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日期20020616名称胰蛋白酶抑制因子
副类别天然有毒有害物质
类别饲料卫生
数据来源中国饲料数据库中心
正文 胰蛋白酶抑制因子
(一)概况
在自然界已发现数百种蛋白酶抑制因子(trypsin inhibitor,TI),其中对动物营养最重要的是胰蛋白酶抑制因子。胰蛋白酶抑制因子中又以Kunitz胰蛋白酶抑制因子和Bow-man-Birk胰蛋白酶抑制因子最为重要。Kunitz(1945)首次从大豆中分离出Kunitz胰蛋白酶抑制因子,分子量为21000,由181个氨基酸残基组成,含2个二硫键,活性中心在第63个氨基酸(精氨酸)和第64个氨基酸(异亮氨酸)之间(下图)。
Kunitz胰蛋白酶抑制因子的氨基酸顺序
Birk(1989)报道,Kunitz胰蛋白酶抑制因子主要抑制胰蛋白酶,对糜蛋白酶只有微弱的抑制作用。lg分子抑制因子只钝化lg分子的胰蛋白酶,反应几乎是瞬间完成灼。该抑制因子在活性中心和胰蛋白酶结合非常紧密,形成不可逆复合物。Kunitz胰蛋白酶抑制因子对热不稳定,胃液也可使之失活。 Bowman(1944)和Birk等(1963)分别由大豆中分离和鉴定出Bowman-Birk胰蛋白酶抑制因子,分子量为8000,由71个氨基酸组成,含有7个二硫键,并在分子中2个不同的活性中心,即第16个氨基酸(赖氨酸)和第17个氨基酸(丝氨酸)之间及第43个氨基酸(亮氨酸)和第44个氨基酸(丝氨酸)之间,分别与胰蛋白酶和糜蛋白酶结合(下图)。
Bowman-Birk胰蛋白酶抑制因子的氨基酸顺序
Birk(1989)指出Bowman-Birk胰蛋白酶抑制因子对胃液及胃蛋白酶等具有显著的稳定性。Monari(1993)指出Bowman-Birk胰蛋白酶抑制因子也耐酸和碱。但一般认为其对热不稳定。 (二)存在和含量 胰蛋白酶抑制因子主要存在于大豆、豌豆、菜豆和蚕豆等豆类籽实及其饼粕中。Birk (1989) 报道,Kunitz胰蛋白酶抑制因子主要含于大豆中,而Bowman-Birk胰蛋白酶抑制因子主要含于菜豆和豌豆中。大豆中Kunitz和Bowman-Birk胰蛋白酶抑制因子的平均含量分别为1.4%和0.6%。 (三)胰蛋自酶抑制因子的抗营养作用 胰蛋白酶抑制因子的抗营养作用主要表现为降低蛋白质利用率、抑制生长和引起胰腺肥大。 胰蛋白酶抑制因子可与小肠液中胰蛋白酶结合,生成无活性的复合物,降低胰蛋白酶的活性,导致蛋白质利用率下降。Liener等(1980)指出,以预先消化好的蛋白质和胰蛋白酶抑制因子一起饲喂小鼠也会引起生长抑制作用。由此说明胰蛋白酶抑制因子的抗营养作用不仅仅是由于胰蛋白酶抑制因子抑制胰蛋白酶的活性而产生。Gallaher等(1986)指出,由于肠道中胰蛋白酶与胰蛋白酶抑制因子结合,通过粪便排出体外而数量减少,引起胰腺机能亢进,分泌更多的胰蛋白酶补充至肠道中。而胰蛋白酶中含硫氨基酸特别丰富,故胰蛋白酶大量补偿性分泌造成体内含硫氨基酸的内源性丢失,加剧豆类及饼粕中含硫氨基酸短缺引起的体内氨基酸代谢不平衡,导致生长受阻或停滞。胰蛋白酶抑制因子引起含硫氨基酸内源性丢失是受到小肠黏膜分泌的一种激素--肠促胰酶肽调控的,肠促胰酶肽刺激胰腺腺体细胞分泌胰蛋白酶原、糜蛋白酶原和弹性蛋白酶原等蛋白水解酶原。肠促胰酶肽的分泌和小肠食糜中胰蛋白酶含量呈负相关,当食糜中胰蛋白酶和胰蛋白酶抑制因子结合,肠促胰酶肽就分泌更多,从而刺激胰腺分泌更多的胰蛋白酶原至肠道中。Liener(1994)将这种机制称作胰腺分泌受肠道胰蛋白酶数量的负反馈调节机制。Gallaher等(1986)报道,由于胰蛋白酶的大量分泌,造成胰腺肥大和增生。Huisman等(1991)认为,胰蛋白酶抑制因子引起内源性蛋白质丢失,比抑制胰蛋白酶活性和降低蛋白质利用率在引起生长抑制方面要重要得多。 (四)抗营养作用的消除及合理利用
胰蛋白酶抑制因子为蛋白质,对热不稳定,充分加热可使之变性失活,从而消除其抗营养作用。但加热过度会造成蛋白质和氨基酸损失,故应适度加热。豆类饼粕经CuSO4、FeSO4和Na2S2O5,处理或发酵处理,其中胰蛋白酶抑制因子活性也均显著降低。
负责人熊本海博士



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