生物活性肽的種類、制備方法及其生理功能的研究進展

鄭　銳，鄭云峰，高　潮

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生物活性肽的種類、制備方法及其生理功能的研究進展

鄭銳*，鄭云峰，高潮

（上海邦成生物工程有限公司，上海 金山201500）

摘要：生物活性肽因其在動物體內(nèi)發(fā)揮特殊的功能而引起了人們的廣泛關(guān)注，如抗菌肽。本文就生物活性肽的種類、制備方法和生理功能作一綜述。

關(guān)鍵詞：生物活性肽；種類；制備方法；生理功能

過去人們一直認為機體對蛋白質(zhì)是以氨基酸形式吸收的，目前研究表明肽能夠以小肽整體形式被機體吸收，并發(fā)揮重要的生理功能。Kitts與Weiler［1］將生物活性肽定義為：主要是來自于動植物和微生物體、具有生物活性作用的肽鏈片段，對機體的功能及狀態(tài)具有積極作用并可能最終影響機體健康的特殊蛋白質(zhì)片段。這些活性肽小到只有2個氨基酸的二肽，也可以大到復雜的長鏈或環(huán)狀多肽。

蛋白經(jīng)降解得到的多肽，其加工特性如溶解性、乳化性、持水性等均有明顯提高，尤其是某些小分子肽還具有吸收快、耗能低、吸收率高等營養(yǎng)生理優(yōu)勢。國外很多學者的研究表明，食物蛋白多肽在治療人類疾病方面呈現(xiàn)很多生物功能，如抑菌性、降血壓（ACE抑制）、免疫調(diào)節(jié)活性、抗氧化、抗血栓、降低膽固醇含量，提高礦物質(zhì)吸收或礦物質(zhì)利用率等活性。

1　生物活性肽的種類

生物活性肽分布廣泛，多來源于動植物體：動物來源像牛奶、雞蛋、肉和魚類，植物蛋白來源有大豆、小麥等等；也有一些來源于海洋生物和微生物。很多來源于動植物體內(nèi)具有相關(guān)潛在生物活性的多肽已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，如ACE抑制肽、抗氧化肽、抗血栓肽、免疫調(diào)節(jié)活性肽等，具體見表1［19］。

生物活性肽按其分泌部位可分為內(nèi)源性（即人機體內(nèi)存在的天然生物活性肽）和外源性（包括存在于動、植物和微生物體內(nèi)的天然生物活性肽和蛋白質(zhì)降解后產(chǎn)生的生物活性肽成分）生物活性肽。按其功能可分為生理活性肽（抗菌肽、神經(jīng)活性肽、激素調(diào)節(jié)肽、酶調(diào)節(jié)劑和抑制劑、礦物元素結(jié)合肽、免疫活性肽等）；抗氧化肽、調(diào)味肽（酸味肽、甜味肽、咸味肽、增強風味的肽）、營養(yǎng)肽（大豆肽、卵白肽、豌豆肽，礦物元素吸收促進肽，高F值寡肽）。

2　生物活性肽的制備方法

通常生物活性肽的制備有三種途徑：①通過提取從生物體內(nèi)分離天然活性肽類；②通過蛋白質(zhì)降解獲得具有生理功能的活性肽；③利用合成法制備生物活性肽。目前，生物活性肽可由蛋白經(jīng)化學法、酶法水解和微生物發(fā)酵等方法制得。

2.1化學法

化學法是以酸或堿裂解蛋白的肽鍵，從而制備活性肽。Folawiyo等［2］利用鹽酸水解菜籽清蛋白，改變了蛋白的二級結(jié)構(gòu)，增加了蛋白質(zhì)表面的疏水性。由于反應的環(huán)境條件極端，化學法生產(chǎn)的肽不利于其活性的保持，且普通的酸解或堿解的位點難以確定與控制，使得水解產(chǎn)物復雜和重現(xiàn)性不好，故這種方法在實驗室和實際生產(chǎn)中都很少用到。

2.2酶法水解

酶法水解是用蛋白酶，將蛋白酶解為小分子活性肽。酶法水解的條件相對溫和，對蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值破壞小，生成的多肽具有極強的生物活性及活性的多樣性，而且酶法能選擇性的水解一些肽鍵，酶解條件易于控制。根據(jù)多年來利用酶解法制備豆粕飼料的實際生產(chǎn)情況可知酶解法存在的限制因素也很多，主要是用于酶解法的酶的種類少，這樣就大大限制了豆粕飼料業(yè)的發(fā)展；另外，由于用于水解反應的蛋白酶的種類少，這樣就不能很好地降解大豆蛋白，使制取的大豆肽苦味不能根本脫除，從而影響飼料口感，進行動物飼養(yǎng)時導致被飼養(yǎng)動物攝食量大大降低。為了克服單一酶解物所出現(xiàn)的苦味現(xiàn)象，常采用雙酶或多酶水解的方式，從而造成了蛋白酶使用量大，增加活性肽的制備成本。

曹亞蘭［3］以大豆分離蛋白為原料，用ORAC法對三種商業(yè)蛋白酶（Alcalase、Neutrase、Pepsin）的酶解產(chǎn)物進行抗氧化活性評價。結(jié)果表明：在各自適宜酶解條件下，各酶解產(chǎn)物ORAC值大小順序 為：Alcalase >Neutrase>Pepsin。Alcalase 酶解產(chǎn)物ORAC 最高值可達1910.48 μmol Trolox equivalent/g Peptide（Trolox 當量），1611.91mg Glutathione equivalent/g Peptide（谷胱甘肽當量），說明該條件下制備的大豆肽具有強抗氧化活性。利用ORAC法測定大豆肽的抗氧化活性結(jié)果與DPPH法測定的結(jié)果具有顯著的相關(guān)性。薛照輝等［4］利用堿性蛋白酶和復合風味酶水解菜籽清蛋白制得粗品菜籽肽（RSP-R），經(jīng)SephadexG-25凝膠層析柱分離純化，得到分子量依次降低的3個級分。

2.3微生物發(fā)酵法

由于酶制劑價格昂貴，且酶法制備肽時往往會產(chǎn)生一些苦味肽，目前研究者們將目光放在微生物發(fā)酵制備多肽上。微生物產(chǎn)生胞外酶，可以有序降解大分子蛋白質(zhì)，產(chǎn)生各種短鏈肽，而且微生物發(fā)酵過程產(chǎn)生的各種酶還可能會使發(fā)酵原料中的少量脂肪和腥味物質(zhì)分解，產(chǎn)生乳酸、乙酸和小分子脂肪酸等各種有機酸，進而使產(chǎn)品具有天然乳香味或特有的發(fā)酵香味。微生物發(fā)酵過程中可能產(chǎn)生各種維生素、氨基酸及某些生理活性因子，可以使多肽產(chǎn)物的營養(yǎng)價值和保健功能得到提高。發(fā)酵法制備多肽的研究主要集中在發(fā)酵菌種與發(fā)酵原料的篩選這兩個方面，以及發(fā)酵工藝的探索與多肽活性的開發(fā)。其中發(fā)酵菌種方面，多采用蛋白酶活力較強的細菌、霉菌和可脫除腥味的酵母菌。王丹丹等［5］從納豆、酒曲、醋曲和海魚胃腸道中分離篩選出7株具有較高酶活力和產(chǎn)乳酸能力的菌株，分別為2株細菌、1株霉菌、2株酵母和2株乳酸菌。

發(fā)酵原料分為植物蛋白原料與動物蛋白原料，植物蛋白原料多是大豆蛋白或大豆豆粕。余勃［6］利用B. subtilis SHZ發(fā)酵豆粕，發(fā)酵過程中大量分泌的胞外蛋白酶和羧肽酶將原料中的大豆蛋白水解并脫除苦味根源的肽鏈末端疏水性氨基酸，發(fā)酵效率高（36 h水解度達25 %），多肽品質(zhì)好（主要為300 Da～1 000 Da多肽）。

動物蛋白質(zhì)原料方面主要集中在水產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的下腳料上，如魚皮、魚骨、魚鱗等。馬麗杰［7］采用不同的微生物菌株及不同的菌株組合對鱈魚皮進行發(fā)酵，以水解度和發(fā)酵液的感官評定值為指標，篩選出最適的菌種組合。結(jié)果表明，JFTQ1（細菌）+JQJM2（酵母菌）對鱈魚皮的水解度較高，達到42.64 %，且感官評定表明發(fā)酵液基本無腥味。

3　生物活性肽的生理功能

3.1生理活性肽——提高機體免疫力、替代部分抗生素

在飼料中添加抗生素可以預防疾病和感染的發(fā)生，但隨之而來的環(huán)境污染、抗藥性以及殘留等問題也引起了人們的焦慮。

近年來研究發(fā)現(xiàn)，生物活性肽既有抗菌活性又有抗病毒活性，還可促進腸道內(nèi)有益菌生長，提高消化吸收功能。人們先后在多種動物、植物和微生物中發(fā)現(xiàn)不同種類的抗菌肽，這些抗菌肽在結(jié)構(gòu)上有很多相似的地方，功能上能抑制革蘭陽性細菌、革蘭陰性細菌、霉菌、原蟲、病毒及腫瘤的生長［8-10］。孫占田等［11］采用飼料肽部分取代血漿蛋白粉飼喂斷奶仔豬，結(jié)果表明添加飼料肽可增加仔豬盲腸中的乳酸桿菌等有益菌群的數(shù)量，降低仔豬盲腸中大腸桿菌和沙氏門菌數(shù)量。抗菌肽通過物理作用造成細胞膜穿孔而達到廣譜抗菌的效果，一般沒有特殊的受體，所以抗菌肽的使用不容易使細菌產(chǎn)生抗性和交叉抗性。

3.2抗氧化肽——抗氧化功能，作為天然防腐劑，提高飼料品質(zhì)

某些肽具有清除自由基、減少脂肪過氧化氫含量、螯合金屬離子的作用，能降低自動氧化速率，因而在動物飼料中可作為天然抗氧化酸敗的防腐劑。在目前消費者認識水平下，他們主張全部使用天然防腐劑而反對使用人工添加劑，故抗氧化肽將成為動物飼料和人類食品市場中具有重大意義的開發(fā)產(chǎn)品。

大豆蛋白源抗氧化肽、玉米蛋白源抗氧化肽、小麥蛋白源抗氧化肽、米糠蛋白源抗氧化肽、乳制品抗氧化肽、海洋生物類抗氧化肽（蝦、鯖、魷魚、扇貝等）被陸續(xù)制備出來［12］。

一些乳蛋白中的抗氧化物質(zhì)通過抑制脂肪過氧化酶降低脂質(zhì)過氧化反應，已鑒定出的多肽均含有α-酪蛋白的氨基酸序列［13］。有研究表明在His-His二肽的N端添加亮氨酸或脯氨酸殘基可以提高其抗氧化性，并且和非肽類物質(zhì)（BHT、BHA）具有協(xié)同抗氧化作用［1］。鰱魚肽具有一定的抗氧化活性，能夠作為一種抗氧化劑加入到油脂中，提高鰱魚肽的利用價值［14］。

3.3調(diào)味肽——改善飼料風味，提高飼料適口性

生物活性肽可以改善飼料風味，提高飼料適口性，不同氨基酸序列的肽能夠增進酸、甜、苦、咸四種味覺（表2［15］）。因此可以有選擇地向飼料中添加活性肽，以產(chǎn)生所需的風味。研究發(fā)現(xiàn)，大豆蛋白酶解物中存在多種食品感官肽。例如，天冬酰苯丙氨酸甲酯是一種二肽，也是一種強烈的甜味劑；鳥氨酸-B-丙氨酸是一種堿性二肽，也是一種強烈的苦味肽。另外，包括Gly-Leu、Pro-Glu和Val-Glu等在內(nèi)的緩沖肽是一類風味增強肽，可以利用它們的緩沖作用增強風味。

菜籽蛋白可作為酪蛋白的替代品添加到香腸中，提高香腸的風味，并具有獨特的香氣［16］。Guo等［17］發(fā)現(xiàn)，在酶水解菜籽蛋白過程中產(chǎn)生了一種類似肉的調(diào)味物質(zhì)，而pH及溫度會影響這種物質(zhì)的產(chǎn)生，在較低pH條件下，這種物質(zhì)產(chǎn)生香氣；在低溫下類似熟肉，在高溫下類似烤肉的味道；在160 ℃、pH 4.0 條件下得到一種風味極好的物質(zhì)；180 ℃、pH 8.0條件下產(chǎn)生了一種臭味物質(zhì)。

含有谷氨酸的肽可賦予蛋白水解物以良好的味覺特性。盡管在蛋白水解時都有一部分谷氨酸釋放出來，但這顯然要取決于水解方法和基質(zhì)蛋白中所存在的谷氨酸殘基的實際含量。所以選擇含有高粱谷氨酸殘基作為基質(zhì)（如表3［16］所示）是很有意義的。

3.4營養(yǎng)肽——提供營養(yǎng)作用

氨基酸對動物機體的正常發(fā)育具有不可替代的作用，與游離氨基酸相比，小肽轉(zhuǎn)運系統(tǒng)具有速度快、耗能低、不易飽和等特點。此外，生物活性肽具有以下作用：①寡肽能迅速吸收，刺激胰島素的分泌，將血液中的葡萄糖迅速轉(zhuǎn)移到肝臟，參與肽鏈的延長，促進蛋白質(zhì)的合成和腸道氨基酸或肽的轉(zhuǎn)運；②促進礦物質(zhì)的吸收，酪蛋白磷酸肽能促進礦物質(zhì)元素的吸收利用；③提高動物生產(chǎn)性能，生物活性肽具有滿足動物的營養(yǎng)需求，促進機體生長的功能；④寡肽能促進有益微生物生長，從而達到促進生長的作用。

動物試驗表明酪蛋白肽能夠提高鈣離子的溶解度，防止鈣離子在小腸內(nèi)生成磷酸鈣沉淀，促進鈣離子的吸收和利用［18］。某些小分子肽可以與Mg、Ca、Zn、Fe、Cu等離子形成螯合物，有利于機體吸收，提高生物利用率。張清麗［19］研究發(fā)現(xiàn)分子量小于3 kDa的酪蛋白活性肽具有更好的促進乳酸菌生長的活性；酪蛋白水解物中富含的親水性氨基酸（組氨酸、賴氨酸、谷氨酸和絲氨酸）具有更好促生長作用，而含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸）的水解物對促生長活性沒有明顯的影響。丁人均［20］考察了乳豬料中生物豆粕替代魚粉對斷奶仔豬生產(chǎn)性能的影響，結(jié)果表明生物豆粕適口性較好，有提高采食量的趨勢。

4　結(jié)語

生物活性肽資源十分豐富，來源廣泛，種類繁多，且生物功能各異。其獨特的營養(yǎng)作用、生理作用、增強風味和抗氧化作用，使其成為一類極具潛力的功能性飼料添加劑。選擇性地添加生物活性肽，可以使飼料產(chǎn)品具備某種保健功能。專家們預計：活性肽是極具潛力的一類功能性飼料添加劑，它將為有效利用蛋白質(zhì)和節(jié)約蛋白質(zhì)資源開辟新的途徑，也是醫(yī)藥食品行列的一種新原料、新材料，活性肽將以其獨特的營養(yǎng)功能和生理特性成為21世紀的寵兒?；瘜W組合肽庫和基因組合肽庫的建立將使人們對肽認識不斷深入，各種活性肽的生產(chǎn)及應用前景越來越廣闊，市場潛力會越來越大，它必將為人類的健康事業(yè)和動物生產(chǎn)做出越來越大的貢獻。

目前生物活性肽已廣泛應用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品等諸多領域，正在形成具有廣闊市場前景的新型生物產(chǎn)業(yè)，其中大豆肽、小麥肽等多種生物活性肽已經(jīng)得以開發(fā)利用，并商品化應用于畜禽養(yǎng)殖。但對生物活性肽的吸收、轉(zhuǎn)運、代謝機理和生理意義還不十分清楚，今后應加強以下幾方面研究：（1）制定合理功能評價體系和方法，對得到的肽片斷進行功能分析；（2）加強生物活性肽構(gòu)效關(guān)系的研究，建立構(gòu)效關(guān)系數(shù)據(jù)庫，提高其理論基礎，指導實際生產(chǎn)；（3）生物活性肽功能食品、飼料添加劑的開發(fā)與應用研究等。

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中圖分類號：SS816.4

文獻標識碼：A

文章編號：1001-0769（2016）06-0102-06

收稿日期：2016-05-06.

*作者簡介：鄭銳（1988.3- ），女，碩士，主要從事豆粕酶解、發(fā)酵、小肽活性研究等方面；郵箱zhengrui0415@163.com。