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蛋白质水解物在动物营养中的作用

蛋白质是一种大分子物质，通常由二十种不同的氨基酸通过肽键

连接组成。蛋白质是动物组织(如骨骼肌、乳腺、肝脏和小肠)和畜产

品(如肉、牛奶、鸡蛋和羊毛)的重要组成成分。例如，生长期肉牛和

育肥猪骨骼肌中的蛋白质含量约占干物质总量的70%(Wu等，2016)。

因此，摄入充足的蛋白质对家畜、家禽和鱼类发挥最大生长、生产性

能和饲料效率都是必不可少的。Wu(2013)报道，饲料中的蛋白质(如

血粉、肉、骨粉、肠黏膜粉、豆粕、花生粕、棉籽粕)在小肠中蛋白

酶的作用下被水解成小肽(二肽、三肽)和游离氨基酸。水解生成小肽

的类型与动物生理状况和日粮组成密切相关。动物和植物性蛋白质饲

料在被采食前通过化学处理、酶或者微生物发酵，可改善其营养品质、

降低抗营养因子的含量并产生肽类(Dieterich等，2014;Pasupuleki

等，2010)。此外，酶解和微生物发酵可以提高动物和植物性蛋白质

饲料中小肽的溶解度、黏度、乳化性和凝胶化程度。

不同来源(细菌、植物和酵母)的蛋白酶均可用来酶解动物和植物

性蛋白质饲料，多种微生物通过发酵，将动物或植物性蛋白质饲料水

解生成肽类。目前，蛋白质水解物已广泛应用于医学、营养(包括动

物营养)和生物技术领域(Pasupuleki等，2010)。本文主要对通过酶

解技术和微生物发酵技术生成蛋白质水解物的相关研究进行综述，并

对其在动物饲养中营养及生理学功能进行探讨。

1氨基酸、肽和蛋白质的定义

氨基酸是含有氨基和酸基基团的有机物。除甘氨酸外，所有蛋白

源氨基酸均有一个α-氨基，并可在动物体内和饲料中形成L-异构

体。肽被定义为由2个或2个以上氨基酸残基通过肽键连接成的有机

分子(Wu，2013)，每形成一个肽键脱去一分子水。寡肽由2～20个氨

基酸残基组成。含有小于或等于10个氨基酸残基的寡肽称作小寡肽

(或简单的小肽)，而含有10～20个氨基酸残基的寡肽称为大寡肽。

Kyte(2006)认为，超过20个氨基酸残基组成的肽被称为多肽。蛋白

质是一种高分子量的多肽，通过肽键将相邻氨基酸分子的α-氨基和

α-羧基连接。

通过分子质量大小可区分多肽和蛋白质。Kyte(2006)认为，分子

质量大于或等于8000Da的多肽(即≥72个氨基酸)被称为蛋白质。例

如，泛素(含72个氨基酸的单链)和酪蛋白α-S1(含200个氨基酸)

称为蛋白质，而胰高血糖素(含有29个氨基酸)和催产素(9个氨基酸)

称为肽。然而通过分子质量大小区分多肽和蛋白质的方法并不是绝对

的。例如，胰岛素[51个氨基酸(A链含20个氨基酸和B链含31个氨

基酸)]具有典型的蛋白质3级结构，因此被公认为一种蛋白质。而从

猪小肠黏膜中分离得到的PEC-60(含60个氨基酸的单链)(Agerberth

等，1989)和dopuin(含62个氨基酸的单链)(Chen等，1997)被称为

多肽。三氯乙酸(TCA，终浓度5%)或高氯酸(PCA，终浓度0.2M)可完

全沉淀动物组织、细胞、血浆和其他体液(例如，瘤胃、尿囊、羊膜、

肠腔液和食糜)(Rajalingam等，2009)中的蛋白质。同样，乙醇(终

浓度为80%)也可以有效地沉淀水溶液中的蛋白质和核酸

(Wilcockson1975)。这种方法可以有效去除蛋白质水解物中的水溶性

无机化合物(如铝盐化合物)。

2蛋白质水解物

蛋白质在酶、微生物、酸、碱作用下可产生蛋白质水解产物。工

业上生成蛋白质水解物常用的蛋白源包括动物性蛋白质(如酪蛋白、

乳清蛋白、肉类)和植物性蛋白(如小麦、水稻、大豆、豌豆和棉籽

等)(Dieterich等，2014;Pasupuleki等，2010;Pasupuleki等，2010)。

蛋白质水解的方法不同，水解时间也从1～100h不等。酶或微生物水

解过程中添加抑菌或杀菌防腐剂(如苯甲酸)可延长其水解时间，通过

加热可使酶失活从而终止水解反应。水解结束后，可通过离心、过滤

或微过滤系统分离蛋白质水解物中的不溶性物质。多次过滤后可获得

预期的透明清晰的水解溶液。必要时可通过炭粉进行脱色并除去溶液

中的混浊物质。若需要除去水解产物中的盐，可将滤液进一步通过交

换色谱，除去水解物中多余的盐。蛋白质水解产物中的微生物可以通

过热处理(巴氏杀菌)的方法消除。最