小肽的研究进展及在畜牧业的应用

     蛋白质必须水解成游离氨基酸后才能被吸收利用，即蛋白质在动物消化道内受胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶等的作用生成游离氨基酸和寡肽(含2～6个氨基酸残基)，寡肽在肽酶的作用下完全被水解成游离氨基酸，并以游离氨基酸形式吸收进入血液循环。根据这一理论，即传统蛋白质理论，认为蛋白质仅为动物机体提供氨基酸，即蛋白质营养就是氨基酸营养。因此，只要给动物提供充足的全部氨基酸(非蛋白质结合氨基酸)，动物就能获得最佳的生产性能。

     但是，实际生产中人们发现，应用合成氨基酸取代日粮完整蛋白质的数量是有限的。无论是用纯合日粮还是采用低蛋白质平衡氨基酸日粮饲喂动物，都无法使动物的生产性能达到最佳[1]。整个机体的各种细胞的营养需求大不相同，并且存在大量具有不同结构和功能的转运蛋白。动物对饲料中各种氨基酸的利用程度并不完全受单一限制性氨基酸水平影响，也并非完全遵循营养学经典理论“木桶法则”。早在1921年，Boegland就提出了小肽转运的可能性，但人们受权威蛋白质消化吸收理论的影响，没有引起足够的重视。直到Agar等(1953)首先观察到肠道能完整地吸收转运双甘肽[2]；而挑战经典蛋白质营养理论的直接证据来自Newey和Smith(1960)经过一系列体内、体外试验研究，证实了蛋白质在肠腔内的消化产物除了氨基酸外还包括大量小肽，并且小肽可以被完整吸收[3]。Hara等(1984)也指出，蛋白质在消化道中消化终产物的大部分通常是小肽而不是游离氨基酸[4]。此后，小肽的I型载体(Fei等，1994)和Ⅱ型载体(Adibi，1996)分别被克隆[5]，小肽吸收机制、载体的特性以及小肽生理特性的研究也取得了更大进展，至此，小肽能被完整吸收的观点逐渐被人们认识，并且在动物营养中的应用开始了广泛的研究。

     1.1.1单胃动物小肽吸收小肠是单胃动物小肽吸收的主要场所，由小肠黏膜上皮细胞来完成，通过对刷状缘膜囊(BBMV)的研究，对小肽转运有一些了解。小肽的吸收是逆浓度梯度进行的，转运可能有3种：①依赖H+浓度或Ca2+浓度电导的主动转运过程，需要消耗ATP(Vincenzini等，1989)[6]。Takuwa等(1985)证实，在一定氢离子浓度存在下，囊泡膜刷状缘肽的主动转运加快[7]。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、非耗能的Na+/H+交换转运系统，不消耗ATP。当小肽以易化扩散的形式进入细胞时，引起细胞的pH下降，Na+/H+通道被活化，H+被释放，细胞的pH得以恢复到原始水平。当缺少氢离子梯度时，依靠膜外的底物浓度进行，当存在细胞外高内低的氢离子浓度，则以逆底物浓度的生电共转运系统进行转运(Daniel等，1994)[8]。③第三种是谷胱甘肽(GSH)转运系统。Vincerzini等(1989)报道，谷胱甘肽的跨膜转运与钠离子、钾离子、锂离子、钙离子和锰离子的浓度梯度有关，而与氢离子浓度无关，其中受钙离子影响最大。谷胱甘肽在生物膜内具有抗氧化功能，但目前谷胱甘肽具体转运系统及其机制尚不十分清楚，有待进一步验证解决。

     1.1.2反刍动物小肽吸收反刍动物小肽的吸收存在肠系膜系统和非肠系膜系统两种途径Webb(1990)[9]。而非肠系膜系统是反刍动物吸收小肽的主要方式，Matthews(1991)用离体瘤胃上皮细胞和瓣胃上皮细胞研究小肽的吸收情况时发现，瘤胃上皮细胞和瓣胃上皮细胞对小肽的吸收是不饱和的被动扩散过程，瓣胃上皮细胞吸收小肽的能力要强于瘤胃上皮细胞[10]。反刍动物对小肽的吸收有的以被动扩散的形式进行，有的则是通过载体介导的主动转运过程进行。McCollum和Webb(1998)研究羊瓣胃Gly-Sar的吸收机制，结果表明，其转运是由载体介导的，依赖氢离子的浓度梯度进行。

     小肽吸收具有速度快、避免氨基酸竞争、耗能低、载体不易饱和等特点。与游离氨基酸相比，肽更有优势，这是因为某些游离氨基酸在水溶液中不稳定或者不溶于水，因而以肽形式补充氨基酸从成本上来讲更有效(Lindemann等，2000；Dabrowski等，2003)。向猪十二指肠内分别灌注小肽后发现，除蛋氨酸外，出现在门静脉中的小肽比灌注相应游离氨基酸混合物快，而且吸收峰高(Rerat，1988)[11]。研究表明，大鼠对鸡蛋蛋白酶降解产物的氨基酸吸收强度比相应游离氨基酸高70%～80%，这可能是以小肽的形式吸收的氨基酸能消除游离氨基酸吸收时的相互竞争所致(Hara,1984)。乐国伟等(1997)报道，分别在来航公鸡的十二指肠灌注酪蛋白水解物寡肽(COP)和游离氨基酸(FAA)，10min后，COP组门静脉总氨基酸(TAA)含量显著地高于FAA组。这表明，小肽的吸收不仅比游离氨基酸吸收快，而且还有吸收率高、吸收强度大的优势。当人患有肠道吸收功能紊乱及对某些食物过敏时，以溶液或日粮形式提供的小肽通常是氨基酸的很好来源(Clemente，2000)。

     存在相互竞争的现象，如精氨酸和赖氨酸在吸收时在载体结合位点上发生拮抗作用。小肽能直接提高氨基酸在体内的吸收速度，减少氨基酸之间的拮抗作用。施用晖等(1996)研究不同比例小肽与游离氨基酸吸收的影响时得出，提供游离形式或部分小肽时,精氨酸的吸收显著影响赖氨酸的吸收，而只供给小肽时，赖氨酸的吸收速度不再受精氨酸的影响[13]。

     被吸收进入循环系统的肽可被水解为游离氨基酸，作为合成组织蛋白的氮源。相关试验表明，当以小肽作为氮源时，整体蛋白质沉积高于相应FAA日粮或完整蛋白质日粮；乐国伟观察到，雏鸡在灌注酪蛋白水解物小肽时，组织蛋白质合成率显著高于相应FAA混合组[14]。应用同位素示踪技术发现，灌注的肽标记物能直接结合进入乳蛋白，说明组织本身有直接利用肽中氨基酸的能力，小肽对对动物体蛋白沉积有促进作用(Backwell,1994)[15]。

     小肽可与钙、锌、铜、铁等矿物离子形成螯合物以利于机体的吸收，多数矿物质元素的吸收均以蛋白质为载体，多种矿物元素在体内也是以一种与蛋白质结合的形式存在或发挥作用。Ferraretto等(2001)在细胞水平上对酪蛋白磷酸肽对钙吸收的影响研究中发现，酪蛋白磷酸肽作为钙离子载体或转运载体起着穿膜转运的作用，从而促进了动物对钙的吸收，提高了钙的生物利用率。Maria等(1995)报道，肉类水解中的肽类能使亚铁离子可溶性和吸收率提高。张滨丽(2000)报道，酪蛋白磷酸肽是含有成簇的磷酸丝氨酸的小肽，在动物小肠内能与钙结合而阻止磷酸钙沉淀的形成，使肠道内溶解钙的量大大增加，从而促进钙的吸收和利用[16]。

     在日粮中添加小肽对动物生产性能有明显的促进作用，在不同动物的日粮中添加少量小肽均可以不同程度地提高各种生产指标，如蛋白质利用率、日增重、饲料转化率等。寡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。某些寡肽在消化酶的作用下降解产生具有特殊生理活性的小肽，能够直接被动物吸收，参与机体生理活动和代谢调节，从而提高其生产性能。Parisini等(1989)在生长猪日粮中添加少量的小肽制品后，明显提高了猪的日增重、蛋白质利用率和饲料转化率[17]。王碧莲等(2000)的试验研究表明，在饲料中添加小肽制品对提高蛋鸡产蛋率及蛋重、降低料蛋比有显著的效果；施用晖等(1996)报道，在蛋鸡基础日粮中添加小肽制品后，蛋鸡的产蛋率、日产蛋量和饲料转化率均显著提高[18]；王恬等(2004)报道，在奶牛日粮中添加0.1%～0.5%的小肽营养素，使平均产奶量提高6%以上，乳脂率与乳蛋白含量也有所提高。

     大量试验已经证实，小肽对动物机体的免疫系统有着重要的作用。小肽在进入动物肠道后可以被有益菌利用，提高菌体蛋白的合成，同时抑制其他有害菌群的繁殖，从而体改机体免疫力。Andeson(1995)从猪小肠中分离出一段NK-赖氨酸寡肽对大肠杆菌有抑制作用；高萍等(2000)的研究表明，注射一定剂量的猪胰多肽粗品可以提高仔猪的血清球蛋白水平，增强仔猪免疫力；Storici(1994)以猪骨髓的一段cDNA为模板，化学合成了一种寡肽，对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌都有抑制作用。

     研究证明，小肽能刺激消化道内酶的分泌。王恬等(2003)报道，小肽营养素能刺激仔猪断奶后十二指肠食糜乳糖酶、淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶的活性[19]。小肽也有促进肠道黏膜结构和功能发育的作用，小肽可被完整有效地吸收，从而降低了进入大肠末段消化的蛋白质量，减少了进入大肠后端一些有害物质的产生，对消化道起到保护作用。

     小肽能促进反刍动物瘤胃微生物的生长速度和数量，肽是瘤胃微生物合成蛋白质的底物，瘤胃微生物合成的氮大约有2/3来源于肽和氨基酸，肽对瘤胃微生物生长的主要效应是加快微生物繁殖速度，缩短细胞分裂周期，特别是小肽能刺激发酵糖和淀粉的微生物生长。肽促进瘤胃微生物的生长与碳水化合物的发酵速度有关，如果是发酵速度快的可溶性糖，肽就能够促进瘤胃微生物生长，但是对发酵速度慢的纤维素类物质，则对微生物的生长不起作用。研究表明，瘤胃培养液中肽含量越高，瘤胃细菌生长速度越快，同时瘤胃细菌对肽存在一定的需求[20]。

     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，小肠黏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，而小肽可作为能源底物优先被小肠黏膜上皮细胞完整地吸收，从而促进肠道黏膜组织的快速发育，提高肠道对养分的吸收利用，增强肠道的屏障功能，促进家禽消化系统早期发育及维护肠道生理功能。小肽对家禽肠道消化酶也存在一定得影响，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。施用晖等报道，在产蛋鸡日粮中添加小肽制品后，蛋壳强度增强，产蛋鸡的饲料转化率和产蛋率显著提高。另有研究表明，大豆活性肽可促进幼龄肉鸡肠道分泌黏液，调节肠道细胞发育，吸收面积增大，营养物质的吸收效率提高[21]。当日粮中肽和氨基酸比例在一定水平增加时，会促进肉鸡增重、提高采食量、增加料肉比，并且血清中胆固醇、甘油三酯升高、血清生长激素和三碘甲腺原氨酸含量也随日粮肽水平的增大提高[22]。

     在猪饲料中添加小肽制品可以提高仔猪生长性能。罗治华等(2009)在断奶仔猪日粮中添加3%抗菌肽，结果发现，试验组仔猪平均日增重较对照组显著提高22.2%(P＜0.05)，料肉比显著下降18.4%(P＜0.05)。由此看出，在饲料中添加小肽对促进断奶仔猪生长、提高仔猪生产性能具有重要意义。高欣等用小肽制品肠膜蛋白粉替代乳猪料中的部分或全部血浆蛋白粉，发现其能够改善仔猪对营养物质的消化吸收，提高生产性能，降低腹泻指数。也有研究发现，育肥猪饲粮中添加小肽制剂能明显提高肉猪的生长速度及饲料转化率，降低饲料成本，增加经济效益[23]。另有研究表明，在母猪产前产后应用小肽制品，可以改善泌乳母猪的生产性能，使其泌乳量增加，仔猪断奶体重较高并能减少母猪体重损失。

     在奶牛日粮中添加小肽能够显著提高奶牛产奶量，其原因可能是小肽彼此之间吸收无竞争的吸收机制，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相互吸收抑制，进而影响动物体内蛋白质的代谢，提高产奶量。王恬等报道，在中国荷斯坦奶牛基础日粮中分别添加0.1%、0.3%和0.5%的小肽营养素，正试28d后，产奶量分别较对照组提高6.38%、6.69%和6.27%，差异均显著且乳蛋白和乳脂率均有提高趋势[24]。另有研究表明，在反刍动物日粮中添加小肽有利于瘤胃里微生物对营养物质的吸收以及微生物菌群的平衡[25]。

     研究证明，在鱼饵料中添加0.3%、0.6%、1.0%活性肽后，试验组鲤鱼肌肉中蛋白质的含量高于对照组，而脂肪酸的含量低于对照组，这说明此活性肽提高了鱼体蛋白质合成，降低了鱼体肌肉脂肪酸的合成，改善了鱼肉的品质[26]。Kotzamanis等(2007)研究表明，在鲈鱼幼苗饲料中添加10%沙丁鱼副产物的水解蛋白或一种商业化酶水解蛋白(含82%蛋白，主要有4～20个氨基酸组成的肽)或者饲喂19%上述两种产品中任一种，其他的蛋白来源均为鱼粉。与商业化酶水解蛋白相比，沙丁鱼水解蛋白水溶性较差，含有大量的二肽和三肽。结果显示，添加10%商业化酶解蛋白组鲈鱼幼苗的生长性能、成活率以及肠道发育(刷状缘膜酶活水平)最好。另有研究表明，草鱼血浆中肽的增加与肠道提供的肽种类和数量有关，草鱼肠道能够完整地吸收某些小肽进入血液循环。并且在虾苗中添加小肽,能促进其采食，增加其生长速度及苗体的长度。

     大量的试验研究和长期的生产实践证明，小肽对动物的生长生产是必要的。相比于游离氨基酸，小肽在吸收和利用上的优势，提高动物对蛋白质利用率的优势已经被认可。通过阅读大量文献发现，肽可能在氨基酸的吸收中起重要的作用，而小肽本身的营养作用已被人们熟知，小肽作为营养物可以用作抗生素的替代品，被动物体利用但不会残留毒副作用。当前，人们在努力的研究动物如何能够充分合理的利用蛋白质。那么，可以通过确定动物在最佳氨基酸利用时小肽和游离氨基酸的利用比例，进而确定不同蛋白质原料的使用量[27]。

     但是，从目前国内外对小肽的研究可以看出，人们对小肽吸收、代谢、转运的一些生理意义的了解并不是十分清楚，还需更多更深入的研究。同时，有关小肽的应用和生产工艺还不是很完善，还需要从各个方面进行研究。然而，开发以小肽为主的新型饲料添加剂在维护畜禽生理功能，实现健康养殖方面潜力巨大，并且，小肽符合我国绿色、环保与低碳的产业政策，随着生物技术的发展，利用酶解法、发酵法等方法制备小肽制品已经被广泛应用，开发具有生物活性的小肽制品，需要人们不断的做出努力，使高效、安全地获得活性肽制品成为可能。这将会对改善动物营养和提高养殖业的健康发展有着重大的意义。

(河北农业大学动物科技学院，张楠楠，郝二英，檀晓萌，贾淑庚，陈辉)