液体蛋氨酸羟基类似物(MHA)的实际生物学效价

液体蛋氨酸羟基类似物(MHA)的实际生物学效价 刘永刚 博士 安迪苏-亚太区私人有限公司，新加坡 摘 要 液体蛋氨酸羟基类似物（DL-２-羟基-４-（甲硫基）-丁酸，MHA）的生物利用率, 学界的争论持续了二十年，现在仍在继续。然而，尽管学界争论不休，饲料工业自身则成功地 掌握了MHA的生物效价，并在禽料中使用经年，效果可靠。最近，饲料企业的一些年轻的 营养工作者再度受到一些歪曲MHA生物效价的宣传所困惑与干扰，这些资料大多来自对于 试验结果有所选择地解释和编撰。其中一些试验忽视了生产实际并主观地试验，目的在 於获得低到65％的生物效价值。 严密的学术研究，包括在体内和体外用放射性标记的MHA所做的试验都清楚地明，所有MHA的不同聚合物都能在小肠被完全吸收，而且MHA和粉状蛋氨酸经尿排泄率没有差异。在实用日粮中补充的蛋氨酸添加剂占日粮总蛋氨酸的比例很小，因此，用纯合日粮或 半纯合日粮来评定的生物学效价资料没有多少实用价值。在生产实际条件下的任何比较生物 学效价的试验都应在等摩尔基础上进行，以免得出有偏见的结论，这是一条基本的科学原则。 尽管学术上尚未就MHA的生物效价达成共识，但世界范围内的生产试验结果和主要禽 业生产者的生产成绩一致证明，以重量基础计，MHA的实际生物效价为粉状蛋氨酸的80%以上。 一．前言 蛋氨酸作为必需氨基酸，特别在禽饲料中常常是第一限制性氨基酸，畜禽日粮中必须予 以补充。有两种化学结构不同的蛋氨酸可以满足这种添加需求，一种是众所周知的粉状ＤＬ －蛋氨酸（ＤＬＭ），另一种是液体蛋氨酸羟基类似物（MHA），它与ＤＬＭ分子结构相似，称作ＤＬ－２－羟基－４－（甲硫基）－丁酸或者ＤＬ－蛋氨酸羟基类似物。 自从二十年前MHA问世以来，对MHA的相对生物效价（与ＤＬ－蛋氨酸比较）一直 存在争议，这种争论是营养研究和商业运用复杂性的典型例子。 生物效价是指养分经过动物消化、吸收系统后被消化、吸收和代谢的果。几十年来， 由于研究参数的复杂性（例如营养水平，日粮组成和动物生产阶段），研究结果没有完全揭 示蛋氨酸的吸收方式和吸收率。本文的目的在於总结两类蛋氨酸产品在试验条件和生产条件 下的生物效价的比较研究资料。 二．MHA单体、二聚体和寡聚体的转化和吸收 化学合成法生产的ＤＬ－Ｍet由５０％的Ｄ－Ｍet和５０％的Ｌ－Ｍet组成。Ｌ－Ｍet 和来自饲料成分的天然蛋氨酸是一样的，代谢系统的酶能将Ｄ－Ｍet氧化成α－酮酸，后者再转化为Ｌ－Ｍet。因此，Ｄ－Ｍet和Ｌ－Ｍet的生物活性几乎相等，这就是为什么化学合 成法可用来生产蛋氨酸。 MHA也是化工产品，与ＤＬＭ不同的地方是蛋氨酸的氨基（－ＮＨ2）被羟基（－ＯＨ）取代。动物转化Ｄ －Ｍet为Ｌ－Ｍet的代谢途径同样可利用MHA。 MHA产品是浓稠的液体溶液，其ＤＬ－MHA的含量为88%。产品浓缩过程中产生了一些多聚产物，当溶液达到平衡时，其中就含有单体、二聚体和寡聚体，各自含量大约为６ ５％、２０％及３％。MHA也能转化为Ｌ－Ｍet，其中间产物-α-酮酸与Ｄ-Ｍet的转化过程相同，但催化酶系不同。D-MHA和L-MHA转化为Ｌ-Ｍet的催化酶系也不同，转化的效率难于确定。 图１. ＤＬＭ和ＤＬ-MHA转化为Ｌ－蛋氨酸的代谢途径 在肠道内，二聚体和寡聚体必须被水解成单体才能被吸收（Lawson and Ivery，1986）。Martin-Venegas et al. (2002) 运用了活体灌注和外翻肠囊技术对标准MHA和单体MHA进行比较研究，观测了肠道水解MHA寡聚体的能力，并测定了MHA单体被吸收的小肠位点 模式。小肠壁能有效水解寡聚体，并观测到这两种羟基类似物的单体在血浆中的含量没有差 异（表１）。 Brew and Maenz (2002)进一步证实了表一中的结果，他们证明９０％的ＤＬ－Ｍet或ＤＬ－MHA在回肠前端已被吸收。Saroka and Combs (1983)，Knight and Dibner (1984)报道结果显示，用血浆放射性标记水平来衡量的MHA和Ｌ－Met的吸收率没有差异。康乃尔大 学Esteve-Garcia and Austic (1993) 用放射性标记法研究了ＤＬ－MHA和DL-Met在２～３周肉仔鸡肠道内的吸收或者尿中排泄量是否存在差异,结果发现两种来源的蛋氨酸在小肠内 都能被完全吸收。他们得出结论，造成二者生物效能差异的原因不在于肠内吸收或者尿中排 泄的差异。 在体内，Ｌ－蛋氨酸主要用于蛋白质合成。它也可以通过高半胱氨酸转化为半胱氨酸， 最终转化为牛磺酸。因此，仔鸡肠道将MHA转化为牛磺酸和半胱氨酸的能力值得研究。应 用仔鸡小肠外翻肠囊法，Martin- Venegas and Ferrer(2002)将外翻肠囊黏膜侧置于MHA或者Ｌ－蛋氨酸中培养，然后测定肠囊浆膜室的含硫氨基酸（ＳＡＡ）浓度。结果发现，浆膜室 中半胱氨酸或牛磺酸浓度没有差别。而且，随着MHA或ＤＬＭ的转运，浆膜中半胱氨酸和 牛磺酸的出现遵循相同的pH模式。因此，肉鸡小肠能够有效地将MHA转化为这些含硫氨基酸。 三．MHA的生物效价：文献综述 自二十世纪八十年代以来已发表了大约２００篇关于MHA相对于ＤＬＭ生物效价的 文献。从表２中可见，部分试验表明二者生物效价没有差异，而另一些结果则显示MHA的生物效价较低。在火鸡和蛋鸡上也进行了研究，结果变异很大。 如表２所示，MHA的生物效价值变异幅度很大，从５０％至１１９％，取决于考察 的指标、试验设计和动物种类。即使在同一试验里，MHA的生物效价也存在差异，与蛋氨 酸缺乏程度,禽的种类和年龄,考察的指标有关, 如体增重、饲料转化率、胸肌重、产蛋量或 产蛋率。在95%的置信水平上，每个生物学效价值的变异范围很大，说明这些数值来自于 变异幅度很大的数据组中分析所得。无疑，这样的生物效价数据留下很大的随意解释空间。 表２所示生物效价的巨大变异说明了生物效价测试的复杂性。影响因素很多，主要的因 素包括测试方法、试验设计、日粮类型、日粮中总含硫氨基酸的缺乏程度,考察指标,动物种类和生长阶段。一般来说，测定ＤＬＭ和MHA生物效价的常用方法有两种： １）用线形模型或者指数模型进行回归分析 这种方法需要设计缺乏蛋氨酸的基础日粮和几个蛋氨酸的添加水平（?４）。为了设计缺乏蛋氨酸的基础日粮，研究者常常运用纯合日粮或者半纯合日粮, 例如分离大豆蛋白加上合 成氨基酸。通过添加不同水平的蛋氨酸就可以获得生物学效价。这种方法的结果很大程度上 依赖于蛋氨酸缺乏程度和测定的性能指标。这样，几乎每个试验得到的生物效价结果就不相 同。 ２）简单替代法 这种简单的比较方法是在摩尔基础上添加不同水平的MHA来替代DLM，比较动物生长成绩，计算出MHA的生物效价。这种简单方法只需要配制一个含硫氨基酸处于临界缺乏 的实用日粮,添加少量的蛋氨酸作等量比较。这种试验不能估计出生物效价值，而只能得得 出一个一般生物当量值。试验中如果不按等摩尔替代（例如650 g DLM 替代1,000 g MHA），则完全可能导致错误的结论。这点后面将予以讨论。 四．MHA65％生物效价的误区 目前，一些以按照主观设计以求达到MHA生物效价为６５％的试验为依据撰写的学术 性或促销性文章常常可见。这有时令实践营养学家和配方设计者感到困惑。深入检查这些文 献综述发现，这一低生物效价值来自于特定的试验结果，如果考虑实用日粮和禽类年龄因素， 则这一数值具有误导性。 １）将不同类型试验日粮,不同试验方法所得结果混合使用 实际上，日粮添加的合成蛋氨酸仅仅占其中总含硫氨基酸的一小部分，添加水平取决于 畜禽为达到特定生产目的的蛋氨酸需要量。例如, 年龄和体增重＜饲料转化率＜胸肌产量, 以及饲料氨基酸利用率。不难预料，添加蛋氨酸的生物效价与试禽年龄,日粮含硫蛋氨酸缺乏程度和考察指标密切相关。对年龄大的家禽，两种蛋氨酸生物效价的差异极小。而幼龄家 禽对蛋氨酸缺乏较敏感，如果以纯合或半纯合日粮为基础日粮来测定MHA的生物效率，其BV值较成年家禽的BV值低。 一些BV65％的综述中的生物效价数据,与其原始文献报导数据和基本结论不相同。这些 BV65％的综述将研究目的完全不同的试验,用纯合或半纯合日粮测得的BV值，有选择性地引用,再用有问题的统计方法来重新计算生物效价值, 从而得出BV65%的结论。若以此值推而广之，用于生产实践，则谬误大矣。 ２）两种来源蛋氨酸的生物效价不存在明显差异而要计算其差异 许多试验发现两种来源蛋氨酸的生物效价没有差异或者差异很小(P>0.05)。然而，在一些文献综述中，这些很小或根本不存在的差异被当成真实差异，从而确定出６５％这一生物 效价值。存在这种问题的例子很多。如Lemme et al.(2002)发表于?Poultry Science?的一篇文章。作者首先假设MHA的生物效价为６５％，然后设计试验来验证这一假设。部分生产 成绩及其统计分析结果摘录于表３。两种蛋氨酸按重量计算，其添加量是相等的；但按摩尔 数算，每组MHA的添加水平低１２％。很明显，该设计存在偏见，不能对MHA作出公正结论。 表３中的统计分析清楚显示，各配对组间没有差异。添加0.106% MHA组（处理１１）的各项指标与添加0.12% DLM的组（处理3）在统计上没有差异（Ｐ＞０.０５），添加0.211％MHA组（处理１５）各项指标在数字上甚至比0.24%DLM组（处理５）更好。正确的结论 应该是两种蛋氨酸没有明显差异，而作者却简单地公布：根据指数模型分析得出的MHA生物效价是DLM的65％。这篇是一个为达到较低的相对生物效价而曲解试验结果的典型 实例。 ３）不同蛋氨酸的比较没有在等摩尔基础上进行 统计学上一个普遍的原则是，要证明Ａ不等于Ｂ，就要首先假设Ａ等于Ｂ，然后证明该 假设是错误的。按照科学的方法，在实用日粮中要进行有意义的生物效价测定，首先要配制 一个仅仅缺乏蛋氨酸的日粮，然后按等摩尔基础添加不同水平的两种蛋氨酸。这样设计才能 得到一个客观的结论。 对于蛋氨酸是唯一处于临界缺乏养分的日粮，少量添加任意一种蛋氨酸皆可满足禽的需 要。满足需要后，其他因素就会影响禽的生产成绩。用这种办法，任何人可以设计一个试验 来证明他们期望的生物效价值。例如，如果一种日粮理论上一吨饲料仅仅需要添加１.０kg蛋氨酸就可以达到试验动物的最大生产成绩，便可以设计一个试验:一组添加DLM１.０kg，另一组添加MHA２.０kg。两组动物由于蛋氨酸都满足了需要，其生产成绩不会有明显差异。 如此，可以得出结论MHA的生物效价仅仅为DLM的50%。很明显，这样的试验设计得出 的结论是错误的，会误导企业。 五．MHA的实用生物效价: ?80% 实际上，日粮添加的合成蛋氨酸仅仅占其中总含硫氨基酸的一小部分，添加水平取决于 畜禽为达到的特定生产目的的蛋氨酸需要量以及饲料氨基酸利用率。添加蛋氨酸的效果随基 础日粮中蛋氨酸的缺乏水平不同而异。目前已经作了大量试验来评定MHA的生物效价，然而，如同表２所示，目前对MHA生物学效价尚无公认数值，争论仍将继续。 安迪苏公司(Adisseo, 前名Rhône-Poulenc和Aventis)一直在公司内或与公司外的合作研究中致力于此项研究。严密的学术研究表明，两种蛋氨酸产品在满足蛋氨酸需要的功 能上几乎相等。对年龄大的家禽，生物效价的差异极小。综合结果显示，以产品重量为基础 表示，MHA的生物效价接近８８％，而不是６５％。依据大多数实用家禽饲粮和家禽生产 性能情况，安迪苏推荐以产品重量为基础表示的MHA生物效价值为80％以上。 MHA的生物效价超过８０％甚至可以从ＤＬＭ生产者的许多研究中得到证实。表３的 结果显示，尽管两种蛋氨酸源没有在一个等摩尔基础上进行比较研究，所有考察的指标均没 有达到统计学上显著差异，二者生物效价类似。 饲料及家禽企业营养学家通常基于他们自己的试验结果和在他们的生产试验条件下动 物的生产性能而得出结论。表４列示瑞典作的一项试验结果。对照日粮是小麦基础日粮，其 能量ME 2,845Kcal/kg,蛋氨酸0.30%和含硫氨基酸0.65%相对较低。日粮添加DLM的水平为0.05，0.10和0.15％，MHA以88％效价计算后按相同水平添加。 各水平的蛋氨酸源之间对于饲料转化率有一定影响（未达显著水平），对体重则没有影 响，表明基础日粮的含硫氨基酸仅仅是临界缺乏。在28日龄时，DLM组和MHA组不管是在处理内还是在处理间其体重和饲料转化率差异均未达显著水平，有机物和粗蛋白的消化率 也没有差异。这一结果表明，两种蛋氨酸源的营养效能相当。 如果日粮添加的DLM水平只有一个，而要比较的MHA的添加水平有几个，则试验不能总是获得所期望的结果。菲律宾作了一项测试生物效价的试验，MHA按假定效价设定三个水平。结果（表５）表明，添加蛋氨酸的各组的生产成绩统计上差异不显著，MHA按88％效价添加组的生产性能在数据上最佳。 在美国进行了一个类似试验，日粮为典型的玉米－豆粕－肉骨粉日粮，日粮配制标准为 １～５６日龄鸡的实际生产配制标准，MHA的效价分别按７０％、８２％和８８％三个水 平计算。如表６所示，当MHA的生物效价按82％计算时，鸡的体增重和饲料转化率最佳， 而按70％计算时最差。该研究并结合安迪苏和其他研究机构完成的几项研究表明，如果按 ＤＬＭ生产者所宣传的MHA的低效价应用，则会降低家禽的生产成绩。家禽为什么出现这 种现象，尚待深入研究。 安迪苏对欧洲和北美MHA的主要用户所采用的生物效价作了一次问卷调查，所得结果 乘上他们每年使用的MHA吨数，并按生物效价的级差进行总结，结果 (图２)显示了各级生 物效价的市场实际份额(Ｈäffner , 1999）。 两个市场采用的生物学效价值各不相同。北美主要的禽业生产者所用的生物学价值在８２％ 和８８％之间，而欧洲采用的在７８和８２％之间。欧洲之所以采用较低的生物效价值，营 养学家认为可能原因是欧洲饲料原料复杂,养分消化率变异较大。在亚洲，若干饲料与养禽 企业实际采用的MHA生物效价在８４％左右。 除了生物效价之外，选择哪一种产品还要考虑价格和其他技术因素，因为两种产品在饲料加 工过程中各有优缺点。关于MHA的抑菌及饲料酸化功能，作者将专文论述。 六. 结论 尽管已对DLM,MHA这二种合成蛋氨酸源的生物利用率进行了大量研究，但目前仍没有公 认的生物效价数值，科学家们仍将继续研讨。 一些DLM生产商为其商业目的而设定的65％这一MHA生物效价值具有主观性和误导性。故意设计试验来证明这个预先确定的低生物效价值,并将不同试验背景下的结果选择性地加以解释和宣传，是违背动物生产业者的最高利益的。 在相同的产品重量基础上，与DLM比较，MHA的实际生物学效价应在８０％以上。这一数值与欧洲,北美,拉丁美洲和亚洲的生产实际符合。