纈氨酸在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

徐銀龍，鄒新華，邢孔萍

（播恩集團(tuán)技術(shù)中心，廣東 廣州 511400）

纈氨酸在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

徐銀龍，鄒新華，邢孔萍

（播恩集團(tuán)技術(shù)中心，廣東 廣州 511400）

纈氨酸（Val）是支鏈氨基酸，是豬必需氨基酸之一，其在物質(zhì)代謝調(diào)控和信息傳遞等方面扮演著重要角色。纈氨酸應(yīng)用范圍廣，在飼料添加劑、調(diào)味劑和保健品等產(chǎn)品中均有應(yīng)用。該文重點(diǎn)闡述纈氨酸在豬生產(chǎn)中的營養(yǎng)價(jià)值及使用思路，給出不同階段豬飼料中的適宜添加范圍。

纈氨酸；營養(yǎng)價(jià)值；飼料；豬

隨著營養(yǎng)理念的更新和養(yǎng)殖模式的不斷實(shí)踐，依據(jù)理想蛋白質(zhì)模型配制豬飼料能為企業(yè)和養(yǎng)殖戶帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。添加單體氨基酸可平衡飼料中各種氨基酸的比例，有利于動(dòng)物的消化吸收，同時(shí)能節(jié)約蛋白質(zhì)原料[1]。

纈氨酸（Val）屬于豬的必需氨基酸，也是一種支鏈氨基酸，具有重要的生物學(xué)功能。當(dāng)日糧蛋白質(zhì)水平降低3%以上時(shí)，纈氨酸的添加能夠明顯改善豬的生產(chǎn)性能[2]。深入了解纈氨酸的結(jié)構(gòu)和生理功能，確定不同階段豬對纈氨酸的需要量，對豬的營養(yǎng)研究和生產(chǎn)具有重要的意義。

1 纈氨酸的結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)

纈氨酸是一種含有5個(gè)碳原子的支鏈α-氨基酸，生糖氨基酸，分子式為C5H11NO2，味苦，結(jié)晶性粉末狀或白色結(jié)晶。纈氨酸是中性氨基酸，其水溶液呈弱酸性，在水中的溶解度隨著溫度的升高而增大[3]。因其與亮氨酸、異亮氨酸具有類似的支鏈結(jié)構(gòu)而被列為支鏈氨基酸（Branched chain amino acids，BCAA）。在玉米-豆粕型日糧中，賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸和色氨酸為第一類限制性氨基酸，支鏈氨基酸為第二類限制性氨基酸[4]。

按產(chǎn)品旋光性結(jié)構(gòu)不同，纈氨酸可分為L-纈氨酸、D-纈氨酸、DL-纈氨酸（本文主要針對L-纈氨酸）。L-纈氨酸因其特殊的結(jié)構(gòu)和功能在機(jī)體代謝中占有重要的地位，在人體營養(yǎng)添加劑、飼料添加劑、調(diào)味品、醫(yī)藥、保健品等方面應(yīng)用廣泛。發(fā)酵法生產(chǎn)的纈氨酸皆為L-型纈氨酸。D-纈氨酸是重要的醫(yī)藥中間體，廣泛用于抗生素等藥物的合成。DL-纈氨酸在醫(yī)藥上用作制酸劑、肌肉營養(yǎng)失調(diào)治療劑、解毒劑等，DL-纈氨酸也是蘇氨酸等氨基酸的合成原料。

纈氨酸菌種一般是通過誘變技術(shù)進(jìn)行選育。日本最早是通過發(fā)酵法生產(chǎn)纈氨酸，主要利用誘變育種技術(shù)和代謝控制手段改變菌種特性，提高纈氨酸產(chǎn)量。目前，人們獲得纈氨酸的途徑主要分為3種：化學(xué)合成法、水解提取法和發(fā)酵法?；瘜W(xué)合成法是通過氯化銨和氰化鈉與異丁醛發(fā)生反應(yīng)生成中間產(chǎn)物，然后通過酶法生產(chǎn)纈氨酸，得率在36%～40%之間。但該法生產(chǎn)成本高、反應(yīng)復(fù)雜、步驟多，且生成副產(chǎn)物較多。水解法是對毛發(fā)、血粉等物質(zhì)進(jìn)行水解，通過離子吸附交換技術(shù)從水解液中提取纈氨酸。該法操作簡單、生產(chǎn)周期短，但生產(chǎn)環(huán)境惡劣、分離成本高，未能大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。微生物發(fā)酵法是篩選高產(chǎn)菌株，然后提取發(fā)酵液中的氨基酸，該法生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)條件溫和，目前的大規(guī)模生產(chǎn)較多使用發(fā)酵法[5-6]。

2 纈氨酸的營養(yǎng)價(jià)值及其代謝

與賴氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸和色氨酸一樣，纈氨酸是豬不可或缺的營養(yǎng)物質(zhì)。動(dòng)物不能合成纈氨酸，必須從日糧中攝取足夠的纈氨酸才能滿足需要。纈氨酸除用于合成蛋白質(zhì)外，對于動(dòng)物生長和繁殖必不可少。纈氨酸在特殊生理時(shí)期可氧化供能，調(diào)節(jié)骨骼肌的蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)，改善母豬的泌乳性能，影響豬的免疫反應(yīng)。

纈氨酸是蛋白質(zhì)合成的重要前體物質(zhì)。纈氨酸與亮氨酸、異亮氨酸等支鏈氨基酸含量約占肥育豬肌肉蛋白質(zhì)中必需氨基酸的35%，在哺乳母豬中的比例約為40%[7]。支鏈氨基酸氧化產(chǎn)生三磷酸腺苷（ATP）的效率顯著高于其他氨基酸，特別是在饑餓、泌乳或疾病時(shí)，其氧化供能顯得更為重要[8]。當(dāng)大腦需要供能時(shí)，即使葡萄糖含量豐富，纈氨酸也會(huì)被優(yōu)先分解代謝進(jìn)行供能。日糧中的纈氨酸被動(dòng)物消化吸收后，雖然可以在肝臟直接進(jìn)行分解代謝，但其主要是在肌肉組織中氧化降解。纈氨酸是生糖氨基酸，進(jìn)入三羧酸循環(huán)后按葡萄糖途徑進(jìn)行代謝，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)體內(nèi)三大營養(yǎng)物質(zhì)的互相轉(zhuǎn)化[9-10]。

纈氨酸對促進(jìn)母豬乳腺的發(fā)育、改善泌乳性能，提高仔豬斷奶時(shí)的體重具有重要意義。纈氨酸是豬的第五種限制性氨基酸[11]。纈氨酸對乳腺的生長發(fā)育意義重大。Richert等[12]報(bào)道，哺乳母豬的日糧中添加纈氨酸，可使血漿中丙氨酸濃度先升高后降低，這表明高濃度的纈氨酸能刺激丙氨酸的生成，以滿足乳腺組織對葡萄糖的需求，從而提高母豬泌乳量。

纈氨酸通過影響免疫球蛋白的活性來參與免疫。纈氨酸缺乏會(huì)阻礙胸腺和外周淋巴組織的生長，并且能降低免疫球蛋白、補(bǔ)體C3和運(yùn)鐵蛋白的水平。斷奶仔豬缺乏支鏈氨基酸雖然不影響細(xì)胞免疫，但會(huì)抑制合成特異性抗體的能力[13]。

3 不同飼料原料中纈氨酸的含量

由表1可知，纈氨酸含量方面，飼料原料中魚粉、玉米蛋白粉和大豆粕中纈氨酸含量相對較高。其中魚粉中纈氨酸的含量最高為3.17%，玉米蛋白粉和大豆粕中纈氨酸的含量僅次于魚粉，分別為2.94%和2.26%。玉米蛋白粉中纈氨酸與賴氨酸的比值最高為2.67，魚粉和大豆粕中的比值分別為0.67和0.76。小麥麩、乳清粉及玉米中纈氨酸的含量較低，均小于0.80%，分別是大豆粕中纈氨酸的31%、31%和18%。纈氨酸與賴氨酸比值方面，玉米蛋白粉、高粱、芝麻餅的比值相對較高，分別為2.67、2.44、2.24。而豆粕、魚粉和乳清粉中纈氨酸與賴氨酸的比值相對較小，分別為0.76、0.67、0.64。

表1 不同飼料原料中纈氨酸和賴氨酸的含量及豬回腸消化率

4 纈氨酸在豬飼料中的應(yīng)用

纈氨酸在動(dòng)物體內(nèi)不能由其他物質(zhì)合成，其合成僅限于植物和微生物中。通過在日糧中額外添加飼料級纈氨酸，可以配制出能夠滿足豬纈氨酸需要的日糧。Nemechek等[14]研究發(fā)現(xiàn)，仔豬（6.8～11.3 kg）料中賴氨酸的含量為1.30%，纈氨酸與賴氨酸比值為0.64時(shí)，仔豬的生長性能最佳。有研究結(jié)果顯示，添加1.20%的纈氨酸可顯著提高仔豬的斷奶窩重[15]。在仔豬（8～25 kg）的研究結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，飼糧標(biāo)準(zhǔn)回腸可消化（SID）纈氨酸與賴氨酸比值為0.63～0.645之間較為適合[16]。

在當(dāng)前實(shí)際飼喂的仔豬飼料中，纈氨酸量一般都不足，需要在飼料中另外給仔豬提供纈氨酸。根據(jù)研究估算，仔豬對纈氨酸的需要量最低為70% SID Val/Lys。Lordelo等[17]研究表明添加或不添加纈氨酸對仔豬（7～23 kg）的影響，結(jié)果如表2所示，添加0.15%纈氨酸（日糧纈氨酸含量0.86%）、粗蛋白下調(diào)3.5%的情況下，對生產(chǎn)性能無不良影響。此外，減少粗蛋白還可以降低腹瀉率和氮排泄量。

表2 添加纈氨酸對仔豬（7～23 kg）生長性能的影響

易孟霞等[18]在生長豬（20～50 kg）飼糧中添加不同水平纈氨酸，結(jié)果如表3所示，發(fā)現(xiàn)日糧標(biāo)準(zhǔn)回腸可消化賴氨酸水平為0.98%時(shí)，提高纈氨酸水平，能顯著改善豬的生長性能。通過折線模型和二次回歸模型分析，標(biāo)準(zhǔn)回腸可消化纈氨酸適宜范圍為0.65%～0.73%，綜合考慮則以0.68%為宜。Waguespack[19]等通過在日糧中添加纈氨酸對生長豬（20～45 kg）的影響，發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)回腸可消化纈氨酸需要量范圍為0.56%～0.58%，纈氨酸與賴氨酸的比值在0.67～0.70為宜。

表3 不同標(biāo)準(zhǔn)回腸可消化纈氨酸水平對豬（20～50 kg）生長性能的影響

纈氨酸用于合成乳的利用率比較高，哺乳母豬對纈氨酸的需要量遠(yuǎn)超過以前的估計(jì)量。母豬乳腺吸收的纈氨酸是賴氨酸的137%，而母豬乳中纈氨酸含量僅為賴氨酸的73%，這表明有部分纈氨酸被乳腺組織吸收利用[20]。有學(xué)者研究結(jié)果顯示，日糧中纈氨酸的含量為0.68%時(shí)，母豬在哺乳第14天和第20天均獲得最大產(chǎn)奶量[21]。提高日糧纈氨酸水平，可以增加母豬泌乳量。Richert[22]提出，哺乳母豬日糧中應(yīng)慎重添加單體賴氨酸。賴氨酸含量的提高，會(huì)導(dǎo)致纈氨酸與賴氨酸比例失衡，影響母豬的產(chǎn)奶量和仔豬的斷奶體重。添加賴氨酸會(huì)減少日糧中豆粕和魚粉的使用量，而玉米、麥麩和大麥等原料中纈氨酸的含量相對較低，進(jìn)而導(dǎo)致飼料中纈氨酸的含量不足。在母豬異亮氨酸飼喂量為45 g/d情況下，纈氨酸添加量增到70 g/d時(shí)，仔豬斷奶窩重、窩增重和斷奶重均有提高[23]。Harris等[24]研究發(fā)現(xiàn)，日糧中蛋氨酸缺乏會(huì)促進(jìn)豬體內(nèi)纈氨酸的氧化，降低蛋白質(zhì)貯積。纈氨酸是泌乳母豬日糧中的限制性氨基酸，因此，提高泌乳母豬日糧中纈氨酸添加量具有重要作用。楊育才和董國忠[25]研究表明，高產(chǎn)泌乳母豬對纈氨酸的需要量應(yīng)提高到日糧的1.15%。

陳熠等[26]研究在母豬日糧中添加纈氨酸對乳成分、采食量、背膘厚和哺乳仔豬生長性能的影響。結(jié)果如表4所示，哺乳母豬日糧中添加0.25%纈氨酸可提高仔豬斷奶窩重，可能是因?yàn)槔i氨酸可促進(jìn)泌乳、改善乳品質(zhì)，從而提高了哺乳仔豬的生長性能。哺乳母豬日糧中最佳纈氨酸添加量為0.25%（日糧纈氨酸含量為1.09%），纈氨酸∶賴氨酸為1.17∶1。纈氨酸需要量比飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的推薦量高，并與賴氨酸的水平有關(guān)。當(dāng)飼料中的賴氨酸水平超過0.8%時(shí)，纈氨酸將成為哺乳母豬飼料的第一限制性氨基酸[27]。

黃紅英等[28]研究發(fā)現(xiàn)，在母豬日糧中添加纈氨酸（0.26%和0.36%）可顯著提高乳中乳脂、乳蛋白、總固形物、非乳脂固體的含量，同時(shí)顯著提高泌乳第1天初乳中總氨基酸的含量。李吉祥[29]研究發(fā)現(xiàn)，在日糧中添加0.20%和0.45%纈氨酸可顯著提高泌乳母豬第1天和第15天乳中乳脂、總固形物和非乳脂固形物含量。研究表明，母豬日糧中添加纈氨酸可促進(jìn)仔豬生長，仔豬斷奶重隨纈氨酸添加水平的提高而增加。Moser等[30]研究指出，提高哺乳仔豬數(shù)多于10頭的母豬飼糧中纈氨酸含量能改善仔豬日增重，其原因可能是添加纈氨酸不僅可使乳中脂肪、干物質(zhì)和蛋白質(zhì)含量上升，而且可使蛋白質(zhì)組分中酪蛋白的比例上升，乳清蛋白比例降低。在總賴氨酸水平約為1%的玉米-豆粕型泌乳母豬飼糧中，賴氨酸和纈氨酸均是限制性氨基酸，而在賴氨酸水平較高時(shí)，纈氨酸將成為第一限制性氨基酸[31]。

表4 纈氨酸對母豬乳成分、采食量、背膘厚和仔豬生長性能的影響

綜上所述，推薦在仔豬日糧中添加0.10%～0.15%纈氨酸，飼料中纈氨酸的含量為0.85%～0.90%，纈氨酸與賴氨酸的比值在0.65～0.68之間；生長豬日糧中添加0.13%～0.17%纈氨酸，飼料纈氨酸含量在0.75%～0.85%，纈氨酸與賴氨酸的比值在0.65～0.71之間；母豬日糧中添加0.22%～0.35%纈氨酸，飼料纈氨酸含量在1.00%～1.15%，纈氨酸與賴氨酸的比值在1.00～1.20之間。

5 小結(jié)

在競爭日益激烈化的飼料行業(yè)，如何通過技術(shù)手段降低生產(chǎn)成本將成為企業(yè)的主要關(guān)注點(diǎn)之一。日糧中缺乏纈氨酸可嚴(yán)重影響豬的生長性能，生產(chǎn)中，合理使用纈氨酸能夠提高企業(yè)效益。配制低蛋白水平日糧時(shí)，可通過添加飼料級纈氨酸滿足豬對纈氨酸的需要，同時(shí)能減少對豬和環(huán)境的不利影響。但纈氨酸發(fā)揮作用的詳細(xì)機(jī)理還需深入研究，另一方面，在應(yīng)用中纈氨酸與賴氨酸及其他氨基酸的最佳添加比例值得探究，如何降低其生產(chǎn)成本也是需要關(guān)注的內(nèi)容。

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2016-01-12)

徐銀龍，E-mail：464276441@qq.com