56-87-1/賴(lài)氨酸的生理功能

背景及概述^[1]

賴(lài)氨酸分子中含有兩個(gè)氨基，一個(gè)羧基，呈堿性，屬于堿性氨基酸，存在于蛋白質(zhì)中的為L(zhǎng)-型賴(lài)氨酸，是人體營(yíng)養(yǎng)所必需。在動(dòng)物蛋白質(zhì)中含量較多。植物蛋白質(zhì)中一般較少，難于滿(mǎn)足人體生長(zhǎng)發(fā)育的需要，由于賴(lài)氨酸的不足，常使食品中其它氨基酸的利用率降低。因此L-賴(lài)氨酸成為目前食品(飼料)中最重要的添加劑，而且谷物中L-賴(lài)氨酸的含量已成為評(píng)價(jià)谷類(lèi)作用的重要標(biāo)準(zhǔn)。L-賴(lài)氨酸，無(wú)色晶體，熔點(diǎn)224.5℃(分解)。易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚。目前大規(guī)模制備賴(lài)氨酸是采用發(fā)酵法。

結(jié)構(gòu)

生理功能^[2]

1）參與機(jī)體蛋白質(zhì)的合成

賴(lài)氨酸作為機(jī)體必需氨基酸，參與體內(nèi)骨骼肌、酶、血清蛋白、多肽激素等多種蛋白質(zhì)的合成。早期的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已證實(shí)，長(zhǎng)期進(jìn)食低賴(lài)氨酸飼料，會(huì)抑制大鼠的生長(zhǎng)，降低大鼠血清白蛋白和β－球蛋白水平，肝臟蛋白質(zhì)的合也受到抑制。為了研究賴(lài)氨酸對(duì)骨骼肌蛋白合成和降解的影響，有實(shí)驗(yàn)將5周齡大鼠分成5組并口服不同劑量賴(lài)氨酸，結(jié)果表明賴(lài)氨酸可以通過(guò)自噬體—溶酶體系統(tǒng)抑制部分肌纖維蛋白質(zhì)降解，維持機(jī)體蛋白質(zhì)的穩(wěn)定。左云龍等對(duì)40名兒童進(jìn)行了口服L－賴(lài)氨酸對(duì)小兒生長(zhǎng)發(fā)育及營(yíng)養(yǎng)影響的臨床研究，結(jié)果顯示，膳食中添加L－賴(lài)氨酸對(duì)兒童的身高、體重有明顯升高作用，對(duì)血紅蛋白、總蛋白、白蛋白可能也有一定的營(yíng)養(yǎng)調(diào)節(jié)作用。

2）參與能量代謝

賴(lài)氨酸在體內(nèi)參與肉堿的生物合成。肉堿在脂肪代謝中起著重要作用，是脂肪代謝的必需輔助因子，是脂肪酸β－氧化前幾種酶的輔酶，能作為載體，以脂酰肉堿的形式將長(zhǎng)鏈脂肪酸從線粒體膜外運(yùn)送到線粒體膜內(nèi)進(jìn)行β－氧化產(chǎn)生能量；能以酰基肉堿的形式將線粒體內(nèi)的短鏈?；\(yùn)到膜外，使線粒體內(nèi)游離輔酶A的數(shù)量增加，從而激活了脂肪代謝。肉堿還能夠保護(hù)線粒體呼吸鏈的完整性，促進(jìn)機(jī)體的氧化供能。肉堿的合成需要賴(lài)氨酸、蛋氨酸、煙酸、維生素C、維生素B6和鐵等必需營(yíng)養(yǎng)素，由于賴(lài)氨酸是合成肉堿的前體物質(zhì)之一，因此補(bǔ)充賴(lài)氨酸可以加快體內(nèi)的脂肪代謝。

早期研究已發(fā)現(xiàn)，給大鼠喂飼低賴(lài)氨酸和無(wú)肉堿飼料，會(huì)導(dǎo)致大鼠出現(xiàn)脂肪肝、貧血、生長(zhǎng)遲緩等現(xiàn)象，說(shuō)明賴(lài)氨酸攝入不足會(huì)減少肉堿和脂蛋白的合成，從而導(dǎo)致過(guò)多甘油三酯在肝臟蓄積，出現(xiàn)脂肪肝。另一項(xiàng)研究表明，給大鼠飼料中添加適量賴(lài)氨酸，能夠促進(jìn)大鼠的生長(zhǎng)、增加肌肉組織中肉堿的含量、減少組織中甘油三酯的水，說(shuō)明賴(lài)氨酸在能量代謝中具有積極作用。賴(lài)氨酸具有極強(qiáng)的通過(guò)血腦屏障的功能，可直接進(jìn)入腦組織，影響呼吸鏈，為神經(jīng)細(xì)胞的修復(fù)和進(jìn)行正常生理活動(dòng)提供必要的能量來(lái)源。

3）促進(jìn)礦物質(zhì)的吸收和骨骼生長(zhǎng)

賴(lài)氨酸可與鈣、鐵等礦物質(zhì)元素螯合形成可溶性的小分子單體，促進(jìn)這些礦物質(zhì)元素的吸收。左云龍等在40名兒童的膳食中添加L－賴(lài)氨酸，使兒童的血鋅、鐵、銅、鈣濃度有明顯升高，說(shuō)明賴(lài)氨酸可以促進(jìn)這些礦物質(zhì)元素的吸收。還有研究發(fā)現(xiàn)，脫發(fā)的婦女補(bǔ)充賴(lài)氨酸和鐵，可使脫發(fā)減輕，說(shuō)明賴(lài)氨酸能促進(jìn)鐵的吸收，從而改善因缺鐵導(dǎo)致的脫發(fā)。骨骼的主要成分為膠原蛋白和鈣磷等礦物質(zhì)，膠原蛋白的合成、鈣的吸收都需要賴(lài)氨酸的參與。膠原蛋白是骨骼的有機(jī)成分，其分子組成中含有賴(lài)氨酸和羥賴(lài)氨酸，賴(lài)氨酸參與膠原分子間的共價(jià)交聯(lián)，羥賴(lài)氨酸參與膠原蛋白的糖基化修飾，這些賴(lài)氨酸參與的化學(xué)反應(yīng)共同維持膠原蛋白強(qiáng)大的抗張力和韌性。

4）增強(qiáng)免疫功能

賴(lài)氨酸被認(rèn)為是一種非特異性的橋分子，它能將抗原與T細(xì)胞相連，使T細(xì)胞產(chǎn)生針對(duì)抗原的特異效應(yīng)。很多研究均已證實(shí)，膳食賴(lài)氨酸缺乏會(huì)減少細(xì)胞因子等蛋白質(zhì)的合成，抑制淋巴細(xì)胞的增殖，損傷一些實(shí)驗(yàn)動(dòng)物(如雞等)的免疫應(yīng)答反應(yīng)，使感染造成的發(fā)病率和死亡率上升。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果還顯示，飼料中賴(lài)氨酸含量不足會(huì)減少雞體內(nèi)的抗體產(chǎn)生，降低細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答反應(yīng)。賴(lài)氨酸對(duì)人體的免疫系統(tǒng)也具有相似的作用，張更榮等的研究表明，食用強(qiáng)化賴(lài)氨酸面粉組的成年女性和兒童的T細(xì)胞總數(shù)(CD3)均明顯高于對(duì)照組；強(qiáng)化賴(lài)氨酸組的成年男性IgG、補(bǔ)體C3、成年女性的IgM、兒童的IgG、IgM、IgA及補(bǔ)體C3均明顯高于對(duì)照組，說(shuō)明補(bǔ)充賴(lài)氨酸能改善人體的免疫功能。

5）治療單純皰疹病毒感染

研究還發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充賴(lài)氨酸能治療單純皰疹病毒感染。與宿主細(xì)胞合成的蛋白質(zhì)相比，單純皰疹病毒合成的蛋白質(zhì)含有較多的精氨酸，而賴(lài)氨酸含量較低，說(shuō)明精氨酸是單純皰疹病毒復(fù)制的必需氨基酸。在體外組織培養(yǎng)中，賴(lài)氨酸能拮抗精氨酸對(duì)單純皰疹病毒的促生長(zhǎng)作用，說(shuō)明賴(lài)氨酸具有拮抗精氨酸的功能。

應(yīng)用^[3]

當(dāng)前賴(lài)氨酸廣泛用于動(dòng)物飼料添加劑、食品、醫(yī)藥健康、化工新材料等領(lǐng)域，其中90%賴(lài)氨酸被應(yīng)用在飼料行業(yè)。在生豬、蛋雞、魚(yú)、蝦等的飼料中添加賴(lài)氨酸作為飼料添加劑，能夠顯著促進(jìn)食欲、促進(jìn)生長(zhǎng)。已有研究表明，賴(lài)氨酸是豬飼料的第一限制性氨基酸，是雞禽類(lèi)飼料的第二限制性氨基酸。營(yíng)養(yǎng)學(xué)家認(rèn)為，在食物中添加賴(lài)氨酸作為食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑，可以提高兒童智力和體格發(fā)育、增強(qiáng)疫力，而對(duì)于老年人則可明顯增加胃蛋白酶的分泌，使食欲增加。在醫(yī)藥上，賴(lài)氨酸主要作為各種輸液配方的成分，此外，賴(lài)氨酸與亞鐵化合物一起治療貧血效果顯著，也是利尿藥的輔助治療劑，對(duì)乙型肝炎、支氣管炎等也有一定療效。據(jù)報(bào)道，在四環(huán)素中添加賴(lài)氨酸可有效消除四環(huán)素在治療中的副作用。

制備^[4]

1）天冬氨酸途徑

天冬氨酸途徑又稱(chēng)二氨基庚二酸途徑，此途徑多存在細(xì)菌、綠藻、原蟲(chóng)和高等植物中，以天冬氨酸為起始物質(zhì)，還可以合成蘇氨酸、蛋氨酸和異亮氨酸。

2）α-氨基己二酸途徑

α-氨基己二酸途徑存在于酵母和霉菌中。酵母主要是釀酒酵母，霉菌主要是粗糙脈孢菌（Neursporacrassa）。

主要參考資料

[1] 中學(xué)教師實(shí)用化學(xué)辭典

[2] 賴(lài)氨酸生理功能的研究進(jìn)展

[3] 賴(lài)氨酸工業(yè)發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

[4] 微生物產(chǎn)賴(lài)氨酸的研究進(jìn)展