小麥蛋白源谷氨酰胺肽的研究進(jìn)展

洪瑾芳 福建省福清市畜牧獸醫(yī)中心石竹畜牧獸醫(yī)站 350301

小麥中粗蛋白的含量約為9%～14%，小麥作為原料生產(chǎn)淀粉、乳酸、谷氨酸以及相關(guān)生化用糖的過程中，還能得到大量的小麥蛋白。小麥蛋白俗稱谷朊粉，又叫活性面筋蛋白，蛋白質(zhì)含量很高達(dá)75%～85%，還含有脂肪、纖維素、礦物質(zhì)等其他營養(yǎng)物質(zhì)，它是植物性飼料中營養(yǎng)豐富的蛋白質(zhì)飼料。

小麥蛋白主要由麥谷蛋白和麥醇溶蛋白組成，它們都含有豐富的谷氨酸（G1utamate，G1u）和脯氨酸。而G1u與谷氨酰胺（G1utamine，G1n）在小麥蛋白中含量尤其高，約占小麥蛋白氨基酸總量的35%，小麥蛋白中酰胺基是G1u的主要存在形式，G1u有67.4%的活性基團(tuán)為酰胺基活性基團(tuán)。因此，小麥蛋白可以作為G1n肽的重要來源。但是小麥蛋白自身的粘性大，溶解度低，極容易導(dǎo)致機(jī)體發(fā)生過敏性反應(yīng)，這些因素都影響到小麥蛋白的廣泛應(yīng)用。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中能夠利用小麥蛋白的延展性、黏彈性和持水性，作為水產(chǎn)動物營養(yǎng)強(qiáng)化劑。

1 G1n的營養(yǎng)價(jià)值

小麥蛋白的重要功能性氨基酸—G1n，是動物機(jī)體大量存在的游離氨基酸之一，大概占總游離氨基酸的40%～60%。動物體需要的G1n多數(shù)由自身組織合成，G1n參與動物機(jī)體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成，也可作為氮源參與核酸和糖蛋白的合成［1］，對動物體產(chǎn)生特定的保護(hù)作用及免疫功能。G1n為機(jī)體內(nèi)迅速增殖和分化的細(xì)胞，如腸黏膜上皮細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞等，提供主要能源供應(yīng)。對于多數(shù)動物來說，小腸是G1n的主要吸收場所，小腸中存在豐富的腸絨毛，能夠吸收腸道中大多數(shù)G1n，其中相當(dāng)一部分的G1n被吸收后直接在腸道細(xì)胞內(nèi)被利用，腸道細(xì)胞對于G1n的需求量遠(yuǎn)高于其它氨基酸。G1n在合成腸道分泌型免疫球蛋白A（Secretory immunog1obu1in A，SIgA），調(diào)節(jié)腸道淋巴組織功能，防止腸道內(nèi)細(xì)菌易位發(fā)揮了關(guān)鍵作用。手術(shù)、燒傷、創(chuàng)傷、斷乳、高溫等情況下，都容易使動物機(jī)體處于應(yīng)激狀態(tài)，此時動物體內(nèi)需要的G1n急劇增長，使得自身合成的G1n嚴(yán)重不足，容易導(dǎo)致體內(nèi)G1n缺乏，引起腸道萎縮、分解和吸收功能下降、免疫系統(tǒng)紊亂等癥狀［2］。這時如果給動物體額外添加G1n可以緩解這些癥狀的出現(xiàn)，因而G1n又被稱為“條件性必需氨基酸”［3］。

G1n的生理作用歸納為：（1）G1n的載體功能。在機(jī)體循環(huán)中，約30%～35%的氨基酸利用G1n的α-氨基和酰胺基作為載體，實(shí)現(xiàn)其在各組織器官之間的流動，這種結(jié)合具有特異性，故G1n又稱作“氮梭”。（2）G1n是構(gòu)成機(jī)體的基礎(chǔ)物質(zhì)。G1n普遍存在于機(jī)體內(nèi)，參與機(jī)體新陳代謝，是核酸生物合成所必需的氮源，對蛋白質(zhì)的合成與分解有調(diào)節(jié)作用。（3）G1n作為一系列快速增殖細(xì)胞的關(guān)鍵性能源物質(zhì)，可以提高機(jī)體免疫功能，保護(hù)腸道的形態(tài)完整和屏障功能，防止腸道內(nèi)細(xì)菌和有害物質(zhì)的易位。（4）G1n能夠促進(jìn)損傷組織的修復(fù)。額外添加G1n能有效促進(jìn)創(chuàng)傷組織的恢復(fù)，并且起到節(jié)氮和提高機(jī)體抗感染能力。（5）G1n作為谷胱甘肽的前體物質(zhì)，通過調(diào)節(jié)谷胱甘肽的合成達(dá)到調(diào)節(jié)機(jī)體的炎癥反應(yīng)。

G1n的特殊生理活性使其在動物臨床營養(yǎng)上的應(yīng)用空間十分寬廣，尤其對與年幼的動物更加有意義。有研究指出，添加了G1n的氨基酸營養(yǎng)液，可使離體小腸黏膜蛋白質(zhì)含量、DNA、RNA含量增加［4］。Wu［5］在早期斷乳仔豬的日糧中添加1%的G1n，可有效減少仔豬腸道絨毛的萎縮，提高仔豬的飼料轉(zhuǎn)化率。劉濤［6］通過在斷乳仔豬的日糧中添加G1n，能夠提高早期斷乳仔豬的平均日增重，降低腹瀉率，但飼料轉(zhuǎn)化率提高不顯著。張軍民等［7］研究了G1n對飼喂生大豆仔豬腸道通途性和消化吸收能力的影響，指出G1n能夠有效緩解采食生大豆對仔豬腸道造成的損傷，改善氮代謝，降低腹瀉率，促進(jìn)腸道水分吸收。另據(jù)研究表明，G1n對仔豬小腸黏膜形態(tài)與功能保護(hù)作用，可以改善斷乳后的腹瀉情況，增強(qiáng)機(jī)體免疫能力，提高早期斷乳仔豬腸道消化酶活性及消化功能，從而提高仔豬對環(huán)境的適應(yīng)性，進(jìn)而改善仔豬生產(chǎn)性能［8］。

2 G1n肽的營養(yǎng)價(jià)值

當(dāng)前隨著肽營養(yǎng)領(lǐng)域的研究越來越深入，人們發(fā)現(xiàn)肽比相同組成的游離氨基酸組合具有更強(qiáng)大的生理功能。肽由兩個及兩個以上的氨基酸通過肽鍵連接形成，它作為機(jī)體內(nèi)重要活性成分參與體內(nèi)多種生理活動并發(fā)揮功能。肽的生理功能涉及機(jī)體的神經(jīng)調(diào)節(jié)、內(nèi)分泌、細(xì)胞代謝等多方面，并且協(xié)調(diào)機(jī)體不同系統(tǒng)發(fā)揮其相應(yīng)的功能。G1n單體在溶液中的溶解度低，其活性基團(tuán)不穩(wěn)定，遇熱時極容易變性，這些因素都影響到G1n的廣泛應(yīng)用。通過研究發(fā)現(xiàn)，G1n單體的氮端被取代能夠提升其穩(wěn)定性和溶解度，肽中G1n的酰胺基穩(wěn)定性明顯高于單體G1n的酰胺基團(tuán)，因此，G1n肽可以作為G1n單體的穩(wěn)定形式之一，代替其在動物生產(chǎn)過程中的應(yīng)用。

動物試驗(yàn)和人體試驗(yàn)都已經(jīng)證明了G1n小肽代替G1n單體的可行性和安全性［9］。蔣建文等［10］在全胃腸外營養(yǎng)支持的豬自體移植小腸的營養(yǎng)液中加入甘氨酰谷氨酰胺二肽后，豬自體移植小腸的腸道細(xì)胞代謝、生理形態(tài)、吸收功能以及防止細(xì)菌移位等方面都有顯著改善。Steh1e等指出，丙氨酰谷氨酰胺二肽能促進(jìn)體外培養(yǎng)的腸黏膜細(xì)胞的增殖，并具有改善回腸營養(yǎng)的作用［9］。在早期斷乳仔豬日糧中應(yīng)用G1n肽，可以降低早期斷乳對仔豬造成的應(yīng)激，有效提高仔豬的生產(chǎn)性能［11］。席鵬彬等［12］、曾翠平［13］、楊彩梅［14］也有相似報(bào)道。

3 小麥蛋白源谷氨酰胺肽

目前可以通過酶法、堿法、人工嫁接法及基因表達(dá)法等方法獲取肽。利用酶法分解小麥蛋白來制備小麥活性肽是近年來的研究熱點(diǎn)。小麥蛋白在酶的作用下，得到的小肽分子量大小容易控制且無毒，小麥蛋白原有的多種性質(zhì)發(fā)生了改變，包括乳化、起泡、吸水、增稠等性質(zhì)，一定程度提高了小麥蛋白的營養(yǎng)價(jià)值和生理功能［15］。酶解后得到的小肽中含有豐富的G1n活性肽，這些小分子肽可以被動物腸道直接吸收，對動物體發(fā)揮動力、載體、運(yùn)輸、遞質(zhì)和營養(yǎng)等生理功能。

最早利用麥谷蛋白制得富含G1n活性肽的營養(yǎng)液并申請專利的是日本的研究者［16］。最近的研究表明［17］，利用小麥蛋白制得的G1n活性肽營養(yǎng)液中有效G1n的量可以高達(dá)213.5 mg/g。Tanabe等［18］酶解谷蛋白后得到的富含G1n小肽的營養(yǎng)液能夠顯著提高大鼠腸道黏膜的代謝速率，降低腸道炎癥的產(chǎn)生，其生理功能優(yōu)于相同氨基酸組成的氨基酸單體混合物。楊小軍等［19］給SD大鼠灌喂小麥蛋白的胃蛋白酶解物，能夠有效提高SD大鼠免疫器官的增殖，增加腸道SIgA的分泌量，增強(qiáng)腸道免疫功能。周業(yè)飛［20］利用彈性蛋白酶制得的小麥蛋白酶解物可以一定程度提高AA肉雞免疫器官的重量和免疫器官指數(shù)。王石等［21］研究表明，仔豬斷乳前期，在日糧中添加小麥蛋白酶解物能有效降低仔豬的腹瀉率，且效果優(yōu)于血漿蛋白添加組。國外最新研究表明，經(jīng)過特殊生化處理制得的水解小麥蛋白飼料，可提高仔豬飼料的消化效率，無抗?fàn)I養(yǎng)因子，可促進(jìn)仔豬腸道絨毛的發(fā)育，獲得較高的飼料轉(zhuǎn)化效率，可替代昂貴的噴霧干燥血漿蛋白（2.5%～8%），同時用作犢牛的代乳料，可替代大豆分離蛋白（5%～8%）［22］。

通過酶解法制取小麥蛋白源活性肽，特別是G1n肽因其各種優(yōu)點(diǎn)而受到青睞的同時，在實(shí)際生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)室制備時，酶解法因受酶特異性以及小麥蛋白特性影響，還存在酶解率低、產(chǎn)物純度差等不足之處。在保證酶解產(chǎn)物生物活性同時如何提高蛋白酶解效率仍然是需要解決的課題。此外，實(shí)際生產(chǎn)中酶解工藝線性放大也需要進(jìn)行更深入的研究［23］。

總之，G1n肽作為G1n切實(shí)可行的應(yīng)用形式，越來越受到人們的重視，并被越來越廣泛地應(yīng)用。在特定的工藝和生產(chǎn)條件下得到的小麥蛋白酶解物富含G1n肽，無抗原、無生物隱患、高蛋白、低灰分，是營養(yǎng)的綠色添加劑，將其作為動物的功能性營養(yǎng)補(bǔ)充劑應(yīng)用于饑餓、創(chuàng)傷、斷乳、高溫等應(yīng)激條件下的動物，這是動物營養(yǎng)研究的一個方向。

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