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小肽在奶牛营养中的应用研究进展

2010-7-28 20:19| 发布者: admin| 查看: 1178| 评论: 0

摘要:   动物对蛋白质的利用,长期以来一直认为是蛋白质水解成游离氨基酸后才被吸收的。但近年来的研究表明,动物在肠道对蛋白质的利用并不局限于游离氨基酸的形式,大部分是以2个~3个氨基酸组成的小肽形式吸收的,并且小 ...

   动物对蛋白质的利用,长期以来一直认为是蛋白质水解成游离氨基酸后才被吸收的。但近年来的研究表明,动物在肠道对蛋白质的利用并不局限于游离氨基酸的形式,大部分是以2个~3个氨基酸组成的小肽形式吸收的,并且小肽具有吸收快的特点。同时,肽被吸收后,水解产生的氨基酸种类和数量也影响着蛋白质的代谢水平,有些肽不仅能提供动物生长、发育所需的营养物质,而且还对机体生理功能有调节作用,因此,小肽营养已成为蛋白质营养研究的新热点。

  蛋白质营养在动物营养中占有十分重要的地位。传统观点认为蛋白质营养实质上是氨基酸营养,蛋白质必须被消化成为游离氨基酸之后才可被吸收利用。但最近研究表明,动物摄入的蛋白质在肠道内消化可释放出游离氨基酸和小肽。陈黎龙等(2002年)指出,与氨基酸相比,肽的吸收具有转运快、吸收效率高、耗能低、载体不易饱和、不竞争载体等优点。同时,小肽作为中间产物可直接被组织蛋白质合成利用,参与组织蛋白质的合成与调节,而游离氨基酸没有调节作用。因此,动物从日粮中吸收肽与吸收游离氨基酸合成体蛋白同样重要,而肽的吸收可能比游离氨基酸更具重要意义。

  小肽的概念肽是由氨基酸通过肽键连接而成的化合物,它是机体组织细胞的基本组成成分。最简单的肽是由两个氨基酸组成的二肽,其中含有1个肽键;含有3个、4个、5个等氨基酸的肽分别称为三肽、四肽、五肽等。由2个到10个氨基酸通过肽键形成的直键肽称为寡肽或小肽;由肽键结合起来的多于10个氨基酸的聚合体则称为多肽。

  小肽的吸收机制及特点研究表明,肽与氨基酸的吸收,存在两种独立的转运机制。小肽吸收具有转运快、耗能低、不易饱和等特点;而氨基酸则吸收慢、耗能高、载体易饱和,从而限制了其在肠道中的吸收量。目前普遍认为,动物从胃肠部位吸收二肽或三肽是一种重要的生理现象,且循环中相当数量的氨基酸是以寡肽形式被吸收的。

  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二肽~六肽。这些肽在小肠绒毛膜刷状缘受到氨肽酶N、氨肽酶A的作用,最后大多以游离氨基酸和小肽的形式被完整地吸收,再转运进入血液循环。小肽与游离氨基酸的吸收机制不同,小肽的吸收是逆浓度梯度进行的,其转运系统可能有以下3种:第一种是依赖氢离子浓度或钙离子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。第二种是具有pH依赖性的非耗能性钠离子/氢离子交换转运系统。第三种是谷胱甘肽(GSH)转运系统,由于谷胱甘肽在生物膜内具有抗氧化的作用,因而GSH转运系统可能具有特殊的生理意义,但目前其机制尚不十分清楚。

  据报道,肽在通过小肠黏膜的运转中,其构型起决定性作用。首先,肽的运转只能以小的二肽和三肽的形式进行;其次,肽的氨基酸组成也影响其吸收;再其次,氨基酸位于N端还是C端也是影响肽吸收的一个重要因素。当赖氨酸位于N端与组氨酸构成二肽时,要比它位于C端吸收快,而它在C端与谷氨酸构成二肽时,吸收速度更迅速。

  小肽的生理作用小肽的营养作用Boza等(1999)报道,当以小肽形式作为氮源时,整体蛋白质沉积高于相应游离氨基酸日粮或完整蛋白质日粮。一些肽类营养优于氨基酸,是因为①小肽与游离氨基酸相比更便于通过肠壁转运;②小肽比游离氨基酸更少高渗性,故可提高吸收效率,减少渗透压问题;③在很多情况下,小肽的抗原性要比在多肽或其原型蛋白质的抗菌性低;④小肽还具有良好的感官效应。
Daniel(1994)认为在蛋白质消化过程中,以蛋白质肽形式存在的氨基酸浓度远比游离氨基酸的浓度大,而且肽的吸收速度也比等量的游离氨基酸的速度快,数量多。这表明蛋白质肽比组成蛋白质肽的等量游离氨基酸具有更高的生物效价和营养价值。Allen(2002年)研究发现,合成的氨基酸如赖氨酸和蛋氨酸,在猪和禽的日粮中被广泛用作添加剂,但可被这些游离氨基酸替代的日粮蛋白质的量却有限。蛋白质虽然仅仅是氨基酸构成成分的特殊序列,但供给游离氨基酸却不能替代日粮中的蛋白质,可能日粮蛋白质的部分重要性是通过在胃肠道降解过程所形成的中间生物活性肽来体现的。黄国清(2006年)在日粮中添加不同水平的小肽后,发现小肽能够提高泌乳奶牛的产奶量、乳脂率和乳蛋白率(见表)。

  小肽对瘤胃微生物的调节作用瘤胃微生物的氮素营养研究,继非蛋白氮利用和蛋白质降解(新体系)之后,最近发现小肽对反刍动物具有特殊的调控功能,对瘤胃微生物的生长有显著的促进作用,这使小肽营养研究成为瘤胃微生物氮素营养研究的新热点。

  研究表明,按1∶1比例给绵羊饲喂稻草和精料1小时后,瘤胃中肽浓度增加2.5倍,然后直线下降。这一结果表明,饲料蛋白质迅速分解成肽后。大部分被微生物利用。Agerberth(1999)发现,小肽是瘤胃微生物合成蛋白质的重要底物,对瘤胃微生物生长的主要效应是加快微生物繁殖速度,缩短细胞分裂周期。特别是小肽能刺激发酵糖和淀粉的微生物生长,其促进可溶性糖分解菌的生长速度比氨基酸高70%。

  尽管大多数瘤胃微生物能利用氨和氨基酸作为氮源生长,但是肽合成微生物蛋白质的效率高于氨基酸。

  Chen等(1987年)证明,肽是瘤胃蛋白质降解的限速步骤,虽然目前还不清楚瘤胃微生物对肽转运和利用的机制。Boza(1999年)已经证明,肽是瘤胃微生物达到最大生长效率的关键因子,但其能否促进微生物生长,主要取决于碳水化合物的发酵速度。对于发酵速度快的可溶性糖,小肽可促进微生物生长,而对发酵速度慢的纤维素类物质,则不能促进微生物生长。另外,小肽对瘤胃微生物蛋白质合成量、小肠内氨基酸组成和微生物对粗饲料的降解都有着重要影响。

  小肽在瘤胃内的代谢主要由瘤胃微生物的肽酶完成。瘤胃内的肽酶以外切酶为主,肽分子量的大小对其利用途径有影响。细菌对大分子肽的摄取速度比对小分子肽和氨基酸的摄取速度快,使大分子的肽更易于转化为菌体蛋白。研究发现,氨基酸残基大于3和4时,肽的摄取速度下降。因此,分子量大小对肽代谢有影响,而且肽链的氨基酸序列对肽的利用效率也有影响。

  小肽对氨基酸利用的调节作用FAA的吸收存在竞争现象,如精氨酸和赖氨酸在吸收时相互竞争载体上的结合位点而发生颉颃,游离精氨酸和赖氨酸有降低门静脉赖氨酸水平的倾向。闵育娜等(2003年)在研究不同比例小肽与FAA吸收的影响时发现:当完全以小肽的形式供给动物时,赖氨酸的吸收速度不再受精氨酸的影响。

  因小肽吸收机制本身不易饱和,转运速度快,能缓解肠壁细胞对不同FAA摄入的竞争,故小肽的氨基酸能够迅速吸收。KimHH等(2002年)报道,小肽作为不肠腔的吸收底物,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。Agerberth等(1999年)也试验表明,饲喂酷蛋白日粮,大鼠小肠对寡聚蛋氨酸的吸收速度高于大豆蛋白日粮。姜宁(2005年)试验证明,日粮中小肽含量的提高,可以显著增加血液中氨基酸的含量。

  小肽的研究动向和开发前景目前,动物营养研究所要关心的问题是动物对蛋白质的充分、合理利用。小肽多种重要功能的发现,改变了过去对蛋白质营养功能单纯以氨基酸为标准的评价方法,使人们在评价蛋白质的营养价值时,须考虑到蛋白质的结构及其在消化道中可能释放出的生物活性肽的组成和数量。肽较之游离氨基酸的重要性在于可提高动物对日粮氮利用率的巨大潜力,这对于节约蛋白质饲料、减轻环境污染有重要作用。

  由于生物活性肽的商业化生产技术不够完善,另外对生物活性肽的安全性尚存有争议,如生产条件控制不当是否会产生对机体有害的肽类,以致使生物活性肽尚未能大规模应用于饲料行业。随着研究的深入可以预见,生物活性肽制品在畜牧业中将会有巨大的市场,特别在提倡生态农业、绿色饲料和畜牧业可持续发展的今天,研究和开发生物活性肽更具广阔前景。 


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