56-87-1/賴氨酸的生理功能

背景及概述^[1]

賴氨酸分子中含有兩個氨基，一個羧基，呈堿性，屬于堿性氨基酸，存在于蛋白質(zhì)中的為L-型賴氨酸，是人體營養(yǎng)所必需。在動物蛋白質(zhì)中含量較多。植物蛋白質(zhì)中一般較少，難于滿足人體生長發(fā)育的需要，由于賴氨酸的不足，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-賴氨酸的含量已成為評價谷類作用的重要標(biāo)準(zhǔn)。L-賴氨酸，無色晶體，熔點224.5℃(分解)。易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚。目前大規(guī)模制備賴氨酸是采用發(fā)酵法。

結(jié)構(gòu)

生理功能^[2]

1）參與機體蛋白質(zhì)的合成

賴氨酸作為機體必需氨基酸，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。早期的動物實驗已證實，長期進(jìn)食低賴氨酸飼料，會抑制大鼠的生長，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。為了研究賴氨酸對骨骼肌蛋白合成和降解的影響，有實驗將5周齡大鼠分成5組并口服不同劑量賴氨酸，結(jié)果表明賴氨酸可以通過自噬體—溶酶體系統(tǒng)抑制部分肌纖維蛋白質(zhì)降解，維持機體蛋白質(zhì)的穩(wěn)定。左云龍等對40名兒童進(jìn)行了口服L－賴氨酸對小兒生長發(fā)育及營養(yǎng)影響的臨床研究，結(jié)果顯示，膳食中添加L－賴氨酸對兒童的身高、體重有明顯升高作用，對血紅蛋白、總蛋白、白蛋白可能也有一定的營養(yǎng)調(diào)節(jié)作用。

2）參與能量代謝

賴氨酸在體內(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鏈脂肪酸從線粒體膜外運送到線粒體膜內(nèi)進(jìn)行β－氧化產(chǎn)生能量；能以?；鈮A的形式將線粒體內(nèi)的短鏈?；\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)機體的氧化供能。肉堿的合成需要賴氨酸、蛋氨酸、煙酸、維生素C、維生素B6和鐵等必需營養(yǎng)素，由于賴氨酸是合成肉堿的前體物質(zhì)之一，因此補充賴氨酸可以加快體內(nèi)的脂肪代謝。

早期研究已發(fā)現(xiàn)，給大鼠喂飼低賴氨酸和無肉堿飼料，會導(dǎo)致大鼠出現(xiàn)脂肪肝、貧血、生長遲緩等現(xiàn)象，說明賴氨酸攝入不足會減少肉堿和脂蛋白的合成，從而導(dǎo)致過多甘油三酯在肝臟蓄積，出現(xiàn)脂肪肝。另一項研究表明，給大鼠飼料中添加適量賴氨酸，能夠促進(jìn)大鼠的生長、增加肌肉組織中肉堿的含量、減少組織中甘油三酯的水，說明賴氨酸在能量代謝中具有積極作用。賴氨酸具有極強的通過血腦屏障的功能，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)行正常生理活動提供必要的能量來源。

3）促進(jìn)礦物質(zhì)的吸收和骨骼生長

賴氨酸可與鈣、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－賴氨酸，使兒童的血鋅、鐵、銅、鈣濃度有明顯升高，說明賴氨酸可以促進(jìn)這些礦物質(zhì)元素的吸收。還有研究發(fā)現(xiàn)，脫發(fā)的婦女補充賴氨酸和鐵，可使脫發(fā)減輕，說明賴氨酸能促進(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、鈣的吸收都需要賴氨酸的參與。膠原蛋白是骨骼的有機成分，其分子組成中含有賴氨酸和羥賴氨酸，賴氨酸參與膠原分子間的共價交聯(lián)，羥賴氨酸參與膠原蛋白的糖基化修飾，這些賴氨酸參與的化學(xué)反應(yīng)共同維持膠原蛋白強大的抗張力和韌性。

4）增強免疫功能

賴氨酸被認(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)生針對抗原的特異效應(yīng)。很多研究均已證實，膳食賴氨酸缺乏會減少細(xì)胞因子等蛋白質(zhì)的合成，抑制淋巴細(xì)胞的增殖，損傷一些實驗動物(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。動物實驗結(jié)果還顯示，飼料中賴氨酸含量不足會減少雞體內(nèi)的抗體產(chǎn)生，降低細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答反應(yīng)。賴氨酸對人體的免疫系統(tǒng)也具有相似的作用，張更榮等的研究表明，食用強化賴氨酸面粉組的成年女性和兒童的T細(xì)胞總數(shù)(CD3)均明顯高于對照組；強化賴氨酸組的成年男性IgG、補體C3、成年女性的IgM、兒童的IgG、IgM、IgA及補體C3均明顯高于對照組，說明補充賴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)，補充賴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，而賴氨酸含量較低，說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，賴氨酸能拮抗精氨酸對單純皰疹病毒的促生長作用，說明賴氨酸具有拮抗精氨酸的功能。

應(yīng)用^[3]

當(dāng)前賴氨酸廣泛用于動物飼料添加劑、食品、醫(yī)藥健康、化工新材料等領(lǐng)域，其中90%賴氨酸被應(yīng)用在飼料行業(yè)。在生豬、蛋雞、魚、蝦等的飼料中添加賴氨酸作為飼料添加劑，能夠顯著促進(jìn)食欲、促進(jìn)生長。已有研究表明，賴氨酸是豬飼料的第一限制性氨基酸，是雞禽類飼料的第二限制性氨基酸。營養(yǎng)學(xué)家認(rèn)為，在食物中添加賴氨酸作為食品營養(yǎng)強化劑，可以提高兒童智力和體格發(fā)育、增強疫力，而對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，賴氨酸主要作為各種輸液配方的成分，此外，賴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，對乙型肝炎、支氣管炎等也有一定療效。據(jù)報道，在四環(huán)素中添加賴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

天冬氨酸途徑又稱二氨基庚二酸途徑，此途徑多存在細(xì)菌、綠藻、原蟲和高等植物中，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)教師實用化學(xué)辭典

[2] 賴氨酸生理功能的研究進(jìn)展

[3] 賴氨酸工業(yè)發(fā)展的機遇與挑戰(zhàn)

[4] 微生物產(chǎn)賴氨酸的研究進(jìn)展