富肽飼料功能活性及制備方法研究進(jìn)展

康連虎

（安徽糧食工程職業(yè)學(xué)院，合肥 230011）

隨著養(yǎng)殖業(yè)和飼料工業(yè)的發(fā)展，中國蛋白飼料源的缺乏日益顯現(xiàn)，逐漸影響飼料工業(yè)和畜牧業(yè)的發(fā)展，因此，開發(fā)尋找新的飼料蛋白源，尤其是具有功能活性的蛋白源尤為重要。近年來，國內(nèi)外對生物活性肽的研究日益增多，生物活性肽是一類具有生物活性的肽鏈片段，存在多種動(dòng)植物和微生物體中，能夠給機(jī)體帶來積極作用。生物活性肽由兩個(gè)及以上氨基酸組成，不同生物活性肽氨基酸的組成和排列方式不同[1]。活性肽與蛋白質(zhì)相比，具有溶解性強(qiáng)、乳化性高、吸收快以及吸收率高等優(yōu)點(diǎn)，還具有抗菌抗病毒、免疫調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)風(fēng)味、抗氧化、促生長等多種功能作用。富肽飼料是通過一定的物化或生物方法使飼料中的活性肽含量提升，富肽飼料由于含有生物活性肽而具備多種功能活性。同時(shí)，富肽飼料來源廣泛，大豆、玉米、小麥等均可作為生物活性肽原料，大豆肽、玉米肽和小麥肽等均已被大量研究和應(yīng)用，因此，富肽飼料具有廣泛的應(yīng)用前景和重要的市場價(jià)值。

1 功能活性

1.1 抗菌抗病毒活性

目前，對抗菌肽的研究和應(yīng)用已較成熟。抗菌肽能夠起到抗菌、抗病毒的作用，還可改善腸道菌群環(huán)境，促進(jìn)有益菌生長，抑制有害菌繁殖。因此，抗菌肽對動(dòng)物的腸道健康具有很好的保健作用。已發(fā)現(xiàn)的多種抗菌肽結(jié)構(gòu)類似，能抑制革蘭細(xì)菌、霉菌、病毒的生長。孫占田等在飼喂斷奶仔豬過程中，添加部分抗菌肽，結(jié)果表明，豬盲腸中的乳酸桿菌等有益菌的數(shù)量增加，有害菌數(shù)量減少[2]。抗菌肽沒有特殊的受體，在體內(nèi)可快速穿透細(xì)胞膜且具有多靶點(diǎn)殺菌機(jī)制，具有別于抗生素的低耐藥分子機(jī)理，可廣譜抗菌，所以在飼料中的抗菌肽不會(huì)產(chǎn)生抗藥性和其他抗性[3]。因此，抗菌肽可以部分替代抗生素產(chǎn)品添加到飼料中，減少抗生素產(chǎn)生的藥物殘留以及抗藥性問題。

1.2 提高機(jī)體免疫活性

免疫是機(jī)體自身的免疫系統(tǒng)識(shí)別異己，產(chǎn)生免疫應(yīng)答排除異物的一種機(jī)體自我保護(hù)作用。從一些動(dòng)物、植物及微生物中得到的小肽、多肽以及混合肽可以增強(qiáng)動(dòng)物免疫力，提升動(dòng)物機(jī)體抵抗力。鄧志程等采用模擬消化酶水解法制備馬氏珠母貝全臟器免疫活性肽，同時(shí)探究了制備的馬氏珠母貝全臟器免疫活性寡肽對小鼠免疫活性的影響，結(jié)果表明，小鼠淋巴細(xì)胞的轉(zhuǎn)化能力和免疫應(yīng)答均顯著增強(qiáng)[4]。Lozano等研究肽的免疫調(diào)節(jié)作用以及卵清蛋白、溶菌酶和全蛋清堿性蛋白酶水解產(chǎn)物對細(xì)胞因子的產(chǎn)生、抗體分泌，用原脂多糖刺激的鼠脾和腸系膜淋巴結(jié)細(xì)胞的增殖的作用，結(jié)果表明，三者均可降低因產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子和細(xì)胞毒性物質(zhì)對細(xì)胞的影響，增加細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)作用，酶水解全蛋白釋放的肽可以以不同方式調(diào)節(jié)小鼠細(xì)胞對有絲分裂原刺激的免疫反應(yīng)[5]。

1.3 改善飼料風(fēng)味，提高適口性

飼料的風(fēng)味及適口性會(huì)直接影響動(dòng)物的攝食量，對動(dòng)物的生長和增重產(chǎn)生影響，因此飼料風(fēng)味以及適口性是飼料生產(chǎn)加工過程中的一個(gè)重要考量因素。部分生物活性肽由于氨基酸組成以及排列方式不同，會(huì)產(chǎn)生不同的風(fēng)味，飼料中的生物活性肽可以提高飼料的風(fēng)味和適口性，促進(jìn)動(dòng)物攝食。不同的活性肽味道差別也很大，具有酸甜苦咸等不同味道。研究表明，大豆蛋白酶解物中具有不同風(fēng)味的肽，天冬酰苯丙氨酸甲酯是一種具有甜味的二肽，鳥氨酸-B-丙氨酸是一種苦味肽，短鏈谷氨酸多肽對苦味有掩蓋作用，二肽甜味素可使飼料具有甜味等，一些緩沖肽是風(fēng)味增強(qiáng)肽，可以利用其起到增強(qiáng)風(fēng)味的作用[6]。因此，應(yīng)針對不同畜禽種類和飼料添加不同的肽段來掩蓋或加強(qiáng)味覺，從而改善飼料的適口性，使飼料品質(zhì)得到提高，增加畜禽對飼料的采食量，促進(jìn)畜禽快速增長。

1.4 抗氧化性活性，提高飼料品質(zhì)

飼料中存在大量的脂肪、糖類等高能量物質(zhì)，極易氧化，導(dǎo)致飼料風(fēng)味、成分等發(fā)生變化。研究發(fā)現(xiàn)，活性肽中存在一部分肽尤其是相對分子質(zhì)量較小的肽，具有較強(qiáng)抗氧化作用，被稱作抗氧化肽。抗氧化肽具有清除自由基、抑制脂質(zhì)氧合酶和單態(tài)氧催化的脂肪酸敗作用，可降低飼料發(fā)生褐變反應(yīng)，減少飼料中脂肪和其他物質(zhì)的氧化，使飼料的保質(zhì)期延長。

肌肽和大豆肽是兩種很好的抗氧化肽。此外，某些生物活性肽可以添加到畜禽飼料中，能夠螯合重金屬離子和促進(jìn)分解過氧化物，降低自動(dòng)氧化速率，起到天然防腐劑的作用。目前消費(fèi)者對抗生素等化學(xué)添加劑較為抵觸，天然防腐劑很受大家的喜愛，因此對抗氧化肽等天然防腐劑的開發(fā)對動(dòng)物飼料市場具有重大意義。大豆、玉米、小麥、米糠等多種蛋白源抗氧化肽被陸續(xù)制備出來[7]。

1.5 促生長作用

研究發(fā)現(xiàn)，肽類物質(zhì)尤其是小分子肽類在動(dòng)物的消化吸收過程中起到非常重要的作用，甚至是動(dòng)物生長所必需的營養(yǎng)素之一。肽類在機(jī)體內(nèi)可以獨(dú)立運(yùn)輸吸收，和氨基酸相比，其吸收途徑更加多樣，優(yōu)勢明顯，不同類小肽間運(yùn)轉(zhuǎn)不存在阻礙性。所以，在吸收速度方面，小肽比游離氨基酸要快很多，動(dòng)物對飼料、蛋白質(zhì)的使用效率也得到很大的提高[8]。活性肽對機(jī)體蛋白質(zhì)的合成有促進(jìn)作用，可以直接作為合成新蛋白質(zhì)的起點(diǎn)或刺激蛋白質(zhì)的合成，能夠讓畜禽生長速度更快。有研究在飼料中添加等量活性肽和血粉飼喂斷奶后的仔豬，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，添加活性肽飼料組的仔豬體重顯著增加，顯著促進(jìn)機(jī)體生長。大豆肽還能夠加快脂肪消耗，減少脂肪在機(jī)體內(nèi)沉積，提高瘦肉率，改善豬肉品質(zhì)[9]。

2 制備方法

2.1 酶解法

酶解法制備生物活性肽具有安全性高、條件溫和、易于控制等特點(diǎn)，是制備生物活性肽常用的方法之一。酶解法是通過蛋白酶將蛋白質(zhì)分解成小分子片段，可以較少破壞蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值，在分解產(chǎn)生的物質(zhì)中多肽的生物活性較強(qiáng)。酶解過程中使用的酶具有選擇專一性，能水解特定的肽鍵，比較容易控制反應(yīng)過程和產(chǎn)物。當(dāng)然，酶解法也存在一些缺點(diǎn)，比如在制備豆粕飼料的過程中發(fā)現(xiàn)，能夠有效酶解大豆蛋白的酶較少，得到的大豆肽含有一定的苦味，影響飼料的風(fēng)味和適口性。在實(shí)際工作過程中，為了解決這個(gè)問題，制備過程中需要使用兩種及以上的酶共同作用，造成蛋白酶用量極大增加，成本大幅提高。曹亞蘭使用大豆分離蛋白做實(shí)驗(yàn)對象，對3種常規(guī)使用的蛋白酶（堿性蛋白酶、中性蛋白酶、胃蛋白酶）的酶解產(chǎn)物進(jìn)行抗氧化活性評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，堿性蛋白酶酶解制備的大豆肽具有強(qiáng)抗氧化活性[10]。谷中華等以谷朊粉為原料，在中性蛋白酶的作用下，將谷朊粉酶解得到多種不同的肽類，用于動(dòng)物飼料添加劑[11]。

2.2 微生物發(fā)酵法

酶解法制備多肽需要多酶水解，因此酶的消耗量大，造成酶解法成本較高。目前多使用微生物發(fā)酵法制備多肽。微生物可以產(chǎn)生蛋白酶、脂肪分解酶等多種酶類，發(fā)酵過程中大分子蛋白質(zhì)降解，生成小分子肽鏈片段，而且在飼料發(fā)酵過程中，微生物產(chǎn)生的其他酶類能夠使原料中的脂肪和腥味物質(zhì)發(fā)生分解，產(chǎn)生乳酸和脂肪酸等，因此，發(fā)酵產(chǎn)物風(fēng)味發(fā)生改善，具有發(fā)酵香味。同時(shí)，發(fā)酵過中還有各種維生素、氨基酸及活性因子的產(chǎn)生和增加，發(fā)酵后飼料的營養(yǎng)價(jià)值和保健功能大幅提升。目前篩選優(yōu)勢菌種以及選擇合適的發(fā)酵條件是研究的重點(diǎn)。在發(fā)酵菌種選擇上，主要選擇細(xì)菌、霉菌和可脫除腥味的酵母菌，這些菌蛋白酶活力較強(qiáng)。王丹丹等從納豆、酒曲、醋曲和海魚胃腸道中分離篩選出2株細(xì)菌、1株霉菌、2株酵母和2株乳酸菌，都具有較高酶活力和產(chǎn)乳酸能力[12]。在發(fā)酵豆粕過程中，微生物產(chǎn)生的蛋白酶和羧肽酶能夠分解大豆蛋白，去除苦味，發(fā)酵效率高，產(chǎn)生的主要是寡肽類，質(zhì)量很好。馬麗杰對菌株及菌株組合進(jìn)行比較篩選，主要評(píng)價(jià)指標(biāo)為水解度和發(fā)酵液的感官評(píng)定值，試驗(yàn)結(jié)果顯示，細(xì)菌加酵母菌的組合較好，水解度較高，發(fā)酵液基本無腥味[13]。Niu等研究利用枯草芽孢桿菌發(fā)酵制備脫脂小麥胚芽肽，并研究脫脂小麥胚芽肽的抗氧化活性，結(jié)果顯示，發(fā)酵制備的脫脂小麥胚芽肽表現(xiàn)出對羥基和超氧陰離子自由基清除活性的作用，表明脫脂小麥胚芽肽具有顯著的抗氧化活性、抗菌活性，可以作為功能性添加劑使用[14]。楊小佳等通過固態(tài)發(fā)酵研究表明變溫發(fā)酵可減少微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的消耗，但可以產(chǎn)生更多的低分子肽類物質(zhì)，發(fā)酵72h后其酸溶蛋白含量可以達(dá)19.75%，其含量比恒溫發(fā)酵提高6.45%[15]。劉驥等采用酵母菌發(fā)酵玉米蛋白，利用酵母菌產(chǎn)生的蛋白酶水解玉米蛋白粉中的蛋白質(zhì)，產(chǎn)生可以溶性小肽，且具有抗氧化活性，可以清除自由基，減少疾病的發(fā)生，從而減少抗生素的使用，提高畜產(chǎn)品的安全性[16]。

2.3 化學(xué)水解法

蛋白質(zhì)在酸或堿的作用下會(huì)發(fā)生水解，水解方法較簡單且成本不高，在工業(yè)上使用較多，但存在水解過程不容易控制，酸堿會(huì)嚴(yán)重破壞氨基酸等缺點(diǎn)。鹽酸水解菜籽清蛋白，使得蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，蛋白質(zhì)表面的疏水性增加。反應(yīng)環(huán)境條件較差，分解得到的肽活性容易消失，且水解位點(diǎn)不能夠很好地控制[17]。

2.4 其他方法

實(shí)驗(yàn)室中較常使用化學(xué)合成法制備活性肽，有液相、固相合成法。兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，液相合成法可較好的合成小分子肽濃縮多肽片，固相合成法合成過程中的固相載體對肽鏈的固定、環(huán)化、去保護(hù)和純化比較好，但費(fèi)用高，副反應(yīng)和殘留化合物多，因此不能應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。使用基因工程重組法制備多肽比較成熟，可以不受生產(chǎn)原料限制，表達(dá)定向性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但只能合成大分子肽，對于短肽鏈的合成非常困難，而且效率低[18]。

3 展望

富肽飼料因含有生物活性肽而具有獨(dú)特的抗菌抗病毒、免疫強(qiáng)化、增強(qiáng)風(fēng)味、抗氧化以及促生長等多種功能活性，而且其生產(chǎn)制備方法多，資源豐富，種類來源廣泛。其中大豆肽、小麥肽等多種生物活性肽已經(jīng)得以開發(fā)利用，并應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖。因此，富肽飼料的研究極具潛力和實(shí)用性，將為有效利用蛋白質(zhì)和節(jié)約蛋白質(zhì)資源開辟新的途徑。