小肽的营养及其在动物生产中的应用

   蛋白质是维持动物正常生理功能的重要营养物质。传统的观点一直认为动物采食的蛋白质，在消化道内蛋白酶和肽酶的作用下降解为游离氨基酸后才能被动物直接吸收利用。但在许多的试验中，人们发现动物对饲料各种氨基酸的利用程度不完全受单一限制性氨基酸水平的影响，按照蛋白质降解为游离氨基酸的理论使用氨基酸纯合日粮或低蛋白平衡氨基酸日粮，动物并不能达到最佳生产性能。随着人们对蛋白质消化吸收及其代谢规律研究的不断深入，人们又发现蛋白质降解产生的小肽(二肽、三肽)和游离氨基酸一样也能够被吸收，而且肽比游离氨基酸具有吸收速度快、耗能低、吸收率高等优势，小肽的营养的研究引起了重视。近年来对小肽的吸收机制、营养作用等方面的研究取得了很大进展，小肽营养理论已逐步应用于动物生产中。本文就动物对小肽的吸收机制、营养作用及应用效果作简述。
          1、小肽的吸收机制
         
         
      肽是由氨基酸通过肽键连接而组成的化合物。它是机体组织细胞的基本组成成分。最简单的肽是由两个氨基酸组成的二肽，其中含有一个肽键。含有三个、四个、五个等氨基酸的肽分别称为三肽、四肽、五肽等。由2-10个氨基酸通过肽键形成的直键肽称为寡肽或小肽；由肽键结合起来的多于10个氨基酸的聚合体则称为多肽。小肽早在1921年Boegland就提出了肽转运的可能性，但并未引起人们的重视。直到1960年Newey和Smyth研究发现，甘氨酸二肽可以完整的被吸收，为肽可以被完整吸收的推断提供了论据后才引起人们的重视。随后人们对肽在动物体内的转运机制，进行了大量的研究，并发现了动物小肠粘膜上存在着肽转运载体，尤其是1994年Fei、Dantzig等分别成功克隆了这些载体，至此人们以无可争辩的事实证明了寡肽尤其是小肽确实可以被动物直接吸收利用。近年来经一系列的研究证明，小肽的吸收机制与游离氨基酸不同，而且互不干扰（Jenson，1990），其中单胃动物对肽的吸收主要是由小肠粘膜上皮细胞来完成的，即主要在小肠中进行，其吸收机制可能有多种，目前已有证据证明小肽在动物体内可能有以下3种转运机制：
          1.1具有pH依赖性的H+/Na+交换转运体系，不消耗ATP。
         
      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，小肽从而以易扩散的形式进入细胞，引起细胞的pH值下降，H+/Na+通道被活化，H+被释放出细胞，细胞的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（Daniel等，1994）。
         
         
      1.2依赖H+或Ca+浓度的主动转运过程，需要消耗ATP但它完全不同于肠细胞对游离氨基酸的主动转运，是一个独立的过程。这种转运方式在缺氧或存在代谢抑制剂时被抑制。
         
          1.3谷胱甘肽(GSH)转运系统   
         
      GSH在细胞内具有重要的抗氧化功能，因而谷胱甘肽转运系统可能具有独特的生理意义，但其机制目前并不十分清楚。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（Vincerzini，1989）。因而小肽的吸收具有耗能低、转运速度快、载体不易饱和等优点，而游离氨基酸吸收慢、载体易饱和、吸收时耗能大。对猪、鸡等动物的十二指肠小肽混合物灌注试验充分表明，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)。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。另外，由于肽载体的存在，减少了单个氨基酸在吸收上的竞争，从而降低了氨基酸之间的拮抗作用，也可能是小肽高吸收的原因。反刍动物对小肽的吸收与单胃动物不同。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，由空肠、结肠、回肠、盲肠吸收的小肽进人肠系膜系统，而由瘤胃、网胃、瓣胃、皱胃和十二指肠吸收的小肽则进入非肠系膜系统。据试验，羊、牛经肠系膜系统吸收的小肽分别为52.01、49.48
      g／d，而经非肠系膜系统吸收的小肽则分别为308.40、427.74g／d（Dirienzo，1990）。以犊牛和绵羊为试验动物也发现在肠膜系统中，游离氨基酸的流量几乎为零，而肽结合氨基酸的流量则是两个系统结合氨基酸总流量的85%-90%（Webb，1990）。说明反刍动物血液中小肽的85%-90%由非肠系膜系统吸收，只有10%-15%的小肽通过肠系膜进入血液。可见非肠系膜系统是反刍动物吸收小肽的主要途径。
         
           2、小肽的营养作用
           ⒉⒈避免氨基酸之间的吸收竞争，促进蛋白质的合成
         
      据报道，当赖氨酸与精氨酸以游离形式存在时，两者相互竞争吸收位点，游离精氨酸有降低肝门静脉赖氨酸的倾向（Pharagyn和Ｂarley，1987）。当赖氨基以小肽形式存在时，前者对其吸收无影响。当以小肽形式作为氮源时，整体蛋白质沉积高于相应的氨基酸日粮或完整蛋白质日粮(Shibata和Onodera,1991)。肽日粮组小鼠体蛋白质合成率较相应氨基酸日粮组高26％（Funabiki，1990）。向猪十二指肠灌注寡肽后，血浆胰岛素的浓度高于灌注游离氨基酸组，而胰岛素的生理功能之一，是参与蛋白质合成中肽链的延伸，增加蛋白质的合成（Rerat等，1988）。日粮蛋白质完全以小肽的形式供给鸡，赖氨酸的吸收速度不再受精氨酸影响（施用晖等，1996）。当以小肽形式作为氮源时，整体蛋白质沉积效率高于相应游离氨基酸日粮或完整蛋白日粮（Boza等，1995）。Fanabiki(1990)也观察到小肽日粮组小鼠体蛋白合成率较相应氨基酸日粮组高26％。另外，由于小肽吸收迅速、吸收峰高，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。
          ⒉⒉促进矿物质元素的吸收利用
         
      许多研究都证实，酪蛋白水解产物中有一类含有可与Ca2+、Fe2+结合的磷酸化丝氨酸残基，能够提高它们的溶解性。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（施用晖等，1996）。对1-21日龄的乳猪饲料中分别添加小肽、右旋苷铁，结果发现肽铁组血清蛋白的含量高于右旋苷铁（李永富等，2000）。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（Zambonino
      Infante等，1997）。说明小肽能促进矿物质元素的吸收和利用。
          ⒉⒊促进瘤胃微生物对营养物质的利用
         
      饲料蛋白质进入瘤胃后，大部分迅速分解成肽以后才被微生物利用。瘤胃微生物蛋白合成所需的氮，大约有三分之二来源于肽和氨基酸，肽是瘤胃微生物合成蛋白质的重要底物（Arggde，1989）。以可溶性糖作为能源时，小肽促进可溶性糖分解菌的生长速度比氨基酸的促进作用高70％（CruzSoto等，1994）。Chen等(1987)发现奶牛瘤胃液内肽不足是限制瘤胃微生物生长的主要因素。因而肽能否对微生物生长有促进作用，主要取决于碳水化合物的发酵速度。对发酵速度快的可溶性糖，肽能够促进微生物生长，对发酵速度慢的纤维素类物质，巨肽不能促进微生物的生长。
      
          3、小肽在动物生产中应用
         
      动物生产中优化蛋白质营养不再仅仅是对饲粮进行大致的氨基酸平衡，以肽的形式来提供蛋白质比提供合成氨基酸更好，蛋白质营养的未来是肽营养（Sarah，2000）。因此，动物要获得最佳生产性能，在动物饲粮中添加肽制品，保持饲粮中含有一定数量的完整小肽，是提高饲料利用率，发挥其生产性能，提高经济效益的有效措施。
           ⒊⒈在猪禽生产中的作用
         
      用猪组织水解制品(DPS，富肽产品)取代仔猪饲粮中的乳清粉，添加率分别为6%，结果处理组在两周内具有较高的采食量和日增重以及较优的饲料利用率（Sarah，2000）。在蛋鸡基础日粮中添加小肽后，其产蛋量和饲料转化率显著提高，蛋壳强度也有提高趋势（施用晖等，1990）。在仔猪饲粮中添加“喂大快”(一种富肽制剂)，可使饲料转化率提高11.06%（汪梦萍等，2000），提高仔猪增重12.93%，腹泻率降低60%，经济效益提高15.63%（王碧莲等，2000）。在产蛋鸡日粮中添加0.1%和0.3%的小肽营养素，相应取代基础日粮中0.1%的蛋氨酸，经28天试验结果表明，添加小肽营养素可提高产蛋率和蛋均重4.99%、7.85%和6.95%、7.91%，料蛋比和破蛋率分别下降7.73%、51.29%和8.64%、70.78%，并随着小肽营养素添加量的增加作用有增强的趋势（孔庆洪等，2003）。在产蛋鸡后期的饲粮中添加2%的“喂大快”，结果摄食含小肽制品饲料的蛋鸡产蛋率和蛋重明显高于对照组而料蛋比显著降低（王碧莲等，2000）。分析其原因主要与“喂大快”中的生物小肽有关。
           ⒊⒉在反刍动物生产中的应用
         
      黑白花奶牛吸收的谷胱甘肽在乳腺GTPase(三磷酸鸟苷环水解酶)的作用下降解为Gly(甘氨酸)，Gly可作为乳蛋白合成的原料，促进乳蛋白合成（Pocill等，1981）。有研究表明，使用1-100mg／L的小肽-氨基酸混合物，可增加牛瘤胃有益菌合成菌体蛋白的数量，而10mg／L的小肽浓度是最理想的。肽可以刺激瘤胃细菌的生长，CengizAtasoglu(1999)试验研究饲料中的肽浓度影响绵羊瘤胃内的发酵速率，发现只添加氨基酸时不能刺激瘤胃发酵和微生物生长。
         
           ⒊⒊在水产养殖生产中应用。   
          用小肽代替部分海鲈苗日粮中的蛋白质后鱼苗的生长速度提高，提高增重率0.18-0.12个百分点（Zambonino
      Infante等，1997）。在一定量的低蛋白饲料中补充适量的含小肽物质，可以发挥高蛋白日粮的生产水平。在虾苗的饵料中添加0.5%小肽，能促进采食，增加进采食，增加生长速度及苗体的长度(钱利纯,1998)。在6-10克的日本鳗鲡饲料中分别添加100mg/kg和200mg/kg的有5个氨基酸的肽EGPP-5，养殖60天后，试验组的体重增长率分别比对照组提高了6.3%和37.5%。而在6-10克的日本鳗鲡饲料中分别添加100mg/kg和200mg/kg的有29个氨基酸的肽GAPP-29，养殖60天后，试验组的体重增长率分别比对照组提高了29.2%和33.7%（汪小东等）。小肽Ala-Gly-Gly，Ala-Val，Gly-Gly-Gly对虾幼苗具有明显的促生长作用（Teshima等，1993）。在鳗鲡饲料中分别添加了2%和4%的小肽制品，则添加了2%的小肽制品的试验组较对照组的生长率、摄食率和饲料效率分提高了38.62%、13.53%和8.05%（王碧莲等，2001）。

          4、小肽吸收的影响因素
          ⒋⒈小肽本身的理化性质
         
      小肽的吸收与其理化性质有一定关系。肽链的长度是影响小肽吸收的一个主要因素。一般认为二肽、三肽能被完整地吸收，而大于三肽的寡肽能否被完整吸收还存在争议，有人认为大于三肽以上的肽，需要肠道内酶的作用下水解为二肽、三肽才能吸收。小肽氨基酸残基的构型也是小肽转运的决定性因素之一，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。一般L型比D型、中性比酸碱性肽更易吸收（钱利纯，1998）；疏水性、侧链体积大的氨基酸如支链氨基酸或苯环氨基酸构成的肽，与载体具有较高的亲和力，因而比较容易吸收；而亲水性、带电荷的小肽与载体亲和力较小，则较难被吸收。
          ⒋⒉日粮蛋白质的含量与品质
         
      品质好，氨基酸平衡的蛋白质，以小肽释放为主；氨基酸平衡差的蛋白质，以释放游离氨基酸为主（Savoie，1987）。因而饲喂高品质蛋白质高含量的饲料时，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，肽的吸收也随之增加或降低。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有关，氨基酸平衡的蛋白质可产生数量较多的小肽，而劣质蛋白质则产生大量的游离氨基酸和少量分子量大的肽片段。对19种动、植物(豆科、谷物)蛋白进行体外消化试验，在胃蛋白酶、胰蛋白酶的作用下，动物性蛋白质释出的肽与游离氨基酸的比例高，豆科蛋白质次之，而谷物蛋白质释放量最低（Savioe等，1987）。乐国伟等(1996)也得到类似的结果，肽的释放量由大到小依次为酪蛋白、豆粉、蚕蛹、豆粕、豆饼、菜籽饼、玉米蛋白粉，即饲料蛋白质肽的释放量与有效赖氨酸呈正相关。饲料肽的释放量与碱性从含量相关的蛋白质含量呈正相关（刘选珍等，1996）。
       
         
            ⒋⒊动物对日粮的采食水平 
         
      长期限食（采食水平为自由采食的50%），大鼠肠道吸收L-蛋氨酸的能力增强，而投喂蛋白质的饲料1周后，甘氨酸、亮氨酸的吸收增加，3周后增加到投喂高蛋白饲料时时的3倍，而10周后则又于1周时相似（Webb等，1992），说明不仅对蛋白质限食，而且对动物限食时间的长短及底物均可影响氨基酸和肽的吸收。
          ⒋⒋动物的生理状态
         
      动物的生理状态和代谢变化也会影响小肽的吸收。动物在不同的生理阶段，其利用小肽的能力也不相同，其年龄、健康状况、生长阶段等都会影响其对小肽的吸收利用情况。
         
          5、小结   
         
         
      小肽对促进蛋白质的合成，促进矿物质吸收利用及瘤胃微生物的生长有良好的作用，以肽的营养理论指导饲料配方及生产，是开发利用蛋白质资源，降低成本，促进动物生产性能发挥，减少氮对环境的不良影响的有效方法。但动物对肽利用机制及肽制品的研发推广还需要进一步加强。因此，加强小肽营养理论研究，加大肽制品的研发推广工作是今后工作的重点。