谷氨酰胺二肽在水产动物营养中的应用研究

棚料广函２０１２年第５期　　ｌ４５　水产养殖　ｄｉｎｇ　谷氨醮腔＝肽在水产动物营养中的应用矾究　孙浪刘臻摘要：谷氨酰胺二肽作为动物细胞的呼吸燃料和机　体大分子物质的合成前体等具有独特而复杂的生理功能．　越来越成为营养学、生理学等学科的研究热点。同时。作为　一种外源饲料添加剂在动物营养中得到了广泛应用　本文　针对谷氨酰胺二肽的理化性质、吸收代谢以及在水产动物　营养中的作用效果及机理进行了综述．以期为谷氨酰胺二　肽在水产动物营养中的应用奠定理论基础　关键词：谷氨酰胺二肽；水产动物；营养　谷氨酰胺（Ｇｌｕｔａｍｉｎｅ，Ｇ１ｎ）是动物体内一种　重要的游离氨基酸．不仅刺激细胞生长和抗体的　产生，还是细胞中主要的能量物质（谭文军，　２００１）；同时，谷氨酰胺在维持机体内环境的酸碱　平衡：在促进细胞分化成长和机体创伤修复中扮　演重要的作用　传统的营养学将谷氨酰胺划分为　非必需氨基酸范畴．认为它可在体内合成。但近　年的研究表明。当动物处于应激、病理状态或快　速生长时。内源合成的谷氨酰胺不能满足需要．　甚至会发生耗竭，此时必需由外源物质补充．这　时谷氨酰胺就变成了一种必需氨基酸（Ｌａｃｅｖ。　１９９０）。ＮＲＣ（１９９８）《猪的营养需要》中，谷氨酰胺　已被定义为“条件性必需氨基酸”（Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｌｌｙ　ｅｓｓｅｎｔｉａｌ　ａｍｉｎｏ　ａｃｉｄ）　谷氨酰胺由于溶解度低和　热不稳定性．在加热的条件下会生成有毒的焦谷　氨酸和氨，对动物产生毒害作用，但由谷氨酰胺　生成的谷氨酰胺二肽既可避免谷氨酰胺单体的　缺点，又具有谷氨酰胺的许多生理作用，因此。谷　氨酰胺二肽越来越成为营养学、生理学等学科的　研究热点　１谷氨酰胺二肽的理化性质　谷氨酰胺二肽是谷氨酰胺和其他氨基酸形　成的二肽，目前用于动物试验研究的谷氨酰胺二　孙浪：湖南农业大学动物科技学院水产系．长沙学　院生物工程与环境科学系，硕士。　刘　臻：长沙学院生物工程与环境科学系。　周　玲、王赏初：湖南农业大学动物科技学院水产系。　周玲王赏初　肽主要有甘氨酰谷氨酰胺（Ｌ—ｇＩｙｎｙｌ—Ｌ—　ｇｌｕｔａｍｉｎｅ．Ｇｌｙ—ＧＩｎ）和丙氨酰谷氨酰胺（Ｌ—ａｌａｎｙ—　Ｌ—ｇｌｕｔａｍｉｎｅ，Ａｌａ—Ｇｉｎ）。而丙氨酰谷氨酰胺在水产　动物营养实验中应用较为广泛．其产品主要由人　工合成．产品纯度可达１００％．在水溶液中溶解度　高，如在２０ｃＩ＝时，甘氨酰谷氨酰胺的溶解度１５４　Ｌ。丙氨酰谷氨酰胺溶解度为５８６￣Ｌ。（而２０℃时　谷氨酰胺单体在水中溶解度为３５ｇ／Ｌ）．能耐受高　温。常温下２年仍保持稳定。　２谷氨酰胺二肽在体内的吸收与代谢　２．１在水产动物体内的吸收　试验结果证明．肠道能以完整形式吸收小肽　进入循环系统而被组织利用．肠道小肽的吸收是　依靠肠黏膜上的肽类转运系统逆浓度梯度进行　的（Ｙｉ等，２００５）。肠黏膜肽类转运系统主要是具　有ｐＨ值依赖性的非耗能性Ｈ＋／Ｎａ＋交换转运系　统．转运过程依靠Ｈ＋向细胞内的电化学质子梯度　供能，当缺少Ｈ＋时，依靠膜外的底物浓度进行．当　存在细胞外Ｈ＋浓度高而细胞内Ｈ＋浓度低时．则　以逆底物浓度的生电共转运进行（Ｄａｎｉｅｌ等．　１９９６）。小肽转运蛋白（ＰｅｐＴ１）参与二肽、三肽的　跨膜转运。由酸性、碱性和亲水性氨基酸组成的　小肽都能被ＰｅｐＴ１转运　鲫鱼ＰｅｐＴ１　ｍＲＮＡ主要　在前肠和中肠中表达（熊钢。２００９）。对ｍＲＮＡ分　析表明，大多数鱼类肠道ＰｅｐＴ１　ｍＲＮＡ丰度在前　肠中最高．其次为中肠．而在后肠中只有很少量　的表达。肠道黏膜吸收谷氨酰胺二肽可能有２种　途径：①谷氨酰胺二肽在细胞外经胞膜二肽酶水　解释放出谷氨酰胺，再被肠黏膜吸收：②谷氨酰　胺二肽被转运到上皮细胞内．经胞质内二肽酶水　解释放出谷氨酰胺。Ｒｅｅｄｓ等（２ｏ００）研究结果报　道，肠道内Ｈ＋浓度梯度促进二肽的转运．而游离　谷氨酰胺的转运则依靠Ｎａ＋浓度梯度　如果没有　Ｈ　浓度梯度。以二肽形式转运人肠上皮细胞胞质　内是不可能的。此时，二肽在细胞外被二肽酶水　水产养殖　４６　们料广萄２０１２年第５期　Ａｇ¨ａｔｉｃ　Ｆｅｅｄｉｎｇ　解并释放出谷氨酰胺．Ｎａ＋浓度梯度介导游离谷氨　酰胺吸收入肠上皮细胞内。谷氨酰胺细胞外水解　是由膜二肽酶催化的。Ｍｉｎａｒｎｉ等（１９９２）研究人类　小肠如何从谷氨酰胺二肽获得谷氨酰胺时．结果　３谷氨酰胺二肽在水产动物营养中的应用　３．１对水产动物生长性能的影响　大量研究结果表明．谷氨酰胺二肽能促进肠　道细胞的修复及维持正常的局部免疫功能．而且　能不断为水产动物肠黏膜细胞更新提供能量来　源和代谢前体．从而能减少外界不利因素造成水　产动物生产性能下降．并且能促进水产动物的生　长。徐奇友等（２００９）在对哲罗鱼仔鱼Ｅｔ粮中分别　发现．谷氨酰胺的吸收不被Ｎａ＋浓度降低而抑制．　反而被Ｈ＋浓度降低所抑制．因此人小肠黏膜吸收　谷氨酰胺主要是以二肽形式而不是以游离谷氨　酰胺形式　另有研究结果证明．肠黏膜上皮细胞　胞质和胞膜上均有二肽酶．但胞质中活性高于胞　膜上。　２．２在水产动物体内的代谢　动物和人体试验结果证明．在体内甘氨酰谷　氨酰胺和丙氨酰谷氨酰胺２种二肽很快被分解　为氨基酸　大鼠体内甘氨酰谷氨酰胺和丙氨酰谷　氨酰胺的半衰期分别约为３．１和０．７０ｍｉｎ．而人体　内分别约为７．４和３．８ｍｉｎ．血液中只能检ｉ见０到少　量的二肽．说明谷氨酰胺二肽可被有效利用．从　而避免可能因二肽累积对机体产生药理性及生　理性损害。　谷氨酰胺二肽在动物机体内能很快进行分　解代谢。血浆、肝、肾、肠、脾以及骨骼肌等器官中　均含有二肽酶，能分解谷氨酰胺二肽（Ｍｉｎａｍｉ等，　１９９２）。而水生动物的消化作用主要在肠道进行．　同时．在水生动物中营养物质的消化主要是化学　消化，实质上是酶消化（吴垠，２００２）。所以，谷氨　酰胺二肽在水产动物中主要是被其肠道中二肽　酶分解代谢　机体水解二肽的酶主要有氨肽酶和　羧肽酶　有研究室发现草鱼氨肽酶ｍＲＮＡ主要表　达于肠道中．再次为肝脏。机体大部分谷氨酰胺　二肽最后都被肾分解为氨基酸．再被释放人血液　中．被其他器官利用。尿中仅能检测到极微量的　谷氨酰胺二肽ｆ摄人量１％～２％）和谷氨酰胺　（Ａｄｉｂｉ等，１９９３）。　血液中谷氨酰胺二肽的代谢可能有３种途　径：①在血液循环中水解；②被血管壁膜上的二肽　酶水解；③经主动转运或被动扩散，以完整形式进　人细胞后再被酶水解。血液中存在水解二肽的酶，　可以分解谷氨酰胺二肽．但不是清除谷氨酰胺二　肽的主要形式　肝脏和骨骼肌内没有二肽转运系　统．二肽的水解主要是通过血管壁膜上的二肽酶　在细胞外水解．肝血窦内皮细胞以及骨骼肌血管　内皮细胞上都发现存在水解二肽的酶．对谷氨酰　胺二肽的清除能起一定的作用。在水产动物中．肾　脏中还存在另一类二肽转运载体ＰｅｐＴ２，能将二　肽以完整形式转运到细胞内．再被水解利用。　添加０．１２５％～１．０％的丙氨酰谷氨酰胺．结果表　明，０．５％～１．０％组显著（Ｐ＜０．０５）或极显著（Ｐ＜０．０１）　提高仔鱼增重率和特定生长率：当添加量大于　０．１２５％时，成活率显著（Ｐ＜０．０５）或极显著（Ｐ＜　Ｏ．０１）提高。朱青等（２０１０）在德国镜鲤饲料中分别　添加Ｏ．２５％～１．５％的丙氨酰谷氨酰胺，结果表明．　Ｅｔ粮添加０．７５％的丙氨酰谷氨酰胺能够显著提高　增重率、蛋白质效率、蛋白质沉积率、鱼体粗蛋白　质含量及饲料效率（Ｐ＜０．０５），添加丙氨酰谷氨酰　胺能促进鱼体蛋白质的沉积和生长。Ｙａｎ　Ｌｉｎ．　Ｚｈｏｕ　Ｘｉａｏ　Ｑｉｕ等（２００６）在幼建鲤饲料中分别添　加Ｏ．４％～２．０％的　一谷氨酰胺．结果表明添加后能　显著提高建鲤的生产性能和肠道发育　杨奇慧等　ｆ２００８　在杂交罗非鱼日粮中添加饲料质量的　０．２％～２．０％的　一谷氨酰胺．研究结果显示．饲料　中谷氨酰胺添加量从Ｏ．２％上升到Ｏ．８％．杂交罗　非鱼的增重率和特定生长率呈上升趋势．且均高　于对照组．但没有显著性差异　这可能是由于罗　非鱼吸收外源性的谷氨酰胺．提高了肠道的消化　吸收能力而造成的：当添加量为２．０％时．增重率　和特定生长率较添加量为０．８％组低．即随着谷氨　酰胺添加量的进一步增加．增重率却呈现降低趋　势．这表明适量添加外源性的谷氨酰胺可以提高　罗非鱼的增重率．但高水平的添加量并不能进一　步地促进其生长．这与在建鲤上的研究结果相一　致　但一些试验表明，添加１．Ｏ％和２．０％晶体谷　氨酰胺制粒后饲喂虹鳟显著降低绒毛高度和抗氧　化能力．主要原因是晶体谷氨酰胺单体稳定性差，　溶解度低．易形成对机体有害的焦谷氨酸和氨，从　而降低其对生长性能的促进作用。谷氨酰胺对不　同鱼类生长性能影响差异较大的原因还可能是鱼　种类不同及不同生长阶段．其消化生理结构存在　很大的差异．故对谷氨酰胺的利用能力不同。　３．２对水产动物免疫功能的影响　鱼类是低等的脊椎动物．其特异性免疫机制　还很不完善．而且引起鱼病的主要是条件性致病　菌而不是特异性致病菌。因此．非特异免疫功能　钢料７Ｉ萄２０１２年第５期　４７　水产养殖　在鱼类的防御中具有非常重要的作用，对鱼类的　生长抗病有着很大的影响（钱云霞，２０００）。朱青　等（２０１０）在德国幼镜鲤日粮中添加０．２５％～１．５％　的丙氨酰谷氨酰胺．结果表明．饲料中添加０．７５％　的丙氨酰谷氨酰胺．可以显著提高镜鲤血清溶菌　酶活性（Ｐ＜０．０５）。并且当添加量继续增加时其活　性不再显著提高：随着丙氨酰谷氨酰胺添加量的　增加，血清补体Ｃ３、Ｃ４水平先显著上升又显著下　降（Ｐ＜０．０５），在添加量为０．７５％时达到最高（Ｐ＜　０．０５）．当丙氨酰谷氨酰胺添加量在０．７５％～１．５％　时。补体Ｃ３、Ｃ４水平又显著降低（Ｐ＜０．０５），表明，　添加丙氨酰谷氨酰胺能提高鱼体非特异性免疫　力．从而提高鱼体的抗病力。叶均安等（２００９）在　１３本对虾饲料中添加０．２５％～１．０％的丙氨酰谷氨　酰胺．结果表明．添加０．５％和１．０％的丙氨酰谷氨　酰胺可显著提高日本对虾血清中的溶菌酶活性　杨奇慧等（２００８）的研究表明．在杂交罗非鱼日粮　中添加０．２％～２．Ｏ％的谷氨酰胺．用嗜水气单胞菌　分别攻毒４８ｈ、７２ｈ和９６ｈ．谷氨酰胺０．６％　０．８％　饲料组罗非鱼的存活率影响显著高于０加．４％组　（Ｐ＜０．０５）；而对攻毒后１ｈ及２４ｈ的存活率各添加　组间无显著影响（　０．０５）。　３．３对水产动物抗氧化能力的影响　谷氨酰胺是合成体内ＧＳＨ的重要的前体物　质（Ｈａｒｗａｒｄ，１９９４）。动物机体内ＧＳＨ和超氧化物　歧化酶（ＳＯＤ）在清除自由基和维持细胞的结构方　面具有重要的作用。徐奇友等（２００９）的研究结果　发现．添加丙氨酰谷氨酰胺对哲罗鱼仔鱼血清　ＳＯＤ活性显著提高（Ｐ＜０．０５），ＭＤＡ含量显著（Ｐ＜　０．０５），在１．０％水平达到最大值．但０．７５％和１．０％　组间差异不显著。叶均安等（２００９）研究结果报　道．添加０．５％和１．０％丙氨酰谷氨酰胺组的日本　对虾ＳＯＤ含量显著（Ｐ＜０．０５）高于对照组　朱青等　（２０１０）在德国幼镜鲤日粮中添加０．５％和０．７５％　丙氨酰谷氨酰胺能显著提高肠道和肌肉谷胱甘　肽过氧化物酶（ＧＰＸ）活性．提高血清、肠道及肌肉　超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）活性、还原性谷胱甘肽　（ＧＳＨ）水平，显著降低丙二醛（ＭＤＡ）含量（Ｐ＜　０．０５），表明，添加丙氨酰谷氨酰胺能够提高鱼体　的抗氧化能力　３．４对水产动物血清生化指标的影响　朱青等（２０１０）研究结果表明，在日粮中添加　谷氨酰胺及二肽可显著提高杂交鲟幼鱼血清总蛋　白和球蛋白含量（Ｐ＜０．０５）．在德国幼镜鲤日粮中　添加０．２５％　１．５％的丙氨酰谷氨酰胺．与对照组相　Ａｑｕａｔｉｃ　Ｆｅｅｄｉｎｇ　比．各试验组血清总蛋白和球蛋白含量显著升高　（Ｐ＜Ｏ．０５），添加高剂量丙氨酰谷氨酰胺（１．５％）试　验组血清白蛋白显著提高（Ｐ＜０．０５）．但血清谷丙　转氨酶、谷草转氨酶及碱性磷酸酶活性差异不显　著　叶均安等（２００９）研究结果显示。，在日本对虾　饲料中添加０．２５％～１．Ｏ％的丙氨酰谷氨酰胺，饲喂　谷氨酰胺二肽各组的酚氧化酶ＰＯ、酸性磷酸酶　ＡＣＰ含量均显著（Ｐ＜０．０５）高于对照组，添加０．５％　和１．０％谷氨酰胺二肽组的碱性磷酸酶ＡＬＰ含量　也显著（Ｐ＜０．０５）高于对照组．添加１．０％谷氨酰胺　二肽的总蛋白ＴＰ含量显著（Ｐ＜０．０５）高于其他各　组。血清总蛋白ＴＰ、白蛋白ＰＡ、尿素氮ＵＮ、胆固　醇ＣＨＯ、酚氧化酶ＰＯ、碱性磷酸酶ＡＬＰ、酸性磷　酸酶ＡＣＰ和乳酸脱氢酶ＬＤＨ等各项指标均随谷　氨酰胺二肽添加量的提高呈现增加趋势　４前景展望　目前．关于谷氨酰胺及二肽的研究在陆生动　物上有较为系统、全面的报道，而在水产动物上　的应用报道较少　大量的动物试验证明．谷氨酰　胺对动物机体生长和免疫机能具有增强作用．虽　然谷氨酰胺二肽在水产动物生产中的应用目前　还不是很多．但从理论上和在畜禽生产上应用的　结果来看．应用谷氨酰胺二肽是安全有效的．与　谷氨酰胺的生理作用没有明显的差别，所以无论　甘氨酰谷氨酰胺还是丙氨酰谷氨酰胺都可用来　代替谷氨酰胺。当前．国内外有关谷氨酰胺二肽　在畜禽和水产动物上的研究报道多集中在其作　用效果上，而其作用机理尚不清楚．有些报道的　作用机理仍然是推测所得，需要进一步研究：尤　其要深入到分子水平上研究日粮中添加不同水　平的谷氨酰胺二肽对动物生长的影响．进一步研　究其作用机理，为进一步推广应用提供理论基础：　还可研究与其他氨基酸添加剂配伍使用．使其更　有利于提高动物的生产性能：现在谷氨酰胺二肽　在水产动物品种中的应用研究还比较少．今后还　可加大其对各种水产动物的作用效果及机理的研　究，并探索在不同水产动物中的最适添加量：目前　还要面临的问题是化学合成法生产的谷氨酰胺二　肽产量较低，成本较高，很难满足市场的需要。有　人研究用生物工程菌来生产谷氨酰胺二肽．应该　是一条很有潜力的途径　以后如果能生产出廉价　的饲料级谷氨酰胺二肽．并在水产动物上广泛地　应用．将会对水产业产生很好的经济效益　（参考文献略）一