◆作者:鄧華彬
◆單位:佛山市雷米高動物營養(yǎng)保健科技有限公司
小肽(Small Peptide,SP)是蛋白質(zhì)水解后的主要產(chǎn)物,是動物消化蛋白質(zhì)后吸收的主要形式,由2個或者2個以上的氨基酸組成,相對分子質(zhì)量在1000~1800之間,一般認為小肽指的是二肽和三肽,也被稱為寡肽、低聚肽、微肽、短肽和小分子活性肽。傳統(tǒng)蛋白質(zhì)理論認為,飼料中的蛋白質(zhì)在動物胃腸道消化酶的作用下水解為小肽和游離氨基酸,其中小肽在肽酶的作用下進一步水解為游離氨基酸,再以游離氨基酸的形式被腸道吸收進入血液循環(huán)。根據(jù)這種理論,蛋白質(zhì)營養(yǎng)實質(zhì)上指的是動物對氨基酸的需要,只要按照動物的“理想氨蛋白”模型提供純合成單體的氨基酸,就能達到最好的喂養(yǎng)效果,但實際研究結(jié)果表明,這種飼喂效果不僅不理想反而比不上蛋白質(zhì)喂養(yǎng),科研工作者們推斷出是小肽具有重要作用,從而提出“小肽營養(yǎng)”?,F(xiàn)代研究認為,動物消化酶將蛋白質(zhì)水解后的主要產(chǎn)物就是小肽,這些小肽能夠以完整的形式被腸道吸收進入血液循環(huán)而被組織直接利用。目前,各種畜禽及水產(chǎn)飼料公司均有開發(fā)以小肽為功能性添加劑的飼料。本文旨在綜述小肽的制備方法、功能性研究以及在動物上的使用,為其在動物營養(yǎng)中的更廣泛應(yīng)用提供參考。
小肽可以由蛋白質(zhì)在動物機體內(nèi)被消化酶降解而來,但是隨著小肽類化合物被應(yīng)用于醫(yī)藥、保健品、調(diào)味料、飼料添加劑等,其社會需求量日益增大,通過生物降解、化學合成的方法生產(chǎn)小肽的研究日益增多。
生物降解方法:小肽一般由蛋白原料降解而來,這些蛋白原料可以來源于植物,也可以來源于動物,主要包括乳粉、大豆、肉類、魚類及其副產(chǎn)品,在原料經(jīng)過檢測、預(yù)處理后,通過酶解、發(fā)酵、分離純化之后得到半成品,再經(jīng)過濃縮、干燥得到成品,根據(jù)原料來源可以分為乳肽、豆肽、鮮肉(魚)肽等。這類小肽與傳統(tǒng)蛋白原料相比,更易消化吸收,主要原因是小肽可以誘導小腸中一些酶活性的提高,提高營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收率,而使小腸消化功能增強,特別是對消化道未發(fā)育成熟、消化酶活性低的幼齡動物有減少腸道應(yīng)激提高免疫力的作用。對于植物蛋白原料,其包含了大量的抗營養(yǎng)因子和蛋白抗原成分(如大豆球蛋白和伴大豆球蛋白),影響了營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收,嚴重時甚至導致動物腹瀉,而經(jīng)過酶解和發(fā)酵工藝后,抗營養(yǎng)因子和蛋白抗原成分絕大部分被降解,提高了植物性蛋白原料的利用效率。
化學合成方法:化學合成小肽具有合成路線簡單、原料成本不一、環(huán)保、產(chǎn)物收率較高等特點,同時具有可批量生產(chǎn)、穩(wěn)定的優(yōu)勢。就市場需求而言,化學合成方法主要生產(chǎn)包括L-肌肽、丙氨酰-谷氨酰胺、阿斯巴甜及紐甜、N-乙酰天門冬氨酰-谷氨酸等二肽,精氨酰-甘氨酰-天冬氨酸肽,谷胱甘肽,酪絲亮肽和酪絲纈肽等三肽?;瘜W合成方法生產(chǎn)的小肽多用于醫(yī)藥領(lǐng)域,除了其本身具有的功能性作用外,也可以用作一些藥物的修飾結(jié)構(gòu),從而降低藥物副作用,提高藥物效率。
小肽與蛋白質(zhì)相比可以直接被小腸黏膜的上皮細胞完全吸收,不需要腸道消耗能量降解蛋白質(zhì),從而能夠促進小腸對其他蛋白質(zhì)的消化利用,控制了進入大腸供微生物利用的氮源,進而減少在大腸后段生成氨氣和有毒胺類,減少對腸道的損傷從而保護了腸道。有學者發(fā)現(xiàn),在斷奶仔豬日糧中添加小肽后,與對照組相比,小腸(十二指腸、空腸、回腸)的絨毛高度顯著升高、隱窩深度顯著降低、絨毛高度與隱窩深度的比值顯著升高,說明了小肽能夠改善仔豬斷奶過程中腸道應(yīng)激引起的小腸絨毛受損。還有學者發(fā)現(xiàn),飼喂添加蛋白原料酶解后小肽的斷奶仔豬小腸黏膜DNA、RNA和蛋白含量要高于飼喂普通蛋白原料的對照組,并且麥芽糖酶活性顯著性升高,說明小肽能夠促進斷奶仔豬的小腸黏膜生長和發(fā)育。因此,小肽具有保護腸道結(jié)構(gòu)與功能的作用。
蛋白質(zhì)是動物維持正常生命活動的必需營養(yǎng)素之一,而在飼料原料中,以蛋白質(zhì)原料的價格相對較高,如何提高蛋白質(zhì)的利用效率是減少飼料成本的有效措施。小肽和游離氨基酸的吸收方法和機制是完全獨立的,在飼料中添加小肽能夠避免腸道吸收氨基酸因為相互競爭的共同吸收位點而產(chǎn)生拮抗作用,從而可以提高氨基酸的吸收速率,促進飼糧中蛋白質(zhì)的利用。動物消化利用飼糧中的蛋白質(zhì),一部分用于維持生命活動的需要,一部分作為沉積蛋白用于動物生長。國外有研究表明,通過瘺管手術(shù)向豬的十二指腸中注入小肽和游離氨基酸的混合物時,小肽的吸收速率較游離氨基酸更快;另一項研究表明,飼料中添加小肽能夠促進生長仔豬體內(nèi)蛋白質(zhì)的沉積,加速蛋白質(zhì)的合成。因此,小肽能夠提高蛋白質(zhì)的利用效率。
對于幼齡動物而言,其消化系統(tǒng)尚未發(fā)育完全,酶系統(tǒng)發(fā)育也不成熟,對于飼料中的營養(yǎng)成分吸收不完全,飼料利用率低,動物生長發(fā)育緩慢。動物的生長發(fā)育速度與體內(nèi)蛋白質(zhì)的沉積速率是成正相關(guān)的,小肽能夠加速體內(nèi)蛋白質(zhì)的沉積,同時小肽具有促進動物腸道生長發(fā)育的作用,并協(xié)調(diào)各種養(yǎng)分的利用,所以具有提高動物生產(chǎn)性能的作用。小肽能夠促進動物免疫系統(tǒng)的發(fā)育,提高其健康水平,部分小肽還具有生理活性,可以作為生理調(diào)節(jié)物直接刺激腸道促進激素和酶的分泌,提高營養(yǎng)物質(zhì)的利用率。在斷奶仔豬飼糧中添加少量的小肽制品,能夠顯著提高日增重和料重比;奶牛日糧中添加不同含量的小肽后,奶牛的平均日產(chǎn)奶量、乳蛋白和乳脂率隨著小肽含量的增加而提高。在動物飼糧中添加小肽后,能夠改善動物生產(chǎn)性能,提高飼料報酬。
小肽能夠促進胃腸道中有益菌群的增殖,特別是在反芻動物中,小肽能夠促進瘤胃微生物生長效率,提高菌體蛋白的合成,增強機體胃腸道免疫機能。小肽主要是通過縮短細胞分裂周期來促進微生物的生長,加快腸道微生物的增殖速度,在動物機體的免疫調(diào)節(jié)中起著非常重要的作用。小肽保護斷奶仔豬腸道健康,一方面是由于能夠緩解斷奶仔豬腸道應(yīng)激,另一方面是能夠有效刺激和誘導小腸絨毛膜刷狀緣酶的活性,維持腸道屏障功能。在動物實驗中,日糧中添加小肽能夠增加獺兔脾臟、胸腺、淋巴結(jié)等免疫器官指數(shù);在體外實驗中,酶解小肽混合物能夠顯著提高小鼠脾臟淋巴細胞增殖和巨噬細胞吞噬異物的能力。因此,小肽是通過調(diào)節(jié)胃腸道微生物結(jié)構(gòu)和促進免疫器官發(fā)育,來達到調(diào)節(jié)免疫機能的作用。
動物機體內(nèi)產(chǎn)生過多的活性氧自由基誘導的氧化損傷是引起機體組織器官損傷、衰老以及細胞死亡、癌變的主要原因之一,能夠直接影響動物的生產(chǎn)性能,如生長育肥豬生長性能低下、奶牛產(chǎn)奶量以及蛋雞產(chǎn)蛋率均會顯著性下降。動物機體內(nèi)有多種抗氧化酶,正常情況下,機體產(chǎn)生活性氧自由基的速率與抗氧化酶清除速率保持動態(tài)平衡,當抗氧化酶不足以清除體內(nèi)產(chǎn)生的自由基便會產(chǎn)生氧化應(yīng)激,導致動物機體組織和細胞氧化損傷。動物實驗證明,仔豬斷奶、奶牛在高溫環(huán)境下、小鼠在病理狀態(tài)下均會產(chǎn)生氧化應(yīng)激,而在動物飼糧中添加一定量的小肽,與對照組相比能夠顯著提高機體組織中抗氧化酶的活性,同時降低氧化產(chǎn)物的含量。由此可見,在日糧中添加小肽可有效降低自由基氧化速率和減少脂質(zhì)過氧化物含量,從而發(fā)揮其抗氧化作用,從分子水平對動物機體的生理活性發(fā)揮著調(diào)節(jié)作用。
小肽作為蛋白質(zhì)水解后的產(chǎn)物,不僅具有功能性作用,其本質(zhì)仍是具有蛋白質(zhì)生理特點,由于小肽制作成本較傳統(tǒng)蛋白質(zhì)原料要高很多,故而小肽多以功能性添加劑的形式應(yīng)用于飼料中。
王碧蓮等 (2000)用添加0.3%的小肽制品的日糧飼喂斷奶仔豬發(fā)現(xiàn),試驗組仔豬比對照組仔豬平均日增重高12.93%,29天試驗期內(nèi)腹瀉率降低60%,飼料成本可以節(jié)約11.15%。劉麟等(2019)在65日齡育肥豬飼料中添加0.2%的小肽復合劑能夠顯著提高育肥豬生長性能和改善肉質(zhì)性狀,表現(xiàn)為提高育肥豬的日增重,增加育肥豬的采食量,提高飼料轉(zhuǎn)化效率,提高育肥豬群的成活率,降低生病率和腹瀉率,肉質(zhì)性狀方面,顯著降低滴水損失,增加了肌肉的保水力,顯著地提高了育肥豬的綜合經(jīng)濟效益。黃冠慶等(2009)在1日齡黃羽肉雞的基礎(chǔ)日糧上分別添加0.1%、0.5%和1.0%三種不同濃度的植物小肽,結(jié)果表明三種濃度的小肽均能提高黃羽肉雞平均日增重,顯著降低料重比以及腹脂率和皮下脂肪厚度,并且提高了血清抗氧化能力,而其最適添加水平為0.5%。王恬等(2004)研究表明,在泌乳奶牛中添加0.1%、0.3%、0.5%的小肽營養(yǎng)素后,奶牛平均日產(chǎn)奶量分別提高 6.38%、6.69%和 6.27%,凈增效益每頭每天分別為3.52元、3.40元、2.86元,添加小肽營養(yǎng)素后,乳蛋白和乳脂率均有所提高,其趨勢隨小肽營養(yǎng)素添加量的增加而提高,但考慮到成本問題,建議最適添加量為0.1%~0.3%。
王常安等(2001)在以小肽替代魚粉飼喂西伯利亞鱘的試驗中發(fā)現(xiàn),以用小肽替代25.0%~75.0%魚粉后對西伯利亞鱘生長性能、體組成和血清生化指標均無顯著影響,能夠降低飼料成本,從而提高經(jīng)濟效益。姜柯君等(2009)在飼料中添加0.25%、0.50%、0.75%、1.00% 和1.50%小肽發(fā)現(xiàn),不同小肽濃度可有效提高星斑川鰈幼魚的生長性能,促進脂肪代謝,增強機體免疫及抗氧化能力,綜合考慮效果和成本以1.00%的添加較合適。馮健等(2004)研究發(fā)現(xiàn)在草魚日糧中添加不同含量的蝦蛋白肽對幼齡草魚生長性能均有顯著提高作用,但是添加量為0.5%較0.25%的效果要好,當在日糧中添加量0.5%以上時,其生長性能并不能隨著日糧中蝦蛋白肽比例升高而增高,所以在在草魚日糧中添加蝦蛋白肽為0.5%的效果最好。
小肽在畜禽及水產(chǎn)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用,并且作為0.1%~0.5%的添加量最好,是一種天然無害的綠色添加劑,能夠在實際生產(chǎn)中產(chǎn)生不錯的經(jīng)濟效益,但是在寵物飼料中的研究報道較少。隨著我國寵物行業(yè)的發(fā)展,小肽在寵物飼料中已經(jīng)有應(yīng)用,但是小肽的最佳添加量還有待進一步摸索。
參考文獻:(略)