蛋氨酸作为高产反刍家畜限制性氨基酸之一,越来越受人们重视。直接在饲粮中添加蛋氨酸,会受到瘤胃微生物吞噬、降解,不能被有效利用。Chalupa[1]采用微生物混合培养试验发现蛋氨酸在绵羊瘤胃细菌、真菌和原虫作用下3 h几乎全部降解。Wallace[2]研究发现,乙酰化的肽类在瘤胃内的降解速度显著下降。这一结果带来有益启示:将蛋氨酸进行乙酰化修饰而保护起来,可能会降低转肽酶的活性,从而提高蛋氨酸在瘤胃内的抗降解作用。蛋氨酸的乙酰化衍生物——N-乙酰-DL-蛋氨酸(NAM)在医药方面应用时,往往作为保肝护肝的药物,能够提高肝细胞对谷胱甘肽的合成能力[3]。在动物营养研究方面,Digenis等[4]的研究表明,在体外发酵条件下,NAM能够稳定存在。武安泉等[5]在模拟瘤胃发酵条件下也得到类似的结果。Amos等[6]研究发现,绵羊经采食明胶包被的NAM,24 h后真胃的回收率为15.7%。但是,NAM对瘤胃环境参数的影响及其在前胃内的表观消失率鲜见报道。本文从以上2个方面进行研究,为开发新型蛋氨酸替代品提供理论依据。
1 材料与方法 1.1 试验设计选取体重35 kg左右安装有永久性瘤胃瘘管和十二指肠瘘管的波尔山羊羯羊4只,采用4×4拉丁方设计,对照组、试验1、2和3组经瘤胃瘘管分别投注0、4、6、8 g/d NAM。共进行4期试验,每期试验16 d,其中预试期10 d,正试期6 d。正试期前3天采瘤胃液,后3天采十二指肠食糜。同时经瘤胃瘘管灌注聚乙二醇(PEG)作为液相标记物,计算十二指肠流量。
1.2 饲粮与饲养管理试验动物单栏喂养,每只羊每天06:00和18:00分别提供200 g精料,精料组成及营养水平见表1。自由采食粗料,粗料为经粉碎的玉米干秸秆,长度约2~3 cm。先精料后粗料,自由饮水。在动物采食精料后,随即取0、2、3、4 g NAM用滤纸包好经瘘管投入瘤胃,每日2次。
![]() | 表1 精料组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of the concentrate (air-dry basis) % |
正试期第1~3天早晨饲喂精料前(0 h)及饲喂精料后1.5、3.0、6.0、9.0和12.0 h各采集瘤胃液25 mL,分成2份,一份用于测定瘤胃液渗透压,另一份随即测定其pH,然后用直径为0.15 mm的尼龙带过滤后,将滤液盛入塑料瓶置于-20 ℃冻存。
1.3.2 十二指肠食糜样品的采集与保存正试期第4~6天采集十二指肠食糜,每天采集4次,每次采集20 mL,3 d的采样点均匀排列,间隔为2.0 h,并将3 d的样品混合后置于-20 ℃冻存。
1.4 指标测定瘤胃液采集后直接用pH计(雷磁PHS-3C)测定瘤胃液pH,并记录。
用比浊法[7]测定各时间点采集的瘤胃液样品与混合的十二指肠食糜样品中PEG含量,用于计算瘤胃液后送率、十二指肠流量、前胃NAM表观消失率。
用高效液相色谱法测定瘤胃液及十二指肠食糜中NAM含量,参照武安泉[8]的方法进行。
瘤胃液渗透压的测定:用注射器采取10 mL瘤胃液,将瘤胃液在4 000 r/min下离心,用冰点降低渗透压计(Precision System,美国)测定上清液渗透压[9]。
1.5 计算公式瘤胃液后送率采用最小二乘法拟合曲线方程:
C=C0·e-k·t。
式中:C为t时刻的瘤胃液中PEG含量(g/L),C0为0 h时瘤胃液中PEG含量(g/L),k为瘤胃液后送率(%/h)。
十二指肠流量(kg/d)=瘤胃PEG投注量(g/d)/十二指肠食糜中PEG的含量(g/kg);
到达十二指肠的NAM量(g/d)=十二指肠食糜NAM含量(g/kg)×十二指肠流量(kg/d);
前胃NAM表观消失率(%)=100×{[(瘤胃总投注NAM(g/d)-到达十二指肠的NAM(g/d)]/瘤胃总投注NAM(g/d)}。
1.6 数据统计分析数据用平均值±标准差(x±SD)表示,采用SPSS 12.0统计软件进行单因素方差分析,采用Duncan氏法进行显著性检验。
2 结 果 2.1 投注不同水平NAM对瘤胃液后送率的影响如表2所示,投注NAM能够降低瘤胃液后送率。瘤胃液后送率下降幅度随NAM投注水平提高而增大,尤其是试验2、3组分别比对照组下降了34.6%和47.9%,差异显著(P<0.05)。
![]() | 表2 投注不同水平NAM对瘤胃液后送率的影响
Table 2 Effects of NAM supplementation at different levels on evacuation rate of rumen fluid %/h
|
如表3所示,投注NAM能够降低瘤胃液pH。与对照组相比,试验1、2、3组瘤胃液pH平均值下降了0.9%~7.3%,尤其试验2、3组显著降低(P<0.05)。与对照组相比,试验2(投注后0、1.5、6.0、9.0 h)、3组(投注后0~9.0 h)均显著降低(P<0.05),在0~9.0 h pH降低的幅度较大,下降了3.5%~4.0%;试验1组的pH略有降低,但差异不显著(P>0.05)。各组瘤胃液pH变化趋势基本一致。
![]() | 表3 投注不同水平NAM对瘤胃液pH的影响 Table 3 Effects of NAM supplementation at different levels on rumen fluid pH |
如表4所示,投注NAM可以提高瘤胃液渗透压。各试验组12.0 h内的瘤胃液渗透压平均值分别比对照组提高了3.43%、5.35%和9.27%,差异均达显著水平(P<0.05)。各试验组瘤胃液渗透压在投注后9.0 h内的各个时间点均显著提高(P<0.05);试验组中均以试验3组最高,在0 h显著高于试验1、2组(P<0.05),3.0 h显著高于试验1组(P<0.05),6.0 h显著高于试验2组(P<0.05),其他时间点试验组间差异不显著(P>0.05)。
![]() | 表4 投注不同水平NAM对瘤胃液渗透压的影响 Table 4 Effects of NAM supplementation at different levels on osmotic pressure of rumen fluid mOsm/kg |
如表5所示,投注后1.5~12.0 h试验1、2、3组NAM表观消失率平均值分别为68.0%、73.1%和74.9%,试验3组显著高于试验1组(P<0.05)。投注后1.5、3.0 h,各组间NAM表观消失率差异不 显著(P>0.05),均介于53.6%~67.0%;而投注后6.0~12.0 h,与试验1组相比,试验3组NAM表观消失率分别提高了8.3%、6.5%和7.1%(P<0.05)。随投注后时间延长,各组NAM表观消失率均增加。
![]() | 表5 NAM在前胃的表观消失率 Table 5 Apparent disappearance rate of NAM in forestomach % |
瘤胃投注NAM能够显著降低瘤胃液后送率。瘤胃液后送率是瘤胃环境重要参数之一,其高低是反刍动物将瘤胃内容物排入后消化道快慢的特征常数,反映了瘤胃蠕动的快慢。这一指标主要受饲粮纤维水平、饲料加工方式以及瘤胃液渗透压等多因素影响[9]。一般来说,较低的pH就不利于纤维素的消化,甚至会抑制瘤胃蠕动频率,从而延长饲料在瘤胃内的存留时间[10]。这可能是瘤胃液后送率降低的原因之一。
3.2 投注不同水平NAM对瘤胃液pH的影响瘤胃液pH受食糜中挥发性脂肪酸组成、氨基酸脱氨基作用、尿素分解产生氨、唾液中缓冲盐互作、瘤胃上皮细胞对挥发性脂肪酸吸收以及食糜流出等因素的影响。在本试验条件下,添加NAM可以降低瘤胃液pH,尤其在投注后9.0 h,试验2、3组显著降低0.21~0.24。试验中发现瘤胃投注NAM降低了瘤胃液后送率,即延长了瘤胃内容物的滞留时间。武安泉等[11]研究发现,瘤胃投注NAM提高了总挥发性脂肪酸的浓度。以上2点可能是pH下降的主要原因。
3.3 投注不同水平NAM对瘤胃液渗透压的影响瘤胃液渗透压是反刍动物瘤胃消化代谢的重要指标之一。它直接决定了小分子物质如水分、无机盐离子、挥发性脂肪酸及其他小分子物质通过瘤胃壁进入血液的快慢和可能性。瘤胃液的正常渗透压在260~300 mOsm/kg,偏高的渗透压不利于上述营养物质的吸收[12]。
3.4 NAM在前胃的表观消失率NAM在前胃动态表观消失率可能是前胃微生物降解、微生物吞噬、经前胃壁吸收等因素作用的综合结果。投注后1.5~12.0 h各组NAM表观消失率平均值在68.0%~74.9%,有随投注量增加而上升趋势。投注后12.0 h时的NAM表观消失率在79.8%~86.9%。投注后1.5 h内NAM表观消失率在53.6%~59.3%,1.5 h后各个时间间隔的表观消失率增加在7.0%~10.3%。另外结果也说明NAM在前胃的表观消失率可能与前胃中NAM含量有关。本试验所得到的结果与Amos等[6]试验中绵羊采食6.44 g/d明胶胶囊包被的NAM,24.0 h真胃回收率15.7%很接近。
4 结 论NAM对瘤胃消化环境有不良影响,能够降低瘤胃液的后送率、pH,提高瘤胃液渗透压,并且在前胃有较高的表观消失率(12.0 h时约80%)。在本试验条件下,经瘤胃投注4.0和8.0 g/d NAM以上负面影响较大。
[1] | CHALUPA W.Degradation of amino acids by the mixed rumen microbial population[J]. Journal of Animal Science,1976,43(4):828-834. (![]() |
[2] | WALLACE R J.Acetylation of peptides inhibits their degradation by rumen micro-organisms[J]. The British Journal of Nutrition,1992,68(2):365-372. (![]() |
[3] | SKOGLUND L A,INGEBRIGTSEN K,NAFSTAD I.Effects of N-acetyl-DL-methionine on the liver,GSH synthesis and plasma ALAT level in male Bom:NMRI mice[J]. General Pharmacology,1986,17(6):647-649. (![]() |
[4] | DIFENIS G A,AMOS H E,YANG K,et al.Methionine substitutes in ruminant nutrition Ⅰ:stability of nitrogenous compounds related to methionine during in vitro incubation with rumen microorganisms[J]. Journal of Pharmaceutical Sciences,1974,63(5):754-751. (![]() |
[5] | 武安泉,杨开伦,胡炳义,等.在体外模拟瘤胃发酵条件下N-乙酰-DL-蛋氨酸稳定性的研究[J]. 饲料工业,2007,28(2):37-39. (![]() |
[6] | AMOS H E,LITTLE C O,DIGENIS G A,et al.Methionine,DL-homocysteine thiolactone and N-acetyl-DL-methionine for ruminants[J]. Journal of Animal Science,1974,39(3):612-617. (![]() |
[7] | 冀一伦.牛瘤胃液稀释率的研究[J]. 山西农业大学学报:自然科学版,1992,12(4):283-286. (![]() |
[8] | N-乙酰-DL-蛋氨酸过瘤胃有效性及对绵羊瘤胃消化代谢影响的研究.2006 (![]() |
[9] | 冯仰廉.反刍动物营养学[M]. 北京:科学出版社,2004:72-74. (![]() |
[10] | 韩正康,陈杰.反刍动物瘤胃的消化和代谢[M]. 北京:科学出版社,1988:19. (![]() |
[11] | 武安泉,杨开伦,雒秋江,等.瘤胃投注N-乙酰-DL-蛋氨酸对绵羊瘤胃消化代谢的影响[J]. 草食家畜,2006(2):39-44. (![]() |
[12] | 陈杰.家畜生理学[M]. 4版.北京:中国农业出版社,2003:192-193. (![]() |