豬對色氨酸需要量的研究

沈 俊，肖 凱，胡金杰，陳明洪，彭易柱

（湖南九鼎科技有限公司，長沙 410125）

色氨酸是動物必需氨基酸之一，只能在植物或微生物體內合成。近年來，隨著對動物氨基酸營養平衡理論研究的不斷深入，對動物色氨酸營養的研究逐漸受到重視。由于玉米中色氨酸含量較低，所以玉米-豆粕型日糧和低蛋白日糧中色氨酸往往是第二或第三限制性氨基酸。隨著工業合成色氨酸產量的提高，畜禽全價料中添加合成色氨酸已成為解決植物源性日糧色氨酸不足的主要方法。晶體色氨酸生物學利用率非常高，能全部被畜禽機體吸收，植物源性色氨酸生物學利用率則高低不一。本文從色氨酸在動物機體內的代謝出發，總結了目前關于豬對色氨酸需要量的研究結果，為合理利用合成色氨酸提供依據。

1 色氨酸的代謝

色氨酸屬于非極性芳香族氨基酸，含有一個特殊的吲哚基團，由于這一結構的特殊性，使其代謝途徑較其他必需氨基酸復雜，從而在體內產生更多的功能。其不僅參與體內蛋白質的合成，同時還是一種具有代謝活性的氨基酸，代謝產物可以參與體內許多營養生理代謝功能（如免疫調節、攝食調節）。目前，關于色氨酸的特殊結構與代謝活性的研究越來越引起人們的關注。

1.1 代謝途徑

色氨酸代謝途徑有合成組織蛋白質代謝和分解組織蛋白質代謝。色氨酸的吸收半周期為1.73 h，清除半周期為0.73～0.74 h，其生物利用率為76%[1]。動物攝入體內的色氨酸主要用于體內蛋白質合成，還參與體內許多生理代謝。由于色氨酸結構的特殊性和復雜性，這些途徑也十分復雜，色氨酸的分解并非其合成的逆轉。色氨酸分解代謝的過程見附圖。

附圖 色氨酸分解代謝

1.2 在體內的作用

1.2.1 參與蛋白質合成

色氨酸作為原料參與蛋白質的合成。在動物肝臟蛋白質的合成中，L-色氨酸能夠影響肝臟RNA和蛋白質的代謝，能夠顯著地促進肝臟多核糖體集聚、細胞質poly（A）-RNA合成、核標記RNA釋放和提高核膜核苷三磷酸酶活性。研究表明，L-色氨酸可以增加肝細胞核糖體和RNA的聚合，促進肝臟微粒體復合功能氧化酶系統的作用，增加細胞色素p-450和肝臟微粒體蛋白質含量。此外，色氨酸是通過刺激胰島素釋放而增加肌肉和肝臟中蛋白質合成。因而，色氨酸是一種特殊的氨基酸，其不僅是蛋白質的氨基酸組成成分之一，而且還參與調節蛋白質合成。在仔豬營養研究中，Sawadogo等報道，在含色氨酸0.14%的日糧中，添加色氨酸0.06%或0.12%時，仔豬體內蛋白質和色氨酸的存留率都顯著提高（P＜0.05）[2]。血清尿素氮是反映機體的營養狀況及蛋白質代謝水平的指標。林映才等報道，血清尿素氮含量與日糧色氨酸水平呈負相關[3]。其結果也表明色氨酸具有影響蛋白質合成的作用。

1.2.2 色氨酸代謝產物的作用

色氨酸分解代謝的中間產物是許多重要物質生物合成的前體物，其中，最重要的中間代謝產物是5-羥色胺。動物體利用色氨酸合成5-羥色胺的部位主要有中樞神經系統的5-羥色胺神經元和腸道的嗜鉻細胞。由于5-羥色胺不能通過血腦屏障，因而中樞神經和外周組織5-羥色胺各成獨立系統。在中樞神經系統，5-羥色胺主要調節動物的食欲、睡眠、體溫、血壓及內分泌等多種生理功能；在外周組織，5-羥色胺作為具有廣泛生理活性的體液因子，主要參與胃腸運動、心血管運動及凝血功能的調節[4-5]。從動物營養學角度來說，5-羥色胺最大的生物學作用是調節動物食欲。腦部5-羥色胺還可發揮鎮靜作用，從而減輕豬的應激反應。仔豬因斷奶、飼養過密而產生的咬尾現象可通過補充色氨酸得到解決。當日糧中補充色氨酸時，會使下丘腦內5-羥色胺合成加快，促進仔豬的睡眠，減輕應激反應，增強機體免疫力。

2 色氨酸與其他營養素的影響

色氨酸代謝的中間產物3-羥鄰氨基苯甲酸是煙酸生物合成的前體，煙酸則是合成煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP）的前體，NAD和NADP是不需氧脫氫酶的輔酶，參與體內氧化還原反應。因此，當動物缺乏煙酸時，色氨酸可轉化成煙酸，滿足機體的部分需要。但色氨酸轉化為煙酸的效率很低，在不同動物種類和不同生長階段，色氨酸轉化為煙酸的效率也有所不同。當飼喂色氨酸與煙酸缺乏日糧時，動物生長會受到抑制，補加其中任何一種都會改善動物的生長狀況并可使煙酸的缺乏癥狀消失。但在動物生產中，一般均補飼充足的煙酸，以滿足動物的營養需要，從而避免色氨酸的浪費。盡管如此，在某些特殊情況下（如應激，疾病等），這一途徑對動物維生素營養具有重要意義。在色氨酸分解代謝中，催化3-羥犬尿氨酸生成3-羥鄰氨基苯甲酸的犬尿氨酸酶含有磷酸吡哆醛，因此，維生素B6是色氨酸代謝所必需的。而在色氨酸轉變為煙酸時，維生素B6也是必需的。當動物缺乏磷酸吡哆醛時，會通過尿液排出大量的犬尿氨酸，使色氨酸的正常代謝無法進行，同時也不能轉變為煙酸。當喹啉酸轉變為煙酸時，亮氨酸對色氨酸轉變為尼克酸的過程有一定抑制作用。鐵的缺乏也影響色氨酸轉化成煙酸的效率。

3 色氨酸需要量研究進展

色氨酸是豬的必需氨基酸之一。自從理想蛋白質的概念提出以來，許多學者都建立了豬的理想氨基酸需要量模型，ARC（1981）和 NRC（1998）也提出了各自理想氨基酸需要量模型。但這些模型的色氨酸的需要量差異很大，如斷奶仔豬色氨酸需要量的變化范圍是0.12%～0.21%（ARC，1981；NRC，1998），生長肥育豬的變化范圍則是0.06%～0.17%[6]。這主要是由于色氨酸在機體內的代謝和營養作用都較其他氨基酸復雜，色氨酸在體內可轉變成5-羥色胺和煙酸，同時，色氨酸在通過血腦屏障進入腦中轉變成5-羥色胺時與大分子中性氨基酸存在相互作用，給色氨酸的研究帶來許多不確定因素。

3.1 仔豬色氨酸的需要量

斷奶會造成仔豬的一系列應激反應，表現為采食量下降、生長受阻及健康狀況惡化，而采食量下降被認為是導致生長性能和身體狀況下降的主要原因。5-羥色胺是色氨酸的前體物質，可作為一種神經遞質，參與動物采食量的調節。因此，除了在蛋白質沉積中的作用外，色氨酸還是調節仔豬采食量的關鍵營養因子。日糧中適宜色氨酸濃度和理想蛋白質比例對仔豬的生長起著重要作用，但現有的報道表明，仔豬氨基酸模式中色氨酸與賴氨酸比例的研究結果存在較大差異，仔豬（5～20 kg）對色氨酸的需要量見表 1[1，3，10]。

表1 仔豬（5～20 kg）色氨酸需要量

由表1可知，研究者對仔豬氨基酸模式中色氨酸與賴氨酸比例的報道變異很大?？偵彼崤c賴氨酸的比例（Trp/Lys）變化與真可消化色氨酸與賴氨酸（TTrp/TLys）基本類似，TTrp/TLys為16～23，5～10 kg階段的平均值為17.2，TTrp含量為0.22%，與NRC（1998）推薦該階段真可消化色氨酸的含量一致，但比值偏低（17.2 vs18.5）；10～20 kg階段的平均值為20.2，TTrp含量為0.21%。在該階段，無論是日糧真可消化色氨酸含量，還是TTrp/TLys均高于NRC（1998）的推薦值。

Burgoon等采用玉米-魚粉-玉米蛋白粉日糧研究了6～16 kg仔豬對色氨酸的需要量，試驗結果表明，隨著日糧色氨酸水平的升高，試驗豬的生產性能不斷提高，當Trp/Lys＞18時，出現平臺期，綜合生產性能等指標，以總色氨酸為0.205%組最優[7]。林映才等采用同樣的日糧類型對8～20 kg體重階段仔豬總色氨酸的需要量進行研究，其結果也表明，生產性能以0.205%組最好（Trp/Lys為18）[3]。Guzik等認為，日糧色氨酸的供給量應略大于推薦量，以期用過量的色氨酸調節采食量，進而改善豬全期的生產性能[8]。Guzik等試驗表明，采用玉米-豌豆型日糧飼喂10.3～15.7 kg的仔豬，隨著色氨酸水平的增加，日增重（0.18%～0.255%）無顯著變化（P＜0.05），但采食量隨之增加[9]?？紤]到采食量對仔豬的影響，研究者通常會給出相對較高的色氨酸需要量，也就可以解釋表1總結的日糧中色氨酸需要量較高的原因。血清尿素氮是反映機體的營養狀況及蛋白質代謝水平的指標。林映才等研究結果表明，生長育肥豬日糧中色氨酸水平對日增重的效應與其對血清尿素氮的效應一致[11]。因此，以血清尿素氮作為評價指標時，血清尿素氮含量最低時日糧的色氨酸含量可獲得最大日增重，而獲得最大日增重所需的色氨酸較獲得最佳飼料效率要高，所以不同評價指標將得出不同需要量。

3.2 生長育肥豬色氨酸的需要量

生長育肥豬色氨酸的需要量見表 2[3，4，6，7，11]。

表2 生長育肥豬（20～120 kg）色氨酸需要量

從表2可知，20～50 kg生長豬對日糧真回腸可消化色氨酸的需要量平均為0.15%，在理想蛋白模式中所占比例平均為19%。林映才等使用玉米-玉米蛋白粉型日糧，通過生長試驗研究了24～54 kg生長豬的真回腸可消化色氨酸的需要量，得出在該階段下最佳真回腸可消化色氨酸需要量為0.14%，占日糧真回腸可消化賴氨酸需要量的21%[3]。Guzik等使用玉米-豆粕-豌豆型日糧，通過測定血漿尿素氮得到在30.9和51.3 kg時生長豬的真回腸可消化色氨酸需要量分別為0.17%和0.15%，均與表2的數值接近[9]。

對于50～80 kg育肥早期豬的色氨酸需要量，Eder等通過生長試驗得到了標準回腸可消化色氨酸需要量至少為0.17%，占日糧標準可消化賴氨酸量的21%，同時，Eder等還對56 kg豬進行氮平衡試驗，得到當蛋白質沉積和蛋白質效率比最佳時的標準回腸可消化色氨酸需要量也至少為0.17%，與生長試驗的結果一致[10]。表2得到50～80 kg豬對日糧真回腸可消化色氨酸的需要量平均為0.14%，在理想蛋白質模式中所占比例平均為20%，與Eder等的研究結果差異較大。Kendall等對90～125 kg豬真回腸可消化色氨酸的需要量進行3次試驗（體重范圍分別為 88.5～113.6、91.2～123.3、98.8～123.4 kg），得到真回腸可消化色氨酸需要量分別為0.08%、0.09%和0.09%，占日糧真回腸可消化色氨酸與可消化賴氨酸的比例分別為15%、17%和17%[12]。隨后Kendall將3次試驗的數據匯總分析并將其與前人的結果進行比較，得出90～125 kg豬真回腸可消化色氨酸在理想蛋白質模式中所占比例應為14.5%～17%。但表2得到80～120 kg豬對日糧真回腸可消化色氨酸的需要量平均為0.10%，在理想蛋白模式中所占比例平均為19%。這與Kendall等得到的結果差異較大，這可能是因為試驗豬品種不同，體重范圍不同造成。NRC（1998）指出，對于20～50、50～80和80～120 kg生長肥育豬的真可消化色氨酸需要量在其各自階段的理想蛋白質模式中所占的比例分別為18%、18%和19%，需要量分別為0.15%、0.12%和0.10%。這與表2得到的平均值基本吻合，說明NRC（1998）對于各階段豬色氨酸需要量的推薦值仍然具有指導意義。

4 小結

色氨酸在機體內主要用于合成蛋白質和其代謝產物5-羥色胺，對采食量具有調節作用；NRC（1998）給出的色氨酸需要量偏低；隨著豬體重增加，可消化色氨酸與賴氨酸比值逐步降低。5～10 kg仔豬可消化色氨酸需要量為0.22%，可消化色氨酸與可消化賴氨酸比為17.23。10～20 kg仔豬可消化色氨酸需要量為0.21%，可消化色氨酸與可消化賴氨酸比為20.21。20～65 kg生長育肥豬可消化色氨酸需要量為0.15%，可消化色氨酸與可消化賴氨酸比為19.0。65～120 kg生長育肥豬可消化色氨酸需要量為0.10%，可消化色氨酸與可消化賴氨酸比為18.0。

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