綠色飼料添加劑—生物活性肽
蛋白質營養在動物營養中占有十分重要的地位。傳統觀點認為蛋白質營養實質上是氨基酸營養,蛋白質必須被消化成為遊離氨基酸之後才可被吸收利用。但最近研究表明,以氨基酸代替粗蛋白的量是有限的,直接吸收較大分子的肽也是非常重要和必要的。因此,添加合成氨基酸很難獲得最佳的生長效果。肽與氨基酸的吸收,存在兩種獨立的轉運機製。小肽吸收具有轉運快,耗能低、不易飽和等特點;而氨基酸則吸收慢、耗能高、載體易飽和,從而限製了其在腸道中的吸收量。目前普遍認為,動物從胃腸部位吸收二肽或三肽是一種重要的生理現象,且循環中相當數量的氨基酸是以寡肽形式被吸收的。因此,肽營養已成為蛋白質營養研究的新熱點。近年來,從微生物、動植物中分離出多種生物活性肽,具有抗氧化、激素、抗生素以及調味和改變飼料味覺等功能,且其本身是動物體天然存在的生理活性調節物,不會對環境造成任何不良影響,可以替代某些抗生素和生長促進劑,可作為一種新型的綠色營養性飼料添加劑。因此,生物活性肽又成為肽類的熱門研究領域。本文就生物活性肽的生理功能及其在飼料工業中的應用前景作一概述。
生物活性肽(Biologicallyactivepeptides,BAP)指的是一類分子量小於6000D,具有多種生物學功能的多肽。其分子結構複雜程度不一,可從簡單的二肽到環形大分子多肽,而且這些多肽可通過磷酸化、糖基化或酰基化而被修飾。依據其功能,生物活性肽大致可分為生理活性肽、抗氧化肽、調味肽和營養肽四種,但因一些肽具有多種生理活性,因此此分類隻是相對的。
1.生物活性肽的種類及其生理功能
1.1生理活性肽(Physiologicallyactivepeptides)
1.1.1抗菌肽(Antimicrobialpeptides)
抗菌活性肽通常與由細菌和真菌產生的抗生素肽和抗病毒肽聯係在一起,包括有環形肽(cyclicpeptides)、糖肽(glycopeptides)和脂肽(lipopeptides),如短杆菌肽(gramicidin)、杆菌肽(bacitracin)、多粘菌素(polymyxins)、恩拉黴素(enramycin)、阿伏菌素(avoparcin)、維基尼亞黴素(virginiamycin)、萬古菌素(vancomycin)、乳酸殺菌素(lactocin)、枯草菌素(subtilin)和乳酸鏈球菌肽(nisin)等(Kleinkauf等,1998)。如乳酸鏈球菌肽是由乳球菌(lactococcuslactis)產生的含34個氨基酸殘基的多肽,它是一種酸性分子物質,即使在胃這樣低pH條件下也表現出很高的穩定性,能抑製革蘭氏陽性菌的活性,而且具有抑製梭狀芽孢杆菌和杆菌類菌屬形成芽孢的能力。抗菌肽一般都有很高的熱穩定性,是動物飼料理想的防腐劑替代品。除上述細菌源的抗菌肽外,還從脊椎動物中分離出100多種抗菌肽。這些肽分子量較小、富含堿性氨基酸Lys、Arg,並具有兩性基團,親脂基團與細菌細胞膜結合,而親水基團使肽易溶於體液,它們在4mg/kg濃度(MICs,最小抑製濃度)或更小的濃度時(Hancock等,1998),具有很強的抑菌效果。
除微生物、動植物可產生內源抗菌肽外,食物蛋白經酶解也可得到有效的抗菌肽,其中最令人感興趣地是從乳蛋白中獲得的抗菌肽。現已從乳清蛋白中的乳鐵蛋白(lactoferricin)中得到幾種抗菌肽,乳鐵蛋白是一種結合鐵的糖蛋白,作為一種原型蛋白,被認為是宿主抗細菌感染的一種很重要的防衛機製。研究人員利用胃蛋白酶分裂乳鐵蛋白,提純出了三種抗菌肽,它們可作用於產腸毒素的大腸杆菌,均呈陽離子形式。其中兩種肽可抑製致病菌和食物腐敗菌;第三種肽在濃度為2umol/L時,就可抑製單核細胞增生性李氏杆菌的生長。研究發現,這些生物活性肽與堿基團和微生物的細胞膜存在高度的親和性,通過增加細胞膜的通透性而殺死微生物,可在接觸病原菌後30min見效(Doonysius等,1997),是良好的抗生素替代品。
1.1.2神經活性肽(Neuroactivepeptides)
神經活性肽包括內源性類鴉片(opioids)、內啡肽(endorphin)、腦啡肽(enkephalin)和其它調控肽,如生長激素抑製因子(somatostatin)和促甲狀腺激素釋放激素(Thyrotropinreleasinghormone,TRH)等(Lewis,1984)。它們能夠作為激素和神經遞質與體內的μ、δ、γ-受體相互作用,可起到鎮痛、調節呼吸及體溫等功能。如內啡肽能顯著影響胃、胰的分泌;腦啡肽可抑製促胰液素和縮膽囊素的釋放,降低胰液中水、酶和電介質的分泌。試驗研究還發現,某些肽對反芻動物消化功能及采食量具有重要的調節作用(Ruckebusch,1983)。Meisel等(1990)指出反芻動物瘤胃活力除受腎上腺調節以外,還受類鴉片生物活性肽Exorphins的影響。Webb等(1990)指出,這些肽可向中樞神經係統傳遞養分供給及消化效率的有關信息。
1.1.3激素肽和調節激素的肽(Peptideswithhormoneproperties)
激素類肽包括生長激素釋放肽(Growthhormone-releasingpeptides,GHRPs)、催產素(oxytocin)等。它們通過自身作為激素或調節激素反應而產生多種生理作用。GHRPs為90年代發展起來的一類新合成的生物活性肽,在動物體中具有釋放生長激素(GH)的生物活性。目前已合成的GHRPs有四種形式:GHRP-6、GHRP-2、GHRP-1和海沙瑞林(hexarelin),它們均具有Ala-Trp-D-Phe-Lys-NH2的氨基酸序列。催產素由下丘腦視上核和室榜核合成並釋放,催產素對於母豬的繁殖具有重要的作用,能使子宮平滑肌強烈收縮,促進子宮把仔豬排出;同時能刺激肌上皮細胞的強烈收縮,而引起排乳反應。