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高温条件下L-蛋氨酸、DL-蛋氨酸和蛋氨酸羟基类似物的比较
发布时间:2015-10-29 11:17作者:tanweijie来源:

在动物饲料中工业化使用合成氨基酸已有50多年的历史。

化学合成的DL-蛋氨酸---50%L-蛋氨酸和50%D-蛋氨酸是家禽饲料中重要的氨基酸之一。

我们认为蛋氨酸是一种必需氨基酸,由于动物自身不能合成,因此必须在饲料中添加。

在过去50年里,我们清楚地知道最大瘦肉沉积所需氨基酸和饲料转化率之间关系,取得了巨大的进步。

最近,在市场上获得了由化学和发酵分离得到的L-蛋氨酸。但是在声明其相对生物效价得到改善之前,需要完成许多研究。

另外,需要应用数据来支持这些研究结果。但是到现在为止,L-蛋氨酸是否具有可以信赖的产品质量及市场供应还没有结论。

D-蛋氨酸、L-蛋氨酸和蛋氨酸羟基类似物的区别

蛋氨酸和所有的氨基酸一样以D-蛋氨酸和L-蛋氨酸两种形式存在。这两种同分异构体在化学组成上没有差异,但是分子构型有差别。

和所有的氨基酸一样,蛋氨酸含有1个中心碳原子以及从中心碳原子分支出来的4个基团。

以蛋氨酸为例,这4个集团包括羰基(COOH)、氨基(NH2)、氢原子(H)、R基团(对于蛋氨酸来说是C3SH7)。D-蛋氨酸和L-蛋氨酸的不同之处在于中心碳原子周围基团三维空间的差异。

酶对这些同分异构体的构型非常敏感,动物只能把L-蛋氨酸转化成蛋白质。

蛋氨酸羟基类似物化学结构与那些蛋氨酸相似。它包括羰基、氢原子和从中心碳原子分支出的R基团。但是,蛋氨酸羟基类似物羟基(OH)取代了氨基。蛋氨酸羟基类似物存在D-L-异构体形式。

化学合成法生产的商品蛋氨酸和蛋氨酸羟基类似物在等量混合物中能产生D-蛋氨酸和L-蛋氨酸。通过发酵生产的商业蛋氨酸只能产生L-异构体。

肠道吸收及转换为L-蛋氨酸

一旦被动物摄入,D--蛋氨酸和L-蛋氨酸利用能量-钠离子依赖性转运子及能量-钠离子非依赖性转运子主要通过载体介导的主动运输转运进入肠壁(图1Knight等,1994)。

一旦被吸收,L-蛋氨酸直接参与蛋白质的合成,而D-蛋氨酸经过2步反应转换为L-蛋氨酸。第一步反应中,氨基酸氧化酶去掉一个氨基生成α--蛋氨酸中间代谢物,然后在转氨酶的作用下附上1个氨基形成L-蛋氨酸(图2)。

相反,D-L-蛋氨酸羟基类似物异构体主要通过扩散作用转运跨过动物肠壁(图1Knight等,1994)。

蛋氨酸羟基类似物一旦被吸收,也需要经历两步转化为L-蛋氨酸。第一步,羟酸脱氢酶(针对类似物的D-蛋氨酸)和羟酸氧化酶(针对类似物的L-蛋氨酸)两种酶将羟基转变为酮基,形成α--蛋氨酸,然后在转氨酶的作用下附上1个氨基形成L-蛋氨酸(图2)。

来源于D-蛋氨酸或蛋氨酸羟基类似物的L-蛋氨酸然后能被动物利用合成蛋白质。

 

1. L-蛋氨酸、DL-蛋氨酸和蛋氨酸羟基类似物的吸收途径

 

2. L-蛋氨酸转换过程

热应激对吸收和转化的影响

动物在高温环境下遭受热应激,动物肠道吸收能力发生改变,从依靠能量和钠的吸收转换为不依赖的模式(Knight等,1994),然而在热应激期间扩散作用仍旧不会受影响。

因此,发生热应激时肠道吸收D-蛋氨酸减少,因为D-蛋氨酸不能有效的争夺能量和钠不依赖性吸收途径。

在热应激时,L-蛋氨酸可通过能量和钠不依赖路径被吸收(Knight等,1994)。在热应激时,因为能量和钠不依赖途径吸收途径和扩散并没有减少,所以L-蛋氨酸和蛋氨酸羟基类似物都能正常吸收。 热应激时,D-蛋氨酸遭受额外的不利。D-蛋氨酸转换为α--蛋氨酸还有与去氨基过程有关的额外能量损失(Dibner1984)。

在高温条件下,对于能量负担过重的动物而言D-蛋氨酸转换为L-蛋氨酸增加能量消耗。

热应激时,由于D-蛋氨酸吸收和转化的限制,随着DL-蛋氨酸添加量增加,生长速度并未呈现线性增加。相反,蛋氨酸羟基类似物却真正使得生长速度线性增加(Knight等,1994

蛋氨酸羟基类似物:更有效的蛋氨酸来源

因为蛋氨酸羟基类似物有一个羟基取代了氨基,所以它是一种有机酸。作为有机酸,它的化学特性使得它可以提供D-蛋氨酸和L-蛋氨酸无法提供的多种好处。

Swennen等(2011)和Kaewtapee等(2010)表明蛋氨酸羟基类似物可提供有机酸的酸化作用。这些酸化作用有利于动物的肠道健康。

研究表明,蛋氨酸羟基类似物可降低氮的排泄(Kim等,2014),热应激时维持动物生长性能(KnightDibner1984Dibner等,1992)以及提供抗氧化能力(Li等,2014Willemsen等,2011Kuang等,2012Feng等,2011)。

在这个领域蛋氨酸羟基类似物这些附加的产品特点有助于生产者最大限度地获得动物生产性能。

特性

羟基类似物

L-蛋氨酸

DL-蛋氨酸

100%蛋氨酸来源

液体形式的有效性

88%

 

40%1

固体形式有效性

84%

99%

99%

热应激时维持生长性能

 

防御氧化应激

 

 

意外超量添加的更高耐受性

 

 

有机酸对肠道健康的好处(欧洲未要求)

 

 

 

参考文献

Kaewtapee et al. 2010. Effects of adding liquid DL-methionine hydroxy analogue-free acid to drinking water on growth performance and small intestinal morphology of nursery pigs. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition 94(3):395-404

Swennen et al. 2011. Effects of dietary protein content and 2-hydroxy-4-methylthiobutanoic acid or DL-methionine supplementation on performance and oxidative status of broiler chickens. British Journal of Nutrition 106(12):1845-54

Kim et. al. 2014. Impact of Dietary Crude Protein, Synthetic Amino Acid and Keto Acid Formulation on Nitrogen Excretion. International Journal of Poultry Science 13(8):429-36

Willemsen et al. 2011. Effects of dietary supplementation of methionine and its hydroxy analog DL-2-hydroxy-4-methylthiobutanoic acid on growth performance, plasma hormone levels, and the redox status of broiler chickens exposed to high temperatures. Poultry Science 90(10)2311-20

Li et al. 2014. Changes in plasma amino acid profiles, growth performance and intestinal antioxidant capacity of piglets following increased consumption of methionine as its hydroxy analogue. British Journal of Nutrition 112(6):855-67

Kuang et al. 2012. Effects of graded levels of dietary methionine hydroxy analogue on immune response and antioxidant status of immune organs in juvenile Jian carp (Cyprinus carpio var. Jian). Fish and Shellfish Immunology 32(5): 629-36

Feng et al. 2011. Methionine hydroxy analogue prevents oxidative damage and improves antioxidant status of intestine and hepatopancreas for juvenile Jian carp (Cyprinus carpio var. Jian). Aquaculture Nutrition 17(6): 595-604

 

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