小肽营养及其在水产养殖中的应用进展

长期以来,人们一直认为动物采食的日粮蛋白质在消化道内降解成小肽和游离氨基酸,游离氨基酸可以被动物直接吸收利用,而小肽只有进一步降解成游离氨基酸才能被利用。后来发现,蛋白质降解产生的小肽也能被动物直接吸收。从此,小肽在动物营养中的应用开始了广泛的研究。水产养殖的研究表明,添加适量的小肽可促进鱼类的生长,增强水产动物的免疫力和提高成活率、矿物元素利用率、饲料转化率。本文针对小肽的吸收与代谢机制、影响小肽吸收和释放的因素以及小肽在水产养殖中的应用等方面做一论述。1小肽的代谢小肽SMALLPEPTIDES,SP,一般是指由23个氨基酸组成的寡肽OLIGOPEPTIDE,可直接被消化道吸收进入循环系统,被组织代谢利用。11小肽的消化吸收鱼类消化道分化简单,消化道较短,只有畜禽的1/31/5,消化腺也不发达,消化酶因为体温低活性也不高,消化道中起到消化作用的细菌种类少,数量不多。鱼类淀粉酶活性很弱,不能利用碳水化合物作为能源物质,只能依靠消化饲料中的蛋白质为机体提供能量。鱼类从饲料中摄取蛋白质后,首先在消化道内被胃肠中的蛋白酶分解成为氨基酸,这些氨基酸被吸收后,再依靠蛋白质合成酶,并以DNA为模板合成鱼体所需的蛋白质。日粮中蛋白质经动物消化道内一系列酶的作用最终降解为游离氨基酸和寡肽。其中的寡肽在动物小肠绒毛刷状缘受到氨肽酶A和氨肽酶N的作用,最终以游离氨基酸和寡肽的形式被动物吸收利用。小肽的吸收具有耗能低、转运速度快、载体不易饱和,没有游离氨基酸相互竞争共同吸收位点而产生的拮抗作用等优点。DANIEL等1994认为,肽载体吸收能力可能高于各种氨基酸载体吸收能力的总和。小肽中氨基酸残基被迅速吸收的原因除了肽吸收机制本身外,可能是肽本身对氨基酸或其残基的吸收具有促进作用。对猪、鸡等动物的十二指肠小肽混合物灌注试验表明,小肽混合物的吸收率明显高于氨基酸混合物RERAT等,1988乐国伟等,1997、1998。12小肽在动物体内的转运单胃动物肠细胞对小肽的转运机理可能有以下3种形式具有PH值依赖性的H/NA交换转运体系,不消耗ATP依赖H或CA2浓度的主动转运过程,需要消耗ATP,这种转运方式在缺氧或存在代谢抑制剂时被抑制谷胱甘肽GSH转运系统,GSH在细胞内具有重要的抗氧化功能,但其机制目前并不十分清楚。一般认为小肽转运载体分酸性、碱性和中性三类。目前动物体内的小肽转运载体发现的至少有五种,其中研究最广泛的是PEPT1载体和PEPT2载体。PEPT1和PEPT2都是依质子的寡肽转运载体POT家族的成员。PEPT1是低亲和力、高容量的肽载体,主要在消化道中表达,在肾脏中也有微弱的表达PEPT2是高亲和力、低容量的肽载体,主要在肾脏中表达。影响小肽转运载体转运的因素有以下几方面营养水平。营养不良将会显著影响动物对小肽的吸收。胰岛素。胰岛素促进PEPT1对二肽的转运,胰岛素动员了胞浆池中贮存的PEPT1,从而增加PEPT1的数量,也就增加对二肽的转运。细胞内的CAMP水平可抑制小肽的转运。小肽与不同的羧基脂肪酸结合,可明显增加底物的疏水性,从而与PEPT1的亲和力增加另外环状二肽比线型二肽更能高效稳定地被转运。2影响小肽释放和吸收的因素21影响小肽释放的因素日粮蛋白质的含量和品质。饲喂高蛋白质含量饲料时,动物肠道刷状缘肽酶的活性增加饲喂低蛋白或无蛋白饲料时,肽酶的活性降低,肽的吸收也随之降低。在消化过程中,小肽形成的数量和比例与日粮蛋白质的品质也有关,氨基酸平衡的蛋白质可产生数量较多的小肽劣质蛋白质产生大量的游离氨基酸和少量分子量大的肽片段MEISTE,1987。不仅日粮小肽营养及其在水产养殖中的应用进展谷伟王淑梅徐奇友谷伟,东北农业大学动物科学技术学院,150030,哈尔滨。王淑梅,单位及通讯地址同第一作者。徐奇友通讯作者,中国水产科学研究院黑龙江水产研究所。收稿日期20060207饲料工业2006年第27卷第5期肽营养10中氨基酸的比例影响小肽的释放,氨基酸的种类也影响小肽的释放。SAVIOE等1987、乐国伟等1996试验表明,饲料蛋白质肽的释放量与有效赖氨酸呈正相关。加工、贮藏条件。加工、贮藏条件是影响蛋白质消化过程中小肽释放的重要因素。SWAVSGOOD和CATIGINANI1991指出,经过加热或长期存放的豆粕中肽的释放量仅为有效LYS含量高的新鲜豆粕的63,其原因可能是发生了美拉德反应而使LYS残基与其相邻的氨基酸残基之间的肽键难以断裂,从而影响蛋白质的消化率。RESTANI等1992在体外水解试验中发现,蒸制加工后的肉品小肽释放量少,而冷冻、干燥或鲜肉则释放较多的小肽。消化道内蛋白酶。动物摄入的蛋白质在消化道内蛋白酶的作用下水解生成肽和游离氨基酸。胰蛋白酶和羟基肽酶只作用于由赖氨酸和精氨酸的羧基所组成的肽键胃蛋白酶可水解几种不同的肽键,使蛋白质大部分降解为多肽和少量氨基酸。在不同肠段、肠腔及肠细胞中,这些酶的分布数量、相对比例及活性不同TARVID,1995,从而不同程度地影响小肽的释放。22影响小肽吸收的因素小肽本身的理化性质一是肽链长度。随着氨基酸含量的增加,小肽的吸收速率会显著下降。目前的研究认为二肽和三肽能完整的吸收,但三肽以上的寡肽是否能完整吸收还存在争议。二是构型。一般L型比D型更容易吸收,中性氨基酸残基构型比酸性氨基酸残基构型的肽更容易吸收。当赖氨酸位于N端与组氨酸构成二肽时,要比它位于C端时吸收快,而当它在C端与谷氨酸构成二肽时,其吸收速度更为迅速。三是小肽载体。疏水性、侧链体积大的氨基酸如支链氨基酸、蛋氨酸或苯环氨基酸构成的肽与载体具有较高的亲和力,比较容易吸收而亲水性、带电荷的小肽与载体亲和力较小,则较难被吸收。动物因素大量研究表明,动物对氨基酸的吸收随着动物种类、年龄、生理阶段和肠道位置的不同而发生明显变化,因此可以推测,动物对小肽的吸收也会有相应的变化。刘栋辉等2004试验结果显示,影响太平洋鲑鱼血液循环中小肽含量的因素不仅是肠道中的小肽,消化道和机体其它组织的代谢活动也影响血液循环中小肽的含量。日粮采食水平WEBB等1992研究得出,长期对大鼠限制采食自由采食量的50,使肠组织吸收LMET及LMETLMET的能力上升而对仓鼠限制采食的研究中,肽吸收水平却下降。代谢调节因子近年来的研究表明,小肽不仅是机体蛋白质代谢的底物,也是重要的生理调节物、生长激素、兴奋剂等调节因子,它可以直接作为神经递质,也可以间接刺激肠道受体激素或酶的分泌而发挥作用。同样,胆固醇类的生长激素、兴奋剂等调节因子代谢变化也会反过来影响到蛋白质的利用效率。3小肽的主要生理作用蛋白质水解产生的某些小肽具有免疫活性作用。MEISET等1997发现,经蛋白酶、凝乳酶消化获得的酪蛋白C末端序列193209,可诱发大鼠淋巴细胞大量增殖。除酪蛋白外,乳铁蛋白和大豆蛋白酶水解产生的某些小肽也同样具有免疫活性作用。小肽可以直接作为神经递质刺激肠道受体激素或酶的分泌而发挥作用。BANT1979从酪蛋白水解产物中分离出酪啡肽,发现其氨基酸序列与内源的阿片肽N末端的序列相似。小麦谷物蛋白的胃蛋白酶水解物中存在阿片肽的前体,可完整地进入血液循环作为神经递质而发挥生理活性作用乐国伟等,1997。肌肽是典型的抗氧化活性小肽,CHEN等1993报道,肌肽可在体外抑制被铁、血红蛋白、脂质氧化酶和单态氧催化的脂质氧化作用。证明有若干可抑制多酚氧化酶PPO的低分子小肽,除了抑制PPO外,这些肽尚可以通过与PPO催化的醌式产物反应而减少食物褐变,从而防止聚合氧化产物的产生。除以上功能外,小肽能阻碍脂肪的吸收和促进脂质代谢。体内小肽可促进葡萄糖的转运且不增加肠组织的氧消耗。鸡蛋蛋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。4小肽在水产中的应用41满足水产动物对蛋白质的需求,促进机体生长小肽与游离氨基酸具有相互独立的吸收机制,这就有助于减轻由于游离氨基酸相互竞争共同吸收位点而产生的拮抗作用。试验证明,小肽可以完整的形式被机体吸收进入循环系统,从而被组织利用来合成蛋白质或者直接合成生理活性物质,而且其合成蛋白的速度远远高于氨基酸。冯健等2004试验结果表明,草鱼血浆中肽量的增加与肠道提供的肽种类和数量有关,草鱼肠道能够完整地吸收某些小肽进入血液循环。冯健等2005对草鱼血浆肽进行HPLC分析表明,日粮中添加鱼粉水解物小肽后,草鱼血浆中小肽的含量较对照组显著提高,说明小肽可以完全进入血液循环,血液循环中小肽的量可能受到饲料中小肽量的影响。易军2005试验结果表明,鲤鱼血浆中肽量的增加与肠道提供的肽种类和数量有关,鲤鱼肠道能够完整地吸收某些小肽进入血液循环。刘栋辉等2004试验结果表明,太平洋鲑鱼血浆中肽量的增加与肠道提供的肽的种类和数量有关,太平洋鲑鱼肠道谷伟等小肽营养及其在水产养殖中的应用进展肽营养11能够一定程度地完整吸收某些小肽进入血液循环。ZAMBOHINO等1997分别用20和40的小肽替代鱼粉饲养海鲈3周后发现,鲈鱼生长速度明显高于对照组。王碧莲等2001研究表明,饲料中添加喂大快海鱼蛋白水解提炼的天然活性小肽制品,鳗鱼生长速度显著高于对照组。TESHIMA等1993的研究表明,小肽ALAGLYGLY、ALAVAL、GLYGLYGLY对对虾幼苗具明显促生长作用。许培玉等2004试验表明,添加15小肽制品可显著提高南美白对虾的相对增重率、体长增长率,降低饲料系数P005。刘福星2004试验表明,在南美白对虾饲料中添加6乐能小肽可使虾的生长速度提高125,饲料转化效率提高84,成活率提高1067可使虾体颜色接近野生虾体色,同时虾体饱满度增加,从而提高虾的品质。42增强水产动物的免疫力,提高其成活率蛋白质分解产物分子的大小对鱼类的发育起着重要的作用。活性小肽可令幼小动物的小肠提早成熟以及促进小肠绒毛的生长,提高机体的免疫能力。酪啡肽具有增进采食量、提高血液中胰岛素水平、促进淋巴细胞增生、调节动物免疫系统的功能。胸腺肽则有促进淋巴细胞分化成熟,提高动物免疫机能的功能酪蛋白水解产生的肽可促进巨噬细胞的吞噬作用脾脏活性肽也可以提高机体免疫能力。许培玉等2004试验表明,日粮中添加15小肽可显著提高南美白对虾的成活率P005。李清等2004试验结果表明,随着小肽用量的增加,成鲤血液中免疫球蛋白IGM和补体C4逐渐升高。CAHU等1995报道,在日粮中添加酪蛋白水解产物后,能提高金鱼和海鲈鱼的存活率。ZAMBONINO和ZNFANTE等1997报道,用小肽代替部分海鲈鱼鱼苗日粮中的蛋白质后,鱼苗的生长速度和存活率提高。邓岳松2004试验结果表明,饲料中添加植物活性小肽可以提高史氏鲟稚鱼的摄食量,提高饲料转化率和免疫力。43提高水产动物的采食量和饲料消化率研究表明,小肽比氨基酸更容易、更快地被机体吸收利用,能有效刺激和诱导小肠绒毛刷状缘酶的活性上升,并促进动物的营养性康复。使存在于绒毛膜中酶活性提高,表明酶水解蛋白的能力提高,机体对小肽的吸收加强。可见,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,它通过诱导小肠中一些酶活性的提高,而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。例如,大豆小肽可以作为那些肠道发育还不完全的幼龄水产动物的饲料蛋白源。ZALOGA1991研究表明,以寡肽形式作为氮源时,整体蛋白质沉积率高于相应氨基酸日粮或完整氨基酸日粮。许培玉等2005试验表明,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10、15时,消化酶的活性也达到最大,亦可证实小肽制品可剌激消化酶的分泌,从而促进营养物质的消化吸收。王碧莲等2001研究表明,饲料中添加2喂大快,欧鳗的摄食率明显高于对照组,表明添加适量喂大快对欧鳗具有诱食作用。同时,王碧莲等指出其诱食效果可能由两方面因素造成,TAKIIETA1986的研究显示,丙氨酸、甘氨酸、脯氨酸和组氨酸对日本鳗具有明显的诱食作用。喂大快产品中除大量小肽外,还含有相当数量游离氨基酸,因此它的诱食功效可能是其中含有欧鳗所喜食的游离氨基酸所致。喂大快中某种构型的小肽可能对欧鳗具有诱食作用。冯健等2005试验结果表明,草鱼日粮中添加一定比例的鱼粉水解物小肽可提高饲料表观消化率和蛋白质消化率,增加血液循环中生物活性肽的含量,增加体内氮的沉积,减少肝、胰脏和肠系膜脂肪储积,从而提高机体对日粮中蛋白质的利用率。44提高水产动物对矿物元素的吸收利用率小肽可与钙、锌、铜、铁等矿物离子形成螯合物增加其可溶性以利于机体的吸收。FOUAD1974指出,位于五元或六元环络合物中心的金属离子可通过小肠绒毛刷状缘以小肽形式被吸收。MARIA等1995报道,肉类水解产物中的肽类能使铁离子的可溶性、吸收率提高。INFANTE等1997报道,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储存。张滨丽20