饲料中胰蛋白酶抑制剂研究状况

饲料中胰蛋白酶抑制剂研究状况 胰蛋白酶抑制剂(trypsin in-hibitor,TI)或称抗胰蛋白酶因子(antitrypsin),是大豆以及其它一些植物性饲料中存在的重要的抗营养因子。在饲料工业生产和畜禽饲养实践中,尤其是在用豆粕,玉米型日粮饲养畜禽的条件下,如何防止胰蛋白酶抑制对畜禽的危害是国内外普遍关注的问题。目前国外的研究较多地集中在胰蛋白酶抑制剂的结构及其与靶酶的作用机理、胰蛋白酶抑制剂的基因达等方面。国内近年对饲料中胰蛋白酶抑制剂的除方法及其效果开展了一些研究，对生产实践起到了指导作用。 , 胰蛋白酶抑制剂的来源 胰蛋白酶抑制剂广泛存在于豆类、谷类、油料作物等植物中。胰蛋白酶抑制剂在这些作物在各部位均有分布，但主要存在于作物的种子中。在种子内，胰蛋白酶抑制剂主要分布于蛋白质含量丰富的组织或器官，定位于蛋白体、液泡或存在于细胞液中。例如大豆和绿豆种子中胰蛋白酶抑制剂的含量可达总蛋白的6%,8%。在不同作物种子中，胰蛋白酶抑制剂铁活性各不相同。通常以大豆中胰蛋白酶抑制活性最高。 在禽类的蛋清中存在两种蛋白酶抑制剂――卵类粘蛋白和卵清蛋白酶抑制。卵类粘蛋白可抑制猪、羊和牛的胰蛋白酶的活性，但对人的胰蛋白酶活性无抑制作用。卵清蛋白酶抑制剂可抑制牛和羊的胰蛋白酶及糜蛋折酶的活性。它们的存在可以防止蛋白质的分解，阻止细菌在蛋中繁殖，因而具有保护蛋黄和卵胚的作用。它们也是摄食生禽蛋后不易消化和易引起腹泻的原因。 , 胰蛋白酶抑制剂的生物化学性质 2.1 大豆胰蛋白酶抑制剂的分子量较小(通常低于50 000)的、具有生理活性的功能性蛋白质。目前研究得最多的是大豆胰蛋白酶抑制剂(soybean trypsin inhibitor,STI)，它根据氨基酸序列同源性可分为以下两类: 2.1.1 Kunitz类抑制剂(Kunitz trypsin inhibitor，KTI) 此类抑制剂由Kunitz(1945)首次从大豆中分离并结晶出来,因此而命名。这类抑制的分子量为20 000,25 000，由181个氨基酸和,个二硫键组成，活性中心(即直接参与和胰蛋白酶相互作用的部位)位于第63个氨基酸(精氨酸)和第64个氨基酸(异亮氨酸)之间。由于分子内只有一个活性中心，因而又被叫做单头(single-headed)抑制剂，主要对胰蛋白酶直接地、专一地起作用。这类抑制剂与胰蛋白酶的结合是定量地进行的，即,g分子(mol)的抑制剂可以结合lg分子(mol)的胰蛋白酶. 2.1.2 Bowman-Birk类抑制剂(Bowman-Birk in-hibitor,BBI) 此类抑制剂是因为Bowman(1994)首先从大豆中分离并由Birk(1961)鉴定而得名.这类抑制剂的分子量为6000,10000，由71个氨基酸组成,含有7个二硫键。它有两个活性中心，分别位于第16个氨基酸(赖氨酸)和第43个氨基酸(亮氨酸)与第44个氨基酸(丝氨酸)之间,可分别与胰蛋白酸和糜蛋白酶结合。由于抑制剂分子内有两个活性中心，故被称为双头(double-headeb)抑制剂。 Kunitz类和Bowman-Birk类抑制剂是大豆中最主要的两类胰蛋白酶抑制剂，它们在大豆中的含量分别为1.4%和0.6%。这两类胰蛋白酶抑制剂对热、酸、碱的稳定性有所差异。纯化的Kunitz类抑制剂在30?以下温度和pH值1,2范围内保持其活性。在80?短时间加热能使它可逆地变性，而在90?加热则使它不可逆地失活。Bowman-Birk类抑制剂比Kunitz类抑制剂对热、酸、碱的稳定性强。当在干燥状态、105?加热或用其0.02%水溶液在100?加热10min,仍可保存它们的活性(Fennema ,1980).关于它们对热的稳定性也右相反的报道,认为BBI比KTI对热更不稳定(Dipietro和Liener,1989)。 2.2 胰蛋白酶抑制剂与靶酶的反应机理 大豆中的胰蛋白酶抑制剂属于丝氨酸蛋白酶抑制剂.它可以和胰腺分泌的丝氨酸蛋白酶系(如胰蛋白酶、糜蛋白酶等)发生反应。胰蛋白酶抑制剂与其靶酶的相互作用，通常如酶 与底物之间的相互作用一样，属于互补型作用机理。两者反应时，抑制剂暴露在外的活性中心与靶酶的活性中心通过氢键相连接，形成稳定的共价型复合物，从而导致酶活性中心的闭锁，使靶酶的活性丧失。两者之间的反应用化学方程式表示为: 蛋白酶+抑制剂=蛋白酶与抑制剂复合物=蛋白酶+变性的抑制剂(Laskowski等，1980;Gueguen等,1993) 与通常的酶催化反应相比,蛋白酶与抑制剂之间反应的米氏常数(Km)很低,故蛋白酶与抑制剂的亲和力大,二者可以迅速结合形成复合物.与一般酶的底物不同,抑制剂与酶结合形成复合物.与一般酶的底物不同,抑制剂与酶结合后期活性中心的肽键并不裂解或裂解速度极慢。因此，该复合物虽然可以分 解成游离的酶和变性或未变性的抑制剂，但解离速度非常缓慢。 以上说明抑制剂从某种意义上讲可看作是酶的底物(作用物)，其与酶的接触部位主要集中于抑制剂活性中心(反应位点)附近的氨基酸残基。Sweet等(1974)和Laskowski等(1971)分别列出了大豆KTI和BBI活性中心附近的氨基酸序列 中华小吃论坛www.ku162.com 学习中国所有美味小吃技术就上www.ku162.com