所扮演之角色及豬隻胺基酸營養
林敦臺 博士東海大學畜牧學系
1. 色胺酸在豬隻成長及細胞內蛋白質合成所扮演之角色
在所有必需胺基酸之中,色胺酸已被確為是在以玉米為主的配合飼料中為第一或是第二限制胺基酸 (first or second limiting Amino Acid)。例如在玉米 – 魚粉的飼料中 (Becker et al. 1954)、或是玉米 – 肉骨粉飼料 (Stockl-and et al.1971)、或是玉米 – 大豆粉的低蛋白質配合飼料中 (Sharda et al. 1976),色胺酸均顯示出極度的缺乏。Sidransky (1985) 曾報告說色胺酸在動物體內的代謝機能上扮演了一個很特殊的角色,而Blockand Weiss (1956) 也發現色胺酸的需要量在與其他必需胺基酸的需要量作比較的話,是屬偏低的。他也發現在動物體蛋白質中,色胺酸的比例較其他必需胺基酸為低。近期Sidransky et al. (1984) 也曾報告色胺酸在老鼠肝臟的蛋白質合成過程中,扮演了一個荷爾蒙似 (hormonelike) 的促進角色。這個促進的過程,據他說是因為色胺酸可以改變細胞核膜對Mrna的滲透性,而加速在細胞質中蛋白質的合成作用。
目前在台灣,合成的色胺酸仍然價昂。因此,其在飼料工業上的應用往往被疏忽了。嚴格講起來,他的重要性並不亞於目前飼料界最熱門的離胺酸或甲硫胺酸。
筆者于1984年在加拿大當超博士研究時,曾以色胺酸為研究重點,探討了以放射性的14C – 苯丙胺酸來測定生長豬隻的色胺酸需要量的新的技術 (Lin et al. 1986 a),同時也對離胺酸做了同樣的比較研究 (Lin et al. 1986 b)。1985至1986的系列研究則著重於用生長試驗 (growth assay),及試管內蛋白質合成的方法來印證使用14C-苯丙胺酸測定色胺酸需要量的正確性。(Lin et al. 1987 J. A. S. 付印中)這一系列的研究結果,使得吾人對色胺酸在豬隻生長乃至於在細胞內蛋白質合成上所扮演的角色,更加了然。
實驗一
本實驗是以含不同色胺酸濃度 (0.05、0.08、0.13、0.15及0.20%色胺酸) 的玉米 – 明膠粉飼料 (表一、表二) 來作豬隻 (45頭,25公斤重) 為期卅五天的生長試驗。實驗的結果 (表三) 顯示出當豬隻餵食0.05及0.08%色胺酸飼料時,其生長速率減緩,飼料採食量下降且飼料換肉效率降低。經由線性分析的方法,我們可以發現此實驗的資料,如豬隻增重,豬隻攝食量以及飼料效率與採用放射性14C-苯丙胺酸氧化的結果 (Lin et al. 1986 a) 有顯著的相關性 (R2 =91~99%) (圖1、圖2、圖3、圖4)。生長試驗的結果,很顯然的與用放射性14C-苯丙胺酸氧化所測定的色胺酸的需要量值相近 (0.13%)。表一 實驗飼料成份
Ingredient |
% |
Corn,ground (IFN4-02-931) |
84.30 |
Gelatinb (IFN5-14-503) |
9.55 |
Corn sugar (IFN4-02-125) |
1.68 |
Corn oil (IFN4-07-882) |
1.00 |
Limestone , groundc (IFN6-02-632) |
0.62 |
Calcium , phosphate , dibasicc (IFN6-01-080) |
1.88 |
Salt , iodized (IFN6-04-151) |
0.25 |
Trace mineral mixd |
0.15 |
Vitamin mixe |
0.25 |
Amino acid mixf |
0.32 |
a Contains 16% protein , 12% tryptophan and 70% lysine.
b Edible gelatin (gel strength 100 bloom grams) , Canada Packers Inc. Toronto , Ontario , Analyzed protein content
86% (N×6.25).
c Diet formulated to contain 0.70% Ca and 0.55% P.
d Contributed the following per kg of diet , Cu , 25.2mg; Fe, 20mg; Mn, 56mg; Zn, 80mg.
e Contributed the following per kg of diet: vitamin A 4,400 IU; vitamin D. 550 IU; vitamin E. 11 IU; vitamin K. 4.4
mg; riboflavin 4.4 mg; d-calcium pantothenate 16.5 mg; niacin 16.5 mg; choline chloride 100 mg; vitamin B12 16.5μg.
f Contributed the following per kg of diet:isloeucine, 900 mg; lysine, 1g; methionine, 600mg; tryptophan, 700mg.
表二 實驗飼料之胺基酸組成
Amino acid |
Supplied by ingredients |
Supplied by amino acid mix |
Total |
Arginine |
1.12 |
0.02 |
1.12 |
Histidine |
0.21 |
0.27 |
0.23 |
Isoleucine |
0.41 |
0.68 |
|
Leucine |
1.36 |
0.34 |
1.36 |
Lysine |
0.60 |
0.21 |
0.94 |
Methionine+cystine |
0.39 |
0.16 |
0.60 |
Phenylalanine+tyrosine |
0.79 |
0.12 |
0.95 |
Threonine |
0.49 |
0.61 |
|
Tryptophana |
0.05 |
0.02 |
|
Valine |
0.66 |
0.68 |
a L-tryptophan added to provide 0.08 , 0.10 , 0.15 , 0.20 or 0.25% tryptophan.
Essential amino acids provided at least 135% of recommended levels (NRC, 1979).
表三 不同濃度色胺酸餵飼豬隻的生長表現,飼料效率,
血漿色胺酸濃度及血漿中尿素濃度資料
Tryptophan (%) |
Weight Gain (kg/day) |
Feed Consumed (kg/day) |
Feed Efficiency (gain/feed) |
Plasma Tryptophan (um/dl) |
Plasma Urea (um/dl) |
n |
0.05 |
0.036a |
0.735a |
0.046a |
2.52 |
25.76b |
8 |
0.08 |
0.189a |
1.165a |
0.159a |
7.58 |
22.06b |
10 |
0.13 |
0.617 |
1.705 |
0.362 |
6.29 |
15.20 |
10 |
0.15 |
0.643 |
1.531 |
0.436 |
4.12 |
14.81 |
7 |
0.20 |
0.750 |
1.817 |
0.413 |
7.62 |
11.95 |
10 |
SEc |
0.037 |
0.092 |
0.034 |
0.354 |
0.786 |
a b significantly different from treatments without superscripts (P<0.01 and p<0.05 respectively.)
c
SE = standard error of the mean
一般而言,血漿中色胺酸濃度並不受到飼糧中色胺酸含量的影響,但是血漿中尿素 (urea) 濃度則不然。表三的結果顯示出0.05及0.08%合成蛋白質,以致於被肝臟代謝。由於其胺基酸被轉化成尿素,而使血液中的尿素濃度升高。由於缺乏某種必需胺基酸,致使得其他胺基酸增加氧人,代謝速率的結果正與我們 (Lin et al. 1986 a) 以放射性14 C – 苯丙胺酸測胺基酸需要量所秉持的原理相符。
實驗二
這個實驗是以不同色胺酸濃度 (0.05、0.08、0.10、0.15及0.20% 色胺酸) 的玉米 – 明膠飼料餵予24公斤左右豬隻 (各處理組6頭),為期14天。14天後,豬隻的肌肉如背最長肌、肱三頭肌及股二頭肌等,樣品被取出冰藏以待作試管內蛋白質合成試驗。簡而言之,這個實驗是在測試不同色胺酸濃度飼糧對其所生產的豬肉蛋白與放射性14 C – 苯丙胺酸結合的程度 (蛋白質合成的能力)。試驗過程如Smith (1985) 所述。
實驗結果顯示出 (表四),餵飼0.05%色胺酸的豬隻肌肉蛋白質合成速率很顯然地比其他濃度飼糧為低 (P<0.01)。各色胺酸濃度餵飼豬隻的肌肉細胞核糖體的蛋白質合成速率在需要量 (0.13%) 以上時仍呈增加的趨勢 (核糖體的活性 Ribosomal activity),增加表示蛋白質合成能力增加。這個趨勢顯示出以生長試驗求出的豬隻胺基酸需要量的數值未必表示在此需要量餵飼時豬隻屠體的肌肉蛋白質沈積在此時為最高。換言之,本實驗結果顯示出當飼糧中色胺酸的濃度增加至需要量值以上時,豬隻可得最高的成長,且其核糖體的活性 (蛋白質合成能力) 也隨著色胺酸的量的增加而增加。上述飼糧中不同色胺酸濃度對於肌肉細胞核糖體蛋白質合成速率的影響,結果與Sidransky et al. (1984) 觀察的結果相符。
表四 不同色胺酸濃度飼糧對於豬隻肌肉蛋白質在試管內與
14C – 苯丙胺酸結合的程度 (DPM/60Min金0.5mg protein)
Ribosome Source: Protein Source: Tryptophan (%) |
Experimental a Experimental |
Experimental Control |
Control b Experimental |
0.05 |
2542 c |
2881 d |
4604 |
0.08 |
4092 |
3298 |
3922 |
0.10 |
3580 |
3748 |
4887 |
0.15 |
3953 |
3518 |
3474 |
0.20 |
3641 |
4078 |
4499 |
SE e |
280 |
128 |
200 |
a Experimental refers to ribosomes and soluble protein tatken from muscle of pigs receiving diets containing varying concentrations of tryptophan.
b
Control reters to ribosomes and soluble protein taken from muscle of pigs receiving diets containing 10% tryptophan.c
Values are means , n =18d
Signifiantly different from the mean for animals fed 20% tryptophan (P<0.01).e
SE =standard error of the mean.
本實驗結果應用於飼料調配上,我的建議是:對於飼糧中色胺酸濃度的考量值應在 NRC 建議量的120%以上 (經由合成色胺酸的添加),以使豬隻肌肉細胞的蛋白質合成速率 (細胞核糖體之蛋白質合成活動) 達到最高。色胺酸對於豬隻肌肉蛋白質的合成有荷爾蒙似的促進作用的這個現象與Sidransky et al. 1984 年的報告結果相吻。
(76年度氰胺公司春季飼料技術研討專題)
飼料營養雜誌第二冊合訂本
1987年元月號至1987年十二月號
飼料營養:1987年第七期(30)
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