生物素(biohn),即维生素B,又称为维生素H,属于水溶性B族维生素,它的结构可以看作是尿素与噻吩相结合的骈环,共有8种立体异构体,只有全顺式的D(+)一生物素才具有生理活性。生物素是人们在研究酵母及其微生物的成长素BIOS(生物活素类)的过程中发现的。作为成长素,其在动物营养中需要量很少,但对生物的生理功能是不可替代的[1]。生物素不仅是动物体内羧化酶(固定CO2)和氨基转移酶系的辅酶,是按基团的载体,而且,生物素是动物体内主要代谢过程(脂肪代谢、蛋白质和核酸代谢、糖类代谢)所必需的。生物素还作为辅酶成分参与其它营养物质的代谢过程;生物素还与溶菌酶活化和皮脂腺的功能有关;与VB6、VB12、VC、叶酸、泛酸的代谢也密切相关[2]。由于生物素在饲料原料中广泛分布,并能为肠道细菌所合成,所以其重要性常被忽视。但随着生物缺乏症在多种家畜中的出现,人们已经开始认识到生物素的营养作用。现已证实,生物素是畜禽正常生长,饲料转化,繁殖及皮肤,羽毛,骨骼生长所必需的。畜禽缺乏生物素会导致生长缓慢、摄食减少、母畜繁殖性能降低、肉质及胴体品质下降、皮炎等,严重时甚至导致死亡,补充生物素亦可以使以上症状消失,因此,生物素是动物饲料的关键成分之一,日益成为最受关注的维生素添加剂。
l、生物素能提高胴体质量和改善肉质
补充生物素对于生长育肥猪脂肪代谢的作用是减少背膘和提高胴体质量。现已证实,添加生物素可以消除高水平铜对猪背膘的不良影响。有报道认为,饲用缺乏生物素的日粮,会导致他和脂肪酸转化为一元不饱和脂肪酸,结果使体脂质量下降。且添加生物素可以提高瘦肉率、改善肉质和肉色四。另有实验表明,在肉鸡后期日粮中添加生物素和维生素E能显著降低腹脂沉积,并随着生物素和维生素E添加量的增加,肉仔鸡屠宰率、半净膛率、全净膛率、酸度及失水率均有降低趋势[4]。
2、生物素能改善母畜的繁殖性能
母猪口粮中添加生物素可使窝产仔数、断奶仔猪数、断奶窝重及断奶后再发情的间隔天数等指标得到改善。Lewis等报道,在母猪的玉米一大豆日粮中添加 330g/kg生物素,产仔数(且正.30对11.03)和活仔数(10.75对10.24)增加;ZI日龄仔猪成活率提高(90.14%和 84.96%),其活仔数明显增加(9.69对8.70);产后14d的发情率提高,断奶至发情间隔缩短。Komegay的研究表明,生物素的添加量增至 550g/kg饲料,能有效改善母猪的繁殖性能,包括窝产仔数,受胎率以及断奶至发情间隔[5]。GuPtom首先对生物素与母兔繁殖性能的关系进行了探讨,提出补充生物素可以提高母兔的繁殖性能,并使其相应的指标得到改善。SCheroder的实验结果表明,通过诱发母兔的生物素缺乏实验,母兔的窝产仔数减少,断奶至发情间隔延长。Gunha的研究指出,对成年母兔补充生物素,可以提高每窝的断奶仔兔数。现已证实,生物素具有在妊娠中期到后期增大子宫空间,促进胚盘发育的作用。生物素的生化作用机制在于与前列腺和子宫肌肉纤维伸长有关,这种激素是以必需脂肪酸为原料在体内合成,合成过程中不可缺少的一步是核化反应,而生物素正是在这一步中发挥重要作用[7]。此外,生物素也是胚胎正常发育和维护孵化率所必需的。种蛋缺乏生物素时,在孵化第一周和第三周的胚胎死亡率增加。胚胎缺乏生物素时常见症状包括孵化5d前或17d后出现死亡高峰,软骨营养障碍,皮下出血等。缺乏生物素的种蛋可以通过注射生物素来提高孵化率。种禽在产蛋期间补充生物素,可以增加受精蛋数,当种蛋中生物素含量达38g时,胚胎存活率最高风[8,9]。
3、生物素可以提高素音的生产性能和饲料利用率
据报道,在 7.5-75kg体重猪的日粮中添加生物素含量达到110g/kg,可以使饲料的利用率提高 5.l%;29.7-995kg体重猪的日粮中添加生物素至2μ,可以使饲料利用率提高37%;在 424-965kg体重猪日粮中添加生物素,使饲料利用率提高 19.5%。另据报道,日粮中添加 400μg/kg生物素,可以使生长猪增重提高ZI.8%,饲料利用率提高2.29%,增重提高16%,饲料成本明显降低。Adams报道,补充100μg/hg日粮生物素的仔猪,其生长速度和饲料利用率分别提高15%和17%。Palldse和McDonald的研究表明,日粮中添加生物素可以提高猪的饲料利用率和屠宰胴体等级[10,11]。同时在鸡日粮中补充生物素,对促进鸡的生长,提高妈的产蛋率和饲料利用率均有明显效果。李克明等[12]报道,在饲料中添加100-400μg/kg生物素,产蛋个数提高1.05%~611%,产蛋率提高0.78%-4.5l%;平均蛋重提高0.43%-1.14%;每产Ikg鸡蛋可以节约饲料0.123-0.188kg,经济效益提高9.26%~15.59%。李健等[3]的研究表明,生物素对肉仔鸡的生长性能具有显著影响(P<0.05),随着日粮生物素添加水平的提高,肉仔鸡的体重也随之显著提高。武英等[4]对报道,饲料中添加100μg/kg生物素,可使产蛋率提高5.69%,破蛋率明显降低。
4、生物素在核酸探针标记中的应用
生物素核酸探针标记技术是近十年来发展起来的一种非放射性标记技术,它主要是利用了生物素和抗生物素蛋白——亲和素这两种分子的独特性质。该技术虽然灵敏度略低于同位素标记法,但克服了同位素标记方法的弊端。其优点为,安全:不需要采用同位素操作的防范措施;经济:所用试剂价格低于同位素价格,且显色酶液回收后可以反复使用;稳定:生物素标记探针一20℃至少可以储存一年,一次制备可以长期使用;快速:通过增大浓度而缩短杂交时间。如:选用700ng/mL探针浓度探测基因组中单拷贝基因时,杂交lh即可得到足够强的信号。以上优点可能使今后的核酸探针标记中生物素取代同位素。因此,生物素在核酸探针标记中日益显示出优越性和广泛的应用价值。
5、生物素在发酵H业中的应用
生物素用于发酵工业,主要用于调整菌量。过去常用糖蜜来调整菌量,由于发酵方法转向“清汤”发酵,大量利用生物素直接调整,如味精发酵、氨基酸发酵等。梁新梅等[5]就利用D一生物索取代传统工艺来发酵生产谷氨酸,降低了生产成本,使产酸率提高7.81%,平均转化率达53.2%。
生物素的应用除了以上几个主要方面以外,还广泛应用于疾病检测,放射免疫显像,免疫电镜等。有研究证实,人类缺乏生物素,会引起皮炎,食欲减退,恶心、呕吐、脱发、贫血、血中胆固醇增多,情绪抑郁,体重减轻等症状,这些症状可以通过补充150-300μg/d的生物素得到治愈。近年来,随着人们对生物素的逐步认识它对人类肥胖症有较好的疗效,且无副作用,已引起医学界广泛的关注。因此,生物素在医药行业也有很大的应用前景。