作者:唐春艳 文章来源:华中农业大学
摘要:酪蛋白磷酸肽(CPPs)是含有成簇的磷酸丝氨酰基的生物活性肽,具有结合钙和促进钙吸收的功能。本文主要介绍酪蛋白磷酸肽在钙营养方面的研究利用情况。
关键字:酪蛋白磷酸肽;生物活性肽;钙营养
钙是动物体内必需营养元素之一,位于常量元素之首。在矿物质营养中钙需求量最大,在维持机体构造和生理机能中起着重要作用,不仅是牙齿和骨骼的重要成分,而且是细胞和血液的主要生理活性物质。由于饲料原料中含有大量植酸盐、纤维素、糙醛酸、藻酸钠和草酸等,从而阻碍了动物对钙、铁、锌等矿物质的吸收。钙吸收率低,一般不超30%,无机钙的吸收率一般在10%~20%之间,有机钙吸收率高些,也不会超过30%,不能满足动物对钙的需求,危害动物的健康,对动物生长产生不良影响,使动物患佝偻病、骨质疏松症等疾病。因此,除了寻求良好的钙补充制剂外,提高现有钙的吸收利用率亦是解决缺钙问题的方法之一。而酪蛋白磷酸肽是从牛乳酪蛋白提取出的一种多肽,现已证明它在动物小肠内能与钙结合,阻止磷酸钙沉淀产生,使肠内溶解钙的量大大增加,从而促进钙的吸收和利用。冯凤琴等(1996)报道氮磷比值可以反映酪蛋白磷酸肽的纯度和磷酸基密度,氮磷比较小则纯度较高或磷酸基密度较大,结合钙的能力也较强。
1 酪蛋白磷酸肽的来源和分子结构
酪蛋白磷酸肽( Casein Phosphopeptides,简称CPPs)是以牛乳酪蛋白为原料,经单一酶或复合酶系水解,再经分离纯化而得到的含有成簇的磷酸丝氨酰基的肽。酪蛋白磷酸肽源自αS1-、αS2-、β和κ-酪蛋白的磷酸化酪蛋白多肽,共同的活性中心是连续的磷酸丝氨酸和谷氨酸残基簇,这个簇序列是矿物元素的结合区,基本结构可表示为:SerP-SerP-SerP-Glu-Glu-。经酶消化所产生的酪蛋白磷酸肽功能区结构主要有:αS1 (43-58)2P、αS1 (59-79)5P、αS2(46-70)4P、β(1-28)4P、β(33-48)1P(Kitts等,1992)。由此可见,酪蛋白磷酸肽实际上是一类含有磷酸丝氨酰和谷氨酰簇的肽段,其产品的分子量是不均一的;动物体内分离的酪蛋白磷酸肽比体外水解产物短,但含有相同的基本核心结构。
2 酪蛋白磷酸肽对钙吸收的影响
酪蛋白磷酸肽由于具有高密度的负电荷,因而在肠道中可抵抗消化酶的进一步分解。与传统的钙吸收促进剂VD相比,酪蛋白磷酸肽更具有优势。
2.1 酪蛋白磷酸肽因对二价金属的亲和性,能与钙在小肠这种弱碱性环境中形成可溶性复合物,这种结合能有效防止在中性到偏碱性的小肠环境内不溶性磷酸钙的沉淀,增加可溶性钙的浓度,从而促进肠内钙的吸收;而VD只对钙的吸收起促进作用。
2.2 酪蛋白磷酸肽可促进小肠下部不饱和钙的被动扩散吸收,而VD只对小肠上部可饱和的钙主动运输、吸收起作用.
2.3大量事实证明,酪蛋白磷酸肽能显著提高钙的吸收率和储留率,胡志和等(2001)报道酪蛋白磷酸肽的阻钙沉淀活性随其所含氮磷比值的增高而下降;随氮磷比值的降低而升高。Lee Y S等(1992)报道添加酪蛋白磷酸肽的日粮很大程度上提高钙平衡,降低钙排泄。酪蛋白磷酸肽/钙比例高于0.35时饲喂酪蛋白磷酸肽的大鼠在正常生理条件下,钙平衡和血浆钙浓度提高,添加酪蛋白磷酸肽可大大提高钙可利用率。
2.4酪蛋白磷酸肽来源于牛乳蛋白质,超量使用时也不会产生任何毒副作用,而VD摄人过量时会对肾和骨造成一定的危害。
3.1 促进骨骼对钙的利用
动物试验表明,酪蛋白磷酸肽可提高钙在骨中的储留,能促进骨骼对钙的吸收和利用,减弱破骨细胞作用及抑制骨的再吸收。Matsui T等(1994)报道给骨异常的7周龄的雄性大鼠日粮添加酪蛋白磷酸肽,结果表明酪蛋白磷酸肽可缓和饲喂低钙日粮大鼠骨中钙含量的降低,原因是CPPs可抑制骨的再生,降低破骨细胞分化。Ashida k等(1996)报道饲喂正常钙日粮的来航蛋鸡,添加酪蛋白磷酸肽后可提高骨质量和骨灰份含量。
放射性同位素标记法试验表明,酪蛋白磷酸肽可有效提高骨中钙的储留,提高骨中钙的含量。Sato(1986年)等则指出当老鼠的饮食中含有酪蛋白磷酸肽或酪蛋白时,将会增加大腿骨组织中放射线标记的钙含量。
另有试验表明,酪蛋白磷酸肽可降低骨发育异常发病率,可缓解骨病的发生。Feng FengQin等(2003)报道割除卵巢的大鼠添加酪蛋白磷酸肽和正常的大鼠饲喂3个半月后其骨矿物元素密度和骨矿物含量组间没有差异,但是添加酪蛋白磷酸肽后对割除卵巢的大鼠来说都有上升的趋势,以此表明酪蛋白磷酸肽可延期割除老龄大鼠骨质疏松症的发生。Parkinson G B等(2004)报道给育肥仔鸡添加酪蛋白磷酸肽,仔鸡胫骨异常发病率降低。
3.2 促进小肠对钙的吸收
VD常常作为钙吸收促进剂,这是因为VD可强化钙在小肠上端的主动吸收过程。而小肠下端,钙的吸收主要是被动扩散,其吸收效率取决于小肠内游离的钙离子浓度,基础日粮中植物性原料中含有大量的植酸肌醇六磷酸等高磷成分,它们在小肠下端pH 7~8的环境下与钙结合成磷酸钙沉淀,因此影响钙离子的被动吸收。酪蛋白磷酸肽能抑制磷酸钙沉淀的形成,使游离钙保持较高的浓度,促进小肠对钙的被动吸收。Lee Y S等(1983)报道酪蛋白磷酸肽可增加小肠末端可溶性钙的含量。Reeves等(1958)的动物体外实验说明,酪蛋白磷酸肽可以在中性和偏碱性条件下阻止钙的沉淀,从而促进钙在小肠中的吸收。Tome Y Li等(1989)报道酪蛋白磷酸肽能与钙结合,没吸收的酪蛋白磷酸肽-钙复合物残留在小肠组织黏膜边缘,酪蛋白磷酸肽对小肠钙吸收的生理作用就是间接抑制磷酸钙盐沉淀。
为了更清晰了解酪蛋白磷酸肽的作用功能,确定酪蛋白磷酸肽对动物的最佳添加量,进一步对酪蛋白磷酸肽/钙的最佳比例进行了研究。Daniela Erba等(2002)报道酪蛋白磷酸肽对钙的被动吸收有积极作用且依赖于小肠内酪蛋白磷酸肽和钙的相对数量,试验结果表明酪蛋白磷酸肽/钙比例为15时证明对提高矿物元素运输是最有效的。Saito Y等(1998)报道雄性大鼠饲喂含酪蛋白磷酸肽/钙为0.2的日粮,小肠钙表观吸收率、钙储留率、可溶性钙含量与对照组相比大大提高。结果表明添加酪蛋白磷酸肽可大大提高钙的吸收,可提高钙吸收的酪蛋白磷酸肽最小有效剂量为0.7g/kg。
3.3 促进蛋壳对钙的吸收
在家禽矿物营养中,钙营养至关重要且常常被忽略,钙缺乏造成蛋鸡产薄壳蛋、麻点蛋,蛋的正品率降低等情况,对养禽生产造成严重危害,直接影响生产效益,对此研究酪蛋白磷酸肽在家禽上应用效果。Ashida k等(1996)报道给饲喂低钙日粮的来航蛋鸡添加酪蛋白磷酸肽后可提高蛋壳质量。Nakajima T等(1994)报道3~6周饲养期后,产蛋鸡低钙日粮添加1.0%酪蛋白磷酸肽后可提高蛋壳比重,添加0.5%酪蛋白磷酸肽饲养6周后可提高蛋壳比重,改善蛋壳破碎强度。
综上所述,利用酪蛋白磷酸肽能提高钙吸收利用的特性,将其添加到饲料中,满足动物对钙的需求,使得动物钙缺乏症得到有效解决。且酪蛋白磷酸肽与上述元素的复合物可提高这些元素的利用率,防止由于这些元素缺乏而引起的各种畜禽疾病。随着酪蛋白磷酸肽作用机理、生理功能等方面基础研究的深入,有待在饲料行业上的进一步开发,酪蛋白磷酸肽在动物营养应用方面具有广阔的前景。 (《新饲料》)