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与肽有关的基本理论及在养猪生产中的应用

作者:来源:时间:2008-06-10 15:02点击:

  
   
    摘  要:过去的观点认为,动物采食饲料中的蛋白质,在消化道内蛋白酶和肽酶的作用下,降解为游离氨基酸(FAA)后,才能被动物直接吸收利用。后来发现,喂给氨基酸日粮或低蛋白平衡氨基酸日粮,动物并不能达到最佳生产性能。现在已经弄清,蛋白质在动物消化道的消化酶作用下所产生的水解产物大部分为2或3个氨基酸残基的小肽(SP),它们是以完整形式被吸收进入循环系统,被组织利用的。因此,一些学者提出,动物要获得最佳生产性能,日粮中必须有一定数量的完整蛋白质和SP的观点。基于以上发现,人们提出了SP的营养学说。

    关键词:肽;氨基酸;生物活性
 
1  肽的概念  肽是分子结构介于氨基酸与蛋白质之间的一类化合物,氨基酸是构成肽的基本基团。含氨基酸残基50个以上的称为蛋白质,低于50个的称为肽,肽中高于10个的称为多肽,低于10个的称为寡肽(OP),含2或3个的称为二肽、三肽,合称SP(张怀蓉等,2002)。一般认为,二肽、三肽能被完整地吸收,而大于三肽的OP能否被完整吸收还存在争议。
SP按其所发挥的功能分为两大类:一类叫功能性SP,又称生物活性肽,是指能参与调节动物的某些生理活动或具有某些特殊作用的SP,如抗菌肽、免疫肽、抗氧化肽、激素肽、表皮生长因子等;另一类叫营养性SP,是指不具有特殊生理调节功能,只为蛋白质合成提供氮架的SP。

2   肽的物理性质  肽和蛋白质在结构上的相同性,使肽与蛋白质在理化性质上存在相似性,但由于肽的链短于蛋白质,所以肽与蛋白质又存在一定的差异,比如: 1)肽的溶解性大大提高; 2)肽链的断裂降低了肽的疏水性,增加了净电荷,黏度急剧下降; 3)适当水解的蛋白水解肽的乳化性提高,但当水解度增加时,肽的分子继续变小,其乳化性急剧下降; 4)与蛋白质相比,肽的稳定性提高。

3   肽的作用机理  Darniel(1994)提出,在蛋白质消化过程中,以肽形式的氨基酸浓度远比游离氨基酸(FAA)的浓度大,肽的吸收速度也比等量的FAA的速度快,数量多。这是因为:1)短肽与FAA相比,更便于通过肠壁转运;2)短肽比FAA更少高渗性,故可提高吸收效率。

4 小肽的吸收机制  2或3个氨基酸残基的SP可以通过载体直接被吸收,因此与氨基酸吸收相比,SP的吸收具有吸收速度快、耗能低,可以消除以FAA形式吸收时氨基酸之间相互竞争的特点。研究表明,SP可能存在三种转运系统:第一种是依赖细胞内外H+浓度梯度进行转运,不消耗ATP;第二种依赖消耗ATP的氢离子或钙离子浓度的主动转运过程;第三种通过与谷胱甘肽(GSH)结合的转运系统。由于SP的吸收转运机制,与我们认识到的氨基酸转运机制有很大的差别,所以在吸收的过程中,不存在与氨基酸转运相互竞争载体或拮抗的问题。与FAA的吸收相比,SP转运系统具有更高的效率,且不易饱和。

5   肽的生物活性 蛋白质在消化过程中生成的肽,不仅能够为动物提供氨基酸,而且具有生物活性。近年来对生物活性肽研究较多,所谓生物活性肽就是对生物机体的生命活动有益或是具有生理作用的肽类。它是一类分子量小于6000U,具有多种生物学功能的肽,其分子结构复杂程度不一,可从简单的二肽到环形大分子多肽,而且可被磷酸化、糖基化、酰基化或酯化,进而增强其活性功能。
这些生物活性肽都以非活性状态存在于蛋白质长链中,当用适当的蛋白酶水解时可以被释放出来。牛乳酪蛋白即是其中的一种蛋白质。范江平(2004)指出,通过不同的蛋白酶水解牛乳酪蛋白,可获得丰富的生物活性肽,如酪蛋白磷酸肽(Cpps)、免疫活性肽、酪激肽、乳啡肽等。已经证实,生物活性肽有如下几种生物活性。
   
5.1 具有免疫活性
    蛋白质水解产生的某些SP具有免疫活性作用,它不仅能增强机体的免疫力,在动物体内具有重要的免疫调节作用,而且刺激机体淋巴细胞的增殖和增强巨嗜细胞的吞噬能力。具有免疫活性的内源肽包括干扰素和白细胞介质,两者都是激活和调节免疫应答的中心。这些免疫活性肽可与肠黏膜结合淋巴组织相互作用,而且也可以自由通过肠壁而直接与外周淋巴细胞发生作用。可提供免疫活性肽的食物源有大豆蛋白。

5.2 具有抗菌活性
    生物活性肽具有抗菌活性,有人称之为抗菌肽。抗菌肽是生物体经诱导产生的一种由13~15个氨基酸组成、分子量小于5KU的多肽,不仅有广谱抗细菌能力,而且有的对真菌、病毒及癌细胞也有一定的抑杀作用。如GSH;人β-酪蛋白54~59,60~62氨基酸序列;牛β-酪蛋白191~193、osI-酪蛋白194~199氨基酸序列的免疫刺激肽、1~23序列的抗菌肽等。
其作用机理:
1)作用于细菌细胞膜,导致膜的通透性增大,以此穿透,杀灭细菌。细菌必须改变膜的结构,即改变相当部分的基因才能防御抗菌肽的进攻,而这几乎是不可能的,因此抗菌肽极大地减少了产生耐药性的可能。
2)抗菌肽只对原核生物细胞和真核生物病变细胞有抗菌作用,对正常的真核生物细胞不起作用,这是因为真核细胞膜中含有大量的胆固醇,而胆固醇的存在使膜结构趋于稳定。

5.3 具有抗氧化活性
某些食物来源的肽具有抗氧化作用,典型的就是肌肽,它是大量存在于动物肌肉中的一种二肽,它可作为贮存熟肉的氧化型酸败抑制剂,某些肽和蛋白水解物可起到重金属清道夫作用和过氧化氢分解促进剂的作用。作为天然防腐剂将成为饲料和食品中有开发价值的产品。

5.4 具有结合矿物质特性
王文义等(1993)研究表明,CPPs在饲料工业中的应用最近是作为促Ca吸收物质。它是含有成簇的磷酸丝氨酰和谷氨酰的肽,在动物小肠内能与Ca结合,阻止磷酸钙沉淀,使小肠对Ca的溶解度大大增加,从而促进Ca的吸收和利用。冯仁勇等(2005)提出,在中性和偏碱性环境下CPPs可提高Ca的溶解度和Ca溶液的稳定性,从而促进肠道对Ca的吸收。此外,CPPs还可有效促进Zn、Fe等其它矿物元素的吸收。杨建军(2006)认为CPPs的活性中心是磷酸化的丝氨酸和谷氨酸簇,矿物质结合位点存在于这些氨基酸带负电的侧链。通过对猪的试验都证明CPPs具有促进钙、锌、铁的吸收功能。

6  SP的营养功能

6.1 促进氨基酸的吸收,加速蛋白质的合成
    由于SP吸收速度快,吸收峰高,能快速提高动静脉的氨基酸差值,从而提高整体蛋白合成。除了SP的吸收机制能促进氨基酸的吸收外,SP本身也对氨基酸残基吸收有促进作用,作为肠腔的吸收底物,SP不仅能增加肠刷状缘氨基肽酶和二肽酶的活性,而且能提高SP载体的数量(Bamba等,1993)。

6.2 促进矿物质元素的吸收
    SP的氨基酸残基可与金属离子螯合,可以避免肠腔中拮抗因子及其他影响因子对矿物元素的沉淀或吸附作用,直接到达小肠刷状缘,并在吸收位点处发生水解,从而增加矿物质元素的吸收。

6.3 刺激消化酶分泌和活性的提高
    SP不仅是诱导消化酶分泌的最适底物,同时又能给机体消化酶的快速合成提供完整的氮架。

6.4 促进肠道黏膜结构和功能发育
    SP可优先作为肠黏膜上皮细胞结构和功能发育的能源底物,有效促进肠黏膜组织的发育。SP可被完整有效地吸收,从而降低进入大肠的未消化的蛋白质量,减少大肠后段氨气和有毒胺类的产生,对消化道起积极的保护作用,维持消化道正常的免疫功能。另外,一些生理活性SP可直接作为神经递质间接刺激肠道激素受体或促进酶的分泌而发挥生理调节作用,从而促进小肠发育。
虽然目前还不清楚瘤胃微生物对SP转运和利用的机制,但已经证明SP是瘤胃微生物达到最大生长效率的关键因子,但SP能否促进微生物的生长,主要取决于作为能源的碳水化合物的发酵速度。对发酵速度快的可溶性糖,SP能促进微生物的生长,而对发酵速度慢的纤维素类物质,SP不能促进微生物的生长。这也是目前已建立的瘤胃微生物肽营养体系的核心(李利,1999)。

7   饲料级SP在养猪生产中的应用
    例1:高欣(2000)用SP制品肠膜蛋白粉替代乳猪料的部分或全部血浆蛋白粉,试验证实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。
    例2:王碧莲等(2000)用含有一定量的SP日粮饲喂仔猪,试验组仔猪增重比对照组提高12.93%,腹泻率降低60%,经济效益比对照组提高15.62%。
    例3:汪梦萍等(2000)研究表明,在断奶仔猪日粮中添加SP制品,能够极显著地提高日增重和饲料转化率(分别为7.85%,8.85%;10.06%,11.06%)。
    例4:周围等(2000)的试验结果表明,在仔猪日粮中添加3%SP制品后,试验组日增重比对照组提高8%,饲料转化率提高约11%。
    例5:计成等(2001)报道,在饲料中添加SP类物质,能显著提高胃蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶的活性。
    例6:王恬等(2003)报道,SP能刺激仔猪断奶后十二指肠食糜乳糖酶、淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶的活性。在断奶仔猪日粮中添加SP可减轻断乳仔猪小肠绒毛萎缩和隐窝加深的程度,促进仔猪肠道组织与功能的发育;提高淀粉酶、脂肪酶与胰蛋白酶活性;促进免疫器官发育,提高免疫球蛋白IgG含量,降低腹泻发生率;提高仔猪的日增重和饲料转化率,且随SP添加量的增大,断乳仔猪日增重逐渐增加,料重比与腹泻发生率呈现降低的趋势。
    例7:陈秋梅等(2004)研究表明,在实验日粮中添加0.5%和0.3%SP制剂,经过30 d的实验期,试验组比对照组平均日增重分别提高8.34%和3.91%;料肉比则分别降低8.4%和5.04%;生长猪腹泻率分别降低5.16%和4.45%。
    例8:李职等(2004)研究表明,在教槽料中添加动物SP比添加植物SP,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。例9:征泰集团上海格劳瑞国际贸易公司(2006)认为,日粮中添加SP可以改善断奶仔猪肠道对氨基酸的摄入水平,减少断乳时营养物质摄入不足对肠道组织造成的损伤,促进断乳仔猪肠道的发育,从消化吸收的根本上提高饲料利用率和生长速度。 

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