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第二节 寡肽

近几年来研究表明,蛋白质在肠道内被消化的产物除游离氨基酸外,还有小肽,或被称为寡肽。寡肽一般是指由2~10个氨基酸通过肽键形成的直链肽,多是由2~6个氨基酸残基组成的小肽,更多的是二肽和三肽。

一、寡肽的吸收及其特点

普遍认为,动物的胃、肠黏膜能吸收小肽,这是一种重要的生理现象。小肽的吸收是逆浓度梯度进行的,其转运系统可能有以下三种:第一种是依赖氢离子或钙离子浓度的主动转运过程,要消耗ATP。这种转运方式在缺氧或有代谢抑制剂的情况下被抑制。第二种是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GSH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,但目前对其机制尚不十分清楚。

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;而氨基酸吸收慢、耗能多、载体易饱和,从而限制了其在肠道中的吸收量。

反刍动物对小肽的吸收可分为肠系膜系统和非肠系膜系统。其中,空肠、回肠、盲肠所吸收的物质进入肠系膜系统;瘤胃、网胃、瓣胃、皱胃和十二指肠吸收的物质进入非肠系膜系统。非肠系膜系统是反刍动物吸收小肽的主要方式。反刍动物吸收小肽的主要部位是瓣胃,其次是瘤胃等其他非肠系膜系统和肠系膜系统。

二、寡肽的生物学作用

以小肽作为氮源,整体蛋白质沉积量多于游离氨基酸或完整蛋白质作为氮源的。一些肽类的营养效果优于氨基酸,主要是因为:小肽与游离氨基酸相比更易于吸收转运;在很多情况下,小肽的抗原性要比多肽或蛋白质的抗原性弱。谷胱甘肽为三肽,在小肠内能被完全吸收,它能维持红细胞膜的完整性、对于需要巯基的酶有保护和恢复活性的功能、是多种酶的辅酶或辅基、参与氨基酸的吸收与转运、参与高铁血红蛋白的还原作用与促进铁的吸收,并具有清除自由基、解毒、维持DNA的合成、细胞的正常生长以及细胞免疫等多种生理功能。酪蛋白磷酸肽具有很强的促钙、促铁吸收活性。典型的抗氧化活性小肽是肌肽。肌肽是大量存在于动物肌肉中的一种天然二肽,它可在体外抑制被铁、血红蛋白、脂质氧化酶和单态氧催化的脂质氧化作用,也有人曾把它作为贮存熟肉的一种酸败抑制剂。有研究认为,小肽铁与硫酸亚铁相比,前者生物学效价更高,主要原因是小肽铁可自由地通过胎盘,而硫酸亚铁中的铁与运铁蛋白结合,其分子量较大,不能通过胎盘屏障。

小肽对于瘤胃微生物有重要的作用。饲料蛋白质进入瘤胃后,大部分迅速被分解成小肽后,被瘤胃微生物利用。肽是瘤胃微生物合成蛋白质的底物,瘤胃微生物合成的氮大约有2/3来源于肽和氨基酸。据报道,可溶性糖作为能源时,小肽促进可溶性糖分解的作用比氨基酸的促进作用大70%。Chen等(1987)发现,奶牛瘤胃液中肽不足,是限制瘤胃微生物生长的主要因素。小肽对瘤胃微生物的主要作用是加快微生物增殖速度,缩短细胞分裂周期。另外,小肽是瘤胃微生物达到最高生长效率的关键因子。但是,小肽能否促进微生物的生长,主要取决于作为能源的糖类化合物的酵解速度。若是酵解快的可溶性糖(如淀粉),小肽能促进微生物的生长;若是酵解慢的纤维素等物质,小肽就不能促进微生物生长。

另外,还有许许多多的生物活性肽如抗菌肽类(如杆菌肽、枯草菌素、乳酸链球菌肽等)、神经活性肽(如内啡肽、脑啡肽等)和免疫活性肽(如甲硫脑啡肽、胸腺肽)等。它们具有各种各样的生物学作用。

三、寡肽在动物中的应用效果

在断奶仔猪饲粮中添加小肽,可极显著地提高日增重和饲料转化率。在生长猪饲粮中添加小肽,也能显著提高其日增重、蛋白质利用率和饲料转化率。在蛋鸡饲粮中添加入肽后,其产蛋率、日产蛋量和饲料转化率均显著提高,蛋壳强度也有提高的趋势。在虾料中添加小肽,能增进虾采食,促进虾生长,增加虾体长度。

四、寡肽的生产技术

生产肽有三条途径:①由蛋白质分解而来(微生物酵解、酶解、酸解等);②从植物或微生物中提取;③人工合成。

1.微生物酵解法

筛选有益菌,将其接种到蛋白质上,细菌在发酵过程中产生蛋白酶,该酶将蛋白质降解为小肽。

2.酶解法

蛋白酶在适宜条件下,可将蛋白质降解为小肽。现可用基因工程技术,生产目标酶,用目标酶可有效地定向生产小肽。

3.酸解法

用一定浓度的无机酸(主要是盐酸),使蛋白质肽链断裂。由于蛋白质肽链中各肽键稳定性不同,因而各肽键断裂有先后差异,据此可生产长短不同的肽。酸解法简单、成本低,但难以有效地定向生产小肽。

4.提取法

从富含肽的植物和微生物中提取,如从小麦胚芽和酵母中提取谷胱甘肽,且该技术已很成熟。

5.人工合成法

按目标肽氨基酸顺序,人工合成肽。例如,我国早在1958年和1965年就分别成功地合成了催产素(8肽)和结晶牛胰岛素(51肽)。

五、展望

目前,动物营养与饲料学科关心的问题是动物对蛋白质的高效利用。小肽多种重要功能的发现,改变了人们过去对蛋白质功能单纯以氨基酸为标准的研究思路。另外,提醒人们在评定蛋白质的营养价值时,须考虑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。

现阶段,生物活性肽的商业化生产技术还不够完善。此外,对生物活性肽的安全性尚存有争议。例如,生产条件控制不当时,是否会产生对动物体有害的肽类。上述问题可能是生物活性肽未能大规模应用于饲料行业的原因之一。但是,随着肽研究的深入,可以预见,生物活性肽产品在养殖业中会有较多的应用,尤其是在倡导生态农业、绿色饲料和养殖业可持续发展的今天,研究和开发生物活性肽具有广阔的前景。