小麦蛋白源谷氨酰胺肽的研究进展

洪瑾芳 福建省福清市畜牧兽医中心石竹畜牧兽医站 350301

小麦中粗蛋白的含量约为9%～14%，小麦作为原料生产淀粉、乳酸、谷氨酸以及相关生化用糖的过程中，还能得到大量的小麦蛋白。小麦蛋白俗称谷朊粉，又叫活性面筋蛋白，蛋白质含量很高达75%～85%，还含有脂肪、纤维素、矿物质等其他营养物质，它是植物性饲料中营养丰富的蛋白质饲料。

小麦蛋白主要由麦谷蛋白和麦醇溶蛋白组成，它们都含有丰富的谷氨酸（G1utamate，G1u）和脯氨酸。而G1u与谷氨酰胺（G1utamine，G1n）在小麦蛋白中含量尤其高，约占小麦蛋白氨基酸总量的35%，小麦蛋白中酰胺基是G1u的主要存在形式，G1u有67.4%的活性基团为酰胺基活性基团。因此，小麦蛋白可以作为G1n肽的重要来源。但是小麦蛋白自身的粘性大，溶解度低，极容易导致机体发生过敏性反应，这些因素都影响到小麦蛋白的广泛应用。在水产养殖中能够利用小麦蛋白的延展性、黏弹性和持水性，作为水产动物营养强化剂。

1 G1n的营养价值

小麦蛋白的重要功能性氨基酸—G1n，是动物机体大量存在的游离氨基酸之一，大概占总游离氨基酸的40%～60%。动物体需要的G1n多数由自身组织合成，G1n参与动物机体内蛋白质的合成，也可作为氮源参与核酸和糖蛋白的合成［1］，对动物体产生特定的保护作用及免疫功能。G1n为机体内迅速增殖和分化的细胞，如肠黏膜上皮细胞、淋巴细胞、肿瘤细胞等，提供主要能源供应。对于多数动物来说，小肠是G1n的主要吸收场所，小肠中存在丰富的肠绒毛，能够吸收肠道中大多数G1n，其中相当一部分的G1n被吸收后直接在肠道细胞内被利用，肠道细胞对于G1n的需求量远高于其它氨基酸。G1n在合成肠道分泌型免疫球蛋白A（Secretory immunog1obu1in A，SIgA），调节肠道淋巴组织功能，防止肠道内细菌易位发挥了关键作用。手术、烧伤、创伤、断乳、高温等情况下，都容易使动物机体处于应激状态，此时动物体内需要的G1n急剧增长，使得自身合成的G1n严重不足，容易导致体内G1n缺乏，引起肠道萎缩、分解和吸收功能下降、免疫系统紊乱等症状［2］。这时如果给动物体额外添加G1n可以缓解这些症状的出现，因而G1n又被称为“条件性必需氨基酸”［3］。

G1n的生理作用归纳为：（1）G1n的载体功能。在机体循环中，约30%～35%的氨基酸利用G1n的α-氨基和酰胺基作为载体，实现其在各组织器官之间的流动，这种结合具有特异性，故G1n又称作“氮梭”。（2）G1n是构成机体的基础物质。G1n普遍存在于机体内，参与机体新陈代谢，是核酸生物合成所必需的氮源，对蛋白质的合成与分解有调节作用。（3）G1n作为一系列快速增殖细胞的关键性能源物质，可以提高机体免疫功能，保护肠道的形态完整和屏障功能，防止肠道内细菌和有害物质的易位。（4）G1n能够促进损伤组织的修复。额外添加G1n能有效促进创伤组织的恢复，并且起到节氮和提高机体抗感染能力。（5）G1n作为谷胱甘肽的前体物质，通过调节谷胱甘肽的合成达到调节机体的炎症反应。

G1n的特殊生理活性使其在动物临床营养上的应用空间十分宽广，尤其对与年幼的动物更加有意义。有研究指出，添加了G1n的氨基酸营养液，可使离体小肠黏膜蛋白质含量、DNA、RNA含量增加［4］。Wu［5］在早期断乳仔猪的日粮中添加1%的G1n，可有效减少仔猪肠道绒毛的萎缩，提高仔猪的饲料转化率。刘涛［6］通过在断乳仔猪的日粮中添加G1n，能够提高早期断乳仔猪的平均日增重，降低腹泻率，但饲料转化率提高不显著。张军民等［7］研究了G1n对饲喂生大豆仔猪肠道通途性和消化吸收能力的影响，指出G1n能够有效缓解采食生大豆对仔猪肠道造成的损伤，改善氮代谢，降低腹泻率，促进肠道水分吸收。另据研究表明，G1n对仔猪小肠黏膜形态与功能保护作用，可以改善断乳后的腹泻情况，增强机体免疫能力，提高早期断乳仔猪肠道消化酶活性及消化功能，从而提高仔猪对环境的适应性，进而改善仔猪生产性能［8］。

2 G1n肽的营养价值

当前随着肽营养领域的研究越来越深入，人们发现肽比相同组成的游离氨基酸组合具有更强大的生理功能。肽由两个及两个以上的氨基酸通过肽键连接形成，它作为机体内重要活性成分参与体内多种生理活动并发挥功能。肽的生理功能涉及机体的神经调节、内分泌、细胞代谢等多方面，并且协调机体不同系统发挥其相应的功能。G1n单体在溶液中的溶解度低，其活性基团不稳定，遇热时极容易变性，这些因素都影响到G1n的广泛应用。通过研究发现，G1n单体的氮端被取代能够提升其稳定性和溶解度，肽中G1n的酰胺基稳定性明显高于单体G1n的酰胺基团，因此，G1n肽可以作为G1n单体的稳定形式之一，代替其在动物生产过程中的应用。

动物试验和人体试验都已经证明了G1n小肽代替G1n单体的可行性和安全性［9］。蒋建文等［10］在全胃肠外营养支持的猪自体移植小肠的营养液中加入甘氨酰谷氨酰胺二肽后，猪自体移植小肠的肠道细胞代谢、生理形态、吸收功能以及防止细菌移位等方面都有显著改善。Steh1e等指出，丙氨酰谷氨酰胺二肽能促进体外培养的肠黏膜细胞的增殖，并具有改善回肠营养的作用［9］。在早期断乳仔猪日粮中应用G1n肽，可以降低早期断乳对仔猪造成的应激，有效提高仔猪的生产性能［11］。席鹏彬等［12］、曾翠平［13］、杨彩梅［14］也有相似报道。

3 小麦蛋白源谷氨酰胺肽

目前可以通过酶法、碱法、人工嫁接法及基因表达法等方法获取肽。利用酶法分解小麦蛋白来制备小麦活性肽是近年来的研究热点。小麦蛋白在酶的作用下，得到的小肽分子量大小容易控制且无毒，小麦蛋白原有的多种性质发生了改变，包括乳化、起泡、吸水、增稠等性质，一定程度提高了小麦蛋白的营养价值和生理功能［15］。酶解后得到的小肽中含有丰富的G1n活性肽，这些小分子肽可以被动物肠道直接吸收，对动物体发挥动力、载体、运输、递质和营养等生理功能。

最早利用麦谷蛋白制得富含G1n活性肽的营养液并申请专利的是日本的研究者［16］。最近的研究表明［17］，利用小麦蛋白制得的G1n活性肽营养液中有效G1n的量可以高达213.5 mg/g。Tanabe等［18］酶解谷蛋白后得到的富含G1n小肽的营养液能够显著提高大鼠肠道黏膜的代谢速率，降低肠道炎症的产生，其生理功能优于相同氨基酸组成的氨基酸单体混合物。杨小军等［19］给SD大鼠灌喂小麦蛋白的胃蛋白酶解物，能够有效提高SD大鼠免疫器官的增殖，增加肠道SIgA的分泌量，增强肠道免疫功能。周业飞［20］利用弹性蛋白酶制得的小麦蛋白酶解物可以一定程度提高AA肉鸡免疫器官的重量和免疫器官指数。王石等［21］研究表明，仔猪断乳前期，在日粮中添加小麦蛋白酶解物能有效降低仔猪的腹泻率，且效果优于血浆蛋白添加组。国外最新研究表明，经过特殊生化处理制得的水解小麦蛋白饲料，可提高仔猪饲料的消化效率，无抗营养因子，可促进仔猪肠道绒毛的发育，获得较高的饲料转化效率，可替代昂贵的喷雾干燥血浆蛋白（2.5%～8%），同时用作犊牛的代乳料，可替代大豆分离蛋白（5%～8%）［22］。

通过酶解法制取小麦蛋白源活性肽，特别是G1n肽因其各种优点而受到青睐的同时，在实际生产或实验室制备时，酶解法因受酶特异性以及小麦蛋白特性影响，还存在酶解率低、产物纯度差等不足之处。在保证酶解产物生物活性同时如何提高蛋白酶解效率仍然是需要解决的课题。此外，实际生产中酶解工艺线性放大也需要进行更深入的研究［23］。

总之，G1n肽作为G1n切实可行的应用形式，越来越受到人们的重视，并被越来越广泛地应用。在特定的工艺和生产条件下得到的小麦蛋白酶解物富含G1n肽，无抗原、无生物隐患、高蛋白、低灰分，是营养的绿色添加剂，将其作为动物的功能性营养补充剂应用于饥饿、创伤、断乳、高温等应激条件下的动物，这是动物营养研究的一个方向。

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