生物素(biotin)又称维生素H,作为羧化、脱羧和脱氢反应酶系的辅助因子,参与机体三大营养物质的代谢,是动物机体不可缺少的重要的营养物质。
一、生物素的化学特性:
生物素的多种异构体中只有σ-生物素才具有生物活性。生物素溶于热水,而不溶于乙醇、乙醚、及氯仿。一般情况下,生物素是相当稳定的,只有在强酸、强碱、甲醛及紫外线处理后才会被破坏。抗生物素蛋白(avidin)是生蛋清中的一种糖蛋白,它能与生物素结合,使其不能在肠道中吸收,但加热处理后生物素却能够重新被利用。
二、生物素的生理功能:
生物素作为机体许多酶的辅助因子,在碳水化合物、脂类、蛋白质和核酸的代谢过程中发挥重要作用。哺乳动物体内含生物素的酶有:丙酮酸羧化酶、乙酰辅酶A羧化酶、丙酰辅酶A羧化酶和β-甲基丁烯酰辅酶A羧化酶都依赖ATP和Mg2+激活。
在碳水化合物代谢中,生物素酶催化、羧化和脱羧反应,是三羧酸循环的必需成分,参与粮代谢和糖原异生,维持血糖稳定。生物素作为丙酮酸羧化酶的辅酶,催化丙酮酸羧化生成草酰乙酸,并影响草酰琥珀酸转化为α-酮戊二酸,苹查酸转化为丙酮酸、琥珀酸与丙酮酸互变。
生物素作为乙酰辅酶A羧化酶的辅酶参与脂肪酸的合成。作为丙酰辅酶A羧化酶的辅酶,也是奇数碳脂肪酸β-氧化的必需物质。此外,生物素还与乙酰胆碱的合成和胆固醇的代谢有关。
生物素在蛋白质合成、氨基酸脱氨、漂呤合成和亮氨酸、色氨酸代谢中起重要作用,为多种氨基酸转移脱羧所必需(Mcdowell,1989)。
三、生物素的代谢:
天然的生物素以游离态或结合蛋白的形式存在,结合态的生物素需经肠道中生物素降解酶分解才能被动物利用。生物素主要在小肠上段被吸收,结肠也可吸收一部分(Marks,1979;Kopinski和Leibholz,1985)。生物素吸收后分布于全身组织细胞,其中肝脏和肾脏的含量最高。生物素在细胞内的分布与生物素酶的定位有关。哺乳动物一般不能降解生物素的环,但可将其中一小部转化为硫化物。通过β-氧化降解形成的双降生物素连同未吸收的生物素从尿中排出(Mcormick和Olson,1984)。
四、生物素的来源及影响其利用因素:
1.生物素的存在状态。
酵母、饼、粕、玉米等饲料中的生物素利用率较高,而鱼粉、肉骨粉和小麦、大麦、高粱、糠麸等谷物饲料中的生物素呈结合状态,利用率则很低。
2.碳水化合物含量。
日粮中含有较多的碳水化合物,特别是葡萄糖成分,能促进生长素的吸收利用。
3.抗生物素蛋白。
当饲料中含有生蛋白时,与其中的抗生物素蛋白结合,从而影响其利用。
4.抗生素。
饲料中添加的抗生素(如磺胺等),会影响肠道细菌合成生物素。
5.氧化酸败。
饲料发霉、氧化酸则后,霉菌产生的生物素拮抗物会降低生物素的利用率。
6.其它因素。
饲料贮藏时间过长,高温、高湿等,均可造成生物素的损失。
五、生物素的缺乏症:
日粮中缺乏生物素,雏鸡表现为皮炎、滑腱症、骨粉短、发育不良(Bain,1988);肉鸡表现脂肪肝肾综合症(Oloyo,1990);种鸡则表现产蛋率、受精率、孵化率下降,雏鸡发育迟缓(Bryden,1987);生长猪则表现生长缓慢、厌食、皮毛粗糙、皮炎、蹄裂、脱毛、角化(Kopirski,1989;Kornegar,1989),母猪还表现出繁殖性能下降等症状。
六、生物素对畜禽的影响:
1.生物素对母猪的影响。
生物素可提高母猪的繁殖性能。Cunha等(1968)首次提出日粮中添加生物素可提高母猪的繁殖性能。Komegay(1986)证明添加生物素可提高经产母猪的产活仔数。Lewis等(1991)报道,在母猪的玉米-大豆日粮中添加330ug/kg生物素,可提高产仔数、21 日龄成活率及窝重。Bryant等(1985)、Lewis等(1991)均指出,生物素可以缩短仔猪断奶至发育的间隔时间。据彭国良试验报道,妊娠母猪饲料中添加300-500ug/kg生物素,可提高共产活仔数。
2.生物素对生物肥育猪的影响。
生物素可提高生长猪的日增重和饲料利用率。Feggens(1995)、Menten(1992)等多次证明,在不同类型日粮添加55-550ug/kg生物素提高了生长猪的日增重和饲料利用率。据潘穗华试验报道,断奶仔猪日粮中添加400ug/kg生物素提高了日增重和饲料利用率,而在中、大猪日粮中添加不同量的生物素均对生长无明显促进作用。
3.生物素对种鸡的影响。
生物素可提高种鸡的产蛋率和种蛋的孵化率。武英等(1995)报道,种鸡日粮中添加100-150 ug/kg生物素可提高产蛋率和饲料报酬,并降低破蛋率。刘学剑(1996)报道,种鸡日粮中含生物素100-200ug/kg可维持种蛋正常的孵化率,雏鸡日粮中含200-250ug/kg生物素,可维持较高的成活率。
4.生物素对生长鸡的影响。
生物素可促进肉鸡生长,并减少雏鸡猝死病的发生。Hulan等(1980)在饲料中添加生物素,雏鸡猝死大幅度减少。Bryskvo(1988)报道,肉鸡日粮中添加生物素,提高了成活率、日增重和饲料转化率。