植物源生物活性肽的研究进展
本文由食品中心（食药信息论坛）主编卢慧芳搜集整理　　植物源生物活性肽的研究进展多肽是由天然氨基酸以不同组成和排列方式构成的从二肽到复杂的线性、环形结构的不同肽类的总称，其中可调节生物体生理功能的多肽称为生物活性肽。与蛋白质相比，活性肽不仅有比蛋白质更好的消化吸收性能，还具有促进免疫、调节激素、抗菌、抗病毒、降血压和降血脂等生理机能。此外活性肽还有较好的酸、热稳定性，水溶性及粘度随浓度变化迟钝等优点，易于作为功能因子添加到各种食品中。我国农作物种类品种繁多，利用这些廉价的植物蛋白开发具有高附加值的生物活性肽产品，越来越受到重视。本文重点综述了降血压肽、抗氧化钛、降胆固醇肽这3类生物活性肽的研究进展，将其结构特征与生理功能的关系进行了归纳，同时归纳了活性肽的生理功能，并指出其发展应用前景。1. 生物活性肽的生理功能1.1 抗菌活性抗菌活性肽通常由细菌、真菌产生，或从动植物体中分离。它们尽管在结构上千差万别，但几乎所有的抗菌肽都是阳离子型的，两亲结构是它们的共同特征。国内外研究成果表明，抗菌肽对部分细菌、真菌、原虫、病毒及癌细胞等均具有强大的杀伤作用。临床试验也表明，抗菌肽能够增强机体抵抗病原微生物的能力，而且在体内还不容易产生耐药性。1.2 免疫活性免疫活性肽能够刺激机体淋巴细胞的增殖，增强巨噬细胞的吞噬功能，提高机体抵御外界病原体感染的能力，降低机体发病率。从人乳和牛乳的酪蛋白中已检测到具有免疫刺激活性的肽片段，这些肽具有刺激巨噬细胞吞噬能力的作用。另外，乳蛋白、大豆蛋白和大米蛋白等通过适当酶解处理也可产生具有免疫活性的肽类物质。1.3 抗高血压活性血压是在血管紧张素转换酶（angiotensin-convertion enzyme，ACE）的作用下进行调节的，血管紧张素Ⅰ在A C E的作用下可转化为有活性的血管紧张素Ⅱ，使血管平滑肌收缩，引起血压升高。降血压肽是具有抑制ACE活性的肽类，来源广泛，ACE 抑制肽的主要来源是乳制品和鱼蛋白（沙丁鱼、金枪鱼、鲣鱼），而且从植物蛋白(大豆、小麦、玉米）、肉类、鸡蛋以及其它水产品（小虾、螃蟹、海藻、牡蛎、海蜇）的酶解物中也分离得到了ACE 抑制肽。此外，海洋胶原蛋白肽也可抑制或促进脂肪内分泌激素的表达而发挥降血压、抗动脉粥样硬化等作用。1.4 抗氧化活性抗氧化活性肽是最近被广泛研究的一类天然活性肽，它们能够清除自由基，减缓或抑制氧化反应。其抗氧化机理包括：给抗氧化酶提供氢、缓冲生理pH值、螯合金属离子和捕捉自由基等。1.5 调节神经系统肽类是神经系统的重要活性物质，对神经系统有调节作用的肽包括阿片肽和阿片拮抗肽、内源性阿片肽。外源性阿片肽可刺激胰岛素和生长抑制素的释放，调节肠道活动，提高摄食量，促进水分与电解质的吸收，具有镇静去痛、调节情绪和交感神经的作用。许多调节神经系统的活性肽可由牛奶、鱼、大豆和谷物蛋白质酶解得到。1.6 抑制血小板聚集和血管收缩活性肽能有效促进血小板中前列腺环素(PG I2)的生成，对血小板聚集和血管收缩都有很强的抑制作用，并可对抗血栓A2(TX A2) 发生作用，有效地防止血栓素形成，对防止心肌梗塞和脑梗塞的发生有重要作用。1.7 促进矿物质元素吸收小肽的氨基酸残基可与金属离子螯合，可以避免肠腔中拮抗因子及其它影响因子对矿物元素的沉淀或吸附作用，从而显著促进钙、磷等矿物质和微量元素的吸收。1.8 其它活性研究人员还发现了具有降血脂、醒酒护肝、抗疲劳、抗衰老、抗肿瘤、抗艾滋病等生理功能的生物活性肽。2.生物源植物活性肽的研究进展2.1植物源降血压肽血管紧张素转换酶（ACE）抑制剂是降血压药物中发展最快的一类，然而合成药物有一些不良反应，如引发干咳、皮疹、血管性水肿、蛋白尿、白细胞减少和停药综合症等。最近几年研究发现，来源于食物蛋白的降压肽（ACE抑制肽）没有上述副作用，且仅对高血压患者起降压作用，对正常人无降压作用。 ACE 抑制肽已成为研究最热门的一类生物活性肽。植物源降血压肽在国外研究比较深入。Dziuba等研究发现，大豆蛋白酶解物有良好的降血压作用，具有抑制ACE的活性的功效。Zae-lk Shin等利用高效液相色谱从大豆酶解液中提纯得到ACE抑制活性最强的片段，此肽能降低自发性高血压大鼠的心脏收缩压，每1k g体重注射5m g能显著降低心脏收缩压61mmHg（P<0.01），这表明从大豆蛋白中获得的ACE抑制肽在动物体内具有抗高血压活性。Suh等从玉米谷蛋白水解物中分离出一种序列为Pro-Ser-Gly-Gln-Tyr-Tyr的膜结合蛋白肽，它广泛存在于生物体内，在肺毛细管内皮细胞的含量最为丰富，通过参与体内肾素-血管紧张素系统（RAS）和激肽释放酶-激肽系统（KKS）对血压起重要调节作用。Min-Suk Ma等从苦荞制备的ACE抑制肽中分离纯化出一种三肽，其组成为GlyPro-Pro。Marczak ED等用枯草杆菌蛋白酶酶解油菜籽蛋白得到4个具有降血压作用的短肽：Val-Trp、ValTrp-Ile-Ser、Ile-Tyr、Arg-Ile-Tyr。降压肽进入小肠后只有被完整吸收并以活性形式进入心血管系统才能产生降压活性，说明肽的结构起着重要作用。从相对分子质量大小而言，大多数 ACE 抑制肽是含有3～9个氨基酸的短肽，而一般具有较好降压效果的乳源蛋白肽多为含6～10个氨基酸残基的肽段，也有极个别的由27个氨基酸组成。 虽然肽链过长可能导致生物活性低，但是食物中含有的10～51 个氨基酸残基的肽链可以在肠道中被完全吸收并产生生物活性。从氨基酸组成来看，C末端的氨基酸序列对ACE抑制肽的活性有很大影响，大多数天然的ACE 抑制肽C 末端含 Ala-Pro或Pro-Pro残基。从乳酪蛋白、金枪鱼肌肉蛋白质及玉米蛋白酶解物中分离的具有较强 ACE 抑制活性的肽在C端都有 Pro残基。大多数酪蛋白来源的 ACE抑制肽C 端的氨基酸残基都为Pro、Lys、Arg 等疏水氨基酸（芳香或支链氨基酸）。大量研究表明，ACE 抑制肽的活性强度也受C端Pro残基临近氨基酸的影响，当C 端临近氨基酸是疏水性氨基酸时，其ACE 抑制活性较高。此外，肽链N端具有芳香环氨基酸和碱性氨基酸时，能提高降压效果。肽的疏水性也是影响其活性的重要因素，高亲水性无法使肽接近ACE 活性部位而导致活性较弱或无活性。2.2 抗氧化肽氧化应激反应过程中不断产生氧自由基（ROS），ROS 能对许多生物大分子， 比如DNA、蛋白质、脂肪酸产生破环作用，造成其相关结构和细胞功能的损伤。 到目前为止，医学界已发现近百种疾病都与自由基有关，尤其是退化性疾病，如动脉粥样硬化、肿瘤、白内障、辐射损伤、烧伤、衰老、关节炎、肺病、肾病与肝病等。对于一些病毒性和细菌性疾病，虽然病原不是自由基，但自由基也在其中起推波助澜的作用。而抗氧化剂能捕获并中和自由基，从而去除自由基对人体的损害。 食源性抗氧化肽的蛋白来源非常广泛， 植物蛋白原料主要包括大豆、核桃、黑豆、麦胚、鹰嘴豆、玉米、菜籽、花生、大米、米渣、米糠、花椒籽仁等，其中大豆蛋白是目前研究最深入的一种制备抗氧化肽的植物性原料；动物蛋 白原料主要包括草鱼、泥鳅等。此外，牛乳酪蛋白、乳清蛋白等的水解物均可分离出抗氧化肽。构成肽的氨基酸种类、 数量及氨基酸排列顺序决定肽的抗氧化能力。 相关资料报道分子质量在1000～3000 Da的肽段活性较强，且肽链中疏水性氨基酸、芳香环氨基酸的含量较高时，其抗氧化活性显著；含硫氨基酸（如Met、Cys）对肽段的抗氧化活性有较大贡献。 也有研究认为含碱性氨基酸（如 Lys、Arg）的活性肽可作为电子受体，夺取不饱和脂肪酸氧化形成的自由基的电子，从而阻断因自由基引发的不饱和脂肪酸氧化链的延长。另外，组氨酸被认为是对抗氧化活性有重要贡献的氨基酸，如含组氨酸的肽可作为金属离子鳌合剂、单线态氧淬灭剂和-OH 清除剂而表现出较强的抗氧化性能。含有组氨酸的肽的抗氧化能力与它的供氢能力，诱捕超氧化物自由基的能力以及与咪唑基上的金属离子螯合的能力有关。在含有2个组氨酸的二肽的N末端上增加一个亮氨酸或脯氨酸残基，可以提高肽的抗氧化能力。研究还发现含组氨酸的Pro-His-His序列不仅具有较强的抗氧化性，而且与非肽类抗氧化剂有协同效应。然而Chen等研究发现，人工合成的含有组氨酸的短肽单独存在时并不具有抗氧化的活性，因此，抗氧化肽所具有的抗氧化活性是所有肽协同作用的结果。上述研究表明肽链及肽的特定结构对肽的抗氧化能力起关键作用。 然而，最近对乳清蛋白水解物抗氧化活性的研究表明，肽的联接或肽的结构同样可以削弱它的抗氧化能力。 与游离氨基酸相比，组合肽的结构对其抗氧化性既可以产生增效作用又可以产生对抗效应。抗氧化肽的结构与活性之间的关系还有待于进一步的研究。2.3降胆固醇活性肽据统计，目前中国超过2亿人有不同程度的高血脂问题。一般来说，血脂中主要成分是甘油三酯和胆固醇。当血浆脂质浓度超过正常高限时（TC 5.95 mmol/L，TG1.81 mmol/L）称为高脂症。高血脂症可以诱发冠心病、高血压、动脉粥样硬化、糖尿病等。一直以来，化学类药物在治疗高血脂症中占有主导地位。常见的降血脂化学类药物主要有他汀类、贝特类、烟酸类、胆酸螯合剂类等，这些药物虽然作用机制明确，效果好，但长期药物治疗可产生便秘、腹胀、恶心、呕吐、食欲不振、脱发、血尿酸升高、葡萄糖耐量降低、肝功能损害、肝毒性反应等诸多毒副作用，且中止服药后血脂迅速回升。食物蛋白中特定氨基酸成分可能会影响血浆胆固醇的水平。研究表明，大豆蛋白和鱼类蛋白中较低含量的 Met-Gly和Lys-Arg 具有较好的降胆固醇作用，而牛酪蛋白可能由于Met-Gly和Lys-Arg含量较高，使血浆胆固醇水平提高。目前关于降胆固醇肽的报道主要集中于大豆蛋白来源的肽类。 研究表明，以来自大豆球蛋白的五肽 LPYPR 饲喂小鼠， 可降低其血浆胆固醇水平LPYPR 与抑肠素 VPDPR 在结构上具有同源性。VPDPR 是一种内源性肽类激素，它具有降低胆固醇和产生厌食的作用。 另一个来自大豆球蛋白的八肽IAVPGEVA 也同样具有降低胆固醇的作用，LPYPR 和IAVPGEVA 都可以抑制 羟甲基戊二酰辅酶A还原酶（HMGR的活性，HMGR是内源性胆固醇合成的关键酶。对LPYPR 和IAVPGEVA 的结构和功能关系的研究表明，这两种肽中都含有疏水区，而这个疏水区是它们具有生物活性所必需的，疏水序列最长不能超过4个氨基酸。此外，Pro 残基是一个关键的组成成分，它可以位于除N末端以外的任何位置。大豆球蛋白水解物具有显著的降甘油三酯作用，已鉴定的短肽包括VVYP、VYP 及VTL。除大豆蛋白外，从牛乳β-乳球蛋白中也分离出一种序列为 IIAEK 的降胆固醇五肽，且其降胆固醇作用优于谷甾醇。3.发展与展望我国生物活性肽的研究开发起步晚, 基础和应用研究都很薄弱, 目前尚处于起步阶段。我国在生物活性肽的研究开发上, 从事活性肽的研究单位也多从医药角度出发 ,研究力量及投入较少,限制了活性肽药食用功能的发挥 ,市场上国产的活性肽药品和食品寥寥无几 。但近几年研究逐步活跃起来 ,发展势头良好。植物源生物活性肽由于资源丰富，又具有良好的生理功能和较高安全性，可作为功能性食品基料添加到各类食品中去，目前已有多种生物活性肽如降血压肽、促进钙质吸收肽获得了工业化生产。但就目前情况来看，生产植物源活性肽的原料主要集中在大豆、玉米、小麦这些大宗粮食作物上。我国是一个农业大国，农作物的种类多、产量多，如果能对其它农作物资源如荞麦、燕麦等加以利用，且在制备技术、生产成本和生理功效方面有更大突破，将会促进形成良好的市场前景和社会效益。点击标题  查阅专栏微生物发酵保健食品特医食品、婴配生物活性肽功能性食品保健食品批件药食同源4月20-22日广州“生物活性肽与特医食品科技创新发展论坛”暨“特医食品及生物活性肽工作委员会第一届年会及专家委员会成立大会”4月7-9日日程安排线上直播4000/单位4月20-22日杭州4月15-16日线上直播4000/单位，支持回放4月23-25日济南4月22-23日线上直播支持回放5月12-14日上海“2023肠内营养高峰论坛暨产品创新开发、原配料应用与工艺设备交流会”5月18-20日西安第七届药食同源健康产业论坛暨药食同源功效研究与产品开发创新研讨会5月25-27日杭州5月25-27日上海6月18-20日上海食品安全人员证书食品安全相关规定联盟入会团标团标补贴备注：以上课程可直接加下方联系人微信的，获取“原文件”多个会议同时报名可享受优惠！扫码识别关注卢慧芳1591024682戳这里，阅读原文