饲用小肽的生物学作用及吸收

2014-04-29 00:44:03申惠敏贾秀珍
家禽科学 2014年9期
关键词:吸收家禽

申惠敏 贾秀珍

摘 要:文章重点讲述活性小肽应用于家禽饲养中,小肽对家禽肠道发育、消化酶、微生态、机体免疫力、生长性能等影响;小肽吸收机制及部位及影响小肽吸收的因素等。

关键词:活性小肽;家禽;吸收

蛋白质是一切生命的物质基础,同样是构成鸡体所有组织的重要物质,更是组织增长、修补、更新和产蛋、产肉等重要营养。在饲喂鸡时料中蛋白质不足,会影响生长缓慢甚至停止、食欲减退、羽毛不整、抗病力下降等。而小肽作为蛋白质营养作用的重要形式不仅可被直接吸收,而且能够协调各种营养成分的利用并提高家禽的生产性能。另外,小肽还具有吸收速度快、耗能低和载体不易饱和等特点,正是由于小肽在营养、吸收上的特点,小肽在促进家禽肠道早期发育,维护家禽肠道生理功能方面才具有得天独厚的优势[1]。

1 小肽的概念与分类

肽是分子结构介于氨基酸和蛋白质之间的一类化合物,氨基酸是构成肽的基本基团。含氨基酸残基50个以上的通常称为蛋白质,低于50个氨基酸残基的称为肽。其中,氨基酸残基低于10个的肽称为寡肽,含2或3个氨基酸残基的肽为小肽。

按照其所发挥的功能,将小肽分为两大类:功能性小肽和营养性小肽。功能性小肽是指能参与调解动物的某些生理活动或具有某些特殊作用的小肽,如抗菌肽、免疫肽、抗氧化肽、激素肽、表皮生长因子等。营养性小肽是指不具有特殊生理调解功能,只为蛋白质合成提供氮架的小肽[2]。

2 饲用小肽的作用

小肽一般是指由2~3个氨基酸组成的寡肽。首先由Hughes等报道在动物组织中分离具有类吗啡且分子量小于700的活性小肽,随后人们从动植物和微生物中分离提纯出具有生物学功能的活性小肽,如阿片样肽、免疫活性肽、枯草菌素等活性肽。与游离氨基酸比较,活性小肽的作用主要有:2.1 小肽对家禽肠道早期发育的影响 动物肠道的主要作用有两个,即屏障作用和养分吸收利用,一个正常、功能健全的肠道系统能有效抵御疾病的侵袭,减少疾病的发生。而家禽肠道系统的早期发育是保证肠道结构和功能完整性的前提,是家禽生长发育的基础,是维护肠道生理功能的重中之重,胃肠道物理功能和免疫特征的早期发育对幼雏的健康及其生命的整个阶段都是非常重要的。家禽对饲料营养物质的吸收主要在小肠内进行,小肠绒毛是营养物质吸收的主要组织,绒毛高度与隐窝深度反映了肠道的功能状态,家禽小肠粘膜结构的良好状态是养分消化吸收和家禽生长的生理基础,因此,肠道的发育情况直接影响到家禽机体的消化功能。小肽具有吸收快、耗能低、不易饱和等特点,小肽可作为能源底物优先被小肠粘膜上皮细胞完整地吸收,从而促进肠道粘膜组织的快速发育,提高肠道对养分的吸收利用,增强肠道的屏障功能。小肽在促进家禽肠道结构发育、提高营养物质在肠道吸收、增强肠道的屏障功能方面具有重要作用[3]。

小肽以其独特的营养特性和转运机制能够作为高营养物质优先被小肠粘膜上皮细胞完整快速地吸收,能够促进家禽肠道系统发育提前,从而增强肠道的屏障作用和养分吸收能力,对肠道起到保护作用。小肽的高营养、易吸收性对于促进家禽消化系统早期发育及维护肠道生理功能,实现健康养殖方面潜力巨大。

小肽可被完整有效地吸收,从而降低了进入大肠的未消化的蛋白质量,减少了大肠后段氨气和有毒胺类的产生,对消化道起到积极的保护作用。另外,一些生理活性小肽可直接作为神经递质间接刺激肠道激素受体或促进酶的分泌而发挥生理调节作用,从而促进小肠发育。

2.2 小肽对家禽肠道消化酶的影响 结构功能完善的家禽肠道能分泌消化各种营养成分的消化酶,肠道中各种消化酶的活性浓度代表了家禽消化能力的高低。对于肠道系统尚未发育完整,肠道中的消化酶分泌不足的家禽幼雏来说,在家禽消化系统快速发育时期消化酶分泌不足会影响到小肠对各种营养物质的吸收,进而影响肠道系统快速发育。在饲料中添加肽类物质可显著提高脂肪酶、淀粉酶和胃蛋白酶活性并能明显改善家禽生产性能和繁殖性能。小肽不仅可以作为诱导消化酶分泌的最适底物,又能为机体内消化酶的迅速合成提供完整的氮架。小肽能有效刺激和诱导小肠绒毛刷状缘酶活性上升,随着酶活性提高,酶水解蛋白质能力加强,对小肽吸收也加强。某些活性小肽还能使幼龄动物小肠提早成熟,刺激消化酶分泌,提高免疫力,有效减少下痢。此外,小肽还可以直接作为神经递质,通过刺激肠道受体激素或消化酶的分泌而发挥作用。

2.3 小肽对家禽肠道微生态的影响 通风不良、管理不善、饲料被污染、遭遇应激、日粮结构、细菌病毒寄生虫等传染源的感染以及抗菌治疗等一系列因素都会引起家禽肠道微菌群失调,代谢紊乱,菌群失调又反过来通过影响机体对营养物质的吸收,降低机体免疫力,消弱肠道的屏障功能,进一步加重病情。而益生菌可通过维持肠道内微生态平衡而发挥作用,能有效调整肠道菌群平衡,维持肠道正常微生物区系,抑制肠道有害菌的繁殖,控制肠道疾病的发生。

小肽与家禽肠道益生菌之间存在协同效应,一方面,小肽能够促进肠道有益微生物大量繁殖,通过优势种群使菌群失调的肠道迅速恢复平衡,另一方面,有益微生物通过在消化道内大量繁殖,不断合成各种消化酶、小肽、维生素、氨基酸等有益物质来提供给肠道,反过来增强肠道的营养吸收和屏障功能。

2.4 小肽对家禽肠道微量元素吸收的影响 以小肽为主要配位体的微量元素螯合物,更有利于矿物元素生物学效价的提高并促进矿物元素的吸收和利用,矿物元素反过来也可以促进肽的吸收利用。

2.5 小肽对家禽机体免疫力的影响 某些小肽具有免疫活性作用,能促进动物消化道有益菌繁殖和微生态平衡,并刺激机体相应酶的分泌,提高机体免疫力。肠道不仅是营养物质消化和吸收的主要器官,而且是机体防止外源性病原体侵染进入宿主细胞或组织内的第一道屏障,是机体最大的免疫器官。小肽能够促进鸡免疫器官胸腺、法氏囊和脾的早期发育和免疫应答能力,从而提高机体的抵抗力;能够有效增强家禽肠道免疫力,随着消化道结构和功能的完善,分布于整个肠道的淋巴组织快速发育,肠道免疫力快速增强,肠道屏障功能进一步将加强。

2.6 小肽对家禽生长性能的影响 活性小肽能最大限度地加速氮的同化及代谢调节,从而提高机体的生长机能。在日粮中添加一定比例的生物活性小肽可以改善机体对日粮中蛋白质和氨基酸的利用率,提高机体的生长性能。在鸡基础日粮中添加肽制剂后,蛋鸡的产蛋率、日产蛋量和饲料转化率显著提高,蛋壳强度有增加的趋势。小肽能够提高动物的生产性能,其原因可能与肽链的结构及氨基酸残基序列有关。另外,某些具有特殊生理活性的小肽能够参与机体生理活动和代谢调节[4]。

2.7 小肽促进氨基酸的吸收利用及机体蛋白质的沉积 由于小肽吸收快,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。小肽种类及数量能有效地促进畜禽动物机体的蛋白质周转代谢、肝代谢、氮源代谢等,进而提高微生物对粗饲料的利用程度和生物学效价;能避免氨基酸之间的吸收竞争,促进氨基酸的吸收,加速蛋白质的合成。

小肽与游离氨基酸具有相互独立的吸收机制,二者互不干扰。这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,从而促进氨基酸的吸收,加速蛋白质的合成。研究表明,肌肉蛋白质的合成率与动静脉氨基酸差存在相关性。在吸收状态下,其差值越大,蛋白质的合成率越高。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;其可直接被胃肠道吸收进入血液循环,刺激胰岛素的分泌,将血液中的葡萄糖迅速转移到肝脏,参与肽链的延长,提高蛋白质的合成。

2.8 其他 活性小肽的营养作用还表现为调节肠道微生物生态平衡、促进机体的脂质代谢、抗肿瘤和抗氧化作用、促进肠道粘膜结构和功能发育、刺激消化酶的分泌和活性的提高、抗血栓和降胆固醇等生物学功能。小肽还能阻碍脂肪的吸收,并能促进“脂肪代谢”,因此在保证摄入足够量的肽的基础上,将其他能量组分减至最低,可达到减肥的目的,而且可以避免其他减肥方法(如限食加运动)的负面效果(如肌肉组织丧失、体质下降等)。另外,体内小肽可促进葡萄糖的转运且不增加肠组织的氧消耗。此外,一些活性小肽还具有一些自身的生理作用,如免疫活性小肽、神经活性小肽、抗氧化活性小肽等。

3 小肽的吸收

3.1 小肽的吸收机制及部位 饲料蛋白质在动物消化道内经过一系列的酶解作用,最终被降解成小肽、游离氨基酸、氨和其它一些含氮化合物,然后被动物吸收、利用。小肽与游离氨基酸的吸收,存在着两种相互独立的转运机制。游离氨基酸由肠细胞主动转运,存在着中性、碱性、酸性和亚氨基酸四类系统,是逆浓度梯度转运,通过不同的Na+转运系统而进行,肽由小肠黏膜上皮细胞完成吸收[5]。

3.2 影响小肽吸收的因素

3.2.1 小肽本身的理化性质 肽链的长度、肽的氨基酸组成、结构、载体等对小肽的吸收有重要的影响。随着氨基酸含量的增加,小肽的吸收速度会显著下降。一般认为,二肽、三肽能被完整地吸收。

小肽氨基酸残基的构型是小肽转运的决定因素之一。组成小肽的氨基酸所处的位置影响其吸收。当赖氨酸位于N端与组氨酸构成二胎时,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。具疏水性、侧链体积大的氨基酸比较容易吸收;而具亲水性、带电荷的小肽较难被吸收。

L型比D型、中性比酸碱性肽更容易吸收,肽的氨基酸组成也影响其吸收,当谷氨酸以谷酰氨赖氨酸形式而不以谷酰氨蛋氨酸形式被利用时,大鼠对其的吸收率倍增。

3.2.2 日粮蛋白和采食水平 日粮蛋白质的种类和吸收底物的组成也可能影响小肽和氨基酸的吸收速度。小肽作为肠腔的吸收底物,不仅增加刷状缘膜的氨基肽酶活性,而且提高肽酶和氨基酸载体的活性和数目。

3.2.3 动物生理状态 动物的种类、年龄、健康状况、生长阶段和肠道位置等都会影响其对小肽的吸收利用。

3.3 小肽吸收与氨基酸吸收 小肽的吸收机制与游离氨基酸完全不同,它是一个依赖H+浓度、Ca2+浓度、电导和耗能的独立过程,同时小肽吸收的速度和效率更高。肽的吸收具有速度快、耗能低、不易饱和,而且各种肽之间转运无竞争性和抑制性的特点,而且2或3个氨基酸残基的小肽可以通过载体直接被吸收进入肠粘膜细胞。再加上肽本身对氨基酸或肽的转运的促进作用,动物对肽中氨基酸残基的吸收比对游离氨基酸的吸收更迅速、更有效。相反,氨基酸吸收慢,载体易饱和,吸收时耗能高。小肽与氨基酸相互独立的吸收机制,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吸收抑制,可能进而影响动物体内蛋白质代谢。

研究表明,肽载体的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。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。

4 小肽与游离氨基酸两种吸收机制在总体氨基酸吸收中的作用

以小肽为主要构成的蛋白水解物氨基酸吸收迅速的原因,除了小肽吸收机制本身不易饱和、转运速度快和缓解肠壁细胞对不同游离氨基酸摄入的竞争外,也与肽本身对于氨基酸或肽的转运的促进作用有关。小肽作为肠腔的吸收底物,不仅增加刷状缘膜的氨基肽酶活性,而且提高二肽酶和氨基酸载体的活性和载体数目。小肽与氨基酸相互独立的吸收机制,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吸收抑制,并可能进而影响动物体内蛋白质代谢。小肽的吸收、转运比游离氨基酸具有更重要的意义。

小肽吸收机制使得动物对肽中大多氨基酸残基的吸收比相应游离氨基酸的吸收更为迅速。饲料蛋白质中的某些必需氨基酸和非必需氨基酸影响肽释放量、肽链大小,因此,为了保护动物对氨基酸的迅速吸收,平衡日粮氨基酸时,不仅需要考虑必需氨基酸,而且非必需氨基酸的种类、数量也需加以考虑。饲料蛋白质的肽释放量、肽链大小、肽的种类可能不仅影响着氨基酸的吸收,而且影响着蛋白质的代谢和利用。

参考文献:

[1] 施用晖.肽在动物营养中的应用前景[J].饲料工业,2001,22(7):34-36.

[2] 田刚,陈代文,余冰,等.酶解鸡蛋清小肽混合物对小鼠免疫功能的影响[J].中国畜牧杂志,2005,41(5):14-17.

[3] 丁辉景,刘刚,张力.单胃动物小肽利用吸收的研究进展[J].饲料研究,2007(4):29-32.

[4] 季晶晶.微生态制剂在动物生产中应用时的注意事项[J].国外畜牧学,猪与禽,2008(5):77-79.

[5] 焦玉萍,康相涛,崔海军.小肽的吸收机制与营养作用[J].河南畜牧兽医,2002,23(2):15-16.□

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