發(fā)酵豆制品生物活性肽功能特性研究進展

劉莉，張金蘭，孫勇，3*，王文平

（1.北京食品科學研究院，北京100068；2.中國農業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院，北京100083；3.中國肉類食品綜合研究中心，北京100068）

發(fā)酵豆制品生物活性肽功能特性研究進展

劉莉1，張金蘭2，孫勇1，3*，王文平1

（1.北京食品科學研究院，北京100068；2.中國農業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院，北京100083；3.中國肉類食品綜合研究中心，北京100068）

發(fā)酵豆制品在亞洲許多國家被廣泛食用，其也是生物活性肽的潛在來源。近年來，發(fā)酵豆制品生物活性肽的研究越來越深入，其降血壓、抗氧化、抗菌、降血糖、抗癌等功能特性也不斷地被揭示。該文對發(fā)酵豆制品生物活性肽的功能作用研究現(xiàn)狀進行了綜述，并對該領域未來研究方向進行了展望，旨在為發(fā)酵豆制品的廣泛應用和深度開發(fā)提供參考。

發(fā)酵豆制品；生物活性肽；功能特性；研究進展

發(fā)酵豆制品是發(fā)酵食品中的一大類，通常是以大豆為原料，經(jīng)過微生物發(fā)酵而制得的食品，其產(chǎn)品包括納豆、味噌、大醬、黃豆餅、醬油、腐乳、豆豉和豆瓣醬等。隨著功能食品的興起，發(fā)酵豆制品的功能營養(yǎng)及其功能特性也被更多地關注與研究，其降血壓[1]、抗氧化[2]、抗菌[3]、抗癌[4]、降血糖[5]等功能特性不斷地被報道。發(fā)酵過程中，大豆中的蛋白質、糖類、脂類等在有益微生物作用下，分子結構、空間構效、理化性質發(fā)生改變，生成具有特色香氣的風味物質，同時也形成了發(fā)酵豆制品獨特的營養(yǎng)功能因子[6]。在所研究的眾多功能因子中生物活性肽是非常具有潛力的研究領域，本文對發(fā)酵豆制品生物活性肽功能作用的研究進行系統(tǒng)分析，綜述本領域所研究的最新科研成果，旨在為發(fā)酵豆制品生物活性肽的深度開發(fā)提供參考。

生物活性肽是分子質量＜6 000 u、具有多種生物學功能的多肽類化合物，是介于氨基酸與蛋白質之間的分子聚合物，其分子結構復雜程度有較大差異，一般含有3～20個氨基酸，并含有疏水性和親水性的氨基酸殘基，如脯氨酸、賴氨酸和精氨酸等，且這些多肽可通過糖基化、磷酸化或?；恍揎梉7]。肽的生物活性功能主要與肽鏈的長度、氨基酸組成及其氨基酸順序決定，多種生理功能是原蛋白質或者組成氨基酸所不具備的，且很多生物活性肽的組成氨基酸并不一定是必需氨基酸[8]，這就為利用蛋白質資源，特別是原本認為生物效價不高的蛋白質資源利用提供了新的機遇，成為當前食品領域較熱門的研究課題。

在發(fā)酵過程中，大豆的長鏈蛋白質在微生物分泌的蛋白酶作用下可以水解釋放出不同氨基酸序列的具有生物活性的多肽，且還可以合成新的多肽序列[9-10]。另外，發(fā)酵豆制品中的生物活性肽還可以與細胞受體相互作用，從而調節(jié)或者抑制細胞生長，進而發(fā)揮更多的生物學功能[6]。發(fā)酵豆制品中的生物活性肽及其功能作用已逐漸被分離和鑒定。

1 血管緊張素轉換酶抑制肽

血管緊張素轉化酶（angiotensin converting enzyme，ACE）抑制肽是通過抑制血管緊張素轉換酶活性來預防或治療高血壓的作用。發(fā)酵豆制品是ACE抑制肽的優(yōu)良來源，目前，在醬油、大醬、腐乳、豆豉、納豆等發(fā)酵豆制品中發(fā)現(xiàn)了生物活性肽的不同氨基酸序列。KAJIMOTO Y[11]以小狗為研究對象，通過對體質量6～10 kg的小狗喂食醬油，發(fā)現(xiàn)醬油具有降低血壓的作用；另外，研究還發(fā)現(xiàn)醬油中含有能促進組胺吸收的物質，這種物質能夠顯著降低血壓，研究結果表明起到降壓作用的物質為大豆多肽。KINOSHITA E等[12]從醬油中分理出ACE抑制肽，并確定了其活性成分為煙酰胺，經(jīng)高血壓大鼠口服后證明其降血壓明顯，其半抑制濃度（inhibitory concentration，IC50）值為0.26 μmol/L。ZHU X L等[13]從無鹽醬油中純化出丙氨酸（Ala）-苯丙氨酸（Phe）和異亮氨酸（Ile）-苯丙氨酸（Phe）兩種具有ACE抑制活性的二肽，其IC50值為165.30 μmol/L和65.80 μmol/L。SHIN Z I等[14]從韓國豆醬中分離出抑制ACE活性的多肽組分，經(jīng)過純化后確定活性肽的氨基酸序列為組氨酸（His）-組氨酸（His）-亮氨酸（Leu），經(jīng)大鼠實驗證明此種ACE抑制肽具有顯著的降壓作用，其IC50為2.20 μg/mL。而在KORHONEN H等[9]的報道韓國清曲醬中也分離出了具有ACE抑制活性的多肽。KUBA M等[15]在腐乳中分離出ACE抑制活性肽異亮氨酸（Ile）-苯丙氨酸（Phe）-亮氨酸（Leu）和色氨酸（Trp）-亮氨酸（Leu），此兩種活性肽在動物實驗中表現(xiàn)出降血壓的作用，其IC50為44.80 μmol/L和29.90 μmol/L。ZHANG J H等[16]在豆豉中發(fā)現(xiàn)ACE抑制肽，其氨基酸序列為苯丙氨酸（Phe）-異亮氨酸（Ile）-甘氨酸（Gly），證實了豆豉是一種可以降壓的食品。綜上所述，發(fā)酵豆制品中ACE抑制肽是研究十分泛的生物活性肽，其氨基酸序列也不斷地被分離鑒定，這為更深入地研究發(fā)酵豆制品的降血壓作用、降壓機理及其量效關系提供了科學依據(jù)。

2 抗氧化肽

從發(fā)酵豆制品中分離鑒定出抗氧化肽的報道較多。豆制品在發(fā)酵及其水解過程中改變了蛋白質結構，可以水解生成更多的多肽物質，且暴露了更多的活躍氨基酸基團，如組氨酸、酪氨酸、甲硫氨酸、色氨酸和賴氨酸等都具有抗氧化功能，因此可以使得多肽比蛋白質具有更強的自由基清除能力；另外，部分由2～6個氨基酸殘基組成的多肽也具有抗氧化功能[6]。FAN J F等[17]研究了細菌型豆豉發(fā)酵過程中的抗氧化活性，結果表明，發(fā)酵過程中水解產(chǎn)生的抗氧化肽具有顯著的抗氧化活性，且在此過程中的大豆異黃酮轉化并不明顯，說明抗氧化活性的變化是大豆抗氧化肽的作用結果而不是異黃酮。魏連會[18]采用東北大豆為原料加工制成醬油，并對醬油成份進行分離純化，得到抗氧化活性較高的抗氧化肽，并將抗氧化肽與抗壞血酸進行比較，結果表明，抗氧化肽對自由基具有較強的清除作用。CAIRC等[19]研究了白腐乳在不同生產(chǎn)階段的水溶性蛋白含量、氨基酸態(tài)氮及其抗氧化肽的分布情況，結果表明，在整個發(fā)酵過程中，分子質量500～1 000 u的多肽增加了13.09倍，且多肽是白腐乳抗氧活性的最重要的組成部分。YAMASHITAJ等[20]研究了納豆發(fā)酵過程中的抗氧化活性，結果表明，抗氧化肽的抗氧化性能對于納豆的總抗氧化性能貢獻較大。發(fā)酵豆制品中含有豐富的抗氧化物質，如抗氧化肽、異黃酮類化合物、類黑精及其酚類化合物，但抗氧化肽對總抗氧化能力有著重要作用，同時，抗氧化肽還可以與其他抗氧化劑，如酚類化合物共同作用，發(fā)揮協(xié)同效應[21]。

3 抗菌肽

雖然發(fā)酵豆制品的抗菌活性研究的較多，但抗菌的活性成分沒有定論，較多的研究認為是抗菌脂肽?？咕氖侵妇哂杏H油和親水型兩性分子的抗菌脂肽類物質，具有生物表面活性劑的特性，不僅對細菌、真菌有良好的抑制作用，還對原蟲、癌細胞也具有很強的殺傷作用[22]，在農業(yè)、醫(yī)藥、食品及化妝品、石油開采和環(huán)境治理等領域有重要的應用前景[23-24]。孫力軍等[25]從豆豉中分離出了廣譜抗菌菌株枯草芽孢桿菌，并鑒定出發(fā)酵產(chǎn)物的主要抗菌成分為抗菌脂肽類物質芬薺素（fengycin）、伊枯草菌素（iturin）、表面活性素（surfactin）同系物的混合物，此菌株產(chǎn)生的多組分抗菌脂肽具有抑菌譜寬、適應性好的特點。CAO X H等[22]研究納豆芽孢桿菌（Bacillus natto）TK-1產(chǎn)生的抗菌活性物質是環(huán)狀脂肽，分子質量為1036ku且在脂肪酸鏈上存在有15個碳，該脂肽具有廣譜抗菌活性。EOM J S等[26]從傳統(tǒng)的韓國大豆發(fā)酵制品中分離得到枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）HJ18-4，其大豆發(fā)酵制品水提物能夠顯著抑制蠟樣芽孢桿菌（Bacillus cereus）的生長和毒素的表達，且具有廣譜的抗菌能力，隨后根據(jù)蛋白質組學分析結果表明，枯草芽孢桿菌（Bacillussubtilis）HJ18-4產(chǎn)生了一種新的抗菌肽。YEO I C等[27]研究了分離于韓國傳統(tǒng)豆醬中的枯草芽孢桿菌（Bacillussubtilis）SCK-2，并對其產(chǎn)生的抗菌肽AMP IC-1進行了純化和分析。此抗菌肽現(xiàn)出較窄的拮抗活性，但卻具有較好的熱穩(wěn)定性，AMP IC-1被發(fā)現(xiàn)含有約33個殘基和13種氨基酸：胱氨酸（Cys）、天冬氨酸（Asp）或天冬酰胺（Asn）、谷氨酸（Glu）或谷氨酰胺（Gln）、絲氨酸（Ser）、谷氨酸（Glu）、精氨酸（Arg）、蘇氨酸（Thr）、丙氨酸（Ala）、脯氨酸（Pro）、纈氨酸（Val）、異亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）、賴氨酸（Lys）。有研究表明[28]，抗菌肽能在細胞膜上形成孔道，破壞膜的完整性，造成細胞內容物泄露從而殺死微生物，此種殺菌機理使得微生物不存在耐藥性，因此，發(fā)酵豆制品中的抗菌肽可以作為新型的食品防腐劑，也可以用于預防細菌、真菌疾病相關抗生素的替代品。

4 降糖肽

糖尿病是一種代謝性疾病，其特點是血糖水平升高，分為I型和II型。I型是胰島素依賴型糖尿病，胰腺不能分泌胰島素，而II型（非胰島素依賴型）是由血糖吸收和胰島素分泌失衡引起的[29]。由于糖尿病長期存在高血糖水平，導致各種組織，特別是腎、心臟、血管、眼睛及其神經(jīng)的慢性損害和功能障礙。盡管大豆已被證明可以緩解代謝綜合征，但它不足以緩解II型糖尿病癥狀，而不同發(fā)酵類型的豆制品則可能具有更好的抗糖尿病的作用。KWON D Y等[30]以發(fā)酵豆制品Meju為研究對象，在其2個月的無鹽發(fā)酵過程中，肽和異黃酮組分的變化使得發(fā)酵豆制品的降糖作用更加顯著。YANG HJ等[31]采用傳統(tǒng)方式發(fā)酵及其采用枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）和米曲霉（Aspergillus oryzae）發(fā)酵的大豆為實驗材料，以糖尿病大鼠為實驗對象，結果表明，傳統(tǒng)方式發(fā)酵及其采用枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）和米曲霉（Aspergillus oryzae）發(fā)酵的大豆都能增強胰島素的分泌量和β細胞數(shù)量，而采用枯草芽孢桿菌（Bacillussubtilis）和米曲霉（Aspergillus oryzae）發(fā)酵的大豆則具有更好的促胰島素分泌作用，其機理是通過增加異黃酮苷元和小肽來對II型糖尿病大鼠達到抗糖尿病的作用。YANG H J等[32]進一步研究了短期發(fā)酵的豆制品對糖尿病大鼠的作用，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過48 h發(fā)酵的豆制品可以顯著提高II型糖尿病大鼠的胰島素活性，其機理是異黃酮苷元和小肽的存在。此研究為短期發(fā)酵豆制品的是否具備生理活性提供了科學依據(jù)。綜上所述，發(fā)酵豆制品降糖肽的研究越來越深入，未來的研究或許將更多地著眼于降糖肽的結構表征及其降糖機制方面。

5 抗癌肽

目前已經(jīng)有很多關于發(fā)酵豆制品的抗癌和抗腫瘤的研究，多數(shù)集中在大豆異黃酮、大豆皂苷或者呋喃類物質，但只有很少的報道涉及到發(fā)酵豆制品多肽的抗癌特性。發(fā)酵豆制品多肽的抗癌作用主要來源于發(fā)酵豆制品中的脂（含環(huán)肽）或者脂肽。KAMEDA Y等[33]分離到一株對小鼠埃利希腹水癌細胞有較強殺傷活性的納豆芽孢桿菌（Bacillus natto）KMD2311。采用元素分析、紅外光譜、核磁共振及其質譜分析結果表明，納豆芽孢桿菌水解產(chǎn)物存在肽的光譜吸收帶，且此肽是由氨基酸和脂肪酸組成的脂肽。WANGCL等[34]從納豆枯草芽孢桿菌（Bacillussubtilisnatto）T-2培養(yǎng)上清液中分離純化出一種新的環(huán)脂肽，環(huán)脂肽能抑制人白血病K562細胞；熒光染色結果表明，環(huán)脂肽誘導了K562細胞凋亡；流式細胞儀分析還表明，環(huán)脂肽通過G1期細胞阻滯誘導K562細胞劑量依賴性凋亡。此實驗最終證明了環(huán)脂肽通過誘導細胞凋亡來抑制K562細胞的增殖。以上實驗表明，用此納豆芽孢桿菌進行豆制品發(fā)酵，發(fā)酵豆制品可以具有較好的抗癌活性。LEE J H等[35]從韓國大醬中分離出枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）CSY191，其產(chǎn)生一種具有抗癌活性的表面活性物；此物質在人工胃液（pH3）條件下，3 h后的存活率為58.3%；通過核磁共振對其及異構體進行分析結果表明，它們是具有相同氨基酸序列的肽；四唑鹽（methyl thiazolyl tetrazolium，MTT）比色法分析結果表明，此表面活性物能顯著抑制人乳腺癌細胞MCF-7，且其抗腫瘤活性呈劑量依賴性。CAOX H等[22]對主要負責納豆發(fā)酵的納豆芽孢桿菌（Bacillus natto）TK-1產(chǎn)生的脂肽類生物表面活性物質進行了研究，采用了MTT方法檢測細胞的活力，結果表明，生活表面活性物質能夠抑制K562和人肝癌BEL-7402細胞，抑制能力與劑量成正比關系。還有研究表明[36-37]，除了在豆制品發(fā)酵過程中產(chǎn)生的抗癌肽外，在豆豉、豆腐、豆?jié){及其大豆嬰幼兒配方乳粉等豆制品中還存在一個很有前途的抗癌肽露那辛（lunasin），目前此方向的研究也越來越多。大豆及其發(fā)酵制品中的生物活性物質豐富，研究的也越來越深入，未來的研究一方面需要發(fā)現(xiàn)新的的生物活性物質，另一方面需要對活性物質進行結構表征及其對生物活性機理進行探討。

6 結語

大豆是植物蛋白的豐富來源，但其營養(yǎng)特性卻因為大豆中抗營養(yǎng)因子的存在而受到限制。但大豆經(jīng)發(fā)酵后不僅能破壞被視為抗營養(yǎng)因子的胰蛋白酶抑制劑、植酸、皂苷等，還可以產(chǎn)生更多有益的物質。發(fā)酵能使大豆中的分子質量較大的蛋白質、脂類和糖水化合物在酶的作用下降解生成肽、氨基酸、脂肪酸、單糖等小分子物質，提高大豆的消化率。發(fā)酵還能顯著提高大豆活性物質多肽、異黃酮、類黑精等的生物活性功能。目前，發(fā)酵豆制品生物活性肽越來越受到人們的關注，特別是其抗血壓、抗氧化、抗腫瘤、抗菌、降糖等功能已經(jīng)研究地越來越深入。生物活性肽的功能依賴其結構，同時受到發(fā)酵條件的影響。如果發(fā)酵過程中的發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間、微生物種類、酶的種類及其原料蛋白含量不同，發(fā)酵產(chǎn)生的生活活性肽的功能及其活性大小就會有很大差異。因此，在研究發(fā)酵豆制品生物活性肽時需要綜合衡量其整個發(fā)酵過程，優(yōu)化發(fā)酵工藝。發(fā)酵豆制品生物活性肽的研究將為功能性食品和新型食品添加劑的開發(fā)提供更廣闊的思路。未來發(fā)酵豆制品生物活性肽的研究將更多地側重于其功能作用、結構表征、作用機理方面，其次可以開發(fā)具有特定的功能、健康作用的新型功能食品，逐步代替具有副作用的合成藥物。綜上所述，發(fā)酵豆制品生物活性肽是一個極具潛力的研究領域，發(fā)酵豆制品也將作為有效促進人體健康的功能食品被重新定義和熱寵。

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Research progress of functional properties of bioactive peptides from fermented soybean products

LIU Li1,ZHANG Jinlan2,SUN Yong1,3*,WANG Wenping1
(1.Beijing Academy of Food Sciences,Beijing 100068,China;2.College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University,Beijing 100083,China;3.China Meat Research Center,Beijing 100068,China)

Fermented soybean products are widely consumed in many Asian countries and they are one of the potential sources of bioactive peptides. In recent years,the research of bioactive peptides was more and more thorough in fermented soybean products,which revealed bioactive properties such as anti-hypertensive,anti-oxidant,anti-microbial,anti-diabetic and anti-cancer activities.In the article,the functional benefits of bioactive peptides from fermented soybean products were reviewed,and the future research direction was prospected,to provide reference for a wide range of applications and depth development of fermented soybean products.

fermented soybean products;bioactive peptides;functional properties;research progress

TS264.2

0254-5071（2017）07-0001-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.07.001

2017-05-18

“十三五”國家重點研發(fā)計劃資助（2016YFD0400505）

劉莉（1982-），女，工程師，碩士，研究方向為食品營養(yǎng)與生物技術。

*通訊作者：孫勇（1977-），男，副研究員，博士后，研究方向為食品營養(yǎng)化學。