海參肽生物學(xué)功能研究進(jìn)展

何麗霞，李 勇

（北京大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院營(yíng)養(yǎng)與食品衛(wèi)生學(xué)系，食品安全毒理學(xué)研究與評(píng)價(jià)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100191）

海參肽生物學(xué)功能研究進(jìn)展

何麗霞，李 勇*>

（北京大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院營(yíng)養(yǎng)與食品衛(wèi)生學(xué)系，食品安全毒理學(xué)研究與評(píng)價(jià)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100191）

生物活性肽是指參與機(jī)體生命活動(dòng)的、具有生物活性的肽類分子，其對(duì)人類健康的影響已成為研究熱點(diǎn)，并由此開(kāi)發(fā)出各種不同生理功能的活性肽。近年來(lái)，海參作為一種營(yíng)養(yǎng)與藥用價(jià)值極高的海洋棘皮動(dòng)物，從中提取的活性肽——海參肽的生物學(xué)功能逐漸引起人們的重視。但大多研究?jī)H停留海參肽的提取工藝上，有關(guān)其功能和應(yīng)用方面的研究很少。本文以國(guó)內(nèi)外相關(guān)報(bào)道為基礎(chǔ)，對(duì)海參肽的生物學(xué)功能研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為進(jìn)一步研究海參肽對(duì)人體健康的影響及機(jī)制提供參考。

海參肽；生物學(xué)功能；應(yīng)用

肽是氨基酸的聚合物，也可認(rèn)為是蛋白質(zhì)的不完全分解產(chǎn)物。生物機(jī)體內(nèi)存在著天然的肽類分子，對(duì)機(jī)體的正常生命活動(dòng)不可或缺，如激素、酶類等。由于其具有生物活性，因此將這些參與機(jī)體的生命活動(dòng)的肽類分子又稱為生物活性肽（biologically active peptide，BAP）[1-2]。生物活性肽對(duì)人體健康的影響倍受重視，其在生物體的提取及其在人體內(nèi)的應(yīng)用研究已成為研究者的關(guān)注焦點(diǎn)。海參是屬棘皮動(dòng)物門(mén)（Echinodermata）海參綱（Holothuroidea）的海洋棘皮動(dòng)物。全世界海參約有1 100 種，可食用的約有40 種。我國(guó)有140 多種，可食用的約20 種。其營(yíng)養(yǎng)與藥用價(jià)值極高，與人參、燕窩、魚(yú)翅齊名，是世界八大珍品之一。據(jù)《本草綱目拾遺》中記載：海參，味甘咸，補(bǔ)腎，益精髓，攝小便，壯陽(yáng)療痿，其性溫補(bǔ)，足敵人參，故名海參。干燥的海參體壁有機(jī)成分中蛋白質(zhì)（多肽）高達(dá)90%，多（寡）糖約6%，脂質(zhì)約4%[3]，且含有鈣、鎂鹽及多種微量元素及少量核酸[4]，是一種高蛋白質(zhì)、低脂肪和低膽固醇及高維生素和礦物質(zhì)的優(yōu)質(zhì)食品，從而決定了其具有抗血管生成、抗腫瘤、抗凝血、降血壓、抗炎、抗菌、抗氧化、抗血栓形成、抗癌等作用[5]。海參肽指以鮮活海參為原料，經(jīng)蛋白酶水解，分離純化后得到的以小分子肽為主、多種功效成分共存的蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物。一般由3～10 個(gè)氨基酸組成，分子質(zhì)量低于2 000 u的組分占90%以上[6]。海參體壁中含有多種活性多肽，其中從上皮組織中分離得到的一種由亮氨酸、脯氨酸、絲氨酸、精氨酸等氨基酸構(gòu)成的五肽（相對(duì)分子質(zhì)量為568.1）具有抗腫瘤和抗炎活性[7]。海參肽可以通過(guò)海參蛋白酶解而得，具有良好的溶解性、穩(wěn)定性和低黏度性，有著很大的應(yīng)用潛力。但國(guó)內(nèi)外有關(guān)海參肽的報(bào)道很少，只是近幾年才開(kāi)始進(jìn)行專門(mén)研究。近期研究表明海參肽可能具有抗氧化、抗疲勞、抗炎、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、降血壓等多種生理功能。但大多研究?jī)H停留在海參肽的提取工藝上，有關(guān)其功能和應(yīng)用方面的研究很少。本文以國(guó)內(nèi)外相關(guān)報(bào)道為基礎(chǔ)，對(duì)海參肽的生物學(xué)功能研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為進(jìn)一步研究海參肽對(duì)人體健康的影響及機(jī)制提供參考。

1 海參肽的理化特性

王洪濤[8]通過(guò)在最佳酶解條件下（加酶量8 000 U/g、底物質(zhì)量濃度1 g/100 mL、酶解溫度50 ℃、酶解時(shí)間2 h）酶解獲得海參肽，經(jīng)高效液相色譜法測(cè)得其分子質(zhì)量在1 600 u以下，其中以小于1 000 u的小肽為主，占72.07%。

相比普通物理加工制得的海參粉，經(jīng)生物酶解得到的海參肽具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)[7-8]：1）水溶性好。肽的小分子質(zhì)量和可離解的氨基和羧基基團(tuán)增加了親水性，溶解性明顯提高，溶解度可達(dá)99%以上，可改善蛋白質(zhì)食品的口感和硬度。2）穩(wěn)定性好。肽的水溶液具有極佳的耐鹽性、熱穩(wěn)定性和貯存穩(wěn)定性，經(jīng)高溫長(zhǎng)時(shí)間（105 ℃，4 h，標(biāo)準(zhǔn)水分測(cè)量）處理仍能保持良好的可溶性，有利于生產(chǎn)口服液及飲料加工。3）乳化性好。由于疏水性殘基與油相互作用，親水性殘基與水相互作用，而水解使包埋在內(nèi)部的疏水殘基暴露，提高了其在界面的吸附能力。4）黏度低。濃度達(dá)80%以上的海參肽能仍保持良好的流動(dòng)性，具有良好的加工特性，可調(diào)整其他食品的質(zhì)構(gòu)。5）易消化吸收。以小分子低聚肽的形式直接吸收，比單一氨基酸吸收更快，更易于吸收利用，生物學(xué)效價(jià)高。6）無(wú)抗原性、食用安全。酶解消除了 蛋白質(zhì)過(guò)敏原，使易產(chǎn)生蛋白質(zhì)過(guò)敏的嬰幼兒和成年人有更多可食用選擇。

2 海參肽的生物學(xué)功能研究進(jìn)展

作為一種海洋生物活性肽，海參肽具有多種生物活性功能，如抗氧化、抗炎、抗疲勞、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、降血壓等。Olivera-Castillo等[9]通過(guò)體外模仿胃腸道對(duì)海參（Isostichopus badionotus）蛋白的消化釋放生物活性肽的研究表明，海參蛋白的水解產(chǎn)物通過(guò)不同作用機(jī)制顯示了其較強(qiáng)的抗氧化活性，水解產(chǎn)生的肽能夠清除氧自由基，使Fe3+還原成Fe2+，且具有顯著的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶（angiotensinⅠ-converting enzyme，ACE）抑制活性。而抗氧化活性與水解產(chǎn)物中抗氧化肽的存在相關(guān)[10]。這表明通過(guò)對(duì)海參蛋白水解提取的海參肽具有較高的營(yíng)養(yǎng)和功用價(jià)值，下面將簡(jiǎn)略歸納其主要的幾種生物學(xué)功能及應(yīng)用研究。

2.1 抗氧化作用

生物體內(nèi)的活性氧主要包括羥自由基、超氧陰離子和過(guò)氧化氫，具有強(qiáng)氧化性，正常生理狀態(tài)下在機(jī)體內(nèi)保持動(dòng)態(tài)平衡，產(chǎn)生的同時(shí)也在不斷被清除，對(duì)人體健康不會(huì)產(chǎn)生不良影響。但是如果這個(gè)平衡被破壞，活性氧在機(jī)體內(nèi)蓄積，會(huì)造成細(xì)胞或組織氧化損傷，甚至引起疾病，威脅人體健康。近幾年多個(gè)研究均表明，海參肽可以緩解脂質(zhì)過(guò)氧化造成的損傷，提高機(jī)體的抗氧化能力[10-17]。但海參肽的抗氧化能力與其分子質(zhì)量和酶解條件有關(guān)。Pan Saikun等[14]通過(guò)對(duì)4 種不同分子質(zhì)量范圍（＞10、5～10、1～5 ku和＜1 ku）的海參蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物的研究表明，1～5 ku的海參蛋白質(zhì)水解 產(chǎn)物具有最強(qiáng)的清除羥自由基的能力。王靜等[12]則將海參多肽按照不同分子質(zhì)量分為＞10、5～10、3～5 ku和＜3 ku 4 種范圍，發(fā)現(xiàn)4 種分子質(zhì)量范圍的海參多肽對(duì)3 種活性氧（羥自由基、超氧陰離子和過(guò)氧化氫）的清除能力均強(qiáng)于VC，其清除能力表現(xiàn)為分子質(zhì)量越低清除能力越強(qiáng)。Zhou Xiaoqiu等[15]的研究表明，低分子質(zhì)量的海參肽在清除自由基方面起著重要作用。Zheng Jie等[16]通過(guò)對(duì)從海參內(nèi)臟提取寡肽的研究表明，2 個(gè)四肽（Val—Thr—Pro—Tyr和Val—Leu—Leu—Tyr）和1 個(gè)六肽（Val—Gly—Thr—Val—Glu—Met）有保護(hù)羥自由基引起的DNA損傷的作用，說(shuō)明提取自海參內(nèi)臟的抗氧化寡肽能夠作為功能性食品食用。亓新學(xué)等[13]研究表明，補(bǔ)充海參小分子肽，可以改善運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，尤其是有氧訓(xùn)練導(dǎo)致的小鼠睪酮水平下降，原因可能是通過(guò)降低小鼠睪丸組織氧化損傷從而改善下丘腦-垂體-性腺軸或者睪酮-生長(zhǎng)激素調(diào)節(jié)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。房堃[11]通過(guò)使用 木瓜蛋白酶、中性蛋白酶和復(fù)合胰蛋白酶在相同條件下對(duì)新鮮海參進(jìn)行水解制備海參多肽，探究3 種酶所得海參肽抗氧化活性隨酶解時(shí)間的變化。結(jié)果表明，不同蛋白酶在不同酶解時(shí)間下獲得的海參肽清除羥自由基活性不同，中性蛋白酶得到的海參肽清除羥自由基的活性最高（77%）。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，清除超氧陰離子的海參肽分子質(zhì)量主要分布在5 ku以下；清除羥自由基的海參肽在5 ku以下和10 ku以上。這與以上結(jié)果不盡相同，原因還有待進(jìn)一步探究。

2.2 抗疲勞作用

運(yùn)動(dòng)過(guò)程中隨時(shí)間延長(zhǎng)機(jī)體中糖和脂肪分解代謝產(chǎn)生的能量不足以供給機(jī)體需要，進(jìn)而蛋白質(zhì)和氨基酸分解代謝加強(qiáng)，從而引起血清尿素氮和乳酸含量增加，機(jī)體會(huì)感到疲勞。疲勞是由運(yùn)動(dòng)引起的機(jī)體一系列生化改變而導(dǎo)致的肌肉力量下降，其評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有運(yùn)動(dòng)耐力和生化指標(biāo)2 種。運(yùn)動(dòng)耐力的提高是抗疲勞能力增強(qiáng)最直接、最客觀的指標(biāo)。與抗疲勞有關(guān)的生化指標(biāo)主要有3 種：能量物質(zhì)（如肝糖原、肌糖原、血糖、磷酸肌酸）、代謝產(chǎn)物（如血和肌肉中的乳酸和丙酮酸及血尿素氮等）、代謝調(diào)節(jié)物質(zhì)（如酶和激素）[18]。血清尿素氮含量反映了肌肉蛋白質(zhì)的分解代謝情況，其含量高低可用來(lái)評(píng)價(jià)機(jī)體負(fù)荷運(yùn)動(dòng)后的損傷及恢復(fù)情況。糖原是運(yùn)動(dòng)能量的重要來(lái)源，其儲(chǔ)存量與機(jī)體的運(yùn)動(dòng)能力有關(guān)，提高糖原儲(chǔ)存量可以促進(jìn)運(yùn)動(dòng)能力和耐力的提高，抵抗疲勞的產(chǎn)生[19]。盧連華等[20]以灌胃方式經(jīng)口給予小鼠0.085、0.170、0.500 g/kg海參肽，結(jié)果表明：0.170、0.500 g/kg海參肽可顯著延長(zhǎng)小鼠的負(fù)重游泳時(shí)間；顯著降低運(yùn)動(dòng)后小鼠的血清尿素氮含量和血乳酸水平；顯著提高每100 g肝組織中肝糖原的含量，表明海參肽具有較強(qiáng)的抗疲勞作用。付學(xué)軍等[21]以每天灌胃0.5 mL的2.703、5.406、6.758 mg/20 g體質(zhì)量的劑量給予小鼠小分子質(zhì)量海參肽（分子質(zhì)量小于1 500 u的肽占90%以上），發(fā)現(xiàn)海參肽能顯著延長(zhǎng)小鼠的負(fù)重游泳時(shí)間和轉(zhuǎn)棒時(shí)間；顯著降低運(yùn)動(dòng)后小鼠的血尿素氮含量；顯著提高肝糖原水平。這與王洪濤[8]通過(guò)使用胰蛋白酶酶解得到的小分子質(zhì)量海參肽（ 分子質(zhì)量在1 600 u以下，小于1 000 u的占到了72.07%）飼喂小鼠所得結(jié)果一致。郭光明[22]通過(guò)對(duì)進(jìn)行跑臺(tái)訓(xùn)練的小鼠補(bǔ)充海參小分子肽發(fā)現(xiàn)，海參肽可以提高訓(xùn)練結(jié)束后小鼠骨骼肌中丙酮酸激酶（pyruvate kinase，PK）、蘋(píng)果酸脫氫酶（malate dehydrogenase，MDH）和琥珀酸脫氫酶（succinate dehydrogenase，SDH）活性，有利于糖酵解和三羧酸循環(huán)的能量供給，從而提高小鼠的抗疲勞能力。以上結(jié)果可知，給小鼠補(bǔ)充適宜劑量的海參肽，可以降低運(yùn)動(dòng)后小鼠血清尿素氮含量，加速機(jī)體尿素氮代謝，提高肝糖原儲(chǔ)備，從而增強(qiáng)小鼠運(yùn)動(dòng)耐力和抗疲勞能力。

2.3 免疫調(diào)節(jié)作用

評(píng)價(jià)免疫力增強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要有細(xì)胞免疫功能測(cè)定、體液免疫功能測(cè)定、單核-巨噬細(xì)胞功能測(cè)定和自然殺傷（natural killer，NK）細(xì)胞活性測(cè)定。細(xì)胞免疫功能測(cè)定是通過(guò)刀豆蛋白A（concanavalin A，ConA）誘導(dǎo)的小鼠脾淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和遲發(fā)型變態(tài)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行；體液免疫功能測(cè)定是通過(guò)抗體生成細(xì)胞檢測(cè)和血清溶血素水平測(cè)定進(jìn)行；單核-巨噬細(xì)胞功能測(cè)定是通過(guò)小鼠碳廓清實(shí)驗(yàn)和小鼠腹腔巨噬細(xì)胞吞噬雞紅細(xì)胞實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。研究表明：0.5 g/kg海參肽可以促進(jìn)小鼠遲發(fā)型變態(tài)反應(yīng)，顯著提高小鼠ConA誘導(dǎo)的脾淋巴細(xì)胞增殖能力、溶血空斑數(shù)和血清溶血素水平，及小鼠巨噬細(xì)胞對(duì)雞紅細(xì)胞吞噬率、吞噬指數(shù)和碳廓清指數(shù)，提示適量海參肽可以促進(jìn)細(xì)胞免疫和體液免疫功能，增強(qiáng)單核巨噬細(xì)胞的活性[20]。謝永玲等[23]使用42、83、25 0 mg/kg海參肽（含海參多肽＞56%，海參多糖＞3%，蛋白質(zhì)＞80%）每日0.4 mL灌胃小鼠30 d，結(jié)果表明，83、250 mg/kg海參肽可顯著提高小鼠單核-巨噬細(xì)胞吞噬指數(shù)、NK細(xì)胞活性，250 mg/kg海參肽還可顯著提高小鼠半數(shù)溶血值和溶血空斑數(shù)，表明海參肽對(duì)小鼠體液免疫功能、非特異性免疫功能和NK細(xì)胞活性均有明顯的增強(qiáng)作用。

2.4 抗菌抗腫瘤作用

在海洋生物活性肽方面，1976年P(guān)ettit小組首次從海兔中分離到的小分子肽抑制癌癥細(xì)胞活性很高，是目前抑制來(lái)源的抗腫瘤制劑中活性最強(qiáng)的一類，其中Dolastatins 10最具有醫(yī)學(xué)發(fā)展?jié)摿Γ呀?jīng)進(jìn)入臨床實(shí)驗(yàn)階段[1]。有關(guān)海參肽的研究較少，Zhou Xiaoqiu等[24]通過(guò)采用胃蛋白酶和胰蛋白酶對(duì)海參（Stichopus japonicus）連續(xù)水解，并經(jīng)超濾膜分離得到2 種低分子質(zhì)量海參肽（＜3 000 u），低分子質(zhì)量肽（low molecular peptides，LSCP）-1和LSCP-2，并對(duì)其抗腫瘤活性進(jìn)行體 外研究表明，雖然2 個(gè)片段并未顯示抗A549細(xì)胞系的活性，但LSCP-2 有顯著的抗胃癌細(xì)胞SGC-7901和人乳腺癌MCF-7細(xì)胞系活性，LSCP-1僅有顯著的抗SGC-7901細(xì)胞系活性，從而推斷低分子質(zhì)量海參肽存在治療胃癌和乳腺癌的可能。Haug等[25]比較了來(lái)自海膽、海星、海參（Cucumaria frondosa）體腔細(xì)胞和體壁提取物的 抗菌活性，發(fā)現(xiàn)3 種提取物都存在溶血活性，尤其是來(lái)自體壁的提取物，并推斷海洋棘皮動(dòng)物是新型抗生素的潛在來(lái)源。Schillaci等[26]從海參（Holothuria tubulosa）體腔細(xì)胞胞液中提取了分子質(zhì)量為5 000 u的肽段（5-HCC），發(fā)現(xiàn)其有抗菌肽的普通 理化特性，進(jìn)而對(duì)其化學(xué)合成并進(jìn)行抗菌能力測(cè)定，發(fā)現(xiàn)其在12.5 mg/mL的質(zhì)量濃度條件下有廣譜的抗菌活性，能夠?qū)Υ蠖鄶?shù)測(cè)定中的革蘭氏陽(yáng)性和陰性菌有抑制活性，在3.1 mg/mL 的質(zhì)量濃度條件下能夠抑制葡萄球菌和綠膿假單胞桿菌生物膜的形成，所以海參體內(nèi)的免疫調(diào)節(jié)因子能夠作為新型抗菌肽的來(lái)源。海參肽在臨床上預(yù)防人體癌癥發(fā)生和發(fā)展的研究尚未見(jiàn)到，尚待進(jìn)一步進(jìn)行毒理學(xué)和功能學(xué)評(píng)價(jià)。

2.5 ACE抑制活性和降血壓作用

在血壓調(diào)節(jié)過(guò)程中，人體內(nèi)的ACE起著重要的生理作用。而生物活性肽的降血壓過(guò)程也就是對(duì)ACE酶活性的抑制過(guò)程。Zhao Yuanhui等[27]將海參（Acaudina molpadioidea）明膠水解產(chǎn)物分成3 個(gè)分子質(zhì)量范圍，其中從分子質(zhì)量小于1 000 u的水解產(chǎn)物（海參明膠水解產(chǎn)物，GH-Ⅲ）中分離出ACE活性抑制肽（84 u，含5 種主要氨基酸（Glu、As p、Pro、Gly和Ala），IC50為0.014 2 mg/mL），并用GH-Ⅲ經(jīng)水給予高 血壓大鼠1 個(gè)月，發(fā)現(xiàn)大鼠舒張壓和收縮壓均顯著降低，表明其通過(guò)口服給藥有降血壓的效果。隨后，Zhao Yuanhui等[28-29]又從海參體壁蛋白水解產(chǎn)物分子質(zhì)量＜2 000 u的部分提取到ACE活性抑制肽（MEGAQEAQGD，IC50為15.9 μmol/L），發(fā)現(xiàn)其在3 μmol/kg劑量時(shí)有明顯降低自發(fā)性高血壓大鼠血壓的作用。以上表明，具有降低血壓活性的海參肽分子質(zhì)量較低，這與李勇[2]得出的除極個(gè)別大分子質(zhì)量的抗高血壓肽被發(fā)現(xiàn)外，一般具有活性的抗高血壓肽的分子質(zhì)量在1 000 u以下相一致。

3 結(jié) 語(yǔ)

近年來(lái)，生物活性肽對(duì)人體健康的保健作用越來(lái)越受到重視，但相關(guān)研究仍處于基礎(chǔ)研究和初步的臨床研究階段。我國(guó)海參肽資源豐富，且其具有良好的溶解性、穩(wěn)定性、低黏度性和抗氧化、抗疲勞、抗炎、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、降血壓等作用，故而具備開(kāi)發(fā)為新型生物活性肽的潛能。但有關(guān)海參肽對(duì)人體保健作用的研究還相當(dāng)少，僅有的實(shí)驗(yàn)也主要集中在體外研究上，針對(duì)鼠體上的研究很少，有關(guān)作用機(jī)制的研究更是有限，很多內(nèi)容仍不清晰。在此基礎(chǔ)上，我們應(yīng)該進(jìn)一步深入研究與探討海參肽的釋放機(jī)制、受體結(jié)合、降解失活及類似物結(jié)構(gòu)與其活性的關(guān) 系，以及海參肽與臨床營(yíng)養(yǎng)和疾病之間的關(guān)系，使海參肽能夠在保健食品和治療藥物等方面為人類做出更大的貢 獻(xiàn)。

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Biological Functions and Applications of Sea Cucumber Peptide

HE Lixia, LI Yong*
(Beijing Key Laboratory of Toxicological Research and Risk Assessment for Food Safety, Department of Nutrition and Food Hygiene, School of Public Health, Peking University, Beijing 100191, China)

Biologically active peptide (BAP), a kind of peptide molecule having biological activity, is involved in multiple life activities. BAP plays an important role in human health, and the studies on it have become a hot spot. Meanwhile, a variety of BAP products with different physiological activities have been developed. In recent years, sea cucumber peptide, the BAP extracted from sea cucumber, which is a marine echinoderm with high nutritional and medicinal value, has gained extensive attention. However, most studies on sea cucumber peptide are focused on the extraction process, and its functions and applications have less been reported. The article is aimed to review the physical and chemical properties, biological functions and applications of sea cucumber peptide based on the relevant reports at home and abroad, and provide a reference for further study on human health effects and the relevant mechanisms.

sea cucumber peptide; biological functions; applications

R151.3

A

1002-6630（2015）09-0215-04

10.7506/spkx1002-6630-201509040

2014-12-01

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（81172652）

何麗霞（1979—），女，博士研究生，研究方向?yàn)闋I(yíng)養(yǎng)與疾病。E-mail：helixiapku@163.com

*通信作者：李勇（1958—），男，教授，博士，研究方向?yàn)闋I(yíng)養(yǎng)與疾病。E-mail：liyongbmu@163.com