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膽汁酸在飼料生產中的應用

l 膽汁酸的應用歷史

1.1 飼料行業的發展與國內外應用情況

膽汁酸的應用是隨著脂肪的應用被推廣的,反過來,它又推動了脂肪的廣泛應用。

出于對效率的追求,國外養殖業對能量的要求一直十分強烈,隨著50年代動物油脂在美國飼料業中的應用及逐步加量,乳化劑的應用也得到逐步提高。然而,一般的乳化劑,由于沒有生物活性,不能為腸道上皮細胞所識別,表現為,雖然能乳化脂肪,卻不能提高油脂吸收率。

到上世紀80年代,膽汁酸作為一種具有生物活性的飼料用脂肪乳化劑被開發,隨即得到推廣。從而,脂肪這種高能物質,在飼料中得以廣泛應用,作為全部或部分取代乳清粉等高價格能量物質的替代品或取代糖蜜等傳統優質能量的替代品,在飼料業中廣泛應用。從而使應用大劑量脂肪的飼料企業,在全美達到100%。

我國的飼料行業由于早期養殖狀況,對效率的追求遠沒有國外企業熱心,長時間滿足在低質低價的水平上,但是由于近幾年畜牧行業的競爭逐步白熱化,養殖的效率問題,已直接推到了飼料行業的面前。
進入本世紀后,出于對低價格高能量物質盼探討,油脂的應用在國內飼料中逐步加大,而尋找一種合適的乳化劑,已成為進取性企業的共識。磷脂作為能量在飼料中的應用,其作用已得到肯定,但是,作為乳化劑,還是有先天不足的毛病。(1)磷脂本身是一種油脂,量大時,本身吸收就很問題,更不用說乳化脂肪,提高消化率了。(2)磷脂在腸道中,不具備生物活性,與參與肝腸循環的膽汁酸不可同日而語一句話,磷脂不被腸道上皮細胞識別,因此,不具備提高、幫助脂肪吸收的能力。終于,在本世紀初,人們開始注意到膽汁酸這種具備生物活性的脂肪乳化劑了。

1.2 國內飼料理念的改革-效率-膽汁酸受到重視

我國的飼料行業起步較晚,只有幾十年的歷史,但是,也正因為起步較晚,而一開始就形成了自己的特色。

國外飼料行業,特別是美國企業,往往把飼料的工業化生產作為重點。在配方指導上,較死板地把畜禽看作簡單的具有蛋白債轉化能力的“容器”,而熱衷于將各飼料組分調節和平衡,以靜態的補充所需組分為主。

我國的飼料行業在配方上的指導思想,早期受這種思路影響較大。但進入上世紀90年代后,我國飼料行業已進入了生化時代。開始把畜禽看作活的動物,動態的來對待蛋白質的轉化問題了。 

蛋白質的轉化在熱力學上說并不是自發過程。這個過程能量的消耗是關鍵。早期的飼料由于養殖行業對養殖效率的不重視,能量問題并沒有突出的表現出來,但是整個畜牧業競爭逐漸激烈,出于對效率的重新認識,飼料行業開始重視能量。
脂肪是能量的首選,但是水溶性極差。機體的一切代謝,都是在水溶液中進行的。酶的活性,也要在水溶液中表達。因此,脂肪必須乳化。

在對乳化劑的探求中,我們發現:(1)未乳化的高脂肪飼料會導致脂肪瀉。(2)乳化后的脂肪,如果不能被腸道及時的吸收,將以脂肪的形式進入大腸,在造成浪費的同時依舊會引起菌群失調型脂肪瀉。(3)膽汁酸可以解決以上問題。假汁酸具有特殊的生物活性,可以被腸上皮細胞識別,而且能與脂肪酸形成脂肪酸一膽汁酸復合物,故而可提高脂肪吸收率。(4)膽汁酸沒有種、屬的特異性一在動物界, 它基本上是通用的。

2 膽汁酸的作用機理與生物活性

2.1 肝腸循環與膽汁酸的識別

資料顯示:脊椎動物膽汁中的膽汁酸(bile acid)按結構可分為兩大類:一類為游離型膽汁酸,包括膽酸(chocacid)、脫氧膽酸(deoxychohc acid)、鵝脫氧膽酸(chenodeoxy cholicacid)和少量的石膽酸(htho chalic acid);另一類是上述游離膽汁酸與甘氨酸或?;撬峤Y合的產物為結合型膽汁酸。主要包括甘氨膽酸、甘氨鵝脫氧膽酸、?;悄懰峒芭;蛆Z脫氧膽酸等。一般結合型膽汁酸水溶性較游離型大,PK值降低,這種結合使膽汁酸鹽更穩定,在酸或Ca2 存在時不易沉淀出來。

從來源上分類可分為初級膽汁酸和次級膽汁酸。肝細胞內,以膽固醇為原料直接合成的膽汁酸稱為初級膽汁酸,包括膽酸和鵝脫氧膽酸。初級膽汁酸在腸道中受細菌作用.進行7一a脫羥作用生成的膽汁酸,稱為次級膽汁酸(secondary bile acid),包括脫氧膽酸和石膽酸。

綜上所述,膽汁酸并不是一種純凈物,而是由一系列的分支結構相似的物質構成的復合物。其乳化功能表現于親油基與親水基的存在。

膽汁酸的前體是膽固醇,在肝臟膽汁酸被源源不斷的合成,然后進入膽囊形成膽汁。動物進食后由于腦部信號,肝汁酸進入小腸,然后乳化脂肪。當乳化的脂肪被水解為甘油與脂肪酸后,膽汁酸與脂肪酸形成脂肪酸一膽汁酸復合物。
對動物體而言,膽汁酸并不是一種廉價易得的產物。故而機體有完整的體系識別并回收它一在小腸上細胞上已發現膽汁特定的結合位點,可以將膽汁酸.并同時將脂肪酸運人體內。

在膽汁酸被運人體內前,膽汁酸有可能被腸道微生物修飾,而改變某些非關鍵性基因,變為次級膽汁酸。這個過程,對膽汁酸的活性和膽汁酸的肝腸循環沒有影響。膽汁酸進入血液后,在肝臟富集, 與新合成的膽汁酸一起進入膽囊,開始下一輪的肝腸循環。由于自身分泌量不足,在一個消化過程中,肝腸循環往往進行數次。這樣也會造成較大流失的機會。

肝腸循環是由體內一體外兩個半環構成的一個開放性結構。也正因為它由體外(腸道內)和體內(血液,器官內)的路線同時存在,才得以實現膽汁酸對脂肪活性的表達。

2.2 對能量的需求使膽汁酸的應用成為必然

由肝腸循環我們看出,膽汁酸存在較大的流失,必然會造成不足,但是,真正制約膽汁酸含量的因素,并不在此。

在生物長期進化中,植食與雜食性動物的消化道與整個代謝機制,是以糖類為基礎發展的,它不可能因為飼料配方的調整而自發形成較大變化,也應說正是由于飼料配方的存在使膽汁酸相對不足,才是限制它的最大因素。

另外,養殖動物與自然動物處于兩個截然不同狀態,以邏輯斯蒂方程為例:

在生物能量上,自然動物往往能成長到第1II階段,而一般養殖動物在第1I階段末期已經被宰殺了。也就是說養殖動物模型是以II期為模板建立,而自然動物模型是以III期為模板建立。因此在代謝調控,器官功能上,有較大的區別。

養殖動物模型往往會面臨由于發育成長帶來的器官功能問題。面對人工配制的飼料,養殖動物的各個器官,尤其是肝臟,都可能功能失調。這是膽汁酸含量不足的第二大原因。

鑒于此,給動物補充足夠的膽汁酸是必然的選擇。

2.3 生物活性覆抗菌性一小鼠試驗

在做高脂肪小鼠喂養試驗時,我們發現:(1)不加膽汁酸的對照組,出現30%~50%的間歇性腹瀉而試驗組腹瀉在5%以下。(2)以糞便稀釋涂布培養后發現:一a 對照組活菌數(除大腸桿菌外)與試驗組相比,高一個數量級。b對照組已明顯出現菌群失調。

那么我們能不能認為膽汁酸具有抗菌性呢?答案是否定的。根據膽汁酸抑菌試驗得到這樣的結果,lE常劑量的膽汁酸對G十與G一都沒有抗菌性。大劑量應用時對G一有抑制作用。然而,從用量上看,這種抑制應該看作膽汁酸影響營養代謝的平衡,與抗菌性無關。

膽汁酸沒有抗菌活性的基因,這在其結構中表現明顯。腸道正常微生物群只認可糖類物質。由于膽汁酸的加入,脂肪被大量吸收后,減少了腸道脂肪量,減輕了菌群失衡的可能性,這才是膽汁酸的作用,所以應該說,所謂膽汁酸的抗菌性是脂肪利用率提高表現出來的。

3 研發過程及喂養試驗

3.1 對能量作用認識的深度

畜牧業就是蛋白質轉化的行業。而蛋白質的轉化在熱力學上說,不僅合成代謝不能自發進行,某些分解代謝也不能自發進行。

我們知道,能量代謝,包括脂肪在內,都會歸結到糖代謝上來,而膽汁酸對脂肪的影響在生物界是通用的,沒有種屬異性的。出于對能量,在尤其是脂肪的認識,我們開始了我們的研發。

3.2 工藝上的可行性與先進性

出于對安全的考慮一即確保無毒性物質的殘留,我們一開始就選擇了提取而不是合成做為研究的工藝路線。而且小心地制定提取工藝,在各個環節上嚴格把關。而且出于對各組分配比更合理的考慮,尤是對雜質的考慮,選擇牛羊膽汁作為研究提取原料。但是作為正常體重的牛,膽囊內膽汁酸含量不過3~5g,羊更不必說了,從生產成本上講,生產膽汁酸似乎是不可能的。

膽汁酸主要是從豬膽汁中提取的,這樣就為我們的生產提供了可行性。

綜上所述, 在整個過程中沒有應用任何有毒性的有機溶媒。而且我們對膽汁酸復配前的檢測十分嚴格,不合格的產品,按我們技術部的檢測規定,是不會進入復配工段的。嚴格的檢測為我們贏得和保證了我們在在本行業內的先進性。

3.3 喂養試驗以下是幾種養殖動物的膽汁酸喂養試驗結果。

4 常見問題

4.l 到底在膽汁酸中哪種組分在起作用

我們知道,膽汁酸并不是一種純凈物。它由鵝脫氧膽酸、熊脫氧膽酸、石膽酸等多種物質構成。按產生先后分,又有初級膽汁酸與次級膽汁酸的區別。但是,各種膽汁酸在結構上看,又十分類似,都有一個親油性的膽固醇類似結構和一個親水性的羧基構成,而它的生理活性,就由這兩個基因確定, 與修飾結構無關。對于腸道上皮細胞的識別,膽汁酸是由在類似膽固醇的環狀結構實現的。也與修飾結構無關。膽汁酸像某些組分復雜的抗生素一樣,是這一類物質在起作用,而很難說明,到底是它的哪一個組分更重要一些。這在有機物中情況比較普遍。

4.2 膽汁酸有沒有抗菌性

在結構上看,膽汁酸沒有抗菌活性的基因。膽汁酸在正常生物體內,是膽固醇代謝的產物,是對脂肪的利用起侮用的物質,與抗菌性無關。在高脂肪飼料配方下,動物由于脂肪過多造成菌群失調而腹瀉。這叫做脂肪瀉。膽汁酸對脂肪瀉的緩解作用,是由于提高了脂肪作用率,減少脂肪在腸道的殘留造成的。

4.3 膽汁酸有沒有毒性

膽汁酸像膽固醇樣,是機體代謝產生的,和有一定生理活性的物質。是一種無毒的有機物。當膽汁酸在血液中含量過高時,會造成膽汁酸型血毒癥。但是,這是由于含量過多造成的,與膽汁酸是否有毒無關。這有點類似于葡萄糖與糖尿病的關系。
一般的講,在推薦用量的5倍以內應用,不會造成機體的不良反應。另外,在提取工藝上,我們沒有引入有可能引起中毒的溶媒,也就不會因為溶媒殘留引起中毒。

5 膽汁酸的展望

由于競爭白熱化, 國內企業越來越重視效率,也就會越來越重視能量,目前有兩個原因影響飼料行業,使它接受膽汁酸。

5.1 國內飼料行業配方理念的先進性

國內飼料行業,很早就開始以生物化學的觀點,來看待和處理所遇問題了,在我們眼中,動物是“活的”,而不是簡單的容器,這樣,膽汁酸這種高活性的脂肪乳化劑,就有了被接受的可能。

5.2 與國際接軌

養殖行業的出路必須是外銷。國際標準等制約因素,雖然會制約一些企業的發展,但也會促進•些企業的進步。進而被國際上一些合理的配方習慣影響,這就是膽汁酸被接受的外部因素。


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