小肽蛋白的营养及其在畜禽生产上的应用

2020-09-04 16:58:07 金波绿泰 新闻部 331

      经典营养学认为,动物采食的日粮蛋白质在消化道内经蛋白酶和肽酶的作用降解为小肽蛋白和游离氨基酸,游离氨基酸可以被动物直接利用,而小肽蛋白只有进一步降解为游离氨基酸才能被利用。但人们在后来的一些研究中发现,用纯合日粮或低蛋白质平衡氨基酸日粮饲喂动物时,并不能使动物达到最佳的生产性能。首先观察到肠道能完整地吸收转运双普肽。此后证实了完整的甘氨酞甘氨酸被转运吸收。研究表明,大量小肽蛋白直接被吸收进入体循环。蛋白质在消化道中的消化终产物的大部分往往是小肽蛋白,而且小肽蛋白能并完整地通过肠茹膜细胞而进入体循。近年来,编码小肽蛋白吸收转运载体活性蛋白质的基因己被克隆,小肽蛋白的吸收机制、营养作用和生理活性等方面取得了重大研究进展。


一、小肽蛋白的吸收机制


  小肽蛋白的吸收机制日粮蛋白质在胃肠道消化酶的作用下,最终分解成游离氨基酸和寡肽。这些肽在小肠绒毛膜刷状缘受到氨肽酶A和氨肽酶N的作用,最终以游离氨基小肽蛋白的形式完整地被动物吸收利用。肠细胞对游离氨基酸的主动转运,存在中性、碱性、酸性氨基酸和亚氨基酸4类系统。它们和小肽蛋白相比各有不同的吸收机制,且互不干扰。由于谷肽甘肽在生物膜内具有抗氧化功能,因而谷肽甘肽转运系统可能具有特殊的生理意义。

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二、小肽蛋白的吸收特点


      与游离氨基酸的吸收相比,小肽蛋白转运系统具有转运速度、耗能低、不易饱和的特点而游离氨基酸吸收慢、载体易饱和、吸收时耗能高。在肠道中形成的小肽蛋白,其大多数氨基酸残基比单个氨基酸吸收更快、更有效。而且,小肽蛋白的吸收不会干扰游离氨基酸的吸收,肽载体吸收能力可能高于各种氨基酸载体吸收能力的总和,因为小肽蛋白的载体不易饱和,使小肽蛋白的转运速度快于游离氨基酸的转运。小肽蛋白中氨基酸残基被吸收的原因,除了小肽蛋白吸收机制本身外,可能是小肽本身对氨基酸或其残基的吸收有促进作用。作为肠腔的吸收底物,小肽蛋白不仅能增加刷状缘氨基肽酶和二肽酶的活性,而且还能提高小肽载体的数量。目前,哺乳动物的小肽蛋白转运载体基因己得到克隆表达,并己证明动物体内存在2种小肽转运载体,即肽载体型和肽载体且型二肽转运速度最快。


三、小肽蛋白的营养作用


3 .1 加快蛋白质的合成近年来的研究表明,血液循环中的小肽蛋白能直接参与组织蛋白质的合成,此外肝脏、肾脏、皮肽和其他组织也能完整地利用小肽蛋白,其中肾脏是消化吸收肽和再捕获氨基酸的主要场所研究表明,以寡肽形式作为氮源时,整体蛋白质沉积率高于相应氨基酸日粮或完整氨基酸日粮。其原因如下:

食入的氮源以小肽蛋白形式吸收时,由于避免了游离氨基酸在吸收时的竞争,合成蛋白质的效率也随之升高。
研究不同比例小肽蛋白与游离氨基酸对鸡氨基酸吸收时发现,当完全以小肽蛋白的形式供给动物氮源时,赖氨酸的吸收速度不再受精氨酸的影响,从而使蛋白质的沉积率升高。

蛋白质的合成受多种激素调控。向猪十二指肠灌注小肽蛋白后,血浆胰岛素的浓度高于灌注游离氨基酸组。而胰岛素的功能之一是参与蛋白质合成时的肽链延长,增加蛋白质的合成。

肌肉蛋白质合成率与动静脉氨基酸差存在相关比。在吸收状态下,其差值越大蛋白质的合成率越高。由于小肽蛋白的吸收速度快、吸收峰高,因此能快速提高动静脉的氨基酸差值,从而提高蛋白质的合成率。


3.2 参与机体免疫调节,提高其免疫机能蛋白质尤其是乳源蛋白降解产生的肽在机体免疫调节中发挥着重要作用。从酪蛋白的胰蛋白酶一糜蛋白酶降解产物中分解得到的免疫刺激肽能激活巨噬细胞的吞噬功能。酪蛋白的水解产物中的三肽或六肽可以促进腹膜内巨噬细胞的体外吞噬作用。除酪蛋白外,乳铁蛋白和大豆蛋白酶水解产生的某些小肽蛋白也同样具有免疫活性作用。缓激肽能促进吞噬细胞的生长,促进淋巴细胞的转运和淋巴因子的分泌,而血管紧张素I转化酶ACE)会使缓激肽失活。酪蛋白降解产生的某些肽段,能够降低ACE的活性,从而减弱其对缓激肽活性的抑制作用,使缓激肽活性升高,提高机体免疫机能。


3 .3促进矿物质元素的吸收,肉类水解中的肽能使亚铁离子可溶性、吸收率提高。试验证明,在蛋鸡日粮中添加小肽蛋白制品后,血浆中铁、锌的含量显著高于对照组,蛋壳强度提高。在鲫鱼苗日粮中添加小肽蛋白后,能极大地减少骨骼的畸形现象。这可能是由于小肽蛋白制品中含有具有金属结合性的小肽,能够促进钙、铁、铜和锌的被动转运过程在体内的储留。


3 .4调节生理功能肽类是神经系统的重要活性物质,很多研究证明,蛋白质在消化酶作用下可以分解产生具有神经递质作用的小肽。研究发现酪蛋白在胃肠道消化酶作用下降解成7~10个氨基酸残基的酪啡肽,这种肽的氨基酸排列顺序与内源阿片肽的瓦末端序列相似,以后研究证小肽在体外也具有活性作用。除了酪蛋白,小麦谷蛋白的酶解产物也分离出了与阿片肽氨基酸序列相似的肽片段。研究表明,释放出的这些生物活性物质可以被完整地吸收进入循环系统,作为神经递质而发挥生理作用。

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四、影响小肽释放、吸收和利用的因素


4 .1小肽蛋白自身的理化性质随着小肽中氨基酸含量的增加,小肽蛋白的吸收速率会显著下降,一般认为,二肽、三肽能被机体完整地吸收,而大于三肽的寡肽能否被完整吸收还存在争议。小肽蛋白的氨基酸残基构型也是小肽转运的决定性因素之一。当赖氨酸位于N端与组氨酸构成二肽时,要比它位于C端时吸收快,而当它在C端与谷氨酸构成二肽时,其吸收速度更为迅速。

 

4 .2日粮蛋白质含量和品质小肽蛋白的释放量主要取决于日粮蛋白质含量和品质。饲喂高蛋白质含量饲料时,动物肠道刷状缘肽酶活性增加,饲喂低蛋白或无蛋白饲料时,肽酶的活性降低,肽的吸收也随之增加或降低。在消化过程中,小肽蛋白形成的数量和比例与日粮蛋白质的品质有关,氨基酸平衡的蛋白质可产生数量较多的小肽蛋白,而劣质蛋白质则产生大量游离氨基酸和少量分子量大的肽片段。

 

4 .3加工、贮藏条件加工、贮藏条件是影响蛋白质消化过程中小肽蛋白释放量与FAA比例的重要因素。在体外水解试验中,发现蒸制加工后的肉品与冷冻干燥及鲜肉相比,前者释放的小肽蛋白量少,而鲜肉或冷冻干燥肉品的小肽释放量高,有效赖氨醚含量低,经加热长期存放的豆粕,小肽释放量仅为蛋白含量高的新鲜豆粕的63~70 %。因此在进一步研究加工、贮藏对蛋白质消化率影响的同时,也有必要进一步研究加工、贮藏蛋白质饲料的条件。


4 .4日粮的采食水平研究指出,长期对大鼠限制采食50%的自由采食,可使其肠组织吸收L 1VFtL1Vht- L Nit的能力上升;但对仓鼠的研究却得出相反的结论,限制其采食后,肽的吸收水平下降,这可能是由于载体与小肽蛋白的亲和性下降引起的;对人体的研究发现,限制饮食时肽酶活性下降,恢复饮食时肽酶活性逐渐回升。


4 .5代谢调节因子近年来的研究表明,肽不仅是蛋白质代谢产物的底物,而且也是重要的生理调节物。它可以直接作为神经递质,间接刺激肠道受体激素或酶的分泌而发挥作用。

4 .6其他因素动物在不同的生理阶段如动物的年龄、健康状况、生产阶段等都会影响其对小肽蛋白的吸收利用。不同种类的动物对小肽蛋白的吸收能力也不同。此外,肽载体对小肽蛋白的吸收有一定影响。对疏水性、侧链体积大的底物肽,载体亲和力高;而对亲水性、带电荷的小肽蛋白载体亲和力


五、小肽蛋白在养殖业中的应用


5 .1在养猪业中的应用小肽蛋白作为蛋白质营养生理作用的重要形式,可提高动物的生产性能。高欣等用小肽蛋白制品肠膜蛋白粉替代乳猪料中的部分或全部血浆蛋白粉,能够改善仔猪对营养物质的消化吸收,提高生产性能,降低腹泻指数。一些饲养试验表明,母猪饲喂小肽蛋白后,母猪奶和仔猪血液中有较高的铁含量,而有机铁却无此功效。

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5.2在养禽业中的应用施用晖等在产蛋鸡饲粮中添加大分子酪蛋白水解物,使血浆中的二、三肽含量和较大分子肽的种类和数量发生改变,并使蛋鸡的产蛋率和饲料转化率显著提高,蛋壳强度也有提高的趋势;在肉仔鹤鹑饲粮中添加小肽蛋白制品,对其生长有明显的促进作用,肉仔鹤鹑的增重和饲料报酬也均有明显的提高。报道,采食含肽半混合日粮的雏鸡能量沉积率高。在蛋鸡日粮中添加小肽蛋白制品后,血浆中的含量显著高于对照组,蛋壳强度提高。这些结果可能是由于小肽蛋白制品中含有具金属结合性的小肽,能促进Ca ,Fe ,QiZn的被动转运过程及其在体内的贮存。发现机体循环中肽的总量及某些肽的数量与雏鸡组织蛋白质合成率呈正相关。并且观察到灌注酪蛋白一小肽蛋白时,雏鸡组织蛋白质合成率显著高于相应的F AA混合物组。

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5 .3水产养殖在妒鱼苗日粮中添加小肽蛋白后,能极大地减少其骨骼的畸形现象。用小肽蛋白代替海妒鱼日粮中的部分蛋白质后,鱼苗的生长速度和存活率提高;胰凝乳酶和下谷氨酞氨转氨酶的活性提高,氨肽酶的活性降低,小肠消化功能提高;在虾苗中添加小肽蛋白,能促进其采食,增加其生长速度及苗体的长度。

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六、小肽蛋白的研究动向和开发前景


      小肽蛋白营养对动物的必需性以及小肽在吸收和利用上的优势己经被认可。小肽蛋白吸收机制使得氨基酸的吸收比降解为游离氨基酸再吸收更快,从而提高了动物对蛋白质的利用率。由于小肽蛋白可能在氨基酸的吸收过程中起主导作用,给动物补充蛋白质或氨基酸就需要重新考虑。目前,动物营养研究主要关心的问题是动物对蛋白质的充分、合理利用。确定动物在最佳氨基酸利用时小肽蛋白和游离氨基酸的比例,进而确定不同蛋白质原料的使用量。


    另外,探讨小肽蛋白吸收代谢及其作用形式可为进一步发展蛋白质营养理论开辟新路。应用生物技术生产生物活性小肽蛋白具有良好的前景,随着生物技术的发展,应用转基因技术表达生产含有不同种类生物活性片段的蛋白质,成为研究蛋白质的生物活性的重要工具,使高效、大量地获得活性肽制品成为可能。利用活性肽的抑菌特性,调节生物的消化、神经、内分泌系统及免疫机能,可减少抗菌素的使用,改善动物生产的安全性,提高蛋白质的营养作用和畜禽生产效益。

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