生物素是一种水溶性含硫维生素,为动物所必需。由于生物素在饲料中分布广,且肠道微生物可以合成,多年来人们曾认为,日粮中不必添加。但60年代和70年代中期,分别发现家禽和猪出现生物素缺乏以后,营养学家开始重视生物素的作用(MeDowell,1989)。最近许多研究证实,在猪和鸡日粮中补充生物素具有正效应。
1 生物素的结构
天然存在的生物素为d型,分子式为C10H16N2O3S,d-生物素具有活性,无嗅无味,难溶于水,极难溶于乙醇,几乎不溶于醚及三氯甲烷,熔点为228~232 ℃。生物素的生物活性尚未确定,常用d-生物素的重量单位表示。
2 生物素的吸收和代谢
生物素有结合和游离两种存在形式,结合的生物素,必须在肠道经生物素降解酶分解,释放出游离生物素,方能被动物利用,生物素在小肠可较好的被吸收(Marks,1979)。Bonjour(1984)指出,生物素在小肠上1/3~1/2段,以完整分子形式被吸收。Kopinski等(1989)研究指出,猪胃不能吸收生物素,小肠是吸收的主要部位。Barth等(1986)指出猪除小肠外,结肠也吸收生物素,鸡对生物素的吸收部位在整个小肠(Bryden,1989)。
关于生物素在血浆中的运输,Whitehead(1985)认为系与生物素结合蛋白(BBP)相结合被转运,而Mccormick和Olsen(1984)报道,认为是以水溶游离成分被转运。肝脏和肾脏中生物素较多,几乎所有细胞均有生物素,其含量与细胞的生化作用有关,同位素标记表明,肾脏的近端上皮细胞、肝细胞、小肠绒毛上皮细胞、脂肪细胞中的生物素含量较高,而一些快速增生细胞,如肾脏皮质细胞、骨髓细胞及淋巴细胞含量低。当猪喂添加生物素的日粮时,肝、肾、心脏中生物素浓度提高,当生物素量较多时,超出需要的部分从尿中排出,饲料中未被吸收的生物素,由粪中排出。
3 生物素的生理功能
3.1 生物素与碳水化合物 在糖异生过程丙酮酸生成丁酮二酸的反应中,以生物素为辅酶的丙酮酸羧化酶,是反应中的关键酶。因此当饲料中生物素供应不足,又因各种应激而采食不足时,会导致糖元迅速耗尽或减少,出现低血糖,尤其是仔鸡体内糖原贮存较少,常会导致死亡。
3.2 生物素与脂肪 在脂肪酸合成过程中,生物素作为乙酰COA羧化酶的辅酶,催化乙酰COA生成丙二酸COA。生物素缺乏,脂类代谢异常,引起机体的脂肪酸组成发生变化,饱和脂肪酸合成减少,三酰甘油合成增多,使肝和肾中含脂提高2~5倍(Scott,1981)。Balnave(1971)指出,生物素缺乏的日粮,会使肝脏组织中棕榈酸去饱和作用速率提高5倍,棕榈油酸增加,硬脂酸减少。
3.3 生物素与蛋白质、核酸代谢 生物素在蛋白质合成、氨基酸脱氨、嘌呤合成、氨基甲酰转移及亮氨酸和色氨酸分解代谢中起重要作用,也为多种氨基酸转移脱羧所必需(Dowell,1989)。另外生物素还与溶菌酶活化和皮脂腺的功能有关(BASF,1983)。在代谢方面与VB6、VB12、VC、叶酸和泛酸密切相关。
4 生物素存在和生物素利用率
在实验室中已用微生物学的方法,分析测定了全世界1600多种饲料样品中的生物素含量。总的来说,样品间生物素含量差异较大,变异与样品来源和收获季节有关,表1是微生物学法测得的生物素含量。
表1 生物素含量 μg
平均值 | 饲料样品 | 平均值 | 饲料样品 | 平值均 | 饲料样品 | 平均值 | |
脱水苜蓿粉 | 540 | 血粉(常规) | 30 | 鱼粉 | 130 | 米糠 | 350 |
大豆粕 | 270 | 血粉(瞬干) | 80 | 亚麻籽饼 | 410 | 高粱 | 260 |
小麦麸 |
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