不同蛋胺酸化合物的比較
Ⅰ.緒 言
家禽日糧中第一限制性胺基酸是蛋胺酸。在商品家禽日糧中，豆餅粉是蛋白質的主要來源，玉米則是能量的主要來源。由這兩種原料構成的家禽日糧則導致了蛋胺酸的不足。家禽日糧中添加蛋胺酸一直是卅多年來的一個研究課題。
Ⅱ.具有蛋氨酸活性的商業產品
在世界上，目前有三家蛋胺酸來源可作為添加劑來保持家禽日糧中胺基酸水平的平衡。
這些產品是：
1.消旋蛋胺酸(DL-M)。
2.消旋蛋胺酸類似物羥基鈣(DL-MHA-Ca)。
3.消旋蛋胺酸類似物羥基游離酸(DL-MHA-FA)。
消旋蛋胺酸是一種晶體化合物，純度至少為99％，50年代初期就開始被使用，一直是動物營養的最重要的添加胺基酸。DL-MHA-Ca至少含86％的MHA(類蛋胺酸羥基)，這種MHA僅以單位形式存在，因為MHA在化學上必須與鈣結合。DL-MHA-FA呈液態，為88％的MHA水溶液，值得一提的是DL-MHA-FA溶液不僅含有MHA單體(65％)，而且還含有多聚體(2聚體，3聚體，高聚體)，這種溶液的pH值接近於1。(圖一)
由於消旋蛋胺酸作為家禽日糧的添加劑已有35年的歷史 。DL-MHA-Ca，尤其是DL-MHA-FA的出現產生許多問題，懷疑它們的蛋胺酸活性是否同消旋蛋胺酸一樣。為什麼呢？因為MHA，正如它的名字一樣，並不是氨基酸，它不含任何氮，MHA不能提供等效的粗蛋白。下表列出了三種產品的特性。(表一)
表一 DL - 蛋 氨 酸 、 DL - MHA - Ca 和 DL - MHA - FA 特 性 |
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| 化 學 名 | DL-蛋氨酸 DL-2氨-β甲硫基丁酸 |
DL-MHA-Ca DL-2-羥基-4甲硫基丁酸鈣鹽 |
DL-MHA-FA DL-2羥基4甲硫基丁酸(單位酸) |
結 構 式 |
CH3 - S - (CH2)
2- NH2 | -CH | COOH |
[CH3 - S - (CH2)
2- - CH - COO] 2 Ca | OH |
CH3 - S - (CH2)
2- COOH | -CH | OH |
| 分子量 含氮量 粗蛋白等效量 pH NE(家禽) 純 度 其 他 |
149.2 9.4％ 59.6％ 5.5 21大卡／公斤 99％DL-蛋氨酸
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339.5 ／ ／ 7 15 86％單體酸 12％Ca |
150.3 ／ ／ 1 16.1 65％單體酸 最高12％水份 |
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羥基酸脫氫鋛
轉移鋛 D-MHA ──────→ 酮基類似物 ───→ 蛋氨酸 羥基酸氧化鋛 轉移鋛 L-MHA ──────→ 酮基類似物 ───→ 蛋氨酸 |
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然而，禽類具有將這種類似產品轉變成氨基酸──蛋氨酸的能力，這種類似品，如要具有生物活性的話，化合物中的羥基部分必被氨基所替代，最後的分子必須是L型。
這些轉化的效率是100％嗎？但是，正如任何一個化學轉化現象一樣，這種過程需要時間和代謝的保證。這就是說，MHA作為蛋氨酸的一種來源，從邏輯上來說，將降低蛋氨酸的活性。對每一個飼料生產者來說，最重要的是：與DL-蛋氨酸(比較標準)相比這種損失到底有多大？
Ⅲ.如何比較蛋氨酸的化合物
商品肉雞飼料含有大量的營養成分，構成了其營養潛力。其中有幾個已知為限制家禽生長的因子，蛋氨酸是第一限制性氨基酸，其他，例如能量水平也是限制性。
比較不同來源蛋氨酸的重要事實是什麼？在商品飼料中，添加不同來源的合成蛋氨酸，要辨別其活性的差異是極端困難的。不提蛋氨酸是重要營養成份之一，我們卻常常忽視合成蛋氨酸活性部分僅佔肉雞日糧中所含帶硫氨基酸的10∼25％。就是說日糧中所含帶硫氨基酸的75∼90％完全不受使用DL-蛋氨酸或任何類似產品的影響。
這樣，就一般日糧來說，人們無法瞭解DL-蛋氨酸與MHA的生物效應是多少。再者，為了達到最佳的生產性能，蛋氨酸的需要量一直是滿足的。通常根據原料中所估計出的蛋氨酸含量，在配製過程中常附加一個安全係數。
為了找出"HNA-產品效率如何"，我們必須假設一些條件，以便準確地測出不同來源蛋氨酸的作用。為了測定添加合成蛋氨酸的作用，得採用一種僅含原料中蛋氨酸活性的日糧，即基礎日糧。基礎日糧與添加日糧間生產性能的差異稱之為"反應或超基礎日糧的反應"。只有這些反應才能比較出來它們是由於添加合成蛋氨酸的結果。
隨著基礎日糧中，添加活性蛋氨酸的增加，產生了一種非線性生長反應。每增加一個添加量，反應減弱。當日糧中的蛋氨酸滿足需要時，生長曲線達到平穩狀態。這不是蛋氨酸生物學活性減弱的問題，而當快接近或已達到一種營養需要量時，這種現象經常可以看到，這種現象通常稱之為"反應減弱律。
一條相當典型的曲線 。它所顯示的是在基礎日糧中加入DL-蛋氨酸給仔雞(0∼4週齡)產生的體重／飼料反應。試驗是在Georgia大學做的(Murillo和Jensen，1977年)。從反應曲線來看，在第一個添加水平，0.05％DL-蛋氨酸，增重／飼料比比非添加的基礎日糧提高9.1％。再添加0.05％到0.10％DL-蛋氨酸，增重／飼料比再一步得到提高，但反應不再是9.1％，而是僅為4.8％。在0.15％。添加水平時，反應再提高2.4％。在0.20％的添加水平時，僅比前一個水平提高＋0.7％。
這些典型的反應減弱由線也許會產生一種假設，就是消旋蛋氨酸活性降低。然而，由於添加的是同一種蛋氨酸，並以同一定量增加。所以，這不是蛋氨酸活性的變化問題，而是仔雞反應程度的問題。隨著蛋氨酸尤其是蛋氨酸加胱氨酸接近需要水平時，這種仔雞反應愈來愈少。
若具有相似的反應類型，採用非線性估計，就可對DL-蛋氨酸反應曲線與DL-MHA-FA反應曲線相比較。
非線性估值提示我們，要達到一定生產水平，應增加合成蛋氨酸的添加量。如何比較一種營養成分兩種來源非線性生長曲線的模型。在曲線的任意一點，產品B需2個單位才能與產品A1個單位產生同樣的增重。這樣，這兩條生長曲線說明產品A的潛力是產品B的兩倍，產品B與產品A相比，生產效率僅是它的50％。總之，統計學上估計非線性生長反應的最恰當的方法是Mitscherlich式斜率法變形。
採用非線性回歸法計算相對效率
Y＝a＋b (1－e－C1X1──C2X2)
Y：增重；X1：DL蛋氨酸食入劑量；X2：MHA配劑食入劑量；a：截距(基礎日糧的生產性能)；b：添加蛋氨酸體重增加量(截距與漸近線的差)；C1C2：常數(指數模型)；C2C1：效益係數，係數C1和C2的比例表示生物潛力的差異。
具體的例子，DL-蛋氨酸或DL-MHA-FA的反應。採用兩種添加水平，0.05和0.10％克分子濃度，一個很有趣的情況是，在本試驗中又測定了另一個組 假設DL-MHA-FA的效率為70％克分子，正如我們所看到的，加入0.143％DL-MHA-FA這一組的體重增加與添加0.1％DL-蛋氨酸的組相同。本試驗所有結果統計分析表明，DL-MHA-FA的生物效率為74％，為重量65％(Van Weerchen等，1983年)。
非線性分析已成為分析試驗結果的最普遍、最準確的方法，不僅可以用於比較不同來源的蛋氨酸，也可以用於比較不同來源的磷酸鹽(Potchanakorn Potter, 1987；Potter, 1988a)。商業上使用不同來源的磷酸鹽，營養學應估計各種磷酸鹽的生物利用價值，並根據價格和生物利用價值來作出決定。還有，DL-色氨酸、L-色氨酸的生物效應也用這種方法進行了估計(Schutte等，1988年)。
生物試驗，就其結果來看，通常有一些變異的。一些發表的試驗報導DL-MHA-FA中蛋氨酸對DL-蛋氨酸的相對效率變異很大，這意味著所估計的效率參數是完全不可採信的。一種蛋氨酸生物價值的臨界測驗是該產品對標準產品相對潛力的決性的可信限值。這些限值可根據Fieller的理論來估計(Finney, 1978)。。
總之，結論性試驗的特點是：
測定非添加的基礎日糧
2個或多個添加水平
總反應清楚
組內變異小
準確的可信度
指數模型分析(若生長反應是線性的可用斜率模型)
Ⅳ.如何建立可信的生物效率指標
當分析一個比較不同蛋氨酸化合物簡單試驗結果時，即使從事這項工作的人常常都會搞不清楚。其結果是相當矛盾的，同時也找不出原因。因此，要想得到真正的可靠的指標，最好的方法就是查看所有的發表的試驗報告，計算一個平均生物效率值。在做這項工作的時候，應根據各個試驗的準確性給予加權，以便最終得到一個加權平均數。
在最近的兩個研究中(Potter, 1986；Potter, 1988b)，用每個比值方差的倒數來給生物效率比值加權。簡單說，方差低，研究的準確性高，比方差大的不準確的研究對加權平均數的影響更大。
比較DL-MHA-FA和DL-蛋氨酸效率研究綜合於表二(引自Potter, 1988b)。未能滿足一定前提條件(反應小，基礎日糧，可信度範圍大)的研究未列入該表中，因為對蛋氨酸生物效率的估計沒有多大價值。表二請見次頁，附註(1)：據作者報導，通過蛋氨酸添加量與體重增加回歸計算而得。
表二 根 據 一 些 研 究 所 報 導 的 蛋 氨 酸 的 相 對 用 率 |
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作 者 |
MHAA比DL-M | DL-M比MHAA |
| 晶體氨基酸日糧 Boebel和Baker (1982) 試驗1(1) Van Weerden等(1982)(1) Muramstsu等(1984) 平 均 值 半純度日糧 Boebel和Baker (1982) 試驗3和4(1) Thomas等(1983)試驗2 試驗3 Thomas等(1984)試驗2 試驗3 Kirchgessner和Steinhert (1984) 平 均 值 實用型日糧 VanVeerder等(1983) 38d Larbier和Pettot(1984) Noll等(1984)試驗1 試驗2 試驗3M 試驗3F Harms和Buresh (1985) 試驗2 Uzu (1986) 0∼21天 Blair等(1983)4週試驗1 (1984)6週試驗1 6週試驗2 Potter等(1985)試驗1 試驗2 Bertram等(1985) 平均值 平 均 值 |
0.78(0.68-0.89)
0.76(0.62-0.90) 0.67(0.42-0.95) 0.76(0.69-0.80)
0.76(0.71-0.82)
0.74(0.64-0.83) 0.83(0.72-0.94) 0.71(0.59-0.88) 0.68(0.58-0.79) 0.71(0.61-0.81) 0.75(0.71-0.79)
0.74(0.59-0.93) 0.53(0.28-0.74) 1.07(0.84-1.36) 0.80(0.60-1.06) 0.92(0.69-1.23) 0.96(0.72-1.29)
0.94(0.75-1.18) 0.62(0.48-0.82) 0.90(0.71-1.17) 0.74(0.57-1.00) 0.96(0.74-1.24) 0.65(0.50-0.85) 0.64(0.46-0.92) 0.66(0.48-0.90) 0.78(0.72-0.84) 0.76(0.73-0.79) |
1.28(1.12-1.47)
1.31(1.12-1.61) 1.50(1.05-2.40) 1.32(1.25-1.45)
1.31(1.22-1.41)
1.36(1.21-1.55) 1.21(1.06-1.39) 1.41(1.13-1.71) 1.48(1.26-1.72) 1.42(1.24-1.64) 1.39(1.27-1.40)
1.36(1.07-1.71) 1.90(1.36-3.61) 0.93(0.74-1.18) 1.25(0.94-1.65) 1.09(0.82-1.44) 1.04(0.78-1.40)
1.06(0.85-1.33) 1.60(1.22-2.08) 1.11(0.85-1.42) 1.35(1.00-1.76) 1.04(0.80-1.34) 1.54(1.17-2.00) 1.55(1.09-2.19) 1.53(1.12-2.08) 1.28(1.20-1.38) 1.32(1.27-1.37) |
其他估值是用體增重和蛋氨酸添加量回歸和指數回歸而得。
採用不同種類的日糧，得到了相似的相對生物效率值，這證明並非如大家常常談到的那樣，生物效應取決於日糧種類。
在列舉的23個試驗中有18個DL-MHA-FA的生物利用率明顯低於DL-蛋氨酸(P＜0.05)。
總共加權平均為一個克分子的76％，這就是為重量的67.5％，具有商業價值。
結論是：DL-MHA-FA的效率明顯低於DL-蛋氨酸，DL-MHA-FA僅能提供DL-蛋氨酸2/3左右的有效氨基酸。
圖六總結了DL-蛋氨酸與MHA產品比較的一些重要特性。MHA-產品克分子效應指標是過去所發表很多有關家禽方面試驗的平均值。所包含的試驗均有一個基礎日糧和2個或多個添加水平。每一個實驗分析有的採用線性模型，有的採用指標模型，與取決於哪一種模型亦有關。
圖六 MHA 產 品 蛋 氨 酸 活 性 |
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化 學 產 品 |
效 率 (與DL-蛋氨酸相比100％) | |
| MHA(克分子比較) | MHA產品(化學比較) | |
| MHA-鈣(固體)，86％MHA(僅為單體羥基酸) | 80％ | 70％ |
| MHA-FA(液體)，88％MHA(含65％單體酸，23％多體羥基酸) | 74％(由於多體羥基酸，而低於MHA) | 65％ |
由於克分子效率分別為80％和74％，與DL-蛋氨酸(100％)相比，商品DL-MHA-Ca和DL-MHA-FA的效率分別為70％和65％。這些平均指標可視為MHA產品最新的、最可靠的估值。
從商業上來看，就是說用0.65公斤的DL-蛋氨酸替代1公斤的DL-MHA-FA就能獲得同樣的生物學效益(相對的，0.7公斤的DL-蛋氨酸可代替1公斤的DL-MHA-Ca)。
最新公開的實驗結果給人以更深的印象。在一個重要的法國研究所用實用日糧做34個不同的試驗，DL-MHA-FA的平均生物效率僅報導為58.2％(Bougon等，1988年)。
此一論點的實際性很容易可計算生物效率值，又能檢查一定值的試驗來作鑑定。例如，假設DL-MHA-FA作為商品，其重量效應僅為DL-蛋氨酸的65％，這就是說得比較添加DL-蛋氨酸或DL-MHA-FA的生產性能，但DL-蛋氨酸添加量應為類似物添加量的65％。如果統計上差異，那麼65％的生物效率就很容易得到證明。
最近，Argentine的INTA研究所做了這方面的試驗。設計了3個65％的水平與三個不同的添加水平比較。
正如你們從圖七可以看到的，就是增重和飼料轉化率，當以65LD-蛋氨酸對100 DL-MHA-FA這個比例添加時，DL-蛋氨酸的效果還稍為好些。所引用的實驗僅是許多採用這種方法檢定DL-MHA-FA生物利用率是65％的實驗中的一例。
Ⅴ.結 論
綜而觀之，已證明類蛋氨酸DL-MHA-Ca和DL-MHA-FA的生物利用率(增重效果看)分別為70％和65％，這些估值是假設合理、施行完備的試驗結果。
(78年度飼料廠新知研究會 立利實業股份有限公司提供)
飼料營養雜誌(72~81)－立利實業公司．八九年七期
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