小肽在水产动物饲料中的应用
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小肽在畜禽中的应用研究进展许多研究表明,蛋白质在肠道中并非全部水解为游离氨基酸,有很大一部分分解为小肽(一般认为是二肽、三肽),大部分二肽,少量三肽原样转运进入细胞,而大部分三肽,几乎全部三肽以上的寡肽经小肠粘膜刷状缘肽酶水解后,以自由氨基酸的形式吸收和转运。
Newwy等(1960)首先为小肽能被完整地吸收提供了证据;Hara等(1984)在小肠粘膜上发现了小肽载体。
之后,小肽的I型载体(Fei等,1994)和H型载体(Adibi,1996)分别被克隆。
至今,小肽能被完整吸收的观点才为人们所接受。
小肽(二肽、三肽)作为蛋白质的主要消化产物,在氨基酸消化、吸收和代谢中起着重要作用。
1小肽的营养作用1.1提高蛋白质合成试验证明,循环中的小肽能直接参与组织蛋白质的合成。
大鼠肌细胞、牛乳腺表皮细胞(Pan等,1996)以及羊肌源性卫星细胞(Pan等,1998)均能有效利用含蛋氨酸的小肽作为氨基酸的来源,用于合成蛋白质和细胞增殖。
此外,肝脏、肾脏、皮肤和其他组织也能完整地利用小肽(Backwell等, 1996; Hubl等, 1994;Pierzvnowski等,1997),其中肾脏是消化循环肽和再捕获氨基酸的主要场所(Adibi,1997)o很多试验表明,以小肽形式提供部分或全部氮源时,蛋白质沉积效率高于相应的合成氨基酸日粮与完整蛋白质日粮(Boza等,1995;Backwell, 1994; Monch和Rerat, 1993;Layante,1992; Infante, 1992;Zaloga, 1991; RuUain,1989)。
乐国伟(1996)观察到,雏鸡在灌注酪蛋白水解产物小肽后,组织蛋白质合成率显著高于相应游离氨基酸混合组。
肌肉蛋白质的合成率与其动静脉氨基酸差存在相关性(Boisclair,1993)。
在吸收状态下,动静脉差值越大,蛋白质的合成率越高。
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,从而提高整个蛋白质的合成。
小肽在反刍动物中的应用1. 小肽的概念肽是分子结构介于氨基酸和蛋白质之间的一类化合物,由氨基酸组成,是蛋白质的基本结构和功能片段。
含氨基酸残基超过50个的通常称为蛋白质,低于50个氨基酸残基的称为肽,肽中氨基酸残基低于10个的称为寡肽,含2~3个氨基酸残基的称为小肽。
按其所发挥的功能可将小肽分为两大类:功能性小肽和营养性小肽。
功能性小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小肽,如抗菌肽、免疫肽、抗氧化肽、激素肽、表皮生长因子等;营养性小肽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小肽。
2. 小肽的吸收人和单胃动物对小肽的吸收是由小肠黏膜上皮细胞来完成的,主要在小肠中进行;而反刍动物对小肽的吸收主要是通过瓣胃、瘤胃为主的非肠系膜系统。
小肽的吸收具有速度快、耗能低、不易饱和、各种肽之间运转无竞争性与抑制性等特点。
小肽吸收具有更快更高的速度和效率,比游离氨基酸具有更多的优越性:(1) 肽中氨基酸残基吸收速度大于等量游离氨基酸吸收速度;(2) 肽吸收可避免氨基酸之间的吸收竞争;(3) 肽吸收耗能低;(4) 小肽与游离氨基酸的吸收是相互独立的完全不同的机制,这种生理特性可使底物对不同生理状态及日粮变化具有更大的适应性。
因为小肽较易吸收,且不受氨基酸的影响,当动物由于疾病或其他因素不能很好地吸收某种氨基酸时,可通过添加含有此种氨基酸的小肽来补充氨基酸,小肽的这种吸收优势具有很大的潜在营养作用。
3. 小肽对反刍动物的营养作用3.1 促进瘤胃微生物和动物细胞生长反刍动物瘤胃液中有较高浓度的肽,并可剖分为过瘤胃肽、瘤胃滞留肽、瘤胃微生物吸收肽、瘤胃壁吸收肽4 部分,其中瘤胃微生物吸收肽对微生物的生长影响很大。
瘤胃微生物蛋白合成所需的氮大约有2 /3 来源于肽和氨基酸。
肽是瘤胃微生物达到最大生长效率的关键因子,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重要影响。
体内和体外试验也显示,肽和游离氨基酸能够增加微生物的产量和发酵,而且主要发挥作用的主要是小肽。
生物活性肽的生理功能及在畜牧生产中的应用。
肽由氨基酸组成,但它具有氨基酸所不能替代的功能,肽的研究已成为目前研究的热点。
传统观念认为蛋白质营养实际是氨基酸的营养,蛋白质必须被消化成游离氨基酸之后才可被动物吸利用,因此,动物饲粮中大都以添加大量粗蛋白质来满足动物正常生长需要,这不仅造成大量蛋白质资源浪费,还带来环境污染。
生物活性肽(Biologically Active Peptides,BAPs)是对生物机体的生命活动有裨益或具有生理作用的肽类,它具有免疫调节、抗菌、抗肿瘤等作用,并能提高机体免疫,而且,由于其本身是动物生理活性调节物,对环境无污染,可以替代某些抗生素和促生长剂,是一种安全高效的绿色饲料添加剂。
1 概括生物活性肽(Bioactive peptide)是对生物机体的生命活动有益或具有生理作用的肽类,其分子结构的复杂程度不一,可从简单的二肽到较大的环状分子结构,而且这些肽可通过磷酸化、糖基化或酰基化而被修饰。
按其来源可以分为内源性生物活性肽和外源性生物活性肽。
外源性活性肽与内源性活性肽的活性中心序列相同或相似,它们在动物消化过程中被释放出来,通过直接与肠道受体结合,参与机体的生理调节作用或被完整吸收进入循环,从而发挥与内源性活性肽相同的功能。
生物活性肽分布很广,多来源于动植物体。
内源性生物活性肽主要包括体内一些重要内分泌腺分泌的肽类激素,如促生长激素释放激素(GHRH)、促甲状腺素(TSH);由血液或组织中的蛋白质经专一的蛋白水解酶作用而产生的组织激肽,如缓激肽、胰激肽;作为神经递质或神经活动调节因子的神经多肽;以及由昆虫、微生物、植物等生物体产生的抗菌肽。
外源性生物活性肽直接或间接来源于动物食物蛋白质,如神经生长因子(NGF)等;动物饲料蛋白质原料,如牛乳酪蛋白等在动物胃肠道消化后可间接提供多种生物活性肽。
此外,有研究报道,饲料在加工过程中也会产生生物活性肽。
2 生理功能及其在饲料工业中的应用2.1 抗菌、杀菌并替代部分抗生素饲料中抗生素的使用造成动物肠道微生物失衡及药物残留问题,严重影响了畜产品品质和人类健康,并且污染环境。
小肽蛋白产品在水产养殖上的应用
水产动物的消化系统与反刍动物和畜禽等单胃动物相比,结构简
单,其消化道分化程度较低、长度短,肠道中酶的数量少、活性较低。
研究发现,鱼类体内的淀粉酶活性弱,不能将碳水化合物作为机
体的主要能源物质,只能以饵料中的蛋白质为能源为机体长期供能。
而由于鱼类的消化道短,食物在消化道内停留时间短,所以,易消化
吸收的蛋白质是水产动物饲料中重要的营养成分。
饲料蛋白质在动物消化道内经过一系列的酶解作用,最终被降解
成小肽、游离氨基酸( FAA)、氨和其他一些含氮化合物,然后被动物
吸收利用。小肽的吸收与游离氨基酸相比具有以下特点:小肽中氨基
酸残基的吸收速度大于等量游离氨基酸的吸收速度;小肽能直接提高
氨基酸在体内的吸收速度,减少氨基酸之间的拮抗作用,显著改善动
物对饲料的利用;小肽本身吸收速度快、能耗低、效率高、载体不易
饱和等。
大量的研究表明,小肽在水产养殖中具有以下营养特性:
1. 提高水产动物消化酶活力, 促进消化吸收
水产动物消化道分化简单, 消化道较短, 酶数量亦较少, 肠壁
转运氨基酸的载体数量不足, 供能状态和消化功能较差。饲料中添加
小肽制品可提高消化酶的活力, 从而促进营养物质的消化吸收。
Zambonino等分别用20%和40%的小肽替代鱼粉饲养海鲈3 周后发现,
海鲈的胰凝乳酶和Y- 谷氨酰转肽酶活性提高。在草鱼饲粮中添加小
肽制品后, 草鱼饲料表观消化率和蛋白质消化率提高, 认为可能是
小肽制品提高了草鱼消化酶活力。在凡纳滨对虾饲料中添加小肽制品
后, 除了肝胰腺的类胰蛋白酶外, 各种消化酶活性随着小肽添加量
的增加逐渐提高, 添加量达到适宜水平( 1.0%, 1.5%) 时,消化酶的
活性也达到最大。
小肽对于消化道发育未成熟、消化酶活性低的幼小动物更具应用
价值, 它使小肠中一些酶的活性提高, 使小肠消化功能发育提前,
从而使幼小动物更健康并提高生产性能。Teshima等报道, 三种小肽
制品( Ala- Gly- Gly、Ala- Val、Gly- Gly- Gly) 对对虾幼苗具有
明显的促生长作用, 并认为小肽促进了动物肠道发育、加速了绒毛生
长, 提高了消化酶的活力和机体消化、吸收功能;胡先勤等将一定量
的大豆小肽添加到豆浆中投喂鲫鱼苗, 证明能显著提高鲫鱼苗的成
活率和生长率, 并由此认为小肽能促进鱼体内某些消化酶活力提高,
使水产动物的消化方式尽早由胞液消化转变为膜消化, 消化功能发
育提前, 从而使机体对营养物质的消化和利用更为有效和充分。
2. 促进氨基酸吸收, 提高蛋白质的合成利用率,促进水产动物
生长
与游离氨基酸相比, 小肽的转运吸收系统具有转运速度快、耗能
低、不易饱和等特点,缓解了肠壁细胞对不同游离氨基酸摄入的竞争;
小肽可以完整的形式被机体吸收进入循环系统, 从而被组织直接利
用来合成蛋白质或其他生理活性物质, 提高蛋白质的合成效率, 促
进了水产动物机体的生长。
王碧莲等在欧鳗饲料中添加2%小肽制品,欧鳗较对照组的生长
率、摄食率和饲料效率分别提高了38.62%, 13.53%和8.05%; 于辉等
研究表明,饲料中添加酶解酪蛋白小肽与添加酪蛋白和酸解酪蛋白比
较, 可提高草鱼生长速度和体内的蛋白质沉积能力; 冯健等在草鱼
饲料中添加0.25%-1.00%的虾蛋白肽后均提高了草鱼生长性能。冯健
等还报道, 草鱼饲粮中添加一定比例的小肽可提高饲料表观消化率
和蛋白消化率, 增加血液循环中生物活性肽的含量, 增加体内氮沉
积, 减少肝胰脏和肠系膜脂肪储积, 从而提高草鱼对日粮中蛋白质
的利用率和机体自身蛋白质合成能力。由此可见, 小肽的作用是氨基
酸所不能替代的, 因为某些肽的生理活性与其特定的结构有关, 在
消化过程中发挥重要的生理功能。
3. 增强水产动物的免疫力, 提高其成活率
蛋白质在酶解过程中可以产生一些具有特殊生理功能的生物活
性小肽。这些生物活性肽在调节胃肠道运动、调节免疫系统、抗高血
压、抗菌、抗血栓、抗病毒、抗癌、清除自由基和促进矿物元素吸收
等方面发挥着重要作用。李清等在成鲤日粮中添加不同比例的小肽后,
发现随着小肽用量的增加, 成鲤血液中免疫球蛋白IgM 和补体C 逐
渐升高, 尿素氮( BUN) 水平明显低于对照组, 证明小肽减少了尿素
在肾脏中的沉积, 提高了成鲤肌肉蛋白质的沉积率, 降低肾脏尿素
中毒的可能性, 从而发挥了蛋白质提高免疫力的作用。另外成鲤的肾
脏重量随着小肽用量的增加而增重, 可认为小肽促进了免疫器官的
发育。许培玉等发现, 饲粮中添加1%的小肽制品可显著提高南美白
对虾溶菌酶和超氧化物歧化酶( SOD) 的活力。
4. 改善饲料风味, 促进水产动物摄食
饲料风味和适口性直接影响鱼类的采食量, 进而影响其行为和
生长性能。有些小肽( 调味肽) 通过模拟、掩蔽, 增强风味而提高饲
料的适口性。具有不同氨基酸序列的小肽可以产生多种风味,
如:Gly-Leu、Pro-Glu 等具有增强风味的作用;阿斯巴甜( Aspartame)
可以作为甜味剂用于增强饲料的甜度。此外, 有些小肽可刺激神经、
诱发食欲, 如阿片肽、酪啡肽。还有些小肽可通过调节内源性激素的
分泌来调控采食。根据水产动物不同生长阶段的生理特性和摄食习惯,
选择合适的小肽添加剂, 可在提高饲料营养价值的同时, 还能提高
鱼类的摄食量。含有丙氨酸、甘氨酸、脯氨酸和组氨酸的小肽对日本
鳗鱼具有明显的诱食作用。在饲料中添加2%的小肽制品对欧鳗具有
明显的促诱食作用。邓岳松在饲料中添加植物活性小肽投喂史氏鲟稚
鱼的试验中发现, 史氏鲟对添加活性肽的饲料抢食凶猛性远远高于
不添加活性肽的饲料, 证明添加活性肽的确具有一定的诱食作用。
5.提高水产动物对矿物质元素的吸收利用率
小肽具有与金属元素结合的特性, 它与金属元素生成螯合物,
促进钙、铜、锌等金属元素的被动转运及在体内的储存, 加速小肽和
矿物元素的吸收。如酪蛋白磷酸肽( CPP) , 含有成簇磷酸丝氨酸的
小肽, 在动物小肠内能与钙结合而阻止磷酸钙沉淀的形成, 使肠道
内溶解钙的量大大增加, 从而促进钙的吸收和利用。在鲈鱼饲粮中添
加小肽后, 能极大地减少骨骼的畸形现象。饲料中添加一定比例的小
肽均会不同程度提高草鱼血浆中Ca、P、Mg 等矿物元素和小肽的含
量。在幼龄草鱼饲粮中添加鱼粉水解物小肽后, 能使草鱼血浆中镁的
含量显著增高。