首页 » 权威肽知 » 应用技术 » 应用技术 » 正文
小肽营养及其在养猪生产中的应用
发布日期:2010-11-30  来源:全球肽网  浏览次数:975
[摘要] 本文综述了小肽的吸收机制、营养作用、生产方式及在养猪生产中的应用研究。大量研究表明,动物对蛋白质的吸收利用并不局限于游离氨基酸的形式,还有部分是以小肽形式吸收进入血液循环而被利用的。小肽可消除或减弱氨基酸的吸收竞争,加快蛋白质吸收,提高蛋白质的合成速度,提高矿物质和微量元素的吸收利用率,提高动物免疫水平以及提高动物生产性能。[关键词] 小肽;蛋白质;猪Nutrition of Small Peptide and its Application in Mono-gastric Animals[Ab

邓 红 黄 健
由2~10个氨基酸通过肽键形成的肽称为小肽(寡肽)。小肽组合形式多种多样,仅二肽就有400多种,三肽有8 000多种,四肽有160 000余种。早在1921年就有人提出了小肽完整转运的可能性,但由于人们受传统蛋白质消化吸收理论的影响,对小肽完整吸收的方式难以接受(郑学斌等,2004)[1]。Neway和Smith(1960)[2]首先提出肽可被完整转运的确切证据。之后,许多学者做了大量的试验研究,用纯合日粮或低蛋白平衡氨基酸日粮饲喂动物并不能达到最佳生产性能(Colnago等,1991)[3];并观察到动物肠道能够吸收小肽,循环血液中也有大量小肽存在,表明小肽的吸收影响蛋白质的合成与降解,且对动物生产、免疫产生影响。小肽在动物营养中的作用才逐渐被广大营养学者所认识,肽类的研究也随之广泛展开。下面就有关小肽在养猪生产中的研究和应用情况进行综述。
1 小肽的吸收机制
近年来的研究结果表明,猪在肠道内对蛋白质的吸收利用并不局限于游离氨基酸(FAA)的形式,还有部分是以2~3个氨基酸组成的小肽形式吸收的。小肽的吸收机制与FAA完全不同。肠粘膜对氨基酸和肽吸收过程是复杂的。一般认为二肽、三肽被吸收摄入肠细胞后,再被肠细胞中的肽酶水解,主要以FAA的形式进入血液循环。但最近的营养生理和药理试验证实,在某些情况下完整的肽能够通过肠粘膜的载体进入循环。FAA是主动运输、逆浓度转运、通过不同的钠离子泵或非钠离子泵转运系统而进行。不同品质蛋白质在胃肠道水解为不同数量的小肽与氨基酸,小肽通过特殊转运系统进入细胞,逆浓度依赖于H+浓度(Addison等,1972;Ganapathy等,1981、1985)[4-6]或Ca2+浓度的非钠泵转运,小肽吸收具有更快的速度和更高的效率,比FAA吸收具有更多的优越性。小肽的吸收至少有3种机制:①依赖H+浓度和Ca2+浓度的主动转运过程,需要消耗ATP,这种转运方式在缺氧或添加代谢抑制剂的情况下被抑制。②具有pH值依赖性Na+/H+交换转运系统。Daniel等(1994)[7]研究发现,小肽转运的动力来源于质子的电化学梯度。位于小肠粘膜刷状缘顶端细胞Na+/H+互运通道的活动引起质子活动,当小肽以易化扩散方式进入细胞,易导致细胞内pH值下降,从而使Na+/H+互运通道活化而释放出H+,使细胞内pH值恢复到原来水平。当缺少H+时,小肽的吸收依靠膜外的底物浓度进行;当细胞外H+浓度高于细胞内时,则通过产电共转运系统逆底物浓度转运。③谷胱甘肽(GSH)转运系统(舒文,2004)[8]。谷胱甘肽的跨膜转运与Na+、K+、Li+、Ca2+、Mn2+的浓度梯度有关,而与H+浓度无关。由于谷胱甘肽在生物膜内具有抗氧化功能,因而谷胱甘肽转运系统可能具有特殊的生理意义。
2 小肽的吸收特点
近年来的研究结果均表明,蛋白质在消化道中的最终消化产物除氨基酸外,还有大量小肽,而且小肽可完整吸收进入肠粘膜细胞。以小肽形式直接吸收比以氨基酸形式吸收具有更多的优越性,小肽吸收有速度快、耗能低,可避免氨基酸之间的吸收竞争,载体不易饱和等特点(Ganapathy等,1981;Rerat等,1988)[5,8]。Neway等(1960)[2]研究发现甘氨酸二肽可以完整的被吸收,从而为肽可以被完整吸收的推断提供了论据。Rerat等(1988)[9]在猪试验中观察到:向十二指肠灌注小肽后,血浆胰岛素的浓度高于灌注FAA组。而胰岛素的生理功能之一是参与蛋白质合成中肽链的延长,增加蛋白质的合成;另外,由于小肽吸收迅速、吸收峰高的原因,能快速提高动静脉的氨基酸差值,从而提高整体蛋白质的合成。赵昕红等(1999)[10]研究也表明小肽吸收比氨基酸吸收快。
3 小肽对猪的营养作用
3.1 消除或减弱氨基酸的吸收竞争,促进蛋白质吸收
当赖氨酸与精氨酸以游离形式存在时,两者相互竞争吸收位点,游离精氨酸有降低肝门静脉赖氨酸的倾向;当赖氨酸以小肽形式存在时,前者对其吸收无影响。而小肽吸收机制本身不易饱和,转运速度快,因此,能缓解肠壁细胞对不同氨基酸摄入的竞争,故小肽形式的氨基酸能够迅速吸收。Bamba等(1992)[11]报道,小肽作为肠腔的吸收底物,不仅增加刷状缘膜的氨基酸肽酶活性,而且提高二肽酶和氨基酸载体的活性和载体数目。小肽营养的必需性已被许多试验所证实,小肽比NA(核酸)在吸收率和利用率上的优势也逐渐被人们认识。探讨小肽吸收代谢及其作用形式,为进一步发展蛋白质营养理论开辟了一条新的道路。可结合饲养试验,根据最佳利用时小肽数量及种类和FAA的比例,进而确定不同蛋白质原料的使用量,在维持畜禽最大生产性能的同时降低饲料成本。生产上,以猪小肠鼓膜和深海水产品为主要原料,经酶解发酵加工而成小肽,可按1.5:1.0的比例替代血浆蛋白粉,按1:5~1:10替代鱼粉或乳清粉,这对于充分利用蛋白质资源,改变我国蛋白资源紧缺的局面,提高畜牧业的整体生产水平具有重大意义(陈荣义等,2003)[12]。
3.2 提高蛋白质的合成速度
大量试验证明,循环中的小肽能直接参与组织蛋白质的合成。血液循环中的小肽能直接参与组织蛋白质的合成,此外肝脏、肾脏、皮肤和其它组织也能完整地利用小肽(Pierzynowski等,1997)[13],其中肾脏是消化吸收肽和再捕获氨基酸的主要场所(Adibi,1997)[14]。Zaloga(1991)[15]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。同时观察到二、三蛋氨酸肽对3H-Leu掺入组织蛋白的促进作用大于蛋氨酸。乐国伟等(1997)[16]在灌注酪蛋白水解物(即小肽)时发现,组织蛋白质合成率显著高于相应氨基酸组。
Boza(1995)[17]研究表明,以寡肽形式为氮源时,整体蛋白质沉积高于相应氨基酸日粮或完整蛋白质日粮。 Rerat(l993)[18]的研究也得出相似结果。
3.3 提高矿物质和微量元素的吸收利用率
小肽可与钙、锌、铜、铁等矿物离子形成整合物增加其可溶性,以利于机体的吸收。陈荣义等(2003)[12]研究表明,酪蛋白水解产物中,有一类含有可与Ca2+、Fe2+结合的磷酸化丝氨酸残基,能够提高其溶解性。肉类水解产物中的肽能使Fe2+的可溶性、吸收率提高。李永富等(2002)[19]报道,对l~21日龄的乳猪分别添加小肽铁、右旋糖苷铁,14日龄时测血清铁蛋白含量,其中添加小肽铁组明显高于添加右旋糖苷铁组和对照组,这说明小肽络合物形式的矿物离子更易被机体吸收;而血清铁蛋白是指示机体铁储备最敏感的指标,又由于右旋糖苷铁具有毒性,剂量大时对乳猪副作用大,因此小肽铁用作仔猪补铁剂效果更佳。另外有一些饲养试验表明,母猪饲喂小肽铁后,母猪奶和仔猪血液中有较高的铁含量,而有机铁却无法达到相同效果。以上这些事实说明,小肽能促进动物对矿物质元素的吸收和利用。
3.4 提高动物免疫水平
小肽能够加强有益菌群的增殖,提高菌体蛋白的合成,提高抗病力;某些活性小的肽能令幼小动物的小肠提早成熟,并刺激消化酶的分泌,提高机体的免疫能力。研究表明,小肽能有效刺激和诱导小肠绒毛膜刷状缘酶的活性上升,并促进动物的营养性康复。高萍等(2000)[20]研究表明,注射一定剂量的猪胰多肽粗品,可提高仔猪的血清球蛋白水平,增强仔猪免疫力。Storia(1994)报道,以猪骨髓的一段cDNA为模板合成的一种小肽,对革兰氏阳性、阴性细菌都有抑制作用。方俊等(2003)[21]研究结果发现,β-酪蛋白水解产生的三肽和四肽可促进巨噬细胞的吞噬作用。另外,小肽还可直接作为神经递质,刺激肠道受体激素或酶的分泌而发挥作用。如β-酪蛋白水解生成的酪啡肽(7~10个氨基酸残基),其氨基酸排列顺序与内源阿片肽的末端排列顺序相似。从β-酪蛋白水解产物中进一步纯化出的五肽(Tyr-Pro-Phe-Gly-Ile)和四肽(Tyr-Pro-Phe-Pro),在体外均有阿片肽的活性。除酪蛋白外,小麦谷蛋白的胃蛋白酶水解产物中存在着具有阿片肽作用的肽,这种生物活性肽在肠道可完整地被吸收入血,作为神经递质发挥其生理活性作用。
3.5 提高猪的生产性能
研究结果表明,向日粮添加小肽或水解物中含较多数量小肽的原蛋白质时,动物的生产性能可得到明显改善。钱利纯(1998)[22]试验结果表明,在一定量的低蛋白质饲料中,补充适量的含小肽物质,可达到饲喂高蛋白质日粮的生产水平。乐国伟(1995)[23]在生长猪日粮中添加少量的肽后,显著地提高了猪的日增重、蛋白质利用率和饲料转化率,其原因可能与肽链的结构功能有关。李职等(2004)[24]研究表明,在乳猪教槽料中添加小肽,可以较大幅度提高断奶仔猪的日采食量和日增重,并有较低的耗料增重比,且动物源小肽(鱼粉)比植物源小肽(大豆)效果更好。其中添加动物小肽组比添加大豆肽组平均日增重提高19.2%,平均料重比降低14.7%,平均采食量提高3.7%。方俊等(2003)[21]报道,早期断奶仔猪饲喂添加小肽的日粮可明显提高仔猪的脂肪酶和胰淀粉酶的活力,而且可使小肠绒毛高度增加,隐窝变深,从而提高仔猪对营养物质的消化吸收,同时减轻腹泻并促进生长。高欣等(2000)25]试验结果表明,用小肽能够改善仔猪营养物质的消化吸收,提高生产性能,降低腹泻指数。王碧莲等(2000)[26]用含有一定量小肽的饲料饲喂仔猪,试验组仔猪比对照组仔猪增重12.93%,腹泻率降低60%,经济效益比对照组提高15.62%。
4 小肽的生产与产品开发
小肽的生产方式主要有3种:①由蛋白质分解而成,包括酶解法、化学水解法、微生物发酵法;②从植物或微生物中提取;③游离氨基酸经人工化学合成。小肽生产的方法各有优缺点,方法的选择主要取决于所需肽的长短和数量。提取法因资源有限和成本高而不利于在饲料中应用;化学合成法广泛用于生产高价值的短到中长的药物级肽,如酪啡肽和酪激肽等,缺点是成本高,而且在反应过程中对和环境可能有害;蛋白质分解法则有若干优点,价廉且易于推广,作为饲源性肽的生产,得到了广泛的应用。但活性肽的生产由于底物的不同,生产工艺的不同,得到的肽的片段差异极大,其生物活性和对动物生产性能的影响也会呈现较大的差异。化学水解法,主要是酸水解法,目前水解羽毛粉的生产即采用此法,酸水解法方法简单,成本低,但缺点是无法对水解过程进行有效控制,如色氨酸几乎全部被破坏。微生物发酵法生产肽的技术已经相对成熟,国内外已有产品上市,如大豆肽;酶解法由于反应条件易于控制,因而能较好的控制生产,成为肽制品的主要发展方向。决定酶解法生产产品效能的主要因素是酶和底物,该酶必须是多种内肽酶的混合物;底物的选择主要基于蛋白的营养价值、成本、口感、抗原性、溶解性和功能性,氨基酸平衡且新鲜的蛋白质可产生数量较多的小肽,而劣质蛋白质则产生大量的游离氨基酸和少量相对分子量大的肽片段(乐国伟,1995)[23]。
5 小肽的研究动向
方俊等(2003)[21]认为,以往猪的理想蛋白模式均是以可利用氨基酸为基础的。一些试验结果表明使用纯合日粮或低蛋白平衡氨基酸日粮,不能达到最佳生产性能,因而应进一步结合饲养试验,探讨饲料中小肽的种类与氨基酸的比例以及小肽对生长和免疫调节的作用机理,研究小肽和游离氨基酸在动物营养中的相互关系和小肽吸收代谢及其作用形式,为发展蛋白质营养理论开辟一条新的途径,重新认识理想蛋白模式,才能设计出更为合理的饲料配方。
加强有关肽制品的开发与研制,对于节约蛋白质饲料、提高动物生产性能有重大的意义。目前国内市场的饲料肽制品多为进口产品,常见的是由动物小肠和肠粘膜加工而成的肽蛋白。其大致的生产工艺是将猪的小肠及肠粘膜经系列蛋白酶水解并用特殊的酵素处理,再以黄豆皮为赋形剂,最后经高温灭菌、干燥等过程处理。这种产品因富含寡肽,生物利用率高,在缓解幼小动物的断奶应激、降低腹泻和促进生长等方面都具有很好的效果。
应用生物技术生产生物活性小肽具有良好的前景。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,调节免疫机能,减少抗菌素的使用,从而改善动物生产的安全性和畜禽生产效益也是肽应用的重要研究课题之一。
小肽营养是一个很有前景的研究方向,尚需做很多深入细致的工作。目前急需进一步研究的是如何在尽可能低的成本、尽可能简单的方法下,生产出更纯、更有效、更稳定的肽类产品。大豆蛋白是一个十分丰富的肽资源库,用大豆制备小肽饲料添加剂,将成为提高大豆产品附加值,提高畜禽生产性能,改进畜禽品质的一个有效途径。
参考文献
1 郑学斌,李冬梅.小肽在动物营养中的作用[J].饲料博览,2004(l2),37~38
2 Neway H, Smith P H.Intercellular hydrolysis of dipeptides during intestinal absorption[J]. J Physiol,1960,152:367~380
3 Colnago G L, Penz Jr A M, Jensen L S.Effect of responses of starting broiler chicks to incremental reduction in intact protein on performance during the grower phase[J] .Abstarter Soc Poul. Sci ,1991,70(suppl.1)
4 Addison J,et al. Evidence for active transport of dipeptide glycysarcosine by hamster jejunum in vitro[J]. Clin. Sci, 1972(43): 907~991
5 Ganapathy V, MendicinoJ F, leibach H.Transport of glycy1-L-proline into intestinal and renal brush border vesicles from rabbit [J]. Biol Chem.,1981(25):118~124
6 Ganapathy V, and Leibac FH. Is intestinal transport energized by a proton gradient [J]. J Am Physiod,1985,249: 153~160
7 Daniel EE, Haugh C, Woskowska Z, et al. Role of nitric oxide-related inhibition in intestinal function: relation to vasoactive intestinal polypeptide[J]. Am J Physiol, 1994, 266 (1 Pt 1): G31~9
8 舒文.小肽的营养[J] .中国饲料,2004(1):29~31
9 Rerat A, Nunes CS, Mendy F, Roger L. Amino acid absorption and production of pancreatic hormones in non-anaesthetized pigs after duodenal infusions of a milk enzymic hydrolysate or of free amino acids[J]. Br J Nutr, 1988 , 60(1):121~36
10 赵昕红,杨唐斌.仔猪小肠对二肽吸收特点的研究[J] .中国畜牧杂志,1999,35(3):14~15
11 Bamba TM, Sasaki T.Usefullness of soybean peptide as a nitrogen source in the patients with malabsorption syndrome[J]. Nutri.Sci.,1992(13):122~126
12 陈荣义,胡培金.小肽营养在畜牧业中的应用[J]. 江苏农业科学.2003(6):92,95~96
13 Pierzynowski SG, Puchala R, Sahlu T. Effects of dipeptides administered to a perfused area of the skin in Angora goats[J]. J Anim Sci. 1997,75(11):3 052~6
14 Adibi S A. Intestinal transport of dipeptides in man, relative importance of hydrocysis and intact absorption [J].J Clin Invest,1971,50:2 266
15 Zaloga GP, Ward KA, Prielipp RC. Effect of enteral diets on whole body and gut growth in unstressed rats [J]. JPEN J Parenter Enteral Nutr. 1991,15(1):42~7
16 乐国伟,施用晖.小肽与游离氨基酸对雏鸡血液循环中肽的影响[J].畜牧兽医学报,1997,28(6):481~488
17 Boza JJ, Martinez-Augustin O, Baro L, et al. Protein v. enzymic protein hydrolysates. Nitrogen utilization in starved rats [J].Br J Nutr,1995,73(1):65~71
18 Rerat AA. Nutritional supply of proteins and absorption of their hydrolysis products: consequences on metabolism [J]. Proc Nutr Soc. 1993,52(2):335~44
19 李永富,施用晖,刘中华.母猪补小肽铁对乳猪缺铁状况的影响[J].中国饲料,2002(12):10~11
20 高萍,傅伟龙.猪胰多肽粗品对断奶仔猪生长及血清蛋白质浓度的影响[J].华南农业大学学报,2000,21(4):65~67
21 方俊,李伟明.小肽在猪营养中的研究及应用[J].中国畜牧兽医,2003,30(5):3~5
22 钱利纯.小肽的营养研究进展[J].饲料博览,1998(1):10~11
23 乐国伟.寡肽在家禽蛋白质营养中的作用: 博士学位论文[D].四川雅安:四川农业大学动物营养研究所,1995
24 李职,秦江帆,甘清云.在乳猪教槽料中应用不同类型小肽对乳猪生产性能的影响[J] .饲料研究,2004(10):5~6
25 高欣,马秋刚.肠膜蛋白粉对早期断奶仔猪生产性能及消化道发育的影响[J].中国饲料,2000(9):28~30
26 王碧莲,汪梦萍.肽制品喂大快在仔猪日粮中的应用[J].饲料研究,2000(8):38~39
(编辑:崔成德,
cuicengde@tom.com
邓红,重庆市畜牧科学研究院,副研究员,402460,重庆市荣昌县昌元镇昌州中段770号。
黄健,单位及通讯地址同第一作者。
收稿日期:2005-08-22 健康

放大 缩小】【打印本文】【 】【返回顶部】【关闭窗口