动物对小肽的吸收和营养作用在畜牧业中的应用分析

1、动物对小肽的吸收和营养作用在畜牧业中的应用分析    动物对小肽的吸收和营养作用在畜牧业中的应用分析 摘要:从动物对小肽的吸收、营养作用及在畜牧业中的应用等方面对小肽营养的地位和作用进行综述;提出了根据蛋白质水解的小肽数量及种类和FAA的比例来确定不同蛋白质原料的使用量,以达到最佳利用氨基酸、提高畜禽生产性能。 关键词:小肽 氨基酸 营养 畜牧业 近年营养学研究表明,动物喂以按理想氨基酸模式配制的纯合日粮或低蛋白、氨基酸平衡日粮时,仍不能获得最佳的生产性能。蛋白质在动物肠道中并非全部水解为游离氨基酸(FAA)而被组织吸收,部

2、分小肽(主要是二肽和少量三肽)也能穿过肠屏障,被原样转运吸收后进入循环系统,从而被组织利用。因此,动物对完整蛋白质或小肽有特殊需要的观点1才逐渐被人们认识。 1小肽的吸收1.1小肽吸收的机制FAA在动物体内存在中性、碱性、酸性氨基酸和亚氨酸4种主动转运系统,逆浓度梯度转运是通过Na+泵或非Na+泵转运体系进行。与FAA转运不同,小肽在动物体内可能有以下3种转运机制:(1)具有pH值依赖性的H+/Na+交换转运体系,不消耗ATP。经研究认为,小肽转运的动力来自质子的电化学梯度,质子向细胞内转运的动力驱使小肽向细胞内运动,小肽从而以易化扩散的形式进入细胞,引起细胞的pH值下降,H+/Na

3、+通道被活化,H+被释放出细胞,细胞pH值得以恢复到原始水平。当缺少H+梯度时,依靠膜外的底物浓度进行;当存在细胞外高内低的H+浓度时,则以逆底物的生电共转运进行2。(2)依赖H+或Ca2+浓度的主动转运过程,需要消耗ATP,但它完全不同于细胞对FAA的主动转运,是一个独立的过程。这种转运方式在缺氧或存在代射抑制剂时被抑制。(3)谷胱甘肽(GSH)转运系统。GSH在细胞内具有重要的抗氧化功能,因而,GSH转运系统可能具有独特的生理意义,其机制目前并不十分清楚。但GSH的跨膜转运系统与Na+、K+、Li+、Ca2+、Mn2+的浓度梯度有关,而与H+的浓度无关。1.2小肽吸收的特点与FAA吸收相比

4、,小肽转运系统具有转运速度快、耗能低、不易饱和的特点。大量试验证实,在肠道中形成的小肽,其大多数氨基酸(AA)残基比单个AA吸收更迅速、有效。Rerat等3在猪的试验中观察到,当十二指肠灌注肽的混合物时,除蛋氨酸之外,出现在门静脉的AA都比灌注时相应的AA混合物更早,且吸收峰更高,表明小肽混合物吸收率高。乐国伟等报道4,分别在鸡的十二指肠灌注CSP(主要由小肽组成的酶解酪蛋白)和相应组成的FAA混合物,10min后CSP组门静脉血液循环中的一些小肽量和总肽量显著高于FAA组。Daniel等认为2,肽载体吸收能力可能高于各种AA载体吸收能力的总和,小肽中AA残基被迅速吸收的原因,除了小肽吸收机制

5、本身外,可能小肽本身对AA或其残基的吸收有促进作用。作为肠腔的吸收底物,小肽不仅能增加刷状氨基肽酶和二肽酶的活性,而且还能提高小肽载体数量5。Brandsch的研究结果也表明6,存在于空肠中的酪蛋白水解物(酪内啡肽)能使L-亮氨酸进入肠细胞的动力学常数增大。另外,由于肽载体的存在,减少了单个AA在吸收上的竞争,从而降低了AA之间的拮抗作用,这也可能是小肽高吸收的原因。1.3影响小肽吸收的因素 2小肽营养的功用2.1小肽在蛋白质代谢中的作用饲粮氮源的供给形式影响动物蛋白质的沉积效率。Boza等研究表明12,以小肽形式作为氮源的饲粮,其蛋白质沉积效率高于相应的  &#

6、160;     以氨基酸或完整蛋白质作为氮源的饲粮。施用晖等在产蛋鸡饲粮中添加大分子酪蛋白水解物,使蛋鸡血浆中的二、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13。乐国伟等注意到机体循环中肽的总量和某些肽的数量与雏鸡组织蛋白质合成率呈正相关10。Backwell应用同位素双标记技术,灌注的肽标记物能直接结合进入乳蛋白,表明组织本身就有直接用肽中氨基酸合成乳蛋白的能力。Nielsen等9观察到相同营养价值和氨基酸模式日粮下,水解酪蛋白和完整酪蛋白的饲粮能同时提高蛋白质的合成率和降解率。而水解大豆蛋白却仅降低蛋

7、白质降解率。两种蛋白对胰岛素、胰岛素类生长因子、胰高血糖素分泌作用类似,这可能与两种蛋白质水解释放的肽有关。由此可见,小肽在动物体内蛋白质周转代谢中的作用,不仅仅在于吸收上的优势,饲料蛋白质肽的释放与被完整地吸收进入循环的肽也可能影响到动物组织的蛋白质代谢。2.2小肽在矿物质代谢中的作用研究表明,酪蛋白水解产物中,有一类含有可与钙离子、铁离子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类能使铁离子的可溶性、吸收率提高。在蛋鸡日粮中添加小肽制品后,血浆中的铁离子、锌离子含量显著高于对照组,蛋壳强度提高。在鲈鱼苗日粮中添加小肽后,能极大减少骨骼的畸形现象,这可能是由于有些小肽具有与

8、金属结合的特性,从而促进钙、铜和锌的被动转运过程及在体内的贮存。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,而有机铁却无能为力。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。2.3小肽在其它营养物质代谢中的作用据报道,小肽能阻碍脂肪的吸收,并能促进“脂质代谢”。因此,在保证摄入足够量肽的基础上,将其它能量组分减至最低,可达到减肥的目的,而且可以避免其它减肥方法(如限食加运动)的负面效果(如肌肉组织丧失,体质下降)。另外,体内小肽可促进葡萄糖的转运且不增加肠组织的氧消耗。还有一些研究发现,酪蛋白水解的某些肽能促进大鼠促胆囊收缩素(CCK)的分泌,鸡蛋蛋

9、白中提取的某些肽能促进细胞的生长和脱氧核糖核酸(DNA)的合成。2.4活性小肽的生理作用 3小肽营养在养殖业中的应用3.1在养猪业中的应用在断奶仔猪中添加小肽制品,能提高日增重7.85% 8. 85%、提高饲料转化率10. 06% 11.06%5;Parisini等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。Lootekhniga发现,饲料中添加合成小肽能提高肥育猪的产肉量和瘦肉率。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,而有机铁却无此功效。Rerat等报道3,向猪十二指肠灌注小肽后,血浆胰岛素的浓度高于灌注FAA组。

10、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,由于小肽的吸收迅速、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。3.2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;在肉仔鹌鹑饲粮中添加小肽制品,对其生长有明显的促进作用,肉仔鹌鹑的增重和饲料报酬也均有明显的提高13;日粮中的蛋白质完全以小肽的形式供给鸡,鸡对赖氨酸的吸收速度不再受精氨酸影响14。乐国伟等又观察到灌注酪蛋白-小肽时,雏鸡组织蛋白质合成率显著高于

11、相应的游离氨基酸(FAA)混合物组15。乐国伟等注意到机体循环中肽的总量和某些肽的数量与雏鸡组织蛋白质合成率呈正相关10。Colnago试验报道1,当降低鸡日粮的粗蛋白质水平而代之以合成氨基酸时,鸡的生长速度和饲料效率均下降。以1%的递减量将小鸡开食料的粗蛋白质水平从23%减至18%,但保持必需氨基酸的浓度与粗蛋白质23%的日粮相等,将试验结果进行回归分析表明,为了达到最佳生长率至少需要21.5%的粗蛋白质;当粗蛋白质水平低于21.5%时,其生长受阻;给36周龄的肉仔鸡饲喂不同蛋白水平的日粮,通过添加合成氨基酸来满足它们的需要,结果饲喂16%粗蛋白水平的家禽在生长速度和料重比方面都不如饲喂19

12、%、20%、22%粗蛋白水平的家禽9。高启平报道,采食含肽半纯合日粮的雏鸡能量沉积率高。施用晖等报道12,在蛋鸡日粮中添加小肽制品后,血浆中铁、锌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制品中含有具金属结合性的小肽,能促进Ca、Fe、Cu和Zn的被动转运过程及其在体内的贮存。3·3在反刍动物中的应用Webb提出反刍动物氨基酸和肽的吸收存在肠系膜系统和非肠系膜系统两种途径9。Dirienzo试验发现9,羊、牛经肠系膜系统吸收的小肽分别为52.01g/d、49.48g/d;而经非肠系膜系统吸收的小肽则分别为308.40g/d、427.74g/d。可见,非肠系膜系统是反刍

13、动物吸收小肽的主要途径。区别于单胃动物,瘤胃和瓣胃是反刍动物肽吸收的主要部位。对于反刍动物来说,由于存在肽的非肠系膜吸收,而且可被瘤胃微生物和组织利用,通过加保护剂可改变小肽的吸收;在湖羊日粮中添加乙酸钠后,瘤        胃肽浓度提高19.69%,山羊日粮中添加离子载体后,瘤胃中肽保护率提高20%,氮的总体消化率亦显著改善。对黑白花奶牛饲喂小肽制品,其吸收的谷胱甘肽在乳腺中降解为甘氨酸(Gly)、半胱氨酸(Cys),可作为乳蛋白合成的原料,促进乳蛋白合成。据ChenG报道16,黑白花奶牛日粮豆粕含量为14.5%

14、、17.1%、20.6%时,其瘤胃对肽的吸收量分别为22g/d、33g/d、34g/d,饲喂溶解性好的鱼粉或经过挤喷处理的豆粉时,其瘤胃肽的吸收率较未经过处理的豆粉低。说明奶牛对小肽的吸收与日粮蛋白质含量和消化道内环境和吸收机制有关。李利等试验结果表明17,肽能促进非结构性碳水化合物初期产气量、结构性碳水化合物后期发酵产气量以及总挥发性脂肪酸(TVFA)的生成量,并能显著提高纤维素和农作物秸秆组的48h微生物合成量,即提高瘤胃微生物对粗饲料的利用程度。Chen G等又发现16,奶牛瘤胃液内肽不足是限制瘤胃微生物生长的主要因素。另一些研究者也发现肽是瘤胃微生物达到了最大生长效率的关键因子。3&#

15、183;4在水产业中的应用Zambonino Infante等报道9,在鲈鱼苗日粮中添加小肽后,能极大减少其骨骼的畸形现象。用小肽代替海鲈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-谷氨酰氨转氨酶的活性提高,氨肽酶的活性降低,小肠消化功能发育提高;在虾苗中添加小肽,能促进其采食,增加其生长速度及苗体的长度。 4结语小肽营养的必需性已被许多试验所证实,小肽比FAA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AA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

16、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,以猪小肠黏膜和深海鱼产品为主要原料,经酶解发酵加工而成小肽,可按1.51.0的比例替代血浆蛋白粉,按1(510)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。 参考文献:1Colnago GL,et al.Effect of responses of starting broiler chicks to incre-mental reduction in intact protein on performance during the grower phaseJ.

17、Abstarter Soc Poul Sci,1991,70(Supple 1).2Daniel H et al.Physiological importance and characteristics of peptidetransport in intestinal epithelial cellA.In:souffrant WB,et al.(Ed.)6thInternational Symposiumon Digestive Physiology in PigsC.Dummer-storf Publ,1994·17.3Rerat A,et al.Amino acid abso

18、rption and production of pancreatic hor-mones in non-anaesthetized pigs after duodenal infusions of a milk enzy-mic hydrolysate or of free amino acidsJ.Brit J Nutr,1988,60:121136.4乐国伟,等.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):481488.5Bamba T,et al.Effects of small peptides as intraluminal abastrates

19、 ontransport carriers for amino acids and peptidesJ.J Clinic Biochem Nu-tri,1993,15:3342.6Brandsch M,et al.Beta casomorphins- chemical signals of intestinaltransport systemsA.In:Bratl V(ed).Beta-Co somorphins and relatedpeptides:Recent developmentC·1994·207209. 7Webb KE,et al.Areviewof current concepts and future perspectivesJ.J Anim Sci,1992,70:32483257·8Meister A,et al.Glutathione and related gamma-glutamy compounds:Bi-osynthe