【寡肽的营养研究新进展】
胡瑞江 (江西省金牛集团养猪育种中心,江西 南昌330044)
中图分类号:S852.2 文献标识码:B
过一直认为蛋白质必须水解为游离氨基酸才能被吸收。其实,大量寡肽可逃脱被消化成游离氨基酸的命运,而直接以肽的形式吸收进入体循环。
最近一二十年来,对肽的营养研究主要集中在寡肽的吸收机制,寡肽与游离氨基酸吸收的关系,蛋白质在消化过程中寡肽的释放规律,寡肽的转运和代谢规律,寡肽对内分泌、氮沉积、组织蛋白质周转代谢的作用和影响,肽的生理活性作用。通过研究,对肽的代谢特点和营养作用已有了许多新的认识。
寡肽的吸收机制及其特点
血液特刊环中肽类的来源主要有以下几种方式:①消化道吸收;②机体合成;③体蛋白分解;④肠外营养方式,如皮下、肌肉、静脉注射含二肽的氨基酸溶液;⑤服用具有肽类结构的药物。其中第一种是血液循环获得肽类最主要的方式(Adibi,1997)。
寡肽的吸收机制与游离氨基酸完全不同。游离氨基酸的吸收是一个主要依靠Na+泵的主动转运过程,而寡肽的吸收是一个主要依赖H+或Ca2+离了浓度电导而进行的消耗能量的转运过程。大多数寡肽的吸收和转运需要一个酸性环境,1分子肽需2个H+。肠粘膜上存在肽的转运载体。Daniel(1994)认为,肽载体转运能力可能高于各种氨基酸载体转运能力的总和。
肠细胞对游离氨基酸的主动转运,存在中性、碱性、酸性氨基酸和亚氨基酸四类系统。游离氨基酸(FAA)的逆浓度梯度转运,依靠不同的Na+离子泵转运系统而进行(Matthews等,1991)。而寡肽的吸收机制与其完全不同,寡肽的吸收是逆浓进行的,其转运系统可能有以下3种:①依赖氢离子浓度或钙离子浓度的主动转运过程(Takuwa等,1985;Vincenzini等,1989),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。②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。在转运过程中H+向细胞内的电化学质子梯度供能,质子运动的驱动力产生于刷状缘顶端细胞的Na+ H+互转通道的活动。当寡肽以易化扩散方式摄入细胞,引起细胞内pH值下降,并活化NA+H+互转通道而喷放出H+离子,使细胞内pH值恢复到原来水平。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+时,则以逆底物浓度的生电共转运(Daniel等,1994)。③第三种是谷胱甘肽(GSH)转运系统(Vincenzini等,1989),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。
与游离氨基酸吸收相比,寡肽转运系统具有转运速度快、耗能低、不易饱和的特点(Rerat等,1995),而FAA吸收慢、载体易饱和、吸收时耗能高。大量的试验已证实,在肠道中形成的寡肽,其大多数氨基酸残基比单个氨基酸吸收更迅速、有效。Rerat等(1998)在猪的试验中观察到当十二指肠灌注肽的混合物时,除了蛋氨酸之外,出现在门静脉的氨基酸都比灌注相应的氨基酸混合物更早,且吸收峰更高,表明寡肽混合物吸收率高。乐国伟等(1997)报道,分别在鸡的十二肠灌注CSP(主要由寡肽组成的酶解酷蛋白)和相应组成的游离氨基酸混合物,10分钟后CSP组门的静脉血液循环中的一些寡肽量和总肽量显著高于FAA组。Daneil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,寡肽中氨基酸残基被迅速吸收的原因,除了寡肽吸收机制本身外,可能是寡肽本身对氨基酸或其残基的吸收有促进作用.作为肠腔的吸收底物,寡肽不仅能增加刷状缘氨基肽酶和二肽酶的活性,而且还能提高寡肽载体的数量(Bamba,1993)。
2 寡肽的营养作用
2.1 消除游氨基酸的吸收存在相互竞争的现象。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拮抗作用。施用晖等(1996)在研究不同比例寡肽与游离氨基酸对鸡氨基酸吸收的影响时发现,当完全以寡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。
2.2 加快蛋白质的合成
Boza等(1995)报道,当以寡肽形式作为氮源时,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。乐国伟等(1996)报道,雏鸡在灌注酷蛋白水解产物寡肽后,组织蛋白质合成率显著高于相应FAA混合组。蛋白质的合成受到多种激素的调控,Rerat等(1988)报道,向猪十二指肠灌注寡肽后,血浆胰岛素的浓度高于灌注FAA组。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。肌肉蛋白质的合成率与动静脉氨基酸差存在相关性(Boisclair,1993)。在吸收状态下,其差值越大,蛋白质的合成率越高。由于寡肽的吸收迅速、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。
2.3 提高生产性能
Parisini等(1989)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.其原因可能与肽链的结构功能有关.施用晖等(1996)报道,在蛋鸡基础日粮中添加肽制品后,其产蛋率和饲料转化率显著提高,蛋壳强度也有提高的趋势。蛋白质在经酶解时,可能产生具有特殊生理活性的寡肽,参与机体的生理活动,从而促进生产性能的提高。
2.4 有利于矿物质元素的吸收和应用
Zambonino Infante等(1997)报道,在鲈针苗日粮中添加寡肽后,能极大减少骨骼的畸形现象。Maria等(1995)报道,肉类水解物中的肽能使亚铁离子的可溶性、吸收率提高。施用晖等(1996)报道,在蛋鸡日粮中添加寡肽制品后,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寡肽制品中含有具有金属结合性的寡肽,能促进Ca、Fe、Cu和Zn的被动转过程及在体内的储存。
3 寡肽的释放及其影响因素
3.1 蛋白质品质与肽的释放
蛋白质进入消化道后在许多酶(胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶、羧肽酶A、羧肽酶B、氨肽酶、二肽酶)的共同作用下水解成寡肽或游离氨基酸。研究表明,寡肽和游离氨基酸的释放量及比例与蛋白质的口质有关。
Raghunath等(1987)分别以α-乳清蛋白、鸡蛋蛋白、羊肉蛋白分离物、小麦谷蛋白、玉米蛋白作为小鼠饲粮(含蛋白质20%)的蛋白质饲料,并对回肠滤液进行了分析,发现动物性蛋白质产生较大比例的肽,而植物性蛋白质产生较多的游离氨基酸。Sklan 和Huuitz(1980)发现,采食酪蛋白的鸡,其某些肠段的寡肽量高于采食大豆粕的鸡。Savoie等(1987)用胃蛋白酶和胰蛋白酶对19种动、植物性蛋白质进行体外处理时,动物性蛋白质释放出的肽多于豆料蛋白质,而谷物蛋白质肽的释放量最低。
3.2 加工、贮藏条件与肽的释放
Restani等(1992)在体外水解试验中,发现蒸制加工后的肉品与冷冻、干燥及鲜肉相比,前者释放的SP量少,而鲜肉或冷冻干燥肉品的SP释放量高。有效赖氨酸含量低,经加热长期存放的豆粕,寡肽释放量仅为Alys含量高的新鲜豆粕的63%(乐国伟等,1996年)。
3.3 肽链长度与肽的释放
目前的研究认为,二肽和三肽能完整地吸收,但三肽以上的寡肽(Oligo-Peptide,OP)是否能完整吸收还有争议.Grimble等(1986)报道,肠道对大于三肽的寡肽吸收慢于寡肽,肠道内胰蛋白酶、肽酶对其进一步水解可能是寡肽和FAA所占比例较高时,寡能诱导肠肽酶的分泌(Bambo等,1993),在肠肽酶的进一步作用下水解释放出游离氨基酸,使FAA的浓度提高,从而加剧FAA吸收的竞争抑制,进一步减慢肽的吸收速度。
3.4 蛋白质的氨基酸组成与肽的释放
Matoba等(1982)报道,胃蛋白酶,胰酶消化酪蛋白所释放的大分子肽量多于大米朊和小麦朊。乐国伟等(1996)以几种不同动、植物蛋白质饲料胃蛋白酶一胰酶水解产物的肽链链长与蛋白质的氨基酸组成相关分析表明,脯氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、某氨酸含量高则链越短。含疏水性的苯丙氨酸的肽类对肽载体的亲合力高,且影响蛋白质水解释方的肽链长度,以肽形式吸收可能是苯丙氨酸吸收本身的需要。
4 寡肽的生理活性及其应用
4.1 肽的生理活性作用
蛋白质水解产生的某些肽具有免疫活性作用。Jolle等(1981,1982)的研究表明,β-酪蛋白水解产生的肽类,可以促进腹膜内巨噬细胞的体外吞噬作用。这些肽被证实为三肽和六肽(Berthou等,1987;Mogliore-Samour等,1989)。此外,Coste等(1992)报道, β-酪蛋白的胃蛋白酶一糜蛋白酶消化产物中的多肽,可促进大鼠成熟的淋巴细胞和未成熟的脾细胞的增殖。除酪蛋白外,乳铁蛋白和大豆蛋白质的酶水解产物中的肽也不同样具有免疫活性作用。
蛋白质在消化中水解产生的某些肽类具有神经递质的作用。例如,β-酪蛋白的水解生成的酪啡肽片肽的N-末端排列顺序相似(Morley,1981,1982)。以β-酪蛋白的水解产物中进一步纯化出的六肽(Tyr-Pro-Phe-Pro-Gly-Ily)和四肽(Tyr-Pro-Phe-Pro),在体外均具有阿片肽的活性(Brantle,1985)。除酪蛋白外,小麦谷蛋白的胃蛋白酶水解产物中也存在有阿片肽作用的肽,这种生物活性肽在肠道可完整吸收进入血液循环,作为神经递质而发挥生理活性的作用(乐国伟等,1997)。
酪蛋白水解产生的某些肽还可促进大鼠肠细胞分泌缩肚囊素(CCK)(Cuber等,1989.1990)。从鸡蛋蛋白中提取的肽能促进细胞的生长和DNA的合成(Azuma等,1989)。
4.2 肽的应用
动物摄入蛋白质后,在消化道内蛋白酶的作用下,水解成寡肽和游离氨基酸。在不同肠段腔及肠细胞中,这些酶的分存、数量、相对比例及活性不同(Tarvid,1995)。胰蛋白酶、糜蛋白酶以及肠肽酶的分化产物的影响(Makkink等,1994;Sonoyama等,1994),因而蛋白质氨基酸的组成和含量可能决定了寡肽和FAA的释放数量和比例。
许多研究认为,与FAA相比较,寡肽的吸收属细胞间微孔吸收的所谓“高吸收”(per-sorption)的一种。一般是上皮细胞脱落留下的空缺部位或细