研究表明,乳清濃縮蛋白是一種良好的蛋白質(zhì)資源,可以促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng),增強(qiáng)其免疫機(jī)能。目前,隨著超濾、噴霧干燥等新興工藝在乳清粉加工過(guò)程中的應(yīng)用,乳清濃縮蛋白已廣泛應(yīng)用生產(chǎn)。乳清濃縮蛋白品種繁多,不同產(chǎn)品在組成上有顯著差異,在市場(chǎng)上通常根據(jù)蛋白質(zhì)含量的不同來(lái)劃分(Belobrajdic等,2003)。本文綜述了乳清濃縮蛋白作用機(jī)制及其對(duì)豬生產(chǎn)性能的影響。
1 乳清濃縮蛋白的營(yíng)養(yǎng)特征
目前,奶替代品主要蛋白質(zhì)源是乳清粉,具有良好的適口性與可消化性,已成為仔豬日糧的傳統(tǒng)典型原料(Heinrichs等,1998)。乳清濃縮蛋白是由牛乳清經(jīng)噴霧干燥生產(chǎn)的粉狀物,含有蛋白質(zhì)、多種必需氨基酸、乳糖、礦物元素和少量脂肪,富含維生素(如VB1、VB2、泛酸、VB6、VB12)和高比例免疫球蛋白、抑菌蛋白如溶菌酶、乳鐵蛋白、生長(zhǎng)因子、核苷酸、激素、細(xì)胞因子等,蛋白質(zhì)含量可在34%~80%之間任意變動(dòng),具有良好的適口性與可消化性(比其他任何蛋白質(zhì)都易于消化)。乳清蛋白具有高蛋白營(yíng)養(yǎng)價(jià)值(Wingerd,1970),提供的蛋白質(zhì)功效比大于3.0,乳清蛋白含有α-乳白蛋白部分有高蛋白利用率和蛋白質(zhì)凈利用價(jià)值,含有的β-乳球蛋白部分有高蛋白質(zhì)凈利用價(jià)值和中等蛋白質(zhì)有效率(Forsum,1973)。
乳清濃縮蛋白性質(zhì)較為穩(wěn)定,儲(chǔ)存期較長(zhǎng),一般不含生長(zhǎng)毒素、肌胃糜爛素等有害物質(zhì),相對(duì)安全可靠。乳清濃縮蛋白與脫脂奶粉(McDonough等,1976)具有相同的化學(xué)組成,但乳清濃縮蛋白只有脫脂奶粉大約40%的成本,這就使消費(fèi)者有很大的動(dòng)力用前者來(lái)替代后者。乳清濃縮蛋白與脫脂奶粉和酪蛋白(McDonough等,1976;Heinrichs等,1998)相比,具有更好的氨基酸組成,適于牛的生長(zhǎng)。
2 乳清濃縮蛋白粉在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用 研究表明,與魚(yú)粉比較,乳清濃縮蛋白能提高斷奶仔豬生長(zhǎng)速度(Cinq-Mars等,1986)。乳清濃縮蛋白可以混合或完全替代血漿蛋白而沒(méi)有降低斷奶豬生產(chǎn)性能(Davis等,1997;Grinstead等,2000)。Gottlob等(2007)研究早期斷奶仔豬0~14d飼喂高質(zhì)量乳清濃縮蛋白或血漿蛋白粉,14~28d統(tǒng)一飼糧,結(jié)果表明,0~14d或全程兩組平均采食量和料肉比無(wú)差異,高質(zhì)量乳清濃縮蛋白是仔豬飼糧中血漿蛋白粉潛在替代品。需要注意的是,不同來(lái)源乳清濃縮蛋白對(duì)早期斷奶仔豬日增重差異顯著(P<0.05)(Gottlob等,2007)。 仔豬斷奶后10d,乳清濃縮蛋白組仔豬生長(zhǎng)性能(采食量、日增重、料重比、腹瀉指數(shù)和腹瀉率)、免疫指標(biāo)(IgG、IgA 、IgM、C3、C4)和血清激素(皮質(zhì)醇、IGF-1)均與血漿蛋白粉組無(wú)差異(P>0.05)(詹黎明,2010a),乳清濃縮蛋白可替代血漿蛋白粉而沒(méi)有降低斷奶仔豬生長(zhǎng)性能與前人研究結(jié)果一致(Grinstead等,2000;Gottlob等,2007)。與大豆?jié)饪s蛋白、雞蛋粉組比較,乳~清濃縮蛋白料重比分別降低10.53%(P<0.05)和7.24%(P<0.05)。乳清濃縮蛋白與大豆?jié)饪s蛋白比較,可降低斷奶后5d、10d血清中皮質(zhì)醇濃度13.10%(P<0.05)、9.47%(P>0.05),極顯著降低十二指腸隱窩深度(P<0.05),提高絨毛高度與隱窩深度比值(P<0.001),(詹黎明,2010b)。以上研究表明,高質(zhì)量的乳清濃縮蛋白能修復(fù)仔豬斷奶后腸道形態(tài)完整性,減少斷奶應(yīng)激,是理想的仔豬蛋白質(zhì)來(lái)源。 3 乳清濃縮蛋白的作用機(jī)制 3.1 富含免疫調(diào)節(jié)組分 牛奶含有2種組分具有抗輪狀病毒能力,對(duì)免疫健康的最大益處是含有高比例脂肪球膜蛋白和免疫球蛋白,后者廣泛存在于乳清制品中(Bojsen等,2007)。牛奶乳清含有的成分具有抗菌和免疫調(diào)節(jié)活力(Marshall,2004;van Hooijdonk等,2000),含有乳清蛋白產(chǎn)品作為功能食品組成更加令人關(guān)注(Beaulieu等,2006)?;谝陨?,乳清濃縮蛋白含有抗病毒和免疫調(diào)節(jié)組分,顯示具有提高許多免疫功能,可以在腸道吸附和中和病原體(Low等,2003;Florisa等,2003;Bojsen等,2007),其中抑菌蛋白如溶菌酶、乳鐵蛋白、生長(zhǎng)因子、核苷酸、激素和細(xì)胞因子可以提高免疫防御和腸道屏障功能(Marshall,2004;Beaulieu等,2006)。乳清濃縮蛋白含有生物活性物質(zhì)能夠激活免疫細(xì)胞,預(yù)防感染,可減少輪狀病毒疾病,通過(guò)減少?lài)?yán)重腹瀉的發(fā)生,縮短嚴(yán)重癥狀和糞便高病毒脫落的持續(xù)時(shí)間(Frances等,2005)。乳清濃縮蛋白許多組分如乳鐵蛋白(LF)具有抗菌和抗病毒功能(Valenti等,2005),能改善RV腹瀉的嚴(yán)重度和發(fā)生,調(diào)節(jié)早期黏膜和系統(tǒng)免疫應(yīng)答(Pérez-cano等,2008)。 |
研究表明,乳清濃縮蛋白、片段或單個(gè)小肽存在于奶和初乳中有益于治療多樣的胃腸道病癥,例如腸炎、壞死性小腸結(jié)腸炎和傳染性腹瀉(Playford等,2000)。雖然乳清濃縮蛋白能幫助胃腸道病癥的精確機(jī)制還不完全清楚,然而,許多因子,例如大量的免疫球蛋白(de Wit,1998)、嗜中性粒細(xì)胞和NK細(xì)胞激發(fā)(Xu等,2006)阻斷病原體和具有特定生物活性的大分子如乳鐵蛋白LF (Valenti等,2005)存在于乳清濃縮蛋白,從而有益于抵抗病原體。 3.2 調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能 乳清濃縮蛋白含有抗病毒和提高許多免疫功能(Low等,2003;Florisa等,2003),從乳清分離或鈍化的一些蛋白質(zhì)顯示是細(xì)胞免疫功能的有效調(diào)節(jié)者。一些乳清濃縮蛋白顯示含有生物活性物質(zhì)或許能夠激活免疫細(xì)胞,預(yù)防感染(Frances等,2005)。乳清濃縮蛋白組分乳糖蛋白(LF)具有上下調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng),可能因?yàn)榫哂薪Y(jié)合在細(xì)胞表明的能力,對(duì)免疫細(xì)胞分化、活性和增殖進(jìn)程具有影響(Legrand等,2005)。事實(shí)上,使用牛Ig或特定免疫動(dòng)物的初乳能提供新生兒被動(dòng)免疫抵抗引起腹瀉的病原體如RV或大腸桿菌(Korhonen等,2000;Tawfeek等,2003),在要下調(diào)免疫應(yīng)答時(shí)如對(duì)日糧抗原,被描述為早期生命的生理過(guò)程,乳清濃縮蛋白的免疫抑制特性是必需的(Cummins等,1997)。GMP在減少鼠脂肪沉積上表現(xiàn)出顯著的附加影響(Royle等,2008),濃度是600mg/L,這個(gè)可能是乳清濃縮蛋白在鼠中發(fā)揮效果所在(Belobrajdic等,2003)。GMP顯示能刺激膽囊收縮素(CCK)釋放(Yvon等,1994)。因此對(duì)飽滿(mǎn)感和采食量存在潛在的影響(Kissileff等,1981;Lieverse等,1994)。Glycomacropeptide(GMP)是Caseinomacropeptide的糖基化片段,是由內(nèi)肽酶凝乳酶作用于K-酪蛋白釋放的碳端片段,存在于酪蛋白制造的乳清中(Brody,2000)??赡軝C(jī)制是GMP通過(guò)小腸內(nèi)分泌細(xì)胞增加CCK(Mutt等,1971)。影響飽滿(mǎn)感和減少采食(Weller等,1990)。因此減少體增重和減少腹部和皮下脂肪沉積。其他許多與健康相關(guān)的功能都?xì)w結(jié)于Caseinomacropeptide(Thoma-Worringer等,2006)。 研究表明,乳清濃縮蛋白能提高鼠早期先天黏膜免疫(Pérez-cano等,2007)和在免疫障礙中具有保護(hù)作用(Wolber等,2005)。哺乳期補(bǔ)充乳清濃縮蛋白能抑制接種RV病毒鼠脾細(xì)胞特異增殖(Cross等,1999;Pérez-cano等,2008)。Cross等(1999)報(bào)道乳清濃縮蛋白能抑制分裂素刺激的T和B淋巴細(xì)胞增殖,但是這種對(duì)淋巴細(xì)胞增殖和其他免疫功能的免疫調(diào)節(jié)影響不總是被發(fā)現(xiàn),可能是由于乳清濃縮蛋白不同的加工工藝和組成(Wong等,1997)。另外,用乳清濃縮蛋白預(yù)處理會(huì)減少輪狀病毒疾病,通過(guò)減少?lài)?yán)重腹瀉的發(fā)生,縮短嚴(yán)重癥狀和糞便高病毒脫落的持續(xù)時(shí)間(Frances等,2005)。乳清濃縮蛋白能顯著減少接種異源輪狀病毒(RV)小鼠血清抗RV抗體、脾細(xì)胞增殖和IFN-γ分泌,抑制腸上皮特有黏膜T細(xì)胞(IE-TCD8α+)增加(Pérez-cano等,2008)。總之,乳清濃縮蛋白能有效改善RV感染腹瀉的臨床過(guò)程(Wolber等,2005;Pérez-cano等,2008)減少腹瀉發(fā)生率和糞便病毒脫落水平,能相當(dāng)大地減少RV誘導(dǎo)的急性胃腸炎的嚴(yán)重性,調(diào)節(jié)對(duì)病原體的免疫應(yīng)答(Pérez-cano等,2008)。 |
3.3 調(diào)節(jié)機(jī)體抗體應(yīng)答
研究表明,異源物種口服牛奶蛋白質(zhì)能影響淋巴細(xì)胞功能和抗體應(yīng)答(Cross和Gill,2000)。乳清濃縮蛋白能提高特定抗原抗體生成(Florisa等,2003),調(diào)節(jié)腸段淋巴細(xì)胞組分,系統(tǒng)增殖能力和細(xì)胞因子,免疫球蛋白產(chǎn)生(Pérez-cano等,2008)。
乳清濃縮蛋白能有效改善RV感染腹瀉的臨床過(guò)程(Wolber等,2005;Pérez-cano等,2008)減少腹瀉發(fā)生率和糞便病毒脫落水平可能具有提高對(duì)輪狀病毒攻擊的免疫應(yīng)答,通過(guò)增加嗜中性粒細(xì)胞或天然殺傷細(xì)胞活性來(lái)減少病毒清除時(shí)間,也可能是乳清濃縮蛋白某一組分直接阻滯輪狀病毒感染通過(guò)防止病毒在腸上皮細(xì)胞附著唾液酸或整聯(lián)蛋白受體,如一些細(xì)胞因子(Yolken等,1994;Newburg等,1998)。但是,乳清濃縮蛋白沒(méi)有影響局部和系統(tǒng)抗輪狀病毒抗體水平,乳清濃縮蛋白減少輪狀病毒疾病的作用機(jī)制還不清楚,雖然個(gè)體樣本數(shù)小,存在個(gè)體的變異性(Frances等,2005)。
注射豬瘟弱毒苗后斷奶仔豬分別飼喂乳清濃縮蛋白和大豆?jié)饪s蛋白日糧,,乳清濃縮蛋白組仔豬5d、10d豬瘟抗體效價(jià)分別比大豆?jié)饪s蛋白質(zhì)組高出4.92%、6.23%(P>0.05),乳清濃縮蛋白組5d血清IFN-γ比大豆?jié)饪s蛋白、雞蛋粉組高出1.89%、5.94%,32d高出1.97%、8.5%(P<0.05)(詹黎明,2010a)。血漿蛋白粉組有利于仔豬母源抗體的維持和自身豬瘟抗體生成,增強(qiáng)疫苗的免疫保護(hù)效應(yīng),其機(jī)理在于血漿蛋白粉組可激活補(bǔ)體C3,提高血清IFN-γ,上調(diào)脾臟TLR3、TLR9 mRNA表達(dá)(詹黎明,2010b),同富含免疫球蛋白和免疫組分的乳清濃縮蛋白可能具有相同增強(qiáng)抗體應(yīng)答機(jī)制。
4 展望
雖然乳清粉已廣泛應(yīng)用于仔豬日糧,表現(xiàn)出良好的適口性和高消化率,但對(duì)其作用機(jī)理并不十分明確。關(guān)于乳清濃縮蛋白粉與飼料中其他組分的互作效應(yīng)、制約因素以及加工工藝是否調(diào)節(jié)采食基因的表達(dá),影響疫苗抗體效價(jià)仍需進(jìn)一步探討,為其與合成氨基酸、抗菌藥物、畜禽疫苗的最佳配比提供依據(jù),從而獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益。