ความต้องการกรดอะมิโนแอล–ไอโซลิวซีน ในอาหารสัตว์
บทความโดย วริยา โกสุม
Technical Marketing Manager, CJ BIO Thailand
ไลซีน (Lys), เมไทโอนีน (Met), ทรีโอนีน (Thr), ทริปโตเฟน (Trp) และวาลีน (Val) ถูกใช้ได้ในสูตรอาหารสุกรเป็นระยะเวลานาน การประกอบสูตรอาหารโดยใช้กรดอะมิโนสังเคราะห์ช่วยลดปริมาณโปรตีนในอาหารลงได้และเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ไนโตรเจนของสัตว์ นอกจากนี้ การลดระดับโปรตีนในอาหารยังช่วยลดปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมของการผลิตสัตว์ในแง่ของการปล่อยไนโตรเจนและแอมโมเนีย ในอาหารที่มีวัตถุดิบจากพืชเป็นส่วนประกอบหลัก คาดว่าไอโซลิวซีนจะเป็นกรดอะมิโนที่ถูกจำกัดอันดับที่หกหลังจากวาลีนในสุกร และ เนื่องจาก Branched Chain Amino Acid (BCAA) เช่น Valine (Val), leucine (Leu) และ Isoleucine (Ile) มีปฏิกิริยาแมแทบอลิซึมร่วมกันระหว่างกรดอะมิโนเหล่านี้ อาจส่งผลต่อความต้องการ BCAA ซึ่งมีปฏิกิริยาแมแทบลิซึมในร่างกายที่สำคัญ ได้แก่ การสังเคราะห์โปรตีน สภาวะสมดุลของกลูโคส สุขภาพของลำไส้ การต่อต้านการเกิดความอ้วน ภูมิคุ้มกัน และโรคในสัตว์ ซึ่งตามแนวคิดของโปรตีนในอุดมคติ กรดอะมิโนแต่ละตัวมีความสัมพันธ์กับปริมาณไลซีน เพื่อแสดงความต้องการของสัตว์ในการกำหนดและประกอบสูตรอาหาร บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อสรุปอัตราส่วนไอโซลิวซีนต่อไลซีน (Ile:Lys ratios) ของอาหารสัตว์ประเภทต่างๆ
ไก่เนื้อ (Broiler)
กรดอะมิโนเกรดอาหารสัตว์ที่มีจำหน่ายในท้องตลาดมีราคาที่สมเหตุสมผลในเชิงเศรษฐกิจนั้น มีส่วนสำคัญต่อการลดโปรตีน โดยทั่วไป แนวคิดเกี่ยวกับโปรตีนในอุดมคติมักใช้เพื่อกำหนดสูตรอาหาร ซึ่งแสดงความต้องการกรดอะมิโนที่สำคัญเทียบกับไลซีน ในทางทฤษฎีทำให้สามารถใช้โปรตีนได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดโดยการเพิ่มประสิทธิภาพของไนโตรเจนสูงสุดทั้งการกักเก็บ และการขับไนโตรเจน
ไอโซลิวซีนเป็นกรดอะมิโนที่จำกัดสำหรับไก่เนื้อในอาหารเชิงพาณิชย์ ก่อนหน้านี้ มีการแสดงให้เห็นว่าในอาหาร ไอโซลิวซีนและวาลีนมักจะถูกจำกัดหลังจากทรีโอนีน ซึ่งเป็นกรดอะมิโนตัวที่สามที่ถูกจำกัดหลังจากเมไทโอนีนและไลซีน (Baker et al., 2002) Mack. et.al. (1999) แนะนำอัตราส่วน 71% Ile:Lys SID สำหรับประสิทธิภาพการผลิตและคุณภาพซาก แต่ทั้งนี้ Hale et al. (2004) พบว่า สมรรถภาพการผลิตของไก่เนื้อเพศเมียลดลงเมื่อได้รับอาหารที่มีอัตราส่วน Ile:Lys SID ต่ำกว่า 62% ในช่วงอายุ 30 ถึง 42 วัน
นอกจากนี้ มีรายงานว่าการเพิ่มผลผลิตเนื้อหน้าอกไก่เนื้อเพศผู้ สายพันธุ์ Ross × Arbor Acres เมื่อเสริม L-Ile ในอาหาร(Kidd et al., 2004) และให้ผลการตอบสนองเชิงบวกต่ออัตราการแลกเนื้อ (FCR) เมื่อ 68.9% Ile:Lys SID ในขณะที่การเพิ่มเนื้อหน้าอกและลดเปอร์เซ็นต์ไขมันช่องท้อง พบการตอบสนองเชิงบวกในปริมาณ Ile ที่ 71.7% (Mejia et al., 2011) การศึกษาจากหลายๆงานวิจัย พบว่า อัตราส่วน Ile:Lys ที่แนะนำสำหรับไก่เนื้อ มีค่ามากกว่า 67% (ตารางที่ 1) ทั้งนี้การใช้อัตราส่วน Ile:Lys ที่สูงขึ้น ช่วยปรับปรุงคุณภาพซากไก่เนื้อได้ดียิ่งขึ้นในเชิงพาณิชย์
| Phase | Recommended ratio (%) | Reference |
| 20 – 40d | 71 | Mack et al., 1999 |
| 30 – 42d | 62 | Hale et al., 2004 |
| 42 – 56d | 61 – 73 | Kidd et al., 2004 |
| 30 – 43d | 68 | Rostagno et al., 2011 |
| 28 – 42d | 69 – 71 | Meijia et al., 2011 |
| 7 – 21d | 66 | Tavernari et al., 2012 |
| 30 – 43d | 68 | |
| 28 – 40d | 69 | Campos et al., 2012 |
| 22 – 42d | 72 | Duarte et al., 2015 |
| 30 – 43d | 70 | Campos et al., 2009 |
ตารางที่ 1: แนะนำอัตราส่วน Ile:Lys ในไก่เนื้อ
ไก่ไข่ (Broiler)
ไอโซลิวซีน (Ile) เป็นกรดอะมิโนที่ขาดไม่ได้สำหรับการเจริญเติบโตตามปกติและพัฒนาการของแม่ไก่ไข่ ตลอดจนการผลิตไข่และน้ำหนักไข่ Ile เป็น BCAA เช่น วาลีนและลิวซีน แต่ Ile จะมีระดับต่ำในอาหารที่มีโปรตีนต่ำ จึงกลายเป็นกรด
อะมิโนที่ถูกจำกัดสำหรับการเจริญเติบโตของสัตว์ปีกในสูตรอาหารที่มีโปรตีนจากพืชต่ำ (Fernandez et al., 1994; Kidd et al., 2004) ดังนั้นการเสริม Ile ในเชิงพาณิชย์จึงมีความจำเป็น (Mello et al., 2012) ทั้งนี้สูตรอาหารข้าวโพด-กากถั่วเหลือง ปริมาณ Ile จะถูกจำกัดสำหรับแม่ไก่ไข่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอาหารที่มีโปรตีนต่ำ
ปริมาณของ Ile จะมีสัดส่วนสัมพัทธ์กับปริมาณไลซีน (Ile:Lys ratios) ดังตารางที่ 2 ซึ่ง CVB (1996) แนะนำว่าอัตราส่วน 80% Ile:Lys SID ในอาหารไก่ไข่ ขณะที่ Coon and Zhang (1999) แนะนำว่า 86% Ile:Lys SID และ NRC (1994) แนะนำที่ระดับ 94% Ile:Lys SID ในขณะไก่ไข่พันธุ์ Hy-line Brown อายุ 24 – 40 สัปดาห์ เมื่อถึงช่วงระยะเวลาที่ไข่พีค ปริมาณ Ile:Lys SID ที่แนะนำ คือ 84% (Rocha et al., 2013) เนื่องจากสูตรอาหารช่วงให้ไข่ มีปริมาณโปรตีนลดลงจาก 18% เป็น 16% กรดอะมิโนสังเคราะห์ เช่น เมไทโอนีน ไลซีน ทรีโอนีน และทริปโตเฟน ถูกเติมเข้าไปในอาหารเพิ่มเติม และต้องพิจารณาอัตราส่วน Ile:Lys เช่นกัน ผลการวิจัยพบว่า 82-88% Ile:Lys SID สามารถเพิ่มสมรรถภาพการผลิตไข่ และคุณภาพไข่
ตารางที่ 2: แนะนำอัตราการส่วน Ile:Lys ในไก่ไข่
| Recommended ratio (%) | Reference |
| 94 | NRC, 1994 |
| 80 | CVB, 2018 |
| 86 | Coon & Zhang, 1999 |
| 79 | Lesson et al., 2005 |
| 79 | Shivazad et al., 2002 |
| 84 | Rocha et al., 2013 |
| 82 ~ 88% | Parenteau et al., 2020 |
สุกร (Swine)
หลักฐานแสดงให้เห็นว่าสำหรับลูกสุกร การลดโปรตีนในอาหาร 1% สามารถลดการปล่อยไนโตรเจนทั้งหมดได้ประมาณ 8% ถึง 10% โดยไม่กระทบต่อสมรรถภาพการเจริญเติบโต หลักฐานระบุว่า Ile เป็นกรดอะมิโนที่ถูกจำกัดในอาหารข้าวโพด-กากถั่วเหลือง โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับอาหารที่มีโปรตีนและกรดอะมิโนต่ำ (Shivazad et al., 2002; Soumeh et al., 2014) ทั้งนี้การลดโปรตีนในอาหารลงและเสริมด้วยกรดอะมิโนสังเคราะห์ เพื่อลดการขับออกของไนโตรเจน
Van Milguen et al. (2012) ได้ทำการศึกษาวิเคราะห์เพื่อกำหนดความต้องการสำหรับกรดอะมิโนนี้พบว่าอาหารที่มีเลือดป่นหรือเซลล์เม็ดเลือดมีความต้องการไอโซลิวซีนสูงกว่า เนื่องจากส่วนผสมของเลือดอุดมไปด้วยลิวซีน ซึ่งส่วนเกินนี้สามารถกระตุ้นวิถีการเผาผลาญที่เร่งปฏิกิริยาไอโซลิวซีน อัตราส่วน Ile:Lys ของอาหารสองชนิดได้มีการปรับสูตรเป็น 53% จาก 47.1% และ 49.8% ทั้งนี้ 53% Ile:lys SID ส่งผลให้ ADG, Feed Intake และ FCR ดีขึ้น
รูปภาพ1: การตอบสนองของสุกรต่ออัตราส่วน Ile:Lys SID ที่เพิ่มขึ้น
เมื่อโปรตีนในอาหารลดลงจาก 20% เป็น 17% ประสิทธิภาพการเจริญเติบโตย่อมได้รับผลกระทบในเชิงลบแม้ว่าจะเติมกรดอะมิโนสังเคราะห์ เช่น Lys, Met, Thr, Trp, Val และ Ile ดังนั้น Lordelo et al., 2008 แนะนำว่าอัตราส่วน Ile:Lys ที่เหมาะสมคือ 61% ในอาหารที่มีโปรตีนต่ำ ในขณะ NRC (2012) แนะนำ อัตราส่วน Ile:Lys เท่ากับ 51% ซึ่งไม่เพียงพอในอาหารลูกสุกรเชิงพาณิชย์ Kerr. et al. (2004) ศึกษาความต้องการ Ile ของลูกสุกร และผลการศึกษาพบว่าอัตราส่วน 61% Ile:Lys เพียงพอสำหรับปริมาณอาหารที่กิน น้ำหนักตัวที่ได้รับ และประสิทธิภาพในการให้อาหาร
ตารางที่ 3: แนะนำอัตราส่วน Ile:Lys ในลูกสุกร
| Recommended ratio (%) | Reference |
| 51 | NRC, 2012 |
| 61 | Lordelo et al., 2008 |
| 59 | James et al., 2002 |
| 61 | Becker et al., 1963 |
| 61 | Kerr et al., 2004 |
บทสรุป
ไอโซลิวซีน (Ile) เป็นกรดอะมิโนที่สำคัญที่ไม่สามารถสังเคราะห์ได้ในร่างกายสัตว์ จำเป็นต้องเสริม Ile เพื่อรักษาสมดุลโปรตีนในอุดมคติและเพิ่มประสิทธิภาพการเติบโตเมื่อลดปริมาณโปรตีนในอาหาร อัตราส่วน Ile:Lys ในอาหารสำหรับไก่เนื้อ ไก่ไข่และลูกสุกรมีความแตกต่างกันมาก บทความนี้ เป็นเพียงข้อแนะนำอัตราส่วนไอโซลิวซีนต่อไลซีนในสัตว์ระยะต่างๆ ในสูตรอาหาร ทั้งนี้มีปัจจัยที่ส่งผลต่อปริมาณการใช้ไอไซลิวซีนในหลายๆด้าน เพื่อความแม่นยำที่มากขึ้น จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมในสภาพการเลี้ยงและสูตรอาหารนั้นๆเพื่อประเมินการใช้ไอโซลิวซีนต่อไลซีน ของสัตว์ เช่นกัน
เอกสารอ้างอิง
1. Baker D. H., Batal A. B., Parr, T. M., et al. Augspurger, and C. M. Parsons. (2002). Ideal ratio (relative to lysine) of tryptophan, threonine, isoleu- cine, and valine for chicks during the second and third weeks posthatch. Poult. Sci. 81:485–494.
2. Campos A M A, Rostagno H S, Nogueira E T, et al. (2012). Updating of the ideal protein for broilers: arginine, isoleucine, valine and tryptophan[J]. Revista Brasileira de Zootecnia, 41(2): 326-332.
3. CVB, 1996 Amino. Acid Requirements for Laying Hens and Broiler Chickens]
4. Coon C and Zhang B. (1999). Ideal amino acid profile for layers examined[J]. Feedstuffs (USA).
5. Duarte K F, Junqueira O M, Filardi R S, et al. (2015). Digestible isoleucine requirements for 22-and 42-day-old broilers[J]. Acta Scientiarum. Animal Sciences, 37: 23-28.
6. Fernandez S R, Aoyagi S, Han Y, et al. (1994). Limiting order of amino acids in corn and soybean meal for growth of the chick[J]. Poultry Science, 73(12): 1887-1896.
- Hale L L, Pharr G T, Burgess S C, et al. (2004). Isoleucine needs of thirty-to forty-day-old female
chickens: immunity[J]. Poultry science, 83(12): 1979-1985.
8. Kerr, B. J.; Kidd, M. T.; Cuaron, J. A.; Bryant, K. L.; Parr, T. M.; Maxwell, C. V.; Campbell, J. M. (2004). Isoleucine requirements and ratios in starting (7 to 11 kg) pigs1. Journal of Animal Science, 82(8), 2333–2342. doi:10.2527/2004.8282333x
9. Kidd, M.T.; Burnham, D.J.; Kerr, B.J. (2004). Dietary isoleucine responses in male broiler chickens. , 45(1), 67–75. doi:10.1080/00071660410001668888
10. Lesson S, Summers J. (2005). Commercial poultry nutrition, university books. Guelph Ontaro[J].
11. Lordelo, M.M.; Gaspar, A.M.; Le Bellego, L.; Freire, J.P. (2008). Isoleucine and valine supplementation of a low-protein corn-wheat-soybean meal-based diet for piglets: Growth performance and nitrogen balance. J. Anim. Sci., 86, 2936–2941, doi:10.2527/jas.2007-0222.
12. Mack S, Bercovici D, De Groote G, et al. (1999). Ideal amino acid profile and dietary lysine specification for broiler chickens of 20 to 40 days of age[J]. British poultry science, 40(2): 257-265.
13. Mejia, L., et al. (2011). Digestible isoleucine-to-lysine ratio effects in diets for broilers from 4 to 6 weeks posthatch. Journal of Applied Poultry Research 20.4: 485-490.
14. Mello H H C, Gomes P C, Rocha T C, et al. (2012). Determination of digestible isoleucine: lysine ratio in diets for laying hens aged 42-58 weeks[J]. Revista Brasileira de Zootecnia, 41: 1313-1317.
15. National Research Council. 1994. Nutrient Requirements of Poultry, 9th rev. ed. National Academy Press, Washington, DC.
16. National Research Council. 2012. Nutrient Requirements of Swine, 11th rev. ed. National Academy Press, Washington, DC.
17. Parenteau, Ilona A.; Stevenson, Marvin; Kiarie, Elijah G. (2020). Egg production and quality responses to increasing isoleucine supplementation in Shaver white hens fed a low crude protein corn-soybean meal diet fortified with synthetic amino acids between 20 and 46Â weeks of age. Poultry Science, 99(3), 1444–1453. doi:10.1016/j.psj.2019.10.064
18. Rostagno H.S., Albino L.F., Donzele, J.L. et al. (2011). Tabelas Brasileiras para Aves e Suínos – Composição dealimentos e exigências nutricionais. 3.ed. Viçosa, MG,.252p.
19. Shivazad, M., R. Harms, G. Russell, D. Faria, and R. Antar. (2002). Reevaluation of the isoleucine requirement of the commercial layer. Poult. Sci. 81:1869–1872.
20. Soumeh, E.A., van Milgen, J., Sloth, N.M., Corrent, E., Poulsen, H.D., Nørgaard, J.V., (2014). The optimum ratio of standardized ileal digestible isoleucine to lysine for 8–15 kg pigs. Anim. Feed Sci. Technol. 198, 158–165.
21. Rocha T C, Donzele J L, Gomes P C, et al. (2013). Ideal digestible isoleucine: digestible lysine ratio in diets for laying hens aged 24-40 weeks[J]. Revista Brasileira de Zootecnia, 42(11): 780-784.
22. Tavernari F C, Lelis G R, Carneiro P R O, et al. (2012).Effect of different digestible isoleucine/lysine ratios for broiler chickens[J]. Revista Brasileira de Zootecnia, 41: 1699-1705.
23. Van Milgen, J.; Gloaguen, M.; Le Floc’H, N.; Brossard, L.; Primot, Y.; Corrent, E. (2012). Meta-analysis of the response of growing pigs to the isoleucine concentration in the diet. Animal. Oct;6(10):1601-8.
