食源性降血壓肽構效關系與制備研究進展

楊湘華，李江（湖北省荊州市中醫(yī)醫(yī)院，湖北荊州434000）

?

食源性降血壓肽構效關系與制備研究進展

楊湘華，李江*
（湖北省荊州市中醫(yī)醫(yī)院，湖北荊州434000）

摘要：食物來源降血壓肽的研究是近年來在降血壓方面的熱點研究領域，許多食物蛋白來源的降血壓肽經體外實驗和動物實驗表明具有較強的血管緊張素轉化酶抑制活性和顯著的降壓效果，這為研究開發(fā)新型安全高效的降血壓產品提供了一條新途徑。文章綜述了食源性降血壓肽的研究進展，重點探討了以食物為原料制備降血壓肽的工藝及降血壓肽與結構之間的關系，并對食物源降血壓肽的研究應用前景進行了展望。

關鍵詞：食物源；降血壓肽（AHP）；血管緊張素轉化酶（ACE）；研究進展

中國中醫(yī)學自古以來就有“藥食同源”理論，這一理論認為許多食物既是食物也是藥物，食物也能起到防治疾病作用，《黃帝內經太素》中寫道：“空腹食之為食物，患者食之為藥物”，即為“藥食同源”思想的反映[1]。高血壓是一種以動脈血壓持續(xù)升高為主要表現的慢性疾病，常引起心、腦、腎等重要器官的病變并出現相應的后果，嚴重危害人類的健康。隨著生活水平的不斷提高，高血壓呈不斷增長的趨勢，成為全球范圍內重大公共衛(wèi)生問題[2]。根據2007年中國心血管病報告估算，目前我國約有2億高血壓患者，約占全球高血壓總人數的1/5，如何防治高血壓已成為全世界食品醫(yī)藥界所面臨的一項艱巨的任務[3-4]。降血壓肽（AHP）是一類能夠降低人體血壓的小分子多肽，它通過抑制人體腎素-血管緊張素轉化系統(tǒng)中血管緊張素轉化酶（ACE）的活性從而起到降低血壓的作用[5-6]。近年來的研究表明，來源于天然動、植物及微生物的降血壓肽在降血壓方面具有較好的效果，且對人體無毒副作用，因此成為在降血壓領域的研究熱點，這為研究開發(fā)安全高效“藥食同源”的降血壓產品提供了一條新的途徑。

1　食物源降血壓肽的研究現狀

自從1979年Oshima等[7]采用細菌膠原蛋白酶水解明膠得到具有降血壓作用的多肽以來，相繼有許多研究表明食物源蛋白質水解多肽具有降血壓功能。Maruyama等[8-9]以牛乳酪蛋白為原料，采用胰蛋白酶水解得到具有ACE抑制活性的肽，其IC50為77 μmol/L。Okamoto等[10]對大豆、干酪等多種經過發(fā)酵后食品的降血壓活性進行了比較，發(fā)現發(fā)酵食品的降血壓活性較高，特別是以大豆為原料的發(fā)酵食品具有較強的降血壓活性。代春華[11]以脫脂黃粉蟲幼蟲為原料，從6種蛋白酶中篩選出Alcalase進行水解制備降血壓肽，最適條件酶解液對ACE的抑制率IC50值為0.39 mg/mL。于陽陽[12]以東北核桃楸種仁為原料，選用木瓜蛋白酶、中性蛋白酶、堿性蛋白酶3種蛋白酶進行酶解，確定堿性蛋白酶為最佳酶制劑，最適工藝得到的水解物的ACE抑制率為72.48 %。Miyoshi等[6]以玉米醇溶蛋白為原料，利用嗜熱菌蛋白酶水解得到降血壓肽，并確定其一級結構為Pro-Pro-Val-His-Leu，并開發(fā)出玉米多肽混合物寡肽降血壓功能食品。伍善廣[13]以長蛇鯔魚肉為原料，篩選出中性蛋白酶作為制備AHP的蛋白酶，其酶解產物對ACE抑制活性IC50為0.182 mg/mL。王茵[14]以紫菜為原料，篩選出AS.1398中性蛋白酶為制備紫菜降血壓肽的最適蛋白酶；最適工藝條件得到的紫菜酶解產物的ACE抑制率達78.34 %。毋瑾超等[15]以貽貝為原料，采用均勻設計試驗探討了不同酶解條件對其ACE抑制活性的影響，其ACE抑制率最高達88.08 %。其他已經從海洋低值魚蝦中分離出來的降血壓活性肽還有[16]：C11肽（沙丁魚）：Tyr-Lys-Ser-Phe-Ile-Lys-Gly-Tyr-Pro-Val-Met；C8肽（金槍魚）：Pro-Thr-His-Ile-Lys-Trp-Gly-Asp；C3肽（南極磷蝦）：Leu-Lys-Tyr。這些研究都表明了ACE抑制活性物質在食品中的廣泛存在。

2　降血壓肽的構效關系與原料選擇

降血壓肽的活性與其氨基酸序列和組成有重要的關系，Cheung等[17]研究發(fā)現AHP作用主要在于C端氨基酸，C端氨基酸為色氨酸、酪氨酸或苯丙氨酸等芳香族氨基酸或脯氨酸時其降血壓效果較好。另外，N端為纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸等疏水性氨基酸或堿性氨基酸的肽與ACE親和力較強，表現出較強的ACE抑制活性。Maruyama等[9]用脯氨酸專性內肽酶水解AHP12得到由5個氨基酸組成的AHP5肽，其ACE抑制活性是AHP12的13倍。Miyoshi等[18]以玉米醇溶蛋白為原料，以嗜熱菌蛋白酶酶解液中分離提取了Leu-Arg-Pro、Leu-Ser-Pro和Leu-Gln-Pro等C端為脯氨酸，N端為亮氨酸的AHP，其IC50分別為0.27、1.7 μM 和1.9 μM，大多顯示了較強ACE抑制活性，其中活性最強的AHP其一級結構為Leu-Arg-Pro，并且采用固相合成的方法合成了這些肽，其中通過靜脈注射的方法用Leu-Arg-Pro對原發(fā)性高血壓大鼠進行注射給藥，當用量為30 mg/kg時，血壓下降了15 mmHg。Saito 等[9]從清酒和酒糟中分離得到C端含有色氨酸或酪氨酸的的AHP，并根據其結構分析認為ACE抑制肽序列中的疏水性氨基酸和肽段的C端氨基酸對其水解制備得到的AHP具有重要作用。另外，Suetsuna等[20]通過分析魚貝類來源AHP的氨基酸組成，發(fā)現來源于魚類的AHP含有豐富的天冬氨酸，谷氨酸，精氨酸，脯氨酸，異亮氨酸和賴氨酸等氨基酸，來源于貝類的則富含天冬氨酸，谷氨酸和賴氨酸等氨基酸。Arihara等[21]報道除了以精氨酸和賴氨酸結尾的肽段外，以脯氨酸、蘇氨酸和天冬酰胺結尾的肽段均具有降血壓活性。

綜上所述，已發(fā)現的AHP雖然沒有特定的氨基酸組成和片段序列，但原料來源對酶水解制備AHP的活性和得率是很關鍵的，不同的原料中蛋白質的結構不同，水解得到的AHP的結構和降血壓效果也不同。從不同原料中已得到的AHP中發(fā)現，這些肽的C端一般為脯氨酸或其他疏水氨基酸殘基，如果乳蛋白肽段的C端帶有Pro-殘基則可能具有強有力的ACE抑制活性。因此，疏水性氨基酸、芳香族氨基酸、脯氨酸含量高的原料可能適合作為酶水解法生產高活性AHP[5]。

3　降血壓肽的制備

目前已經從多種食物源原料中分離出多種降血壓肽，采用的工藝技術主要包括從食物原料蛋白酶水解物中進行提取。肽是蛋白質經酸、堿或蛋白酶作用后的水解產物，目前AHP的研究通常采用酶水解的方法進行。酶解時，根據不同的原料及工藝要求選擇不同種類的酶，可以是用單一酶進行酶解，也可以用兩種或多種酶共同進行反應。蛋白酶按其來源有植物蛋白酶，動物蛋白酶和微生物蛋白酶，這些酶化學性質、活性部位以及對底物的作用位點各不相同，能在不同的溫度、酸堿度以及物料比等條件下酶解底物，得不同長度的肽鏈片段。因為中性、堿性蛋白酶幾乎沒有生成氨基酸的能力，內肽型的蛋白酶分解蛋白質成多肽的水溶性蛋白質及生成極微量的氨基酸，只有氨肽酶和羧肽酶才顯示出生成氨基酸的能力。為了得到適宜的肽片段，選取兩種或兩種以上的復合酶進行水解，從而更好的起到水解作用。目前已經應用在降血壓肽生產的蛋白酶主要有原蛋白酶[7]、堿性蛋白酶[6，11-12]、中性蛋白酶[14]嗜熱菌蛋白酶[18]、胃蛋白酶[22]和胰蛋白酶[23]等。目前在酶解這一領域的研究熱點是需要做到定向可控酶解，了解原料特性，清楚酶的作用位點，以提高AHP制備的效率和活性。

分離純化是降血壓肽制備的關鍵步驟，是當前制約降血壓肽產業(yè)化生產的瓶頸。常用的肽類分離純化方法包括：超濾、膜過濾、凝膠過濾層析、高效液相色譜（HPLC）、薄層色譜和毛細管電泳等。通過分離純化，以得到最后可用于序列鑒定的活性組分。于陽陽[12]采用超濾和SephadexG-15凝膠層析相結合的方法對核桃楸種仁蛋白酶解液進行了分離純化，得到了3個峰值，進一步實驗表明分子范圍在1 kDa以下的多肽較其他分子量范圍的多肽來具有更好的ACE抑制效果。王茵[14]采用超濾、Sephadex G-15凝膠層析和RP-HPLC等分離技術對紫菜酶解液進行分離純化，獲得了成分較為單一的降血壓肽組分，在以原發(fā)性高血壓大鼠（SHR）進行一次性給藥實驗結果顯示，紫菜降血壓肽具有較好的降血壓效果。Suetsuna等[24]用陽離子交換樹脂Dowex 50 W（H+）、Sephadex G-25凝膠和SPSephadex G-25從裙帶菜（wakame）的酶解產物中分離出降血壓肽，并分析了其結構。Byun等[25]在Sephadex G-25凝膠層析和SP-Sephadex G-25離子交換層析的基礎上，進一步采用ODS柱進行了反相高效液相色譜分離，從阿拉斯加鱈魚皮酶解物中分離提取了降血壓肽。通過分析已有的研究發(fā)現，在降血壓肽的初步分離過程中，超濾法是較為常用的一種方法，其具有處理量大，無相變，分子不易失活等優(yōu)點，但是因超濾過程中常存在分子量重疊，膜污染和堵塞等問題。因此要控制好操作條件，如料液濃度、操作壓力和處理溫度等，減少不利因素，降低膜污染，提高超濾效率。只要超濾膜的膜材料、孔徑選擇恰當、操作條件控制適宜，并及時清洗超濾膜，用超濾法對水解產物進行初步分離是可行的，而且超濾分離方法在實際生產中易于實現[26]。而在后期進一步分離純化中，根據具體情況可以再結合離子交換層析、凝膠過濾色譜法、反相高效液相色譜法及毛細管電泳等方法達到更好的分離效果，獲得高純度的ACE抑制肽，按照要求再進行測序等工作，鑒定出結構。

如何實現降血壓肽的產業(yè)化生產是在這一研究領域面臨的最大難題，建立一套合適的分離純化工藝是進行AHP產業(yè)化生產開發(fā)的必要條件。此外，對分離得到證實具有高活性的AHP，采用采用液相或固相化學合成法制進行制備以作藥用。但化學合成法存在反應不完全，分離困難，成本高、副反應物及殘留化合物多等諸多缺點因而也制約了其發(fā)展[27]。

4　前景展望

日本是對食源性降血壓肽研究最多的國家，且已經有此類降血壓肽的商品上市，日本仙味公司已經生產出主要成分為ACE抑制肽的沙丁魚肽，可直接添加到各種食物中，用于防治高血壓[28]。到目前，科學工作者已從多種動植物原料中通過發(fā)酵、酶解、自溶等方法經分離純化得到了不同序列的降血壓肽。我國是一個資源大國，食品原料十分豐富，尤其是食品加工過程中的一些下腳料，如能從中獲得抗高血壓肽，將會對國民經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高起到積極的推動作用。因此，擴大食品原料的選取范圍，從新的原料中發(fā)現和分離鑒定新的降血壓肽仍然是研究的一個重要方向。同時，在制備過程中采用多種層析技術是進一步高度純化降血壓肽的有效工具，采用多種分離方法分步驟結合使用，可以實現降血壓肽的高度純化。但是活性組分可能是幾種一起存在時才表現了高活性，從食物加工的角度，將降血壓肽添加到食品中作為一種保健功能因子將會有較好的效果。隨著人們自我保健意識的提高，采用非藥物療法達到治病防病目的將為更多的人所接受。采用酶法水解得到的降血壓肽只對高血壓患者起降壓作用，對血壓正常者無降壓作用，安全性高，適用于作為口服藥劑或功能性食品基料添加到食品中做成保健食品的形式進行服用或食用，起到預防、緩解和輔助治療高血壓的作用，因而具有較好的開發(fā)與市場就用前景。

參考文獻：

[1]路新國.黃帝內經與中國傳統(tǒng)飲食營養(yǎng)學[J].南京中醫(yī)藥大學學報, 2001,2(4):174-178

[2] Lee D S, Massaro J M, Wang T J, et al. Antecedent blood pressure, body mass index, and the risk of incident heart failure in later life[J]. Hypertension,2007,50(5):869-876

[3]胡盛壽,孔靈芝.中國心血管病報告2007[M].北京:中國大百科全書出版社,2009:12-13

[4]唐樹德,朱鼎良.我國高血壓的現狀和防治措施[J].中國自然醫(yī)學雜志,2000,19(2):142-144

[5]陳勝軍,李來好,曾名勇,等.水產品中血管緊張素轉換酶抑制肽的研究進展[J].南方水產,2006,2(5):69-73

[6] Miyoshi S, Kaneko T , Yoshizawa Y, et al.Hypotensive activity of enzymaticα-zein hydrolysate[J]. Agriculture Biology Chemistry, 1991, 55(5):1407-1408

[7] Oshima G, Shimabukuro H, Nagasawa K. Peptide inhibitors of angiotensin I-converting enzyme in digests of gelatin by bacterial collagenase[J]. Biochemica et Biophysica Acta, 1979,566(1):128-137

[8] Maruyama S, Suzuki H. A peptide inhibitor of Angiotensin I-Converting Enzyme in the tryptic hydrolysis of casein[J].Agriculture Biology Chemistry,1982,46(5):1393-1394

[9] Maruyama S, Nakagomi K, Tomizukan. Angiotensin I-converting enzyme inhibitors derived from casein[J]. Agriculture Biology Chemistry,1985,49(5):1405-1409

[10] Okamoto A, Hanagata H, Matsumoto E,et al.Angiotensin I converting enzyme inhibitory Activities of various fermented foods [J].Bio－science Biotechnology Biochemistry, 1995, 59(6):1147-1149

[11]代春華.黃粉蟲幼蟲蛋白酶解制備降血壓肽的研究[D].無錫:江南大學,2012:14-74

[12]于陽陽.東北核桃楸種仁蛋白提取及降血壓肽制備的研究[D].哈爾濱:東北林業(yè)大學,2012:25-41

[13]伍善廣.長蛇鯔魚肉蛋白制備分離降血壓肽研究[D].南寧:廣西大學,2013:21-62

[14]王茵.紫菜降血壓肽的酶法制備及降壓效果的研究[D].福州:福建農林大學,2009:35-60

[15]毋瑾超,汪依凡,方長富.貽貝蛋白酶解降血壓肽的降壓活性及相對分子質量與氨基酸組成[J].水產學報,2007,31(2):165-170

[16]陳勝軍,曾名勇,董士遠.水產膠原蛋白及其活性肽的研究進展[J].水產科學,2004,23(6):44-47

[17] Cheung H S, Wang F L, Ondetti M A, et al. Binding of peptide substrates and inhibitor of Angiontensin-Converting Enzyme[J].Journal of Biology Chemistry,1980,255(2):401-407

[18] Miyoshi S,Ishikawa H,Kaneko T,et al. Structures and activity of Angiotensin Converting Enzyme in an a-Zein hydrolysate[J].Agriculture Biology Chemistry ,1991,55(5):1313-1318

[19] Saito Y,Wanezaki K,Kawato A,et al. Structure and activity of Angiotensin I-Converting Enzyme inhibitory peptides from sake and sake lees[J]. Bioscience Biotechnology Biochemistry, 1994, 58(10): 1767-1771

[20] Suestuna K, Yamagai M, Kumwata K, et al. Inhibitory activity against angiotensin converting enzyme of peptide originating from fish and shellfish muscle[J].NSUAF,1988,54(10):1852-1856

[21] Arihara K, Nakashima Y, Mukai T, et al. Peptide inhibitors for angiotensin I -converting enzyme from enzymatic hydrolysates of porcine skeletal muscle proteins[J]. Meat Science, 2001, 57(3):319-324

[22]章超樺,曹文紅,吉宏武,等.中國毛蝦ACE抑制肽的初步研究[J].水產學報, 2005, 29(1):97-102

[23] Marczak E D, Usui H, Fujita H, et al. New antihypertensive peptides isolated from rapeseed[J]. Peptides, 2003, 24(6):791-798

[24] Suetsuna K, Nakano T. Identification of an antihypertensive peptide from peptic digest of wakame (Undaria pinnatifida)[J].Journal Nutrition Biochemistry, 2000, 11(9):450-454

[25] Byun Hee-Guk, Kim Se-Kwon. Purification and characterization of angiotensin I converting enzyme (ACE)inhibitory peptides from Alaska pollack(Theragra chalcogramma) skin[J].Process Biochemistry, 2001, 36(10):1155-1162

[26]梁漢縈,劉成梅,劉偉.食源性ACE抑制肽的研究進展[J].食品研究與開發(fā),2007,28(8):156-158

[27]肖平,周麗珍,李艷.降血壓肽制備工藝的研究進展[J].食品工業(yè)科技,2010,31(8):417-423

[28]曉華.降血壓肽產品[J].中國食品,1999(7):32

歡迎訂閱2016年《食品研究與開發(fā)》

《食品研究與開發(fā)》是由天津市食品研究所有限公司和天津市食品工業(yè)生產力促進中心主辦，國內外公開發(fā)行的食品專業(yè)科技期刊，于1980年創(chuàng)刊，現為半月刊，采用國際流行開本大16開。其專業(yè)突出，內容豐富，印刷精美，是一本既有基礎理論研究，又包括實用技術的刊物。本刊已被“萬方數據庫”、“中文科技期刊數據庫”、《烏利希期刊指南》、美國《化學文摘》、英國國際農業(yè)與生物科學研究中心（CABI）等知名媒體收錄，并被列入“中文核心期刊”、“中國科技核心期刊”、RCCSE中國核心學術期刊（A）。主要欄目有：基礎研究、分離提取、食品研發(fā)、工藝技術、天然產物、檢測分析、生物工程、營養(yǎng)保健、貯藏保鮮、質量安全、專題論述、食品機械等。

本刊國內統(tǒng)一刊號CN 12-1231/TS；國際刊號ISSN 1005-6521；郵發(fā)代號：6-197。全國各地郵局及本編輯部均可訂閱。從本編輯部訂閱全年刊物享八折優(yōu)惠。2016年定價：30元/冊，全年720元。

本編輯部常年辦理郵購，訂閱辦法如下：

（1）郵局匯款。地址：天津市靜?？h靜海經濟開發(fā)區(qū)南區(qū)科技路9號；收款人：《食品研究與開發(fā)》編輯部；郵政編碼：301600。

（2）銀行匯款。開戶銀行：工商銀行靜海支行

賬號：0302095119300204171；單位：天津市食品研究所有限公司。

《食品研究與開發(fā)》編輯部

E-mail：tjfood@vip.163.com

電話（傳真）：022-59525671

The Research Progress of Structure-activity Relationship and Preparation of Antihypertensive Peptide Derived from Food

YANG Xiang-hua，LI Jiang*
（Jingzhou City Hospital of Traditional Chinese Medicine，Jingzhou 434000，Hubei，China）

Abstract：The research of antihypertensive peptide（AHP）derived from all kinds of foods was a hot topic in recent years because they showed strong angiotensin converting enzyme（ACE）inhibitory activity and significant antihypertensive effect in vitro experiments and animal experiments，so it supplied a new safe and effective way to produce antihypertensive product. In this paper，the research progress and general situation of antihypertensive peptide derived from food were summarized，and especially the technology of preparation and the relationship between the peptides and their structures were discussed and the prospect of AHP from the foods in the fields of research and application wasexpected.

Key words：food resource；antihypertensive peptide（AHP）；angiotensin converting enzyme（ACE）；research progress

收稿日期：2015-10-12

*通信作者：李江（1962—），男（漢），主任醫(yī)生，本科，研究方向：高血壓病的中醫(yī)藥治療及健康防護。

作者簡介：楊湘華（1962—），女（漢），高級營養(yǎng)師，本科，研究方向：人群營養(yǎng)與健康管理。

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.03.054