酪蛋白磷酸肽的结构特性及营养功能研究进展.docx

酪蛋白磷酸肽的结构特性及营养功能研究进展>以植物性饲料为主的动物饲粮中含有大量的植酸、草酸等成分，在小肠下端pH7～8环境下易与钙结合生成难溶性沉淀，削减钙的汲取，导致各类动物缺钙的发生假如饲粮中钙的浓度过高，产蛋母鸡对其消化汲取（肯定与相对两者）降低协作饲料中添加过量钙不仅降低动物食欲，削减采食量，且过量钙可抑制微量元素（锌、锰、铁以及可能有铜）的汲取，并干扰磷的消化汲取［1］故导致动物钙缺乏的主要养分原因是汲取率低下，解决的主要途径是增加钙的汲取率，而不应盲目提高日粮中钙的含量增加钙的汲取率的关键在于增加肠道中离子态钙的数量，而来源于牛乳蛋白的酪蛋白磷酸肽(CaseinPhosphopeptides，CPPs)由于具有阻挡钙离子在肠道形成沉淀和促进钙及其它二价矿物离子汲取的功能而备受关注 本文拟对酪蛋白磷酸肽(CPPs)的来源、分子结构、养分生理作用、作用机理及在动物养殖中的应用前景作一综述 1酪蛋白磷酸肽(CPPs)的来源与结构 酪蛋白占牛乳总蛋白的80％，含有αs1、αs2、β和к-酪蛋白四种主要成分，其比例为34：8：33：9，一级结构均已精确测定α和β酪蛋白含有高含量的磷酸丝氨酰残基，其中αs酪蛋白氨基酸残基数为199，含8个磷酸丝氨酰基，β-酪蛋白由209个氨基酸残基构成，含5个磷酸丝氨酰基。

Hiroshi等(1974)［2］用动物试验表明，酪蛋白可在动物肠道内形成CPPs并确定其结构为SerP-SerP-SerP-Glu-Ile-Pro-AsnNicholas等(1974)［3］用胰蛋白酶水解酪蛋白，经过精制、纯化得到CPPs，其核心结构为：-SerP-SerP-SerP-Glu-Glu-CPPs结构中的磷酸丝氨酰残基(-Ser(P)-)成簇存在，在肠道pH弱碱性环境下带负电荷，可阻挡消化酶的进一步作用，使CPPs不会被进一步水解而在肠中稳定存在这些氨基酸的负电荷侧链，尤其是磷酸基团是矿物质结合的位点CPPs能与某些二价的矿物离子形成可溶性的有机磷酸盐，可充当不同矿物质的载体，尤其是钙［4］［5］［6］而CPPs的持钙力大小与其结构有关，CPPs中氮与磷的摩尔比值（N/P）小，CPPs的肽链就短，磷酸基的密度大，则CPPs纯度越高，促进钙的汲取和利用的作用也就越强［7］ 2CPPs的生理功能 2.1酪蛋白磷酸肽促进钙及其它二价矿物质的汲取利用 2.1.1促进钙的汲取利用 CPPs促进钙汲取的临床研究，最早始于1950年Mellandder在医治佝偻病患者时发觉，在不需要VD的状况下，用酪蛋白的胰蛋白酶水解产物（CPPs）能提高佝偻病患儿的钙汲取达80％，并增进骨骼的钙化［8］。

CPPs促进钙汲取利用的作用主要表现在以下几个方面： （1）促进小肠对钙的汲取 Sato等(1986)［9］用含有CPPs的食物喂养大鼠，并在食物中加入用同位素标记的钙(45Ca)，发觉其大腿骨骼中标记的钙含量明显高于对照组张亚非等（1994）［10］用断乳大鼠研究了CPPs对大鼠钙汲取和储留的影响，发觉基础饲料(Ca1.42%，Ca:P=1:0.57)添加0.5％CPPs组的大鼠钙汲取率和钙储留率比对照组高6％左右(P＜0.05),低钙饲料(Ca0.545%,Ca:P=1.05)添加0.2％CPPs亦使钙汲取率和储留率增加5％-6％(P＜0.01) Sato等(1986)［11］报道，在氯化钙溶液中加入少量的CPPs和生理pH值的磷酸缓冲液，使磷酸钙形成延迟至12h,且溶液最终的CPPs和钙的摩尔比为1：40Lee等（1983）［12］指出：动物肠内数微摩尔的CPPs可阻挡40－100倍的钙沉淀 上述试验结果均证明了CPPs可阻挡钙的沉淀，促进了胃肠道对钙的汲取虽然Mellander最早证明，CPPs可以在无VD的状况下促进钙的汲取，但后来也有试验证明在没有VD参与的状况下，CPPs促进动物对钙的汲取好像没有明显的作用。

造成这种差异的原因可能是试验对象及饲粮组成不同所致但至少有一点可以确定，即在正常食物摄入的状况下，CPPs促进肠道对钙的汲取是确定无疑的 （2）促进骨骼对钙的利用 Tsuchita等(1996)证明，CPPs可显著抑制切除卵巢的老年雌性大鼠股骨的骨密度降低Matsui等(1994)在试验大鼠的股骨上安装了一种能引起骨丢失的装置，并在其日粮中加CPPs，观看到对照组大鼠股骨骨量比加CPPs组明显削减，认为这是由于CPPs促进了钙的汲取和利用，间接减弱破骨细胞作用及抑制骨的再汲取所致 （3）促进牙齿对钙的利用 Reynolds(1997)研究发觉，CPPs能将咀嚼食物中的钙离子结合在龋齿处，减轻釉质的去矿物化，从而达到抗龋目的 2.1.2促进铁、锌的汲取 牟广庆等(20XX)试验表明：在贫血大鼠的饲料中添加FeSO4或FeSO4＋0.1%CPPs(Fe2.45mg/100g)，对血红蛋白、红细胞数及血细胞压积有显著影响(P研究认为CPPs通过增加无机铁在肠道中的溶解性而促进铁的汲取 CPPs能增加锌的溶解性，对大鼠做的试验表明，在含有肌醇六磷酸的饲粮中添加CPPs，结果CPPs提高了放射性标记锌的汲取利用率约10％－50％。

2.2促进动物体外受精 Nagai等（1994）发觉在含CPPs培育液中的猪的精子明显比其它组具有更高的穿透卵细胞的能力进—步试验发觉这些精子对钙的汲取能力强于对照组因此，认为CPPs促进了精子对钙离子的汲取，加强精虫顶体的反应能力，提高精于对卵细胞的穿透能力此外，CPPs还能削减精子的变异程度而使胚胎发育更加稳定2.3增加免疫力 Otani.H等(20XX)发觉给小猪口服CPPs可以提高肠道IgA的含量 3CPPs的作用机理 3.1CPPs促进钙汲取利用的机理 目前对酪蛋白磷酸肽（CPPs）促进钙汲取利用的机理有两种解释： (1)核壳（core-shell）模型：在小肠远端，管腔内的pH为中性或弱碱性(pH=7-8)，在此环境下，钙离子往往与磷酸根离子形成不溶性的磷酸钙沉淀，阻挡了钙的汲取Holt认为：CPPs在肠道中可形成包围无定形的磷酸二钙的毫微簇，CPPs中的-SerP-取代无定形磷酸二钙中的磷酸根，与钙离子结合磷酸根则被CPPs链包围，不能与钙离子形成沉淀由于毫微簇内部是由无定形物组成的核，外层是紧密包裹的由CPPs组成的壳，抑制无定形物转变为磷酸钙晶体而生成沉淀。

溶液中的钙离子游离于毫微簇外并与毫微簇处于不停顿的交换状态，保证了钙以离子形式存在 (2)结晶理论：Glimcher(1980)对CPPs抑制磷酸钙沉淀的机理的解释是：磷酸钙沉淀在刚形成时是无定形的状态，然后逐步转变为晶体并长大CPPs能黏附在无定形物的表面，抑制其进一步的成长肠内的钙以很高的颇率和CPPs不断接触、释放，保持游离状态，在不受磷酸根的作用状态下被带到肠粘膜 CPPs与钙具有适度的结合，这样的结合强度使得CPPs分子中一个磷酸基可以保护30多个钙离子不被沉淀，并足以推动大量的溶解钙向肠黏膜转运，而又不至于因结合太紧密而影响钙的汲取肠道中的钙凡是在汲取细胞接触点可溶解的，不管以任何形式存在都能汲取离子态的溶解钙以如下方式汲取：①以钙结合蛋白的方式汲取；②以离子扩散方式汲取；③以CPPs与金属络合物的形式被汲取：配价化合物（络合物）是金属配位体反应中对机体最有利的形式在这些络合物中，元素的活化度要比离子态金属的活化度强105－107倍 3.2促进其他二价元素的汲取机理 依靠磷酸丝氨酸簇在小肠内与其他二价离子（铁、锌、锰、铜、硒等）形成可溶性络合物，依靠被动扩散增加这些元素被机体汲取的数量。

3.3CPPs抗蛀牙的机理 CPPs的磷酸丝氨酸簇结合钙后，以非结晶的形式定位在牙蚀部位，磷酸丝氨酸的钙盐供应自由的Ca2+和PO43-缓冲液，从而有效地防止牙蚀细菌的侵蚀和造成脱矿物质过程Reynolds(1997)认为CPPs与钙形成可活性复合物，附着在龋齿处，维持钙离子的高浓度，促使钙离子进入牙损伤区，补充釉质的矿物质在人磨牙釉质上用显微放射照相技术和显微光密度计已经证明这一解释 3.4CPPs促进体外受精的机理 目前还不太清晰，估计和溶解状态的钙离子介导的精卵细胞融合有关，也可能和谷氨酸的游离羧基有关 4展望 4.1CPPs作饲料添加剂利用的可行性 (1)性质稳定：胡志和等(20XX)研究指出：在葡萄糖、蔗糖、淀粉、蛋白质及Vc和苯甲酸钠均存在的状况下，加热温度在100℃以下时，对CPPs活性无影响，在pH8-9时CPPs仍能延缓磷酸钙沉淀的形成 (2)添加成本：在实际应用中的添加量少，对饲料制成品的成本增加少，况却随着制备工艺技术的进一步提高和完善，制备成本有望进一步降低 (3)安全因素：CPPs的原料酪蛋白为天然蛋白质,作为饲料添加剂使用不存在安全性问题。

4.2应用前景 (1)CPPs与植酸酶结合使用植酸酶可使植酸分解释放出磷酸根，而CPPs可阻挡磷酸根与钙离子形成磷酸钙沉淀，二者结合使用有可提高钙、磷的汲取，提高植酸酶的添加效应 (2)用于制作处于特定生理阶段动物的保健饲料CPPs与二价矿物元素形成的络合物(CPPs-Ca,CPPs-Zn,CPPs-Fe等)提高其生物利用率降低饲料中的添加量,有利与动物生长与环境也可直接将其添加于饲料中，以满意畜禽对钙铁等矿物元素的需求，并防止相应的缺乏症 (3)制成可促进体外受精和细胞融合的生物化学试剂 (4)用于制药例如用于对佝偻病、骨质疏松症等疾病的治疗如制成CPPs-Ca的复合物用于治疗和预防佝偻病；CPPs-Fe的复合物用于防治贫血；CPPs-Zn用于防治因缺乏Zn而引起的各种畜禽缺乏疾病 7。