称麦普伦（Mepron）。这种产品在反刍动物的瘤胃中不易降解，所以有益于反刍动物对蛋氨酸的利用。N-羟甲基蛋氨酸钙以蛋氨酸计，含量67.6。,用作反刍动物的饲料添加剂。可提高奶牛产量和乳脂率，减

21、少肝代谢负荷，延长产乳期，并缩短生产牛犊间隔期。,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,（二）蛋氨酸添加剂,DL-蛋氨酸羟基类似物（MHA-FA）液体蛋氨酸,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,（三）色氨酸添加剂,色氨酸分子式C11H12N2O3，相对分子质量204.22。,1、色氨酸的理化特性,2、常用的添加剂形式,为L-色氨酸，L-色氨酸呈白色或类白色粉末，略有异味，难溶于水，可溶于热乙醇中。合成的色氨酸有L-色氨酸和DL-色氨酸两个品种，DL-色氨酸对猪的相对活性是L-色氨酸的80，对鸡是50-60。,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,（三）色氨酸添加剂,价格较高

22、。色氨酸主要用于仔猪人工乳或早期 断奶仔猪料中，添加量为0.02%0.05%，提高仔猪抵抗力。,价格：160180元/kg（国产）210220元/kg（进口）,谷物类原料中色氨酸含量少；蛋氨酸、赖氨酸的添加加剧色氨酸的缺乏（比例失衡）色氨酸国产化进程加速,色氨酸在饲料工业中的使用将会大幅度上升！,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,（四）苏氨酸添加剂,1、苏氨酸的理化特性,2、常用的添加剂形式,L-苏氨酸是白色至淡黄色结晶体，易溶于水，不溶于乙醇、乙醚和氯仿。,苏氨酸常用的是L苏氨酸，L-苏氨酸纯度为95以上，主要用于仔猪人工乳。,是猪饲料的第二限制氨基酸和家禽饲料的第三限制氨基酸；当

23、配方选用赖氨酸盐酸盐时，猪饲料中的最限制性氨基酸已经由赖氨酸变成苏氨酸。,在以小麦、大麦为主的饲料中，苏氨酸常感缺乏。,苏氨酸是目前需求量增长最快的氨基酸，全球苏氨酸销量70在欧洲。,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,（五）甘氨酸添加剂 是化学结构最简单的氨基酸，没有旋光异构体，是雏鸡的必需氨基酸。（六）谷氨酸添加剂 对猪、禽不是必需氨基酸，但在雏鸡、高产蛋鸡以及仔猪日粮中添加谷氨酸，可在体内转化为必需氨基酸。将谷氨酸钠按0.1的量添加于动物日粮中，可以提高食欲和促进生长。在养蚕业，将谷氨酸钠添加于人工蚕饲料中，可提高结茧率和茧层重量。,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,五

24、、其他含氮化合物,（一）生物活性肽类,目前已从各种蛋白质的不同酶解产物中分离鉴定出阿片肽、血管紧张素转化酶抑制肽（降压肽）、免疫调节肽、抗菌肽、抗氧化肽、抗血栓肽、矿物元素吸收促进肽、降胆固醇肽、甜味肽、酸味肽等。在这些活性肽中有许多活性肽的组成氨基酸并不一定是必需氨基酸，这就为人类更为充分利用蛋白质资源尤其是那些原本认为生物价不高的蛋白质资源，生产能更好满足人类保健和动物生产需要的添加剂，提供了新的机遇。,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,五、其他含氮化合物,（二）尿素,尿素又名脲、碳酰二胺，为无色结晶体；易溶于水、乙醇、甲醇，几乎不溶于乙醚和氯仿。尿素可作为反刍动物的非蛋白态氮源

25、。非蛋白氮与天然蛋白质饲料相比，具有产量大、成本低等特点。随着中国秸秆养畜技术的推广，尿素作为饲料的用量逐渐增加。非蛋白氮添加剂主要用于反刍动物，常用产品是尿素。尿素只能用于6月龄以上的反刍动物，且只能加入饲料中使用，不能加入饮水服用。日粮中尿素用量不能超过日粮总氮的1/3，或不应超过日粮干物质总量的12。按天饲喂时，每100kg体重不宜超过2030g。添加尿素需要有3周左右的适应期，使动物逐渐适应。尿素应和能量饲料搭配使用，但是如与糖蜜、果渣、谷、薯类配合时，应注意补加维生素A，矿物元素硫、钴、铁、锰、磷等。含尿素的精料中不用或少用尿素酶活性高的生豆类或生豆粕。,1、发酵法 2、化学合成法 3、化学合成酶法 4、蛋白质水解法,第三章 营养性添加剂,第一节 氨基酸添加剂,六、氨基酸的生产方法,构建高产氨基酸微生物工程菌，通过重组DNA技术改变代谢途径分支点上的流量或引入新的代谢步骤与管径构建新的代谢网络，得到性能优良的氨基酸生产菌株；从更高层次的代谢工程研究多关键酶如何受反馈抑制的方式，利用包括定点突变、插入失活及计算机分子空间构象模拟等手段生产更优良菌株；进一步完善生物化工技术在氨基酸工业中的应用；大力发展药用中间体：氨基酸及其衍生物逐渐成为药用中间体；非天然氨基酸是合成活性药物的重要原料。,目前在生产技术方面主要表现为：,