缬氨酸在养猪生产中的应用

徐银龙，邹新华，邢孔萍

（播恩集团技术中心，广东 广州 511400）

缬氨酸在养猪生产中的应用

徐银龙，邹新华，邢孔萍

（播恩集团技术中心，广东 广州 511400）

缬氨酸（Val）是支链氨基酸，是猪必需氨基酸之一，其在物质代谢调控和信息传递等方面扮演着重要角色。缬氨酸应用范围广，在饲料添加剂、调味剂和保健品等产品中均有应用。该文重点阐述缬氨酸在猪生产中的营养价值及使用思路，给出不同阶段猪饲料中的适宜添加范围。

缬氨酸；营养价值；饲料；猪

随着营养理念的更新和养殖模式的不断实践，依据理想蛋白质模型配制猪饲料能为企业和养殖户带来更大的经济效益。添加单体氨基酸可平衡饲料中各种氨基酸的比例，有利于动物的消化吸收，同时能节约蛋白质原料[1]。

缬氨酸（Val）属于猪的必需氨基酸，也是一种支链氨基酸，具有重要的生物学功能。当日粮蛋白质水平降低3%以上时，缬氨酸的添加能够明显改善猪的生产性能[2]。深入了解缬氨酸的结构和生理功能，确定不同阶段猪对缬氨酸的需要量，对猪的营养研究和生产具有重要的意义。

1 缬氨酸的结构及生产

缬氨酸是一种含有5个碳原子的支链α-氨基酸，生糖氨基酸，分子式为C5H11NO2，味苦，结晶性粉末状或白色结晶。缬氨酸是中性氨基酸，其水溶液呈弱酸性，在水中的溶解度随着温度的升高而增大[3]。因其与亮氨酸、异亮氨酸具有类似的支链结构而被列为支链氨基酸（Branched chain amino acids，BCAA）。在玉米-豆粕型日粮中，赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸为第一类限制性氨基酸，支链氨基酸为第二类限制性氨基酸[4]。

按产品旋光性结构不同，缬氨酸可分为L-缬氨酸、D-缬氨酸、DL-缬氨酸（本文主要针对L-缬氨酸）。L-缬氨酸因其特殊的结构和功能在机体代谢中占有重要的地位，在人体营养添加剂、饲料添加剂、调味品、医药、保健品等方面应用广泛。发酵法生产的缬氨酸皆为L-型缬氨酸。D-缬氨酸是重要的医药中间体，广泛用于抗生素等药物的合成。DL-缬氨酸在医药上用作制酸剂、肌肉营养失调治疗剂、解毒剂等，DL-缬氨酸也是苏氨酸等氨基酸的合成原料。

缬氨酸菌种一般是通过诱变技术进行选育。日本最早是通过发酵法生产缬氨酸，主要利用诱变育种技术和代谢控制手段改变菌种特性，提高缬氨酸产量。目前，人们获得缬氨酸的途径主要分为3种：化学合成法、水解提取法和发酵法。化学合成法是通过氯化铵和氰化钠与异丁醛发生反应生成中间产物，然后通过酶法生产缬氨酸，得率在36%～40%之间。但该法生产成本高、反应复杂、步骤多，且生成副产物较多。水解法是对毛发、血粉等物质进行水解，通过离子吸附交换技术从水解液中提取缬氨酸。该法操作简单、生产周期短，但生产环境恶劣、分离成本高，未能大规模工业化生产。微生物发酵法是筛选高产菌株，然后提取发酵液中的氨基酸，该法生产成本低、生产条件温和，目前的大规模生产较多使用发酵法[5-6]。

2 缬氨酸的营养价值及其代谢

与赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸和色氨酸一样，缬氨酸是猪不可或缺的营养物质。动物不能合成缬氨酸，必须从日粮中摄取足够的缬氨酸才能满足需要。缬氨酸除用于合成蛋白质外，对于动物生长和繁殖必不可少。缬氨酸在特殊生理时期可氧化供能，调节骨骼肌的蛋白质周转，改善母猪的泌乳性能，影响猪的免疫反应。

缬氨酸是蛋白质合成的重要前体物质。缬氨酸与亮氨酸、异亮氨酸等支链氨基酸含量约占肥育猪肌肉蛋白质中必需氨基酸的35%，在哺乳母猪中的比例约为40%[7]。支链氨基酸氧化产生三磷酸腺苷（ATP）的效率显著高于其他氨基酸，特别是在饥饿、泌乳或疾病时，其氧化供能显得更为重要[8]。当大脑需要供能时，即使葡萄糖含量丰富，缬氨酸也会被优先分解代谢进行供能。日粮中的缬氨酸被动物消化吸收后，虽然可以在肝脏直接进行分解代谢，但其主要是在肌肉组织中氧化降解。缬氨酸是生糖氨基酸，进入三羧酸循环后按葡萄糖途径进行代谢，最终实现机体内三大营养物质的互相转化[9-10]。

缬氨酸对促进母猪乳腺的发育、改善泌乳性能，提高仔猪断奶时的体重具有重要意义。缬氨酸是猪的第五种限制性氨基酸[11]。缬氨酸对乳腺的生长发育意义重大。Richert等[12]报道，哺乳母猪的日粮中添加缬氨酸，可使血浆中丙氨酸浓度先升高后降低，这表明高浓度的缬氨酸能刺激丙氨酸的生成，以满足乳腺组织对葡萄糖的需求，从而提高母猪泌乳量。

缬氨酸通过影响免疫球蛋白的活性来参与免疫。缬氨酸缺乏会阻碍胸腺和外周淋巴组织的生长，并且能降低免疫球蛋白、补体C3和运铁蛋白的水平。断奶仔猪缺乏支链氨基酸虽然不影响细胞免疫，但会抑制合成特异性抗体的能力[13]。

3 不同饲料原料中缬氨酸的含量

由表1可知，缬氨酸含量方面，饲料原料中鱼粉、玉米蛋白粉和大豆粕中缬氨酸含量相对较高。其中鱼粉中缬氨酸的含量最高为3.17%，玉米蛋白粉和大豆粕中缬氨酸的含量仅次于鱼粉，分别为2.94%和2.26%。玉米蛋白粉中缬氨酸与赖氨酸的比值最高为2.67，鱼粉和大豆粕中的比值分别为0.67和0.76。小麦麸、乳清粉及玉米中缬氨酸的含量较低，均小于0.80%，分别是大豆粕中缬氨酸的31%、31%和18%。缬氨酸与赖氨酸比值方面，玉米蛋白粉、高粱、芝麻饼的比值相对较高，分别为2.67、2.44、2.24。而豆粕、鱼粉和乳清粉中缬氨酸与赖氨酸的比值相对较小，分别为0.76、0.67、0.64。

表1 不同饲料原料中缬氨酸和赖氨酸的含量及猪回肠消化率

4 缬氨酸在猪饲料中的应用

缬氨酸在动物体内不能由其他物质合成，其合成仅限于植物和微生物中。通过在日粮中额外添加饲料级缬氨酸，可以配制出能够满足猪缬氨酸需要的日粮。Nemechek等[14]研究发现，仔猪（6.8～11.3 kg）料中赖氨酸的含量为1.30%，缬氨酸与赖氨酸比值为0.64时，仔猪的生长性能最佳。有研究结果显示，添加1.20%的缬氨酸可显著提高仔猪的断奶窝重[15]。在仔猪（8～25 kg）的研究结果中发现，饲粮标准回肠可消化（SID）缬氨酸与赖氨酸比值为0.63～0.645之间较为适合[16]。

在当前实际饲喂的仔猪饲料中，缬氨酸量一般都不足，需要在饲料中另外给仔猪提供缬氨酸。根据研究估算，仔猪对缬氨酸的需要量最低为70% SID Val/Lys。Lordelo等[17]研究表明添加或不添加缬氨酸对仔猪（7～23 kg）的影响，结果如表2所示，添加0.15%缬氨酸（日粮缬氨酸含量0.86%）、粗蛋白下调3.5%的情况下，对生产性能无不良影响。此外，减少粗蛋白还可以降低腹泻率和氮排泄量。

表2 添加缬氨酸对仔猪（7～23 kg）生长性能的影响

易孟霞等[18]在生长猪（20～50 kg）饲粮中添加不同水平缬氨酸，结果如表3所示，发现日粮标准回肠可消化赖氨酸水平为0.98%时，提高缬氨酸水平，能显著改善猪的生长性能。通过折线模型和二次回归模型分析，标准回肠可消化缬氨酸适宜范围为0.65%～0.73%，综合考虑则以0.68%为宜。Waguespack[19]等通过在日粮中添加缬氨酸对生长猪（20～45 kg）的影响，发现标准回肠可消化缬氨酸需要量范围为0.56%～0.58%，缬氨酸与赖氨酸的比值在0.67～0.70为宜。

表3 不同标准回肠可消化缬氨酸水平对猪（20～50 kg）生长性能的影响

缬氨酸用于合成乳的利用率比较高，哺乳母猪对缬氨酸的需要量远超过以前的估计量。母猪乳腺吸收的缬氨酸是赖氨酸的137%，而母猪乳中缬氨酸含量仅为赖氨酸的73%，这表明有部分缬氨酸被乳腺组织吸收利用[20]。有学者研究结果显示，日粮中缬氨酸的含量为0.68%时，母猪在哺乳第14天和第20天均获得最大产奶量[21]。提高日粮缬氨酸水平，可以增加母猪泌乳量。Richert[22]提出，哺乳母猪日粮中应慎重添加单体赖氨酸。赖氨酸含量的提高，会导致缬氨酸与赖氨酸比例失衡，影响母猪的产奶量和仔猪的断奶体重。添加赖氨酸会减少日粮中豆粕和鱼粉的使用量，而玉米、麦麸和大麦等原料中缬氨酸的含量相对较低，进而导致饲料中缬氨酸的含量不足。在母猪异亮氨酸饲喂量为45 g/d情况下，缬氨酸添加量增到70 g/d时，仔猪断奶窝重、窝增重和断奶重均有提高[23]。Harris等[24]研究发现，日粮中蛋氨酸缺乏会促进猪体内缬氨酸的氧化，降低蛋白质贮积。缬氨酸是泌乳母猪日粮中的限制性氨基酸，因此，提高泌乳母猪日粮中缬氨酸添加量具有重要作用。杨育才和董国忠[25]研究表明，高产泌乳母猪对缬氨酸的需要量应提高到日粮的1.15%。

陈熠等[26]研究在母猪日粮中添加缬氨酸对乳成分、采食量、背膘厚和哺乳仔猪生长性能的影响。结果如表4所示，哺乳母猪日粮中添加0.25%缬氨酸可提高仔猪断奶窝重，可能是因为缬氨酸可促进泌乳、改善乳品质，从而提高了哺乳仔猪的生长性能。哺乳母猪日粮中最佳缬氨酸添加量为0.25%（日粮缬氨酸含量为1.09%），缬氨酸∶赖氨酸为1.17∶1。缬氨酸需要量比饲养标准的推荐量高，并与赖氨酸的水平有关。当饲料中的赖氨酸水平超过0.8%时，缬氨酸将成为哺乳母猪饲料的第一限制性氨基酸[27]。

黄红英等[28]研究发现，在母猪日粮中添加缬氨酸（0.26%和0.36%）可显著提高乳中乳脂、乳蛋白、总固形物、非乳脂固体的含量，同时显著提高泌乳第1天初乳中总氨基酸的含量。李吉祥[29]研究发现，在日粮中添加0.20%和0.45%缬氨酸可显著提高泌乳母猪第1天和第15天乳中乳脂、总固形物和非乳脂固形物含量。研究表明，母猪日粮中添加缬氨酸可促进仔猪生长，仔猪断奶重随缬氨酸添加水平的提高而增加。Moser等[30]研究指出，提高哺乳仔猪数多于10头的母猪饲粮中缬氨酸含量能改善仔猪日增重，其原因可能是添加缬氨酸不仅可使乳中脂肪、干物质和蛋白质含量上升，而且可使蛋白质组分中酪蛋白的比例上升，乳清蛋白比例降低。在总赖氨酸水平约为1%的玉米-豆粕型泌乳母猪饲粮中，赖氨酸和缬氨酸均是限制性氨基酸，而在赖氨酸水平较高时，缬氨酸将成为第一限制性氨基酸[31]。

表4 缬氨酸对母猪乳成分、采食量、背膘厚和仔猪生长性能的影响

综上所述，推荐在仔猪日粮中添加0.10%～0.15%缬氨酸，饲料中缬氨酸的含量为0.85%～0.90%，缬氨酸与赖氨酸的比值在0.65～0.68之间；生长猪日粮中添加0.13%～0.17%缬氨酸，饲料缬氨酸含量在0.75%～0.85%，缬氨酸与赖氨酸的比值在0.65～0.71之间；母猪日粮中添加0.22%～0.35%缬氨酸，饲料缬氨酸含量在1.00%～1.15%，缬氨酸与赖氨酸的比值在1.00～1.20之间。

5 小结

在竞争日益激烈化的饲料行业，如何通过技术手段降低生产成本将成为企业的主要关注点之一。日粮中缺乏缬氨酸可严重影响猪的生长性能，生产中，合理使用缬氨酸能够提高企业效益。配制低蛋白水平日粮时，可通过添加饲料级缬氨酸满足猪对缬氨酸的需要，同时能减少对猪和环境的不利影响。但缬氨酸发挥作用的详细机理还需深入研究，另一方面，在应用中缬氨酸与赖氨酸及其他氨基酸的最佳添加比例值得探究，如何降低其生产成本也是需要关注的内容。

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2016-01-12)

徐银龙，E-mail：464276441@qq.com