不同型式蛋胺酸的生物有效性探討
合成胺基酸的生物有效性,反映了胺基酸的吸收及可利用性。目前,市場上有兩種不同型態的蛋胺酸,即是一般而言的蛋胺酸(DL-Methionine)和蛋胺酸羥化衍生物(DL-Methionine Hydroxy Aualogue,簡稱MHA),而且兩者都有液體和固體的成品。其中以固體的蛋胺酸(99%蛋胺酸)和液體蛋胺酸羥化衍生物(88%MHA)為最常見。因此,評價不同型式的蛋胺酸生物活性就不是簡單的工作。
迄今,就蛋胺酸羥化衍生物的相對生物有效活性,動物營養學家還沒有一致定論。其爭論的主要焦點,就在於用什麼試驗和統計分析方法,評定兩者的有效生物活性。為了評定蛋胺酸羥化衍生物的相對的生物活性,關鍵問題就是正確理解胺基酸生物有效性的意義,及採用適當的試驗設計及統計分析方法。
評定胺基酸生物
有效力價的正確方法
為了能準確的評定不同型態的胺基酸生物有效活性,必需先瞭解一個事實,即動物對必需胺基酸的利用程度,也符合其他限制性營養物質的代謝規律。那就是,當胺基酸的供給量不能滿足動物需要量時,動物的生長性能隨著日糧中胺基酸添加量增加而增加。但是,隨著日糧濃度的進一步提高,動物的生長性能則呈現一個拋物曲線現象。由此不難推想,如果採用兩種不同來源及不同生物活性的類化物胺基酸飼養動物,這時動物的增重率將如下圖所示。
上圖明顯表示,當日糧中胺基酸含量低於動物生長需要量時,不論在任何一個日糧需要量水平,產品1均呈現明顯的優勢。但是這個優勢則隨著日糧中胺基酸在日糧中含量提高,而呈現逐漸降低趨勢,或是已超過了動物需要量。多種不同型態胺基酸在添加量0.2%和0.6%的的模擬狀況表示,假使在沒有任何試驗誤差情況下,胺基酸I和胺基酸II在添加量0.2%,肉雞增重分別比控制應增加86公克和63公克,而在添加量為0.6%時,肉雞增重則分別比控制組多增加99.8公克和95公克。
這裡需要指出的是傳統的評定方法,用百分比差分析方法和根據動物在餵兩種不同型式的胺基酸時的增重比,則分別為63比86和95比99.8,則百分比差分別為73%及95%的生物有效性。這個顯然不是正確比較兩種型式的蛋胺酸,所採用的分析方法。因此,用傳統技術評估兩種不同型式的胺基酸的相對生物有效性,不可能正確評定出兩種不同型式的胺基酸的真實營養價值。那麼為了獲得相同的增重效率,兩種不同型式的胺基酸添加量是多少呢?為了達到胺基酸I的增重效果,胺基酸II的添加量是胺基酸I的2倍。
換言之,胺基酸II的生物活性僅為胺基酸I的50%。如果用傳統的方法分析這一組數據,人們將難免獲得錯誤結論。因此,為了準確地評估胺基的相對生物有效性,選用合理的試驗設計和統計方法相當重要。一般而言,這類型的實驗,不僅需用一個缺乏胺基酸日糧的控制組,及3~4個不同胺基酸添加量的實驗組日糧。而且需要應用多元指數回歸統計分析法,並根據動物在不同胺基酸添加量,均呈現生長表現增加趨勢,呈現的圖型及計算兩種不同型式胺基酸生長效果的差異,來評定兩種不同型式的胺基酸的相對生物有效性。
蛋胺酸生物有效性
的測定和實際應用
Thomas等人(1991)用肉雞的飼養試驗評定蛋胺酸(99%)和稀釋後蛋胺酸生長效果,並探討有關評定蛋胺酸生物有效性的正確統計方法。
在任何一個蛋胺酸添加量,添加純蛋胺基酸均比添加稀釋後蛋胺酸,表現出較佳飼養效果。但是,當動物的生長率接近最大量時,添加兩種不同濃度蛋胺酸,兩者之間的增重差異明顯降低。並且在添加最大量的時候,添加稀釋蛋胺酸組增重,能高達添加純蛋胺酸組增重效率高達98%。因此,根據傳統的統計方法,可能會得出兩種蛋胺酸生物有效性幾近相同的錯誤結論。當用下述的正確方法統計分析同一組生長數據,則不難發現,用回歸指數統計分析增重和飼料效率數據,則得出稀釋胺基酸生物有效性為純胺基酸的76%和74%。用指數回歸統計分析生長表現數據,則非常接近稀釋蛋胺酸(71.5%)的實際生物有效性(含量)。
同時,Thomas等人還發現,蛋胺酸羥化衍生物MHA或液體型式的蛋胺酸類似物的生物有效性,遠低於純蛋胺酸的生物有效性。採用回歸指數統計分析方法,評估蛋胺酸羥化衍生物(MHA)的增重和飼料效率的生物有效性,為純蛋胺酸的72%以莫耳基礎來計算,而以乾物值而言,則為純蛋胺酸的65%。
Huyghebaert(1993)進行重覆因子的肉雞實驗,用來評定液體的蛋胺酸化衍生物(MHA)與純蛋胺酸(99%)的相對生物有效性。Huyghebaert(1993)用一般實用的半商業性飼料,其中控制組含硫基酸量為0.57%,兩種不同型性的蛋胺酸均設有6種不同添加量的處理組。用回歸指數統計方法,評兩種不同型式蛋胺酸的增重和飼料效率生物有效性。
不論是蛋胺酸羥化衍生物(MHA、液體蛋胺酸類以物),肉雞的生長速率和飼料效率,均隨著飼料中這些胺基酸添加量增加而增遞。而採用回歸指數統計分析方法,評估蛋胺酸羥化衍生物(MHA)的增重和飼料效率的生物有效性,分別為蛋胺酸的73%和68%。因此,蛋胺酸羥化衍生物的生物有效性相當低。上述數據與Thomas等人(1991)和Van等人(1992)實驗的結果相當一致。Van等人(1991)探討蛋胺酸羥化衍生物,以及該產品中提取的多重鍵的蛋胺酸羥化衍生物的生物有效性。
實驗證實,蛋胺酸羥化衍生物(MHA或液體蛋胺酸類似物)和多重鍵的蛋胺酸羥化衍生物,對動物生長表現的生物有效性,分別為純蛋胺酸的76%和56%。由此可知,多重鍵的蛋胺酸羥化衍生物,是導致蛋胺酸羥化衍生物營養價值降低的主要原因之一。
為了依據現有實驗數據,評估蛋胺酸羥化衍生物,與純蛋胺酸的相對生物有效性。表1和表2總共收集,和整理可用回歸指數統計分析的資料。這些試驗不僅包括3個或以上處理的添加量,以及連續性的增遞動物的生長表現。而且各重覆組間的系統誤差均在可接受的統計分析範圍內。根據近十年的75個在世界各地用肉雞、火雞和蛋雞所做的實驗證明,在同莫耳分子濃度的基準下,蛋胺酸羥化衍生物的平均生物有效性,則為純蛋胺酸(DL-Methionine)的73%。基於商業用的液體羥化衍生物(MHA)實驗含量為88%,其中12%是水分。蛋胺酸羥化衍生物的實驗生物有效性,則為純蛋胺酸的64%~65%(見表3)。因此,為了得到相同的生長效果和生產成本,飼料可用0.65公斤的純蛋胺酸,取代1公斤的液體的蛋胺酸羥化衍生物(MHA),維持同樣生長效果。
最近在美國和義大利曾進行商業肉雞及蛋雞的田間試驗,用0.65公斤的純蛋胺酸代替1公斤液體蛋胺酸羥化衍生物,獲得了完全相同的飼養效果(見表4及表5)。
綜合上述,為了準確評估不同來源蛋胺酸生物有效性,選用正確的試驗方法及相適應的統計分析方法,是非常的重要。傳統的飼養試驗方法和方差的統計分析方法,會過高的估計蛋胺酸羥化衍生物的生物有效性,因而導致生產與預期的偏差。用正確的飼養試驗方法,及回歸指數的統計分析方法,測定液體蛋胺酸羥化衍生物的生物有效性,為純蛋胺酸的74%。並且更發現,多鍵式的蛋胺酸羥化衍生物,是導致蛋胺酸羥化衍生物生物有效性降低主要原因。基於液體蛋胺酸羥化衍生物有效物質含量為88%,其中12%是水分。液體蛋胺酸羥化衍生物的實際生物有效性,是純蛋胺酸的65%。簡言之,用0.65公斤的純蛋胺酸,可取代1公斤的液體蛋胺酸羥化衍生物,能獲得相同的生長效率。
表1. 蛋胺酸羥化衍生物對蛋胺酸的相對生物活性的研究報告
研究員 | 測試項目 | 蛋胺酸羥化衍生物對 蛋胺酸相對生物活性(%) |
1. 肉雞實驗 Avila 1991
Balnave & Oliva 1990
Bertram et al. 1991
Boebel & Baker 1982 Bougon et al. 1988 Exp. 1
Bougon et al. 1988 Exp. 2 Bougon et al. 1988 Exp. 3 Elkin & Hester 1983
Garlich 1985 Huyghebaert 1993
Inta 1986
Kirchgessner et al. 1984 Larbier & Perrot 1984
Morris 1986 Exp. 2 Muramatsu et al. 1984
Rostagno & Barbosa 1993
Rostagno & Barbosa 1995
Schutte & de Jong 1990
Smulikowska et al. 1991
Thomas et al. 1984 Exp. 2
Thomas et al. 1984 Exp. 3
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69 66 47 60 58 52 64 89 66 62 69 48 44 73 64 60 60 63 62 47 50 63 57 67 49 55 73 59 71 74 52 41 62 62 60 65 |
表2. 蛋胺酸羥化衍生物對蛋胺酸的相對生物活性
研究員 | 測試項目 | 蛋胺酸羥化衍生物對蛋 胺酸相對生物活性(%) |
Thomas et al. 1991 Exp. 1
Thomas et al. 1991 Exp. 2
Uzu 1987(AEC)
van Weerden & Schutte 1986
van Weerden et al. 1982
van Weerden et al. 1983
van Weerden et al. 1992
Waldroup et al. 1981 Exp. 3 Waldroup et al. 1981 Exp. 4 2. 火雞實驗 Blair 1983 Exp. 1
Blair 1983 Exp. 3
Blair 1983 Exp. 4
Harms 1987
Noll et al. 1984 Exp. 1
Noll et al. 1984 Exp. 2
Noll et al. 1984 Exp. 3 female
Noll et al. 1984 Exp. 3 male
3. 蛋雞實驗 Reid et al. 1982
Scott 1987
van Weerden et al. 1984
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Weight gain Feed conversion Weight gain Feed conversion Weight gain Feed conversion Weight gain Feed conversion Weight gain Feed conversion Weight gain Feed conversion Weight gain Feed conversion Weight gain Feed conversion
Egg mass Egg production Egg mass Egg production Feed/egg mass Egg mass Egg production |
63 63 75 69 49 69 47 55 61 62 69 60 67 69 54 68
49 61 66 68 85 84 55 57 97 80 74 49 96 84 83 75
51 31 101 105 76 61 49 |
表3. 液體的蛋胺酸羥化衍生物(MHA-FA)對蛋胺酸(DL-Methionine)相對生物有效性
商業名稱 | 具活性有效量 | 生物活性(莫耳) | 生物活性的商業產品 |
蛋胺酸 液體蛋胺酸衍生物(MHA-FA) |
>99% 88% |
100% 74% |
>99% 65% |
表4. 用0.65公斤的蛋胺酸替代1公斤蛋胺酸羥化衍生物對肉雞生長表現的影響(田間實驗)
蛋胺酸 | 蛋胺酸羥化衍生物 | |
1. 肉雞數量 2. 試驗期間(天) 3. 實驗結果體重(公斤) 4. 每日增重(公克) 5. 飼料效率 |
24,750 40.0 1.678 41.9 1.79 |
27,700 40.0 1.699 42.5 1.78 |
表5. 0.65公斤的蛋胺酸替代1公斤蛋胺酸羥化衍生物對肉雞生長表現的影響(田間實驗)
蛋胺酸 | 蛋胺酸羥化衍生物 | |
1. 肉雞數量 2. 試驗期間(天) 3. 實驗結果體重(公斤) 4. 每日增重(公克) 5. 飼料效率 |
58,752 51.2 2.653 51.9 1.88 |
60,347 48.8 2.542 52.1 2.00 |
飼料營養雜誌(p.82∼94)─台灣德固薩有限公司、九六年九期