大豆肽的特性及其在动物生产中的应用

刘 薇，丁 雪，杨运玲*，张广宁，苗晓微，刘文峰，梁代华

（1.谷实生物集团股份有限公司，哈尔滨 150078；2.东北农业大学动物科学技术学院，哈尔滨 150030）

具有生物活性的小肽在代谢调控中起着重要作用。多项研究表明，在对各类动植物蛋白的消化吸收、食物加工以及对细菌蛋白水解等过程中，都能够释放出生物活性小肽，这些小肽被应用在食品和制药行业，具有抗高血压、抗氧化、调节免疫、抗糖尿病、降胆固醇、抗菌、抗癌等多种作用。随着小肽研究的不断深入，表明小肽作为饲料添加剂在动物机体中也扮演着重要的角色。大豆是最丰富的植物蛋白来源之一，含有36%～56%的蛋白质，是生物活性小肽的良好来源。大豆生物活性肽既具备大豆蛋白质的营养学特性，又具备小分子肽特有的物化特性，具有很高的饲用价值[1-2]。

1 大豆肽的来源

肽的分子结构介于氨基酸和蛋白质之间，其基本构成基团是氨基酸。50 个氨基酸残基以上通常称为蛋白质，50 个以下称为肽。大豆肽是大豆蛋白经过发酵、酶解或特殊加工方式制得的肽类混合物，为3～6个氨基酸所组成，分子量通常集中在1 000 u 以下[3]。但也有一些大豆肽超出了定义的范围，如大豆生物活性肽Lunasin是由43个氨基酸组成[4]。

2 大豆肽的代谢途径

先前的研究认为，单胃动物吸收蛋白质主要是以氨基酸的形式[5-6]，早在20世纪50年代，就有学者指出肠壁吸收氨基酸是以肽的形式吸收的[7-8]，但是直到20世纪80年代后期，这一观点才被接受[9]。近年来的研究表明，肠道内蛋白质的利用大部分是以2～3 个氨基酸组成的小肽的形式吸收[10]，在消化道中，蛋白质的消化终产物大部分都是小肽，它可以完整地被吸收，最终以二肽和三肽的形式进入血液循环[11]。目前的研究认为，小肽的转运机制存在以下三种方式：（1）需要消耗三磷酸腺苷（ATP）的主动转运过程；（2）依赖pH 的Na+/H+交换转运体系；（3）谷胱甘肽（GSH）转运系统。M.T.Vincenzini 等[12]研究认为钠、钾、钙、锰等离子的浓度梯度与谷胱甘肽的跨膜转运密切相关，而与H+浓度无关。在生物膜内由于GSH 具有抗氧化作用，因而该体系可能有特殊生理意义[13-14]。E.R.Gilbert等[15]研究认为小肽的吸收途径包括通过肠肽转运蛋白PepT1、细胞穿透肽（cell-penetrating peptides,CPPs）和细胞旁路运动等方式吸收（见图1）。

图1 肠细胞摄取肽的可能途径

反刍动物对肽和氨基酸的吸收有2种不同的途径，分别为肠系膜系统、非肠系膜系统[14]，非肠系膜系统是反刍动物吸收小肽的主要途径，占总吸收小肽的 85%～90%[16-17]。瓣胃是非肠系膜系统中吸收小肽的主要部位，瘤胃等其他非肠系膜和肠系膜组织次之，瘤胃和瓣胃对小肽进行吸收的主要方式是被动扩散和主动转运[13]。

3 大豆肽制备工艺

目前国内制备大豆肽的方法主要有微生物发酵法、酸解法、酶解法等。由于强酸强碱的腐蚀性和污染性，通过强酸、强碱的分解作用制备大豆肽的方法正被其他更先进的工艺所取代[3]，利用酶的定向分解特性将大分子蛋白质分解为小分子肽这就是酶解法，该工艺所需的时间较短，并且能更好地控制水解程度以获得更一致的分子量和肽组分[18]；利用微生物将大分子的大豆球蛋白转化为小分子的肽，这就是微生物发酵法。此外在食品加工过程中应用的方法以及高效液相色谱分离纯化等技术也应用在大豆肽的生产中。

3.1 酶解法

利用特异性或非特异性的蛋白酶（如胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、菠萝蛋白酶和木瓜蛋白酶等）对蛋白质进行水解[19-20]，是生产生物活性肽的最常见方法，广泛应用于食品和制药行业[21-22]。这些酶可以单独水解也可以结合使用以释放更有效和稳定的生物活性肽[23]，林洋等[24]试验表明，复合酶比单酶更易制备水解度高、苦味低的大豆小肽。酶解法生产的大豆肽具有免消化、易吸收的特点，是优良的蛋白质来源。

3.2 发酵法

发酵是生产生物活性肽和食品级水解蛋白的有效途径。乳酸菌（Lactic acid bacteria，LAB）是自然界中分布的一大批有益细菌，也存在于消化系统中，通常用于生产生物活性肽。位于细胞内需要完全降解所积累肽的乳酸菌蛋白水解系统，如乳酸乳球菌、乳酸杆菌和保加利亚乳杆菌具有广泛的特异性，能够释放大量不同的寡肽（4～8个氨基酸），是寡肽的转运系统，也是氮进入细胞的主要途径[25-26]。LAB 由于具有β-半乳糖苷酶，可以在发酵过程中水解大豆寡糖，包括蔗糖、棉籽糖和水苏糖，并降低其豆腥味和肠胃气胀[27-29]。相对而言，微生物发酵是获得大豆生物活性肽最便宜的方法，因为微生物是蛋白酶比较便宜的来源，并且该方法是安全的。细菌培养成本相对较低，因为它们需要的营养需求最少且成熟时间短，而且LAB 的蛋白酶在细胞膜上表达，因此纯化程序相对容易且便宜[21]。发酵大豆中生物活性肽的形成及其生物活性[19]见图2。

3.3 食品加工

生物活性肽的释放也会发生在蛋白质食品加工过程中，由于结构和化学变化，蛋白质食品也会释放生物活性肽[30]。体内消化试验表明，生物活性肽可以在消化过程中形成。为了提高代谢稳定性，肽的N-甲基化已成功地用于肽类药物的设计中，因为肽和肽类药物具有较差的口服生物利用度[31]。S.Roufik等[32]研究β-乳球蛋白的三种生物活性肽的体外消化率，发现当被胃蛋白酶水解时，β-Lgf142-148 保持完整，而当被胰凝乳蛋白酶水解时，β-Lgf15-20 和f102-105 被弱水解（31%），仅β-Lgf142-148被强烈水解（99.8%）。

3.4 分离、纯化和表征

高效液相色谱是分离、鉴定和纯化生物活性肽应用最广泛的技术。十二烷基硫酸钠电泳和超速离心是多肽结构表征和氨基酸组成分析的可选方法。超滤膜系统可用于分离具有所需分子量和功能特性的肽。将超滤膜用于筛选大豆蛋白水解物的生物活性，发现回收肽的生物活性增加[33]。近年来，电喷雾电离、基质辅助激光解吸电离和质谱检测已成为蛋白质鉴定和表征的重要手段。液相色谱-串联质谱检测是鉴定多肽序列的常用方法。质谱法可以精确测定分子质量和蛋白质序列，鉴定蛋白质降解产物和研究蛋白质构象[34]。此外，反相高效液相色谱法特别是在研究肽的结构功能特性时可以根据肽的疏水性进行分离[35]。B.F.Gibbs等[36]通过Vydac ODS300A RP色谱柱的液相色谱-质谱法，以1 mL·min-1的流速、5%～75%的乙腈浓度在70 min内从大豆发酵食品中纯化并鉴定了生物活性肽，其洗脱液在206 nm 和280 nm 处进行监测，带宽为2 nm，参考波长为550 nm。

4 大豆肽的生物活性

4.1 抗高血压

抗高血压肽是食品中研究最多的生物活性肽[37]。吴建平等[38]以大豆低温脱脂豆粕为原料，经过蛋白酶水解后制备的活性肽具有降压效果。在自发性高血压大鼠中，生物活性肽如Val-Pro、Ile-Pro 和Tyr-Pro 具有血管紧张素抑制活性和降压作用[39]。M.Yonekura 等[40]研究发现，6 周龄大鼠口服0.1%大豆肽Leu-Ala-Pro 发酵液，6 周后血压比未服发酵液的对照大鼠降低约20 mmHg。总的来说，小肽通过抑制血管紧张素转换酶而发挥其抗高血压的作用。

4.2 降低胆固醇

大豆肽具有降低胆固醇的功效。在大鼠试验中，相较于完整的大豆蛋白，大豆蛋白消化水解物具有更强的降低血清胆固醇的作用[41]。大豆肽也可能与磷脂结合并在人类中发挥降低血清胆固醇的活性的作用，通过口服给动物或人类受试者服用时，豆制品对心血管疾病的有益影响是通过其对血液胆固醇的影响来起作用的[42]。蛋白质在胃肠道中被蛋白酶消化，释放出生物活性肽，从而可能降低胆固醇水平[43]。

4.3 抗氧化

清除自由基、抑制脂质过氧化和金属离子螯合性质是生物活性肽发挥抗氧化活性的主要过程。自由基过多会导致细胞损伤，进而诱发多种疾病，主要包括动脉粥样硬化、关节炎、糖尿病和癌症等[44]。左倩等[45]研究大豆肽对仔猪体外抗氧化的影响时发现，大豆肽对1，1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基和羟自由基具有良好的清除能力，其清除率可分别达到98.33%和84.38%。大豆肽具有比完整蛋白质更高的抗氧化活性，是因为大豆蛋白水解时由于结构改变会暴露出更多的活性氨基酸R基[46]。

4.4 抗癌

从大豆子叶中分离出来的一种肽，具有抗癌和抗炎症活性[47]。一些流行病学和动物研究表明大豆蛋白可以降低乳腺癌、结肠癌和前列腺癌的风险[48]。当合成的月桂酸肽被添加到哺乳动物细胞中时，可以阻止化学致癌物和病毒致癌基因RAS和E1A对细胞的转化[49-50]。

4.5 抗菌

单春乔等[51-52]添加大豆小肽后益生菌Q68 与致病菌混合培养试验发现，40 h内可以彻底清除金黄色葡萄球菌，48 h内可以完全消灭大肠埃希菌，大豆肽可以促进有益菌的增殖，抑制有害菌的生长。M.Z.Sitohy 等[53]研究发现大豆球蛋白基本肽（GBP）可以抑制几种腐败细菌的生长；Li Y.Q.等[54]研究表明，低浓度的GBP 可以有效地灭活细菌，例如大肠埃希氏菌，其失活机制是通过与细菌膜结构的相互作用来实现的。0.015%GBP 可以抑制微生物的生长和繁殖，并改善巴氏灭菌牛奶的感官特性和理化特性，可以防止牛奶变质[55]，因此，GBP也可以用作天然防腐剂来延长牛奶的保质期。

4.6 促进氨基酸吸收，提高蛋白质合成

大豆肽作为一种小肽，可以避免肠道中吸收的氨基酸因为竞争同一位点而产生的拮抗作用。施用晖等[56]研究发现，当给动物饲喂小肽且不添加游离氨基酸时，精氨酸不再对赖氨酸产生拮抗作用，可促进氨基酸的吸收。此外，血液循环中的小肽能直接参与组织蛋白的合成。一般认为，肌肉蛋白质的合成效率受动脉静脉间氨基酸差异的影响，在一定条件下，差异性越大则其对蛋白质合成的促进效果越明显[57]，由于小肽吸收速度快，可以快速增大血液中氨基酸的浓度，进而增大了动静脉间氨基酸的差值，促进蛋白质的合成。

4.7 促进矿物质的吸收利用

小肽主要以络合物形式与矿物质结合，通过小肽的吸收通道完成吸收，因此可以避免与原来利用同一吸收通道的矿物质竞争，提高矿物质的吸收性能[58]。此外，小肽的氨基酸残基还可与金属离子螯合，以螯合物整体的形式通过被动转运来促进矿物质的吸收[59]。单春乔等[51]在妊娠母猪饲粮中添加小肽螯合铁，显著提高了仔猪血红蛋白浓度和血清铁浓度，降低了仔猪血清总铁结合力和血清转铁蛋白浓度，同时对妊娠后期母猪饲喂小肽螯合铁，可以通过胎盘和乳汁增加仔猪体内的铁含量，满足哺乳仔猪对铁的需求。李丽立等[60]在小肽对山羊消化率的研究中发现，无论是饲喂还是灌注小肽，均能提高能量与钙的表观消化率。

5.8 生理调节功能

小肠中某些酶活力由于受到小肽的诱导而提高，最终会促进小肠消化功能发育提前，增进营养的消化吸收能力。祝平等[61]在哺乳仔猪的日粮中适当加入植物小肽之后，发现在一定范围内添加量越高断奶仔猪的生长效果愈好。R.Puchala 等[62]将小肽和氨基酸灌注到安哥拉山羊的皮肤中，发现小肽可显著促进羊毛的生长。同时，张晶等[63]认为大豆肽渗透压低，可有效避免仔猪因高渗透压而引起的腹泻。因此，小肽可以促进动物生长、改善其健康和生产性。

4.9 免疫调节作用

目前，从大豆蛋白水解液中分离到两种具有促进吞噬作用的免疫调节肽His-Cys-Gln-Arg-Pro-Arg和Gln-Arg-Pro-Arg，较低分子量和带正电的肽可能在刺激免疫调节中起关键作用[64]。使用不溶性的大豆蛋白为原料，通过碱性蛋白酶制备的大豆蛋白水解液对小鼠脾淋巴细胞和巨噬细胞的增殖有促进作用[20]。A.I.Masotti 等[65]研究了大豆和牛奶发酵对人单核细胞模型（U937）的免疫调节作用，发现大豆和牛奶发酵均影响U937细胞因子的产生。

5 大豆肽在动物生产中的应用

5.1 大豆肽在单胃动物中的应用

大豆肽可以促进动物肠道健康，有增强肠绒毛和肠黏膜发育、提高酶活性、降低炎性细胞因子水平的作用，同时可以提高动物生产性能，改善饲料转化率，增强免疫等[66]。Zheng L.等[66]在基础日粮中添加0、5、10 g·kg-1和15 g·kg-1的大豆肽，结果表明添加5～10 g·kg-1的大豆肽对育肥猪的生长性能和肠道健康有促进作用，此外还有降低氧化应激产物的作用。朱振平等[67]探究大豆肽对小鼠免疫性能的影响，发现大豆肽能提高小鼠血清溶血素水平、碳廓清吞噬指数及腹腔巨噬细胞吞噬鸡红细胞百分率，有效提高小鼠免疫力。研究表明，大豆肽能够作用于机体内源性免疫调节因子，提高仔猪IgG和sIgA含量，增强其免疫功能，同时能够提高肠道消化酶及肠黏膜Na+-K+-ATP 酶活性，减轻断奶应激对肠道黏膜造成的损伤[68-69]。在与常用蛋白质添加剂作对比时，大豆肽能够提高仔猪生长性能、改善饲料转化率[1]。大豆肽在单胃动物的免疫性能、生产性能和机体健康等方面体现出了优势。

5.2 大豆肽在禽类中的应用

大豆肽在禽类中的应用较多也较完善，其对于蛋鸡的产蛋量、蛋壳厚度、哈夫单位，肉鸡的日增重和屠宰率等有较好的促进作用[70-72]。除生产性能外，大豆肽对于禽类还有免疫、降低胆固醇等生理调节作用。孟可爱等[73]将大豆肽添加至育雏鸡日粮中，发现可以提高育雏鸡的日增重，降低其料肉比，此外还可以提高育雏鸡的免疫器官指数、血清钙的含量，降低总胆固醇含量，同时还有提高一些酶活性的趋势，以添加0.8%大豆肽的效果为最佳。在禽类生产中，将大豆肽作为饲料添加剂时，大部分的研究着眼于提高蛋鸡的产蛋性能和肉鸡的产肉性能，但仍有研究以促进禽类的免疫能力为目的，适宜的肽料比和肽重比能显著提高禽类的生产性能。

5.3 大豆肽在反刍动物中的应用

反刍动物与单胃动物最大的区别在于其特殊的瘤胃结构，大豆肽对于反刍动物的影响主要体现在其对于瘤胃微生物和瘤胃内生理情况的影响，对于瘤胃微生物蛋白、挥发酸产量、氮的排泄等均有不同程度的影响，此外还可以提高反刍动物的生产性能。吴丹丹等[74]在日粮中添加大豆肽饲喂泌乳期奶牛，发现瘤胃微生物蛋白的产量提高了22.94%，产奶量提高12.64%，氮的排泄减少15.01%。王文娟等[75]将大豆肽灌注到鲁西黄牛瘤胃中，发现灌注300 g·d-1以内的大豆小肽，使瘤胃液氨氮浓度提高了75.78%，微生物蛋白增了42.38%，且显著增加了溶纤维丁酸弧菌的含量和挥发酸的产量。其另一项试验表明，饲喂大豆肽使日粮纤维的表观消化率提高了4.08%，尿氮提高了22.00%，同时能量利用效率、血浆尿素氮和血糖的含量均提高，氮沉积增加[76]。然而，大豆肽在提高反刍动物瘤胃中微生物蛋白的同时，由于瘤胃微生物的降解、利用，使得大豆肽不能进入小肠，从而影响饲料蛋白的利用效率，同时也使肽的生物活性不能充分发挥[77]。目前，对大豆肽过瘤胃处理的研究较少，但对饲料中其他蛋白质、肽、氨基酸等进行保护的方法早前就有大量研究，比如加热处理、甲醛处理、单宁处理、氢氧化钠处理、白蛋白包被、脂肪包被以及添加氨基酶抑制物等[78]。因此，可以对大豆肽采取一定的过瘤胃保护措施，使其尽可能多地被小肠消化吸收，从而提高乳蛋白质量、增加产奶量、提高生产性能。

5.4 大豆肽在水产动物中的应用

除畜禽外，大豆肽还被应用在水产养殖中，由于鱼类生理结构的特殊性，使其对蛋白质质量的要求很高。现有的研究表明，大豆肽可以提高鱼类的生产性能，增强免疫能力，还可增强酶活性，提高其消化功能。宫修清等[79]添加5%的大豆肽进行试验，提高了各类鱼种产量共568 kg。宋文新等[80]用发酵豆粕替代部分鱼粉饲喂黑鲷幼鱼，发现当替代水平为10%时，黑鲷幼鱼机体内的超氧化物歧化酶（SOD）活性增强，血清溶菌酶活力也得到了明显改善，当替代水平增加到30%、40%和50%时，SOD和血清溶菌酶的活性明显低于对照组。陈晓瑛等[81]研究了菌酶协同发酵豆粕（FSBE）替代鱼粉对大口黑鲈（Micropterus salmonides）生长性能、血清生化、免疫和抗氧化指标及肝脏组织形态的影响，试验采用等氮（50%粗蛋白质）等脂（10%粗脂肪）原则，在对照饲料基础上用FSBE 分别替代10%、20%、30%和40%鱼粉，并用豆粕（SB）替代30%鱼粉作为负对照饲料，饲喂8 周，结果表明，FSBE 过高比例替代鱼粉可对大口黑鲈生长性能、血清生化、免疫和抗氧化指标、肝脏组织形态产生明显的不良影响，在鱼粉含量为50%的饲料中，FSBE替代鱼粉比例≤20%不会对大口黑鲈生长和饲料利用产生不利影响。总的来说，在水产品养殖中，大豆肽一定程度上可以提高生产性能，但添加量需适宜，过量的大豆肽反而会影响水产动物的免疫能力。

6 小 结

大豆肽在动物生产中得到了较为广泛的关注和应用，大豆肽有提高免疫力、抗氧化、抗癌、提高动物生产性能等优点，其制备技术比较完善。但基于小肽体系，将大豆作为小肽来源的研究还远远不够，对于其在动物机体内发挥生理调节功能的特点和机理还需进行更深入的研究，在反刍动物中进行一定的加工处理是否有效还有待验证，由于过瘤胃处理的研究较少，大豆肽是否对反刍动物的肠道有改善和提高免疫的作用，还有待进一步探索。