谷氨酰胺二肽在水產(chǎn)動物營養(yǎng)中的應(yīng)用研究

1、谷氨酰胺二肽在水產(chǎn)動物營養(yǎng)中的應(yīng)用研究摘要：谷氨酰胺二肽作為動物細胞的呼吸燃料和機體大分子物質(zhì)的合成前體等具有獨特而復(fù)雜的生理功能，越來越成為營養(yǎng)學、生理學等學科的研究熱點。同時，作為一種外源飼料添加劑在動物營養(yǎng)中得到了廣泛應(yīng)用。本文針對谷氨酰胺二肽的理化性質(zhì)、吸收代謝以及在水產(chǎn)動物營養(yǎng)中的作用效果及機理進行了綜述，以期為谷氨酰胺二肽在水產(chǎn)動物營養(yǎng)中的應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：谷氨酰胺二肽；水產(chǎn)動物；營養(yǎng)谷氨酰胺（Glutamine，Gln）是動物體內(nèi)一種重要的游離氨基酸，不僅刺激細胞生長和抗體的產(chǎn)生，還是細胞中主要的能量物質(zhì)（譚文軍，2001）；同時，谷氨酰胺在維持機體內(nèi)環(huán)境的酸堿平衡；在促

2、進細胞分化成長和機體創(chuàng)傷修復(fù)中扮演重要的作用。傳統(tǒng)的營養(yǎng)學將谷氨酰胺劃分為非必需氨基酸范疇，認為它可在體內(nèi)合成，但近年的研究表明，當動物處于應(yīng)激、病理狀態(tài)或快速生長時，內(nèi)源合成的谷氨酰胺不能滿足需要，甚至會發(fā)生耗竭，此時必需由外源物質(zhì)補充，這時谷氨酰胺就變成了一種必需氨基酸（Lacey，1990）。NRC（1998）豬的營養(yǎng)需要中，谷氨酰胺已被定義為“條件性必需氨基酸”（Conditionallyeentialaminoacid）。谷氨酰胺由于溶解度低和熱不穩(wěn)定性，在加熱的條件下會生成有毒的焦谷氨酸和氨，對動物產(chǎn)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單體的缺點，又具有谷氨酰

3、胺的許多生理作用，因此，谷氨酰胺二肽越來越成為營養(yǎng)學、生理學等學科的研究熱點。1谷氨酰胺二肽的理化性質(zhì)谷氨酰胺二肽是谷氨酰胺和其他氨基酸形成的二肽，目前用于動物試驗研究的谷氨酰胺二肽主要有甘氨酰谷氨酰胺（L-glynyl-L-glutamine，Gly-Gln）和丙氨酰谷氨酰胺（L-alany-L-glutamine，Ala-Gln），而丙氨酰谷氨酰胺在水產(chǎn)動物營養(yǎng)實驗中應(yīng)用較為廣泛，其產(chǎn)品主要由人工合成，產(chǎn)品純度可達100，在水溶液中溶解度高，如在20時，甘氨酰谷氨酰胺的溶解度154g/L，丙氨酰谷氨酰胺溶解度為586g/L，（而20時谷氨酰胺單體在水中溶解度為35g/L），能耐受高溫，常溫

4、下2年仍保持穩(wěn)定。2谷氨酰胺二肽在體內(nèi)的吸收與代謝2.1在水產(chǎn)動物體內(nèi)的吸收試驗結(jié)果證明，腸道能以完整形式吸收小肽進入循環(huán)系統(tǒng)而被組織利用，腸道小肽的吸收是依靠腸黏膜上的肽類轉(zhuǎn)運系統(tǒng)逆濃度梯度進行的（Yi等，2005）。腸黏膜肽類轉(zhuǎn)運系統(tǒng)主要是具有pH值依賴性的非耗能性H/Na交換轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，轉(zhuǎn)運過程依靠H向細胞內(nèi)的電化學質(zhì)子梯度供能，當缺少H時，依靠膜外的底物濃度進行，當存在細胞外H濃度高而細胞內(nèi)H濃度低時，則以逆底物濃度的生電共轉(zhuǎn)運進行（Daniel等，1996）。小肽轉(zhuǎn)運蛋白（PepT1）參與二肽、三肽的跨膜轉(zhuǎn)運，由酸性、堿性和親水性氨基酸組成的小肽都能被PepT1轉(zhuǎn)運。鯽魚PepT1mR

5、NA主要在前腸和中腸中表達（熊鋼，2022）。對mRNA分析表明，大多數(shù)魚類腸道PepT1mRNA豐度在前腸中最高，其次為中腸，而在后腸中只有很少量的表達。腸道黏膜吸收谷氨酰胺二肽可能有2種途徑：谷氨酰胺二肽在細胞外經(jīng)胞膜二肽酶水解釋放出谷氨酰胺，再被腸黏膜吸收；谷氨酰胺二肽被轉(zhuǎn)運到上皮細胞內(nèi)，經(jīng)胞質(zhì)內(nèi)二肽酶水解釋放出谷氨酰胺。Reed等（2000）研究結(jié)果報道，腸道內(nèi)H濃度梯度促進二肽的轉(zhuǎn)運，而游離谷氨酰胺的轉(zhuǎn)運則依靠Na濃度梯度。如果沒有H濃度梯度，以二肽形式轉(zhuǎn)運入腸上皮細胞胞質(zhì)內(nèi)是不可能的。此時，二肽在細胞外被二肽酶水解并釋放出谷氨酰胺，Na濃度梯度介導(dǎo)游離谷氨酰胺吸收入腸上皮細胞內(nèi)。谷

6、氨酰胺細胞外水解是由膜二肽酶催化的。Minami等（1992）研究人類小腸如何從谷氨酰胺二肽獲得谷氨酰胺時，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，谷氨酰胺的吸收不被Na濃度降低而抑制，反而被H濃度降低所抑制，因此人小腸黏膜吸收谷氨酰胺主要是以二肽形式而不是以游離谷氨酰胺形式。另有研究結(jié)果證明，腸黏膜上皮細胞胞質(zhì)和胞膜上均有二肽酶，但胞質(zhì)中活性高于胞膜上。2.2在水產(chǎn)動物體內(nèi)的代謝動物和人體試驗結(jié)果證明，在體內(nèi)甘氨酰谷氨酰胺和丙氨酰谷氨酰胺2種二肽很快被分解為氨基酸。大鼠體內(nèi)甘氨酰谷氨酰胺和丙氨酰谷氨酰胺的半衰期分別約為3.1和0.70min，而人體內(nèi)分別約為7.4和3.8min，血液中只能檢測到少量的二肽，說明谷氨酰胺二

7、肽可被有效利用，從而避免可能因二肽累積對機體產(chǎn)生藥理性及生理性損害。谷氨酰胺二肽在動物機體內(nèi)能很快進行分解代謝。血漿、肝、腎、腸、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）。而水生動物的消化作用主要在腸道進行，同時，在水生動物中營養(yǎng)物質(zhì)的消化主要是化學消化，實質(zhì)上是酶消化（吳垠，2002）。所以，谷氨酰胺二肽在水產(chǎn)動物中主要是被其腸道中二肽酶分解代謝。機體水解二肽的酶主要有氨肽酶和羧肽酶。有研究室發(fā)現(xiàn)草魚氨肽酶mRNA主要表達于腸道中，再次為肝臟。機體大部分谷氨酰胺二肽最后都被腎分解為氨基酸，再被釋放入血液中，被其他器官利用。尿中僅能檢測到極微量的谷氨酰胺

8、二肽（攝入量12）和谷氨酰胺（Adibi等，1993）。血液中谷氨酰胺二肽的代謝可能有3種途徑：在血液循環(huán)中水解；被血管壁膜上的二肽酶水解；經(jīng)主動轉(zhuǎn)運或被動擴散，以完整形式進入細胞后再被酶水解。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。肝臟和骨骼肌內(nèi)沒有二肽轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，二肽的水解主要是通過血管壁膜上的二肽酶在細胞外水解，肝血竇內(nèi)皮細胞以及骨骼肌血管內(nèi)皮細胞上都發(fā)現(xiàn)存在水解二肽的酶，對谷氨酰胺二肽的清除能起一定的作用。在水產(chǎn)動物中，腎臟中還存在另一類二肽轉(zhuǎn)運載體PepT2，能將二肽以完整形式轉(zhuǎn)運到細胞內(nèi)，再被水解利用。3谷氨酰胺二肽在水產(chǎn)動物營養(yǎng)中的應(yīng)用3.1

9、對水產(chǎn)動物生長性能的影響或極顯著（P0.01）提高仔魚增重率和特定生長率；當添加量大于0.125時，成活率顯著（P0.05）或極顯著（P0.01）提高。朱青等（2022）在德國鏡鯉飼料中分別添加0.251.5的丙氨酰谷氨酰胺，結(jié)果表明，日糧添加0.75的丙氨酰谷氨酰胺能夠顯著提高增重率、蛋白質(zhì)效率、蛋白質(zhì)沉積率、魚體粗蛋白質(zhì)含量及飼料效率（P0.05），添加丙氨酰谷氨酰胺能促進魚體蛋白質(zhì)的沉積和生長。YanLin，Zhou某iaoQiu等（2006）在幼建鯉飼料中分別添加0.42.0的L-谷氨酰胺，結(jié)果表明添加后能顯著提高建鯉的生產(chǎn)性能和腸道發(fā)育。楊奇慧等（2022）在雜交羅非魚日糧中添加飼料

10、質(zhì)量的0.22.0的L-谷氨酰胺，研究結(jié)果顯示，飼料中谷氨酰胺添加量從0.2上升到0.8，雜交羅非魚的增重率和特定生長率呈上升趨勢，且均高于對照組，但沒有顯著性差異。這可能是由于羅非魚吸收外源性的谷氨酰胺，提高了腸道的消化吸收能力而造成的；當添加量為2.0時，增重率和特定生長率較添加量為0.8組低，即隨著谷氨酰胺添加量的進一步增加，增重率卻呈現(xiàn)降低趨勢，這表明適量添加外源性的谷氨酰胺可以提高羅非魚的增重率，但高水平的添加量并不能進一步地促進其生長，這與在建鯉上的研究結(jié)果相一致。但一些試驗表明，添加1.0和2.0晶體谷氨酰胺制粒后飼喂虹鱒顯著降低絨毛高度和抗氧化能力，主要原因是晶體谷氨酰胺單體穩(wěn)

11、定性差，溶解度低，易形成對機體有害的焦谷氨酸和氨，從而降低其對生長性能的促進作用。谷氨酰胺對不同魚類生長性能影響差異較大的原因還可能是魚種類不同及不同生長階段，其消化生理結(jié)構(gòu)存在很大的差異，故對谷氨酰胺的利用能力不同。3.2對水產(chǎn)動物免疫功能的影響魚類是低等的脊椎動物，其特異性免疫機制還很不完善，而且引起魚病的主要是條件性致病菌而不是特異性致病菌。因此，非特異免疫功能在魚類的防御中具有非常重要的作用，對魚類的生長抗病有著很大的影響（錢云霞，2000）。朱青等（2022）在德國幼鏡鯉日糧中添加0.251.5的丙氨酰谷氨酰胺，結(jié)果表明，飼料中添加0.75的丙氨酰谷氨酰胺，可以顯著提高鏡鯉血清溶菌酶

12、活性（P0.05），并且當添加量繼續(xù)增加時其活性不再顯著提高；隨著丙氨酰谷氨酰胺添加量的增加，血清補體C3、C4水平先顯著上升又顯著下降（P0.05），在添加量為0.75時達到最高（P0.05），當丙氨酰谷氨酰胺添加量在0.751.5時，補體C3、C4水平又顯著降低（P0.05），表明，添加丙氨酰谷氨酰胺能提高魚體非特異性免疫力，從而提高魚體的抗病力。葉均安等（2022）在日本對蝦飼料中添加0.251.0的丙氨酰谷氨酰胺，結(jié)果表明，添加0.5和1.0的丙氨酰谷氨酰胺可顯著提高日本對蝦血清中的溶菌酶活性。楊奇慧等（2022）的研究表明，在雜交羅非魚日糧中添加0.22.0的谷氨酰胺，用嗜水氣單胞菌

13、分別攻毒48h、72h和96h，谷氨酰胺0.60.8飼料組羅非魚的存活率影響顯著高于00.4組（P0.05）。3.3對水產(chǎn)動物抗氧化能力的影響谷氨酰胺是合成體內(nèi)GSH的重要的前體物質(zhì)（Harward，1994）。動物機體內(nèi)GSH和超氧化物歧化酶（SOD）在清除自由基和維持細胞的結(jié)構(gòu)方面具有重要的作用。徐奇友等（2022）的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加丙氨酰谷氨酰胺對哲羅魚仔魚血清SOD活性顯著提高（P0.05），MDA含量顯著（P0.05），在1.0水平達到最大值，但0.75和1.0組間差異不顯著。葉均安等（2022）研究結(jié)果報道，添加0.5和1.0丙氨酰谷氨酰胺組的日本對蝦SOD含量顯著（P0.05）

14、高于對照組。朱青等（2022）在德國幼鏡鯉日糧中添加0.5和0.75丙氨酰谷氨酰胺能顯著提高腸道和肌肉谷胱甘肽過氧化物酶（GP某）活性，提高血清、腸道及肌肉超氧化物歧化酶（SOD）活性、還原性谷胱甘肽（GSH）水平，顯著降低丙二醛（MDA）含量（P0.05），表明，添加丙氨酰谷氨酰胺能夠提高魚體的抗氧化能力。3.4對水產(chǎn)動物血清生化指標的影響朱青等（2022）研究結(jié)果表明，在日糧中添加谷氨酰胺及二肽可顯著提高雜交鱘幼魚血清總蛋白和球蛋白含量（P0.05），在德國幼鏡鯉日糧中添加0.251.5的丙氨酰谷氨酰胺，與對照組相比，各試驗組血清總蛋白和球蛋白含量顯著升高（P0.05），添加高劑量丙氨酰谷

15、氨酰胺（1.5）試驗組血清白蛋白顯著提高（P0.05），但血清谷丙轉(zhuǎn)氨酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶及堿性磷酸酶活性差異不顯著。葉均安等（2022）研究結(jié)果顯示，在日本對蝦飼料中添加0.251.0的丙氨酰谷氨酰胺，飼喂谷氨酰胺二肽各組的酚氧化酶PO、酸性磷酸酶ACP含量均顯著（P0.05）高于對照組，添加0.5和1.0谷氨酰胺二肽組的堿性磷酸酶ALP含量也顯著（P0.05）高于對照組，添加1.0谷氨酰胺二肽的總蛋白TP含量顯著（P0.05）高于其他各組。血清總蛋白TP、白蛋白PA、尿素氮UN、膽固醇CHO、酚氧化酶PO、堿性磷酸酶ALP、酸性磷酸酶ACP和乳酸脫氫酶LDH等各項指標均隨谷氨酰胺二肽添加量的提高

16、呈現(xiàn)增加趨勢。4前景展望目前，關(guān)于谷氨酰胺及二肽的研究在陸生動物上有較為系統(tǒng)、全面的報道，而在水產(chǎn)動物上的應(yīng)用報道較少。大量的動物試驗證明，谷氨酰胺對動物機體生長和免疫機能具有增強作用，雖然谷氨酰胺二肽在水產(chǎn)動物生產(chǎn)中的應(yīng)用目前還不是很多，但從理論上和在畜禽生產(chǎn)上應(yīng)用的結(jié)果來看，應(yīng)用谷氨酰胺二肽是安全有效的，與谷氨酰胺的生理作用沒有明顯的差別，所以無論甘氨酰谷氨酰胺還是丙氨酰谷氨酰胺都可用來代替谷氨酰胺。當前，國內(nèi)外有關(guān)谷氨酰胺二肽在畜禽和水產(chǎn)動物上的研究報道多集中在其作用效果上，而其作用機理尚不清楚，有些報道的作用機理仍然是推測所得，需要進一步研究；尤其要深入到分子水平上研究日糧中添加不同水平的谷氨酰胺二肽對動物生長的影響，進一步研