眾所周知,日糧蛋白的數量(粗蛋白(CP)的濃度)和質量(與所需平衡模式相關的氨基酸組成)影響雞的機體組成(Rhalil等,1968)。例如:低能量蛋白值的日糧使肉雞胴體的瘦肉率提高(Donaldson等,1956;Thomas和Combs, 1967)、而能量蛋白值高的日糧不僅在體外試驗中提高脂肪合成的速率(Rosebr- oug和Steele,1985)而且在肝臟中進行的重新合成脂肪速度也有所加快(Donal- dson,1985).
我們研究過能量蛋白比,對試驗結果作過可能的不同解釋(Rosebrough和Steele,1985)。例如,當機體中的CP以占干物質的百分比含量來表示時,能量蛋白比為10的日糧所得到的瘦肉率顯著優于能量蛋白比為17的日糧的飼喂結果。另一方面,當胴體蛋白以某段時間內蛋白質沉積的克數來表示時,則是高能量蛋白組的效果較好。總體上有可能是因為日糧能量蛋白比低時限制了能量的攝入,故促使胴體瘦肉率的提高(Bartov,1979)。從這個角度來講,很重要的應理解的一點是,和人的病理性肥胖不同,家禽明顯的脂肪合成只有在營分滿足了肌肉組織最大的合成速率的需要量時才發生。
我們研究過日糧限制性氨基酸對體蛋白合成的調節作用。從這一角度看,第1限制性氨基酸被看作"最終重分配劑"。提供這種氨基酸會使日糧中用于合成脂肪的一部分能量轉到所希望的肌肉組織中去。這一問題被描述為飼料中氨基酸的配合及它們與第一限制性氨基酸的關系。
日糧中的蛋白質量反映了最大的生長及肌肉組織合成所需的氨基酸的平衡。例如,有建議認為可以用"有效蛋白含量"來描述一種蛋白質滿足限制性氨基酸的程度(Fisher等,1959)。有效蛋白含量可通過日糧中賴氨酸與CP含量的相對比值計算得到,而假定每千克完全有效蛋白中含60克賴氨酸(Yeh和Leveille,1969)。盡管日糧有效蛋白水平(日糧中第一限制性必需氨基酸含量)可能調節脂肪的合成,但還不知道這是由于限制性氨基酸含量在核糖體水平上所起的作用還是由于過量的氨基酸的分解使細胞內的代謝發生改變。后一種機制顯然有其根據,因為在過剩的氨基酸碳架轉變成葡萄糖時,會降低重新合成脂肪所需的乙酰基的含量,可能使脂肪的合成缺少底物。
方法:
我們所做試驗的目的是想研究一下在在日糧中補充限制性的賴氨酸時(以添加鹽酸賴氨酸或提高豆粕用量的方式供給)肉雞的脂肪及碳水化合物的代謝狀況。在這一試驗基礎上,接著研究肉仔雞肉仔雞飼喂低水平CP但添加前5種限制性氨基酸。試驗的0假設是補充氨基酸的低蛋白日糧與CP含量較高的日糧對代謝影響的作用類似。
a平均體重為150克的7日齡仔雞被分到各個試糧處理組中,試驗期28天,然后從每個處理中挑選一些雞用于測定日糧對中間代謝的影響。
b體外脂肪合成通過以下方法測定:將離體肝組織在含10毫摩爾的2-14C乙酸鈉培養液中培養2小時,后測定混合到肝脂中的經標記的乙酸,其數值表示為合成到每克肝組織中去的產物的微摩爾數。
c以每毫升血漿中激素的納克數。
在第1個試驗中,先配制出一個除了賴氨酸外所有必需氨基酸都滿足的玉米豆粕型基礎日糧,后添加鹽酸賴氨酸使其達到所需水平。第2個試驗為先配制出一個必需氨基酸缺乏的基礎日糧(12%CP),接著再與含CP20%的日糧以不同比例混合或者添加氨基酸至相應的含量。考慮到精氨酸可能與賴氨酸的利用率有關,在日糧中也加入與賴氨酸量相應的精氨酸。
試驗測定了與生產有關的幾個指標(體重的改變量及飼料轉化率),另外也測定了一些代謝中的激素的水平(三碘甲腺原氨酸〔T3〕、甲狀腺素〔T4〕和類胰島素生長因子-Ⅰ〔IGF-Ⅰ〕。類胰島素生長因子是在生長激素或促生長素調控下作為活性劑的一類激素之一。我們對于家禽上的IGF-Ⅰ尤其感興趣,因為它控制著肌肉的生長。最后,我們用改進的組織培養法檢驗不同的日糧處理對肉雞脂肪代謝的作用。
結果:
蛋白質對對代謝調控機理符合邏輯的研究還有待在將來關于蛋白質品質(氨基酸組成)的試驗中開展。在目前的初步試驗中援用將賴氨酸作為蛋白質的限制因子的概念。
在第1個試驗中,我們發現飼喂含15%CP-8.0g賴氨酸/Kg組的肉雞體重和含17%CP組或15%CP但添加賴氨酸至17%CP組的賴氨酸水平的無顯著差異。我們還發現,當低蛋白日糧中添加賴氨酸至18.3%CP組的賴氨酸水平時,其生產性能和飼喂較高蛋白日糧組的相似。相反的,提高低蛋白日糧中賴氨酸量至20%CP組的賴氨酸水平時,其生產性能不能和飼喂20%CP組的接近。CP含量最低組的飼料轉化效果最差,而CP含量最高組的飼料轉化效果最好。添加不同水平賴氨酸組的飼料轉化效率類似,都比最高蛋白含量組的要低。
分析一下各處理組的代謝激素水平圖,我們注意到一些提高日糧CP水平或在15%CP組中添加賴氨酸的作用。例如,血漿IGF-Ⅰ和T4蛋白含量最高組的肉雞上最高。添加賴氨酸不影響血漿中的IGF-Ⅰ,但影響T4的水平。
血漿中T3水平在20%CP組上最低,而在15%CP組上最高。在15%CP的日糧中添加賴氨酸至10.7%/kg日糧或12%/kg日糧都使血漿T3水平降低。將日糧CP水平從15%提高到20%也降低血漿中T3的水平。
表1中列出了有關提高CP或賴氨酸水平對體外脂肪合成的總結。脂肪合成速率在飼喂20%CP日糧組中最高,而在15%組中最低。我們發現,隨著CP水平升高,脂肪合成明顯的呈線性下降。相反的,在低CP日糧中添加鹽酸賴氨酸,使其達到較高CP含量日糧中的賴氨酸水平,脂肪的合成也隨之加快。我們發現添加賴氨酸還能提高采食量,而采食量的提高會增加脂肪合成的速率。
在表2中列出了提高日糧中CP水平或在原有的低CP日糧中添加蛋氨酸、賴氨酸、色氨酸、蘇氨酸及異亮氨酸至對照組水平對肉雞的作用。
和預計中的一樣,提高日糧CP水平顯著提高了體重,而且飼料轉化效率隨著CP含量的提高而改善。相反的,在基礎日糧中添加5種氨基酸,只有在第1組(相當于14.4%CP組)時顯著提高體重(p<0.05)。在第1及第2添加5種氨基酸組(相當于14.4%CP組和17.2 %CP組)和基礎日糧組相比,飼料轉化效率明顯提高。而最后一組添加5種氨基酸的(相當于20%CP組)的飼料轉化效率沒有提高。
將CP水平從12%提高到17.2%也降低了脂肪的合成。相反,在基礎日糧中添加5種氨基酸雖明顯改變了氨基酸的營養,但沒有顯著降低脂肪的合成。
這一特殊的發現提示我們,提高一個含最佳氨基酸配比的所謂的“理想蛋白質”并不是降低肉仔雞體脂的方法。對于掌握氨基酸、CP和體組成的關鍵可能在于透徹地理解我們原先所了解的有關非必需及必需氨基酸的概念。
第2個試驗包括在低蛋白日糧中添加幾種氨基酸以達到合理的數量及平衡的比例。飼喂基礎日糧組和添加蛋氨酸、賴氨酸、色氨酸、蘇氨酸及異亮氨酸至對照組水平的處理組相比,血漿IGF-Ⅰ、T4及T3的水平無顯著差異(表2)。而添加這5種氨基酸的第1、2組日糧(分別相當于14.4%CP和17.2%CP的氨基酸水平)與基礎日糧相比,顯著提高了血漿IGF-Ⅰ水平(p<0.05)。
T4在各處理組間的變化趨勢與以上指標類似。而添加這5種氨基酸的第1、2組日糧(分別相當于14.4%CP和17.2%CP的氨基酸水平)與基礎日糧相比,顯著提高了血漿IGF-Ⅰ水平(p<0.05)。T4在各處理組間的變化趨勢也類似,飼喂第2組添加這些氨基酸的日糧(相當于17.2%CP的氨基酸水平),顯著提高了血漿T4水平。當這些氨基酸為基礎添加量,與相應的對照組對應時,T4水平沒有顯著提高。前面提到最大幅度添加氨基酸并沒有使血漿T3水平比基礎日糧有所提高,而添加這些氨基酸和提高CP含量一樣,顯著降低T3的水平(p<0.05)。
盡管生長性能可通過提高賴氨酸(試驗1)或平衡限制性氨基酸(試驗2)來提高,血漿IGF-Ⅰ只有在對照值(飼喂20%CP日糧的肉雞)與不添加氨基酸的基礎日糧(15%CP,表1;12%CP,表2)比較時才有差異。
分析血漿IGF-Ⅰ濃度作為動物代謝水平的指標已取得了一些進展。例如,在比較不同動物的血漿IGF-Ⅰ值時,發現其在肉雞中的(Leung等,1986)濃度比在生長大鼠上的(Prewitt等,1982)要低,盡管二者在生長趨勢上類似。Huybrechts等(1985)研究了肉雞和蛋雞的血漿IGF-Ⅰ濃度,發現蛋雞的血漿IGF-Ⅰ濃度隨日糧的增大而降低,但在肉雞上沒有這種現象。后一個發現并不奇怪,因為肉雞是經過對快速生長性狀進行高強度選擇而成的。80年代的幾個試驗為營養狀況調控血漿IGF-Ⅰ水平提供了證據。Lauterio和Scanes(1987)比較了肉仔雞血漿中IGF-Ⅰ水平作為日糧蛋白的功能,發現日糧CP從20%降低到5%時,肉仔雞血漿中的IGF-Ⅰ水平有所下降,當CP從5%升高到20%時則上升。在這一試驗中,血漿IGF-Ⅰ的變化歸因于蛋白營養水平的變化。
在后來的一個試驗中(Rosebrough等,1988)研究了蛋白及能量的攝入量和不同生長指標間的關系。在那個試驗中,運用了限飼的方法,因此蛋白和能量的攝入量都固定不變。在限制能量攝入量(自由采食量的70%)的基礎上,設了兩個CP攝入水平,攝入蛋白較多的肉雞血漿中的IGF-Ⅰ較高。血漿IGF-Ⅰ水平變化和生長及相對胸肌大小一致,表明這種激素能調節瘦肉組織的生長。這就引導我們去推測飼喂高蛋白日糧的雞的肌肉生長加快與IGF-Ⅰ有關。從這次研究中可以得出,在考慮到能量攝入量的前題下,血漿IGF-Ⅰ濃度是日糧蛋白是否充足的有用指標。有趣的是,在幾個試驗中,注射IGF-Ⅰ沒有顯示其促生長作用(Huybrechts等,1992;Spencer等,1996;TixierBoichard等,1992;McGuinness和Cogburn,1991)。
對試驗結果的分析也顯示了甲狀腺激素(T3和T4)水平可能在確定肉雞日糧中蛋白水平上起一定作用。在這個試驗中,為使各組間結果差異較明顯,各處理組日糧間變化幅度較大。盡管日糧變異大時使假設檢驗的難度增加,但仍有許多有關日糧和激素水平的關系的報導。Yang等(1987)指出,雖然降低碳水化合物所提供的能量會使體重下降,但T3和T4的水平并不改變。這一研究可能表明:甲狀腺的功能對生長起一定作用,生長和日糧能量的的相關程度比與日糧中能量原料質量的相關程度更高。
一般對生長有較大影響的日糧變化都會引起以上激素水平的改變。在現實生產條件下,用這些指標作為營養狀況改變的指標可能會有困難。例如,在生物指標上的少量變化就可能改善體重和飼料報酬,從而取得較高的經濟效益。我們可以看出,日糧CP水平從12%到18%范圍內,IGF-Ⅰ濃度和肉雞生長程度顯著相關。相反,我們發現在飼喂超過18%CP的日糧時,所得結果為兩者間幾乎沒有關系。很少有關于飼喂高蛋白日糧降低脂肪合成的生化機制的研究報導。Bartov(1979)報導,過多的日糧蛋白會迫使肉雞消化能量,因為要將多余的氮以尿酸的形式排出,從而使用于脂肪合成的能量減少(Buttery和Boorman,1976)。Yeh和Leveille(1969)發現,日糧蛋白水平和體外脂肪合成速率存在負相關,可能日糧蛋白水平的提高會抑制糖酵解,從而使用于脂肪合成的葡萄糖生成物的量的減少。目前研究中的假設為:提高蛋白質的品質,不論是通過向日糧中添加第一限制性氨基酸還是向CP水平處于臨界狀態的日糧中添加幾種氨基酸,都會使用于脂肪合成的能量減少。
這次試驗的結果不能為后一個假設提供依據,肉仔雞中脂肪合成的規律比較復雜,不能單純用滿足肌肉組織合成,而使脂肪合成的能量的減少來解釋。
提示:
我們驗證了CP水平及蛋白品質和一系列生長及中間代謝指標的關系。血漿IGF-Ⅰ濃度和生長性能呈正相關,可能會調控和反映肌肉組織合成速率的變化。在不同日糧處理的影響較大,并且能量攝入量和蛋白數量及品質一起考慮時,血漿IGF-Ⅰ濃度或許可以作為衡量蛋白質充足程度的指標。在目前的商業條件下,用激素水平去預測肉雞的生長性能似乎還不現實。我們已證明了很明顯的一點,即日糧能量、蛋白變化引起的體組成的改變,與肉仔雞用于脂肪合成的能力的改變有關。
另外,能量蛋白比的差異應大一點才能在代謝速率上引起足夠大的變化,從而克服自然狀態下代謝速率間的差異。蛋白質品質被定義為限制性氨基酸的絕對值及這些氨基酸間的比例,會影響生長就有關脂肪合成的中間代謝過程。