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色氨酸的营养生理研究

出处:德宁 作者: 中国水产养殖网 2017-05-23 22:01:00

随着水产养殖业的发展,鱼粉的价格不断攀升,大量植物蛋白源替代饲料中的鱼粉。对于许多鱼类而言,由于植物蛋白源中各种氨基酸的不平衡性,色氨酸成为继蛋氨酸(Met)和赖氨酸(Lys)之后的第三限制氨基酸。在植物蛋白源替代鱼粉的饲料中添加色氨酸(Trp)能够明显提高植物蛋白源的利用率。

一、色氨酸生理代谢特点

动物体内的Trp的来源主要有两个方面;一是从日粮中消化吸收的外源性氨基酸,约占总量的1/3;另一个是组织蛋白质分解产生的内源性氨基酸,约占总量的2/3。动物从日粮中摄入的Trp-部分作为机体蛋白质合成的底物,合成蛋白质,另一部分经过分解生成中间代谢产物参与机体许多生理代谢过程。Trp是合成5-羟色胺、烟酸、褪黑激素和色胺等的前体物质,Trp在动物体内的分解代谢途径主要有3个:5-羟色胺途径,烟酸途径和褪黑激素途径。主要代谢途径概述如图1所示。
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图1 色氨酸主要分解代谢途径

二、色氨酸的生理功能

1、色氨酸对蛋白质代谢的影响
Trp是动物生长发育的必需氨基酸之一,其不仅参与多肽及蛋白质的合成,而对其合成还具有调节作用。在日粮中添加Trp可使皮肤、肝脏及体组成的蛋白质合成率明显提高。在0.14%Trp的日粮中添加0.12%或0.06%的Trp,都会显著提高仔猪体内的Trp和蛋白质的存留率。另有报道,体重为3-5千克的仔猪摄食缺乏Trp的日粮时,肌肉和肝脏蛋白质合成率显著低于采食Trp含量充足日粮的仔猪。Trp可以参与蛋白质代谢调节,促进细胞质poly(A)RNA的合成、核标记RNA的释放、肝脏多核糖体的积聚并且提高核膜核苷三磷酸酶的活性。当饲料中Trp的含量不足时,会导致实验鱼体蛋白含量降低,生长缓慢,添加Trp后上述状况会得到改善。

2、色氨酸对动物采食量的影响
Trp对动物摄食量具有调节作用,但动物摄食Trp含量不足的日粮时,采食量会有明显的下降。采食Trp含量低的日粮的仔猪(体重为10-20kg)的采食量明显低于日粮中Trp含量正常组仔猪。通过回归分析表明,饲料中Trp的含量与猪的采食量有正相关的关系。有研究发现在粗蛋白含量分别为16.7%和12.7%的日粮中分别添加化0.16%和化0.12%的Trp时,猪的日采食量、饲料转化率和日增重量均随着Trp含量的增加而增加。Trp对动物采食量的调节主要是依靠多胺和5-羟色胺等神经递质。而但当体内5-羟色胺的含量超过生理剂量时,又会使动物的采食量降低,Trp对动物采食量调节的具体机制有待进一步研究。

3、色氨酸消化道的影响
Trp对消化道的发育、稳态及生理功能具有调节作用,其调节作用主要是通过在小肠嗜铬细胞内转化生成的褪黑色素和5-羟色胺等中间代谢产物以及诱导产生的IGFs而发挥作用的。5-羟色胺会引起腹泻,其因为肠道内产生的5-羟色胺激活胃肠道内5-羟色胺-3受体,刺激肠部神经,加快胃肠蠕动,促进液体分泌,从而导致腹泻。褪黑激素通过减少胃酸分泌,刺激胃泌素的分泌实现对胃黏膜的保护。日粮中添加IGF-1和IGF-2能够刺激仔猪肠道细胞增殖,且小肠重量、蛋白质含量及绒毛高度均显著高于未添加组。

4、色氨酸对机体免疫的影响
Trp主要是通过5-羟色胺、IGFs及褪黑激素等来实现对动物机体免疫的调节。当日粮中Trp水平的不断升高,仔猪血清蛋白系数具有先增加后下降的趋势。低剂量褪黑激素灌注的小鼠自然杀伤细胞活性提高62.2%,脾淋巴细胞增值能力提高31.1%,血清溶血素水平提高17.1%,抗体生成细胞数量增加5.3。另有研究发现,IGFs可以提高活化早期T细胞的增殖速度。

5、色氨酸对动物行为的影响
当日粮中添加Trp可减少公鸡的挑衅行为还可降低或消除鸡的歇斯底里症。通过在日粮中添加烟酰胺或Trp来研究公鸡攻击行为的变化,研究发现,添加烟酰胺能够提高血液中氨酰胺的浓度含量,而没有降低公鸡攻击行为,但添加Trp时,公鸡攻击行为显著地受到了抑制。同时,在日粮中添加Trp可以抑制鸡的攻击性、减少啄肛、啄羽现象和猪因密饲和断奶引起的咬尾现象。
从表1可看出,目前已研究鱼类对饲料中色氨酸的需求范围是化0.41%-1.73%饲料蛋白。
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目前,随着水产养殖业的不断发展,鱼粉价格不断攀升,植物蛋白源在水产饲料中替代鱼粉的比例越来越大。当饲料中鱼粉被大量植物蛋白源替代后,往往会出现氨基酸缺乏的问题。因此确定不同养殖鱼类不同生长阶段10种必需氨基酸的最适需求量及需求模式对于今后水产养殖业的发展具有重要意义。我们还需要继续完善对鱼类氨基酸的研究,主要包括几个方面:
1、完善不同养殖鱼类不同阶段对10种必需氨基酸的最适需求量;
2、利用现代生物技术方法,深入系统的研究不同养殖鱼类各种必需氨基酸的代谢机制;
3、探究必需氨基酸在水产饲料中的具体添加形式,提高晶体氨基酸的利用率;
4、不同氨基酸之间的相互作用,提高氨基酸的功能价值。

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