多肽-礦質(zhì)元素螯合物的研究進(jìn)展

陳紫紅,花朋朋,周文斌,李再源,趙立娜,劉 斌,,*

(1.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,福建福州 350002; 2.國家菌草工程技術(shù)研究中心,福建福州 350002)

多肽-礦質(zhì)元素螯合物的研究進(jìn)展

陳紫紅1,花朋朋1,周文斌1,李再源1,趙立娜2,劉 斌1,2,*

(1.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,福建福州 350002; 2.國家菌草工程技術(shù)研究中心,福建福州 350002)

多肽-礦質(zhì)元素螯合物是多肽和礦質(zhì)元素經(jīng)由螯合反應(yīng)而生成的一種新型化合物,除了可以提高礦質(zhì)元素在人體內(nèi)的吸收能力,螯合物還具有抗氧化、增強(qiáng)免疫力、降血糖等生物活性。該文主要概述了多肽-礦質(zhì)元素螯合物的研究進(jìn)展,闡述了多肽-礦質(zhì)元素螯合物的螯合機(jī)理,制備工藝、生物活性及安全性評估,并對多肽-礦質(zhì)元素螯合物的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

多肽,礦質(zhì)元素,螯合物,螯合機(jī)理

礦質(zhì)元素是在人體中除了碳、氫、氧三種以外的元素的統(tǒng)稱,在人體中含量只有4%左右,卻起著構(gòu)成人體組織和維持正常生理功能的重要作用,許多人體疾病就是由于礦質(zhì)元素的缺乏而引起的[1]。隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人們飲食習(xí)慣的改變,許多食物經(jīng)過加工如高溫烹飪之后導(dǎo)致了礦物質(zhì)的流失,而某些礦質(zhì)元素在小腸內(nèi)的吸收模式也在一定程度上降低了生物利用率[2]。Hara等[3]研究蛋白質(zhì)的吸收機(jī)理發(fā)現(xiàn),蛋白質(zhì)主要是以小肽的形式在消化道中被吸收,當(dāng)多肽和礦質(zhì)元素形成螯合物之后,其能夠借助肽在小腸內(nèi)的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)特點(diǎn)以配合物的整體形式被主動(dòng)吸收。多肽-礦質(zhì)元素螯合物作為一種新型的礦物元素補(bǔ)充劑越來越受到眾多學(xué)者的青睞。此外,除了能夠提高礦物質(zhì)元素在人體內(nèi)的吸收,螯合物仍具有抗氧化、增強(qiáng)免疫力、降血糖等生物活性[4],具有重要的研究意義和價(jià)值。本文主要概述多肽-礦質(zhì)元素螯合物的研究進(jìn)展,闡述了多肽-礦質(zhì)元素螯合物的螯合機(jī)理,制備工藝及生物活性,并對多肽-礦質(zhì)元素螯合物的發(fā)展前景進(jìn)行展望,以期為多肽-礦質(zhì)元素螯合物的進(jìn)一步研究和未來應(yīng)用提供參考。

1 肽與礦物質(zhì)元素的螯合機(jī)理

目前,已經(jīng)有許多研究利用紅外光譜、質(zhì)譜分析和核磁共振等方法對螯合物的生成過程進(jìn)行了初步探討,發(fā)現(xiàn)螯合活性主要與多肽的分子量大小、氨基酸組成及其序列和肽構(gòu)象相關(guān)。

1.1 多肽的分子量大小與螯合活性的關(guān)系

多肽的螯合活性受到其分子量的影響,大多數(shù)情況下,分子量較小的多肽具有較高的活性,其原因是分子量過大會(huì)導(dǎo)致多肽內(nèi)部的活性基團(tuán)無法暴露,從而導(dǎo)致螯合率的降低。Torres[5]等從鷹嘴豆中分離出的小肽(<500 Da)相對于其他更大的肽來說表現(xiàn)出更好的螯合活性,類似的結(jié)論也出現(xiàn)在Yichen[6]和Guo[7]等的研究中。Wang[8]等從芝麻蛋白中得到6種與鋅離子螯合能力較強(qiáng)的多肽,研究表明這些多肽的分子質(zhì)量均小于500 Da。但大分子的肽段有時(shí)候也會(huì)表現(xiàn)出較強(qiáng)的螯合活性。Jiang[9]等探究分子量對鈣螯合能力的影響,發(fā)現(xiàn)分子量低于1 kDa的卵黃高磷蛋白磷酸肽相對于乳清蛋白來說螯合率并沒有增強(qiáng),而是1～3 kDa的肽段的螯合率明顯上升。Seth[10]的研究結(jié)果表明與鐵螯合能力最強(qiáng)的多肽分子量多在10 kDa以上。這種結(jié)論的矛盾可能是由于不同研究中的分離純化和評估肽段大小的方法不一致導(dǎo)致的[1]。

1.2 多肽的氨基酸組成及其序列與螯合活性的關(guān)系

His、Cys、Asp、Ser和Glu是具有較高螯合活性的氨基酸,特別是對金屬離子的螯合具有重要的作用。Hoz L等[11]將甘蔗酵母用三種不同的蛋白酶進(jìn)行水解,將酶解液經(jīng)過鐵離子螯合層析等手段分離純化出的多肽進(jìn)行氨基酸的圖譜分析,得出與Fe2+螯合的相關(guān)氨基酸組成可能為His、Lys和Arg,類似的結(jié)果也出現(xiàn)在Sang[12]和Swain[13]的研究中。Chen等[14]采用與上述同樣的方法從羅非魚魚鱗的酶解液中分離出一種可以和鈣離子高效螯合的多肽,并采用基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜鑒定出該肽的氨基酸序列為Asp-Gly-Asp-Asp-Gly-Glu-Ala-Gly-Lys-Ile-Gly,研究發(fā)現(xiàn),Asp、Gly和Glu這三種氨基酸殘基在該多肽的含量最高,值得提出的是,Kim[15]、Lee[16]和Jung[17]等分別從芝士乳清蛋白、豬血漿和鱈魚中提取的與鈣螯合的多肽氨基酸序列中同樣也含有Asp和Glu殘基。Palika等[18]從雞蛋清中分離出一種可以和Fe3+螯合的多肽,采用基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜得出與Fe3+進(jìn)行配位的主要有關(guān)氨基酸為Ser和Asp,Wang等[11]也發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)具有鋅螯合能力較強(qiáng)的兩個(gè)多肽片段,Asn-Cys-Ser和Ser-Met,分析得出Ser和Cys含有的羥基和巰基在與鋅離子的螯合作用上起著重要的作用。當(dāng)多肽或蛋白大量存在這幾種氨基酸時(shí),其含有的羧基、氨基以及側(cè)鏈上的巰基等基團(tuán)上存在的氧、氮、硫原子的孤電子對可能使局部電荷密集,在一定的條件下和金屬陽離子以配位鍵結(jié)合形成螯合物,制造一個(gè)良好的二價(jià)金屬螯合環(huán)境。

1.3 螯合過程中多肽的構(gòu)象變化

除了氨基酸的序列和組成之外,在螯合過程中多肽的構(gòu)象組成和變化也影響著多肽的螯合能力和螯合物的穩(wěn)定性。Zhao[19]等人分離出一種與鈣離子螯合的序列為Gly-Tyr的二肽,通過熒光光譜、傅里葉變換紅外光譜學(xué)、核磁共振等方法對螯合物進(jìn)行初步結(jié)構(gòu)表征,分析得出在螯合過程中該二肽的羧基和氨基發(fā)生了變化,通過提供羧基上氧原子和氨基上氮原子的孤電子對與鈣離子配位形成新的化合物,這些帶負(fù)電的氨基酸殘基集中分布在EF-loop區(qū)域里,鈣離子結(jié)合到EF-loop的N端部分,同時(shí)氨基酸的側(cè)鏈也通過螺旋旋轉(zhuǎn)改變其空間位置,重新排列成幾乎相互垂直的構(gòu)象,便于內(nèi)部的疏水基團(tuán)暴露出來,獲得更多的識別位點(diǎn)。Wang等[20]將先前鑒定出的氨基酸序列為Asn-Cys-Ser和Ser-Met兩種多肽進(jìn)行化學(xué)合成,后與Zn2+進(jìn)行螯合探究肽和Zn2+的螯合機(jī)理,通過pH電勢法和電噴霧電離質(zhì)譜確定在兩分子水的協(xié)同作用下鋅離子和配位體的比例為1∶1進(jìn)行配位,將螯合物和多肽進(jìn)行紅外光譜鑒定,發(fā)現(xiàn)在多肽羰基和水的協(xié)調(diào)作用下,多肽的羧基、羥基和巰基與鋅離子形成穩(wěn)固的配位鍵,并根據(jù)上述結(jié)論采用分子模型推測螯合物的具體結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)由于多肽的立體位阻關(guān)系,螯合物的結(jié)構(gòu)組成都離不開水分子的參與。Li[21]等人也發(fā)現(xiàn),L-L和D-D構(gòu)型的二肽與銅離子形成的螯合物穩(wěn)定性相近,但是卻與L-D和D-L構(gòu)型的存在很大差異。同時(shí)在一個(gè)多肽分子中也會(huì)含有多個(gè)配位原子,這些配位原子和礦物質(zhì)元素之間以多個(gè)配位鍵相結(jié)合,所以所生成的螯合物也會(huì)以環(huán)狀的形式出現(xiàn),形成一種新的構(gòu)象。靳利娥[22]等人對蛋氨酸-硒螯合物進(jìn)行了初步的結(jié)構(gòu)表征,通過紅外光譜發(fā)現(xiàn)螯合物的硫醚基伸縮振動(dòng)減弱,羧基的特征吸收峰已經(jīng)完全消失還帶有明顯的氨基吸收峰出現(xiàn),說明蛋氨酸的氨基和羧基都參與到了和硒離子的配位中,可能伴有硫醚基的硫原子的協(xié)同作用;1H核磁共振譜和X衍射圖譜特征得出蛋氨酸和硒離子發(fā)生配位五元環(huán)結(jié)構(gòu),形成較穩(wěn)定的六元環(huán)蛋氨酸-硒螯合物。Armas[23]等的研究表明,當(dāng)鋅離子含量豐富時(shí),humanin肽的第8個(gè)氨基酸側(cè)鏈上的硫醇基與鋅離子通過配位鍵形成了八面體的螯合物。在螯合過程中,無論是多肽自身的構(gòu)象變化還是多肽與礦質(zhì)元素形成新的構(gòu)象,都是為了更好的與礦質(zhì)元素結(jié)合形成螯合物,關(guān)于這方面的研究還比較少,探明多肽和礦質(zhì)元素螯合物的螯合機(jī)制還需要進(jìn)一步的探索。

2 多肽-礦質(zhì)元素螯合物的制備工藝

現(xiàn)在多肽-礦質(zhì)元素螯合物的制備工藝已經(jīng)趨近成熟,主要包括蛋白提取、蛋白酶解以及多肽和礦物質(zhì)元素螯合三個(gè)步驟。隨著食品綜合利用研究的深入,研究人員也傾向于采用各種不同來源的原料，尤其是食品加工過程中產(chǎn)生的下腳料作為多肽的來源,既充分利用了廢棄資源,還可以提高原料的附加價(jià)值。目前已有不少相關(guān)研究報(bào)道了不同來源的下腳料被用于螯合物的制備[24-25]。例如,Ren[26]等以蝦加工副產(chǎn)品為原料,以FeSO4為鐵源研究多肽-鐵螯合物的酶解工藝,采用不同酶酶解的最優(yōu)工藝條件酶解蝦蛋白,以與鐵的螯合能力作為參考指標(biāo),篩選出胰蛋白酶為最適酶,并采用響應(yīng)面法優(yōu)化得到pH8.18,酶解時(shí)間2 h,酶濃度為500 U/mL的最佳酶解條件。董亞飛[27]等以帶魚下腳料為原料、硫酸鋅為鋅源,研究帶魚下腳料螯合鋅離子的制備工藝。因此多肽-礦質(zhì)元素螯合物的制備工藝研究對于廢棄資源的再利用和環(huán)境保護(hù)具有深遠(yuǎn)意義。

影響螯合反應(yīng)的因素有很多,如pH、物料的質(zhì)量比、反應(yīng)溫度和時(shí)間等。為了獲得更高的螯合率,目前多肽和礦物質(zhì)元素螯合工藝的研究主要集中螯合條件的優(yōu)化上。崔瀟等[28]以羅非魚魚皮為原料,以螯合率為評價(jià)指標(biāo),研究其酶解產(chǎn)物與鎂離子的螯合工藝條件,其中質(zhì)量比對于螯合率的影響最大,這與許先猛[29]等的結(jié)論一致,且在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)得到質(zhì)量比為1∶5,pH為7.0,溫度為70 ℃,螯合時(shí)間為30 min的最佳螯合條件,螯合率高達(dá)84.58%。唐軍虎等[30]采用堿性蛋白酶酶解玉米蛋白粉得到玉米肽,以硫酸鋅為鋅源,應(yīng)用響應(yīng)面法得到二者螯合的最佳工藝條件為反應(yīng)時(shí)間90 min,pH為5.0,溫度為63 ℃,蛋白肽和鋅的摩爾比為2∶1,在此條件下,螯合率為57.9%,結(jié)果表明在玉米肽和鋅離子的螯合過程中溫度對螯合率的影響最大。原料的種類不同,因此所選擇的最佳反應(yīng)條件也不相同,因此確定最佳的螯合作用條件仍需要大量的研究。

3 多肽-礦質(zhì)元素螯合物的生物活性

3.1 多肽-鐵螯合物的生物活性

鐵元素是人體所必需的微量元素之一,是人體血紅蛋白的重要組成部分,缺鐵將會(huì)導(dǎo)致貧血以及免疫力下降等眾多疾病。FeSO4作為無機(jī)鐵的主要來源之一,卻有著糟糕的口感和較低的吸收利用率。多肽-鐵螯合物作為一種新型的補(bǔ)鐵劑能直接被腸粘膜細(xì)胞所吸收,并且沒有腸道副作用,吸收利用率高,是無機(jī)鐵的3倍[11]以上,是一種優(yōu)良的補(bǔ)鐵營養(yǎng)劑。

Palika等[18]利用Caco-2細(xì)胞模型研究鐵元素在小腸內(nèi)的吸收機(jī)理,發(fā)現(xiàn)該螯合物可以誘導(dǎo)細(xì)胞中鐵蛋白的合成從而促進(jìn)鐵的吸收,在小鼠的模型中也發(fā)現(xiàn)了這一特征[31]。多肽-鐵螯合物也具有一定的抗氧化活性,其抗氧化活性與鐵結(jié)合能力有關(guān),鐵結(jié)合能力越強(qiáng),抗氧化活性越高[32]。汪學(xué)榮[33]研究了豬血多肽亞鐵螯合鹽對超氧陰離子自由基和過氧化氫的清除作用,發(fā)現(xiàn)相對于豬血多肽來說,螯合物具有更強(qiáng)的抗氧化作用。在Murray[34]和鄧尚貴[35]的研究中也發(fā)現(xiàn)多肽-鐵螯合物也具有一定的抗菌效果,為日后抗菌劑的開發(fā)提供了一個(gè)新的思路。

3.2 多肽-鈣螯合物的生物活性

鈣是人體內(nèi)含量最多的礦物質(zhì)元素之一,缺鈣可導(dǎo)致人體易發(fā)高血壓、骨質(zhì)疏松和腸癌[36]。隨著世界人口老齡化的發(fā)展,補(bǔ)鈣劑成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

Zhao等[19]對乳清蛋白的酶解液運(yùn)用羥基磷灰石親和層析、離子交換色譜和反相高效液相色譜等方法將乳清蛋白中的多肽分離出來,并用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用鑒定出與鈣離子螯合能力最強(qiáng)的是一種氨基酸序列為Phe-Asp的二肽,并且以CaCl2為鈣源制備肽-鈣螯合物,發(fā)現(xiàn)該多肽-鈣螯合物與無機(jī)鈣相比表現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性和促鈣吸收性。通過小鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與對照組相比,實(shí)驗(yàn)組小鼠的骨密度、血清鈣和骨鈣含量有了明顯的提高,多肽-鈣螯合物有明顯促進(jìn)鈣吸收的效果,可作為一種優(yōu)良的補(bǔ)鈣劑[17]。同時(shí)在多肽-鈣螯合物中也發(fā)現(xiàn)了明顯的抗氧化活性,其作用相當(dāng)于生育酚的94.43%,并且具有顯著的的抗枯草芽孢桿菌和抗金黃色葡萄色球菌活性[37]。

3.3 多肽-鋅螯合物的生物活性

鋅在生物體的生長、神經(jīng)發(fā)育和物質(zhì)代謝中起著重要的作用。缺鋅會(huì)導(dǎo)致生長遲緩、免疫力下降和皮膚損害等多方面的疾病。鋅和多肽形成的螯合物能借助小肽的吸收特點(diǎn)和機(jī)制,以螯合物的形式被小腸主動(dòng)吸收,從而避免無機(jī)鋅過量和在體內(nèi)形成不溶物的危害,從而促進(jìn)鋅的吸收。

Feng等[38]采用商業(yè)肉雞模型探究甘氨酸-鋅螯合物對生物體生長、血液和免疫能力的影響,研究發(fā)現(xiàn)甘氨酸-鋅螯合物和無機(jī)鋅都可以對肉雞的生長起促進(jìn)作用,但是只有添加螯合物的實(shí)驗(yàn)組肉雞的總蛋白、免疫球蛋白和血清中的鈣含量增加,說明甘氨酸-多肽鋅螯合物不僅可以促進(jìn)機(jī)體中鋅的吸收,還有提高機(jī)體免疫能力的作用。類似的結(jié)論也在Tamamura[39]中出現(xiàn),與對照組疊氮胸苷(AZT)相比,抗艾滋病多肽T22-鋅螯合物表現(xiàn)出明顯的抗HIV活性。多肽-鋅螯合物還具有抑菌的生物活性,龔毅[40]等采用4種不同的氨基酸與鋅離子螯合,發(fā)現(xiàn)其抑菌活性與鋅離子的濃度有關(guān),鋅離子含量在同一水平時(shí),抑菌效果基本相同。

3.4 多肽-銅螯合物的生物活性

銅對于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和骨骼的生成具有重要的作用,缺銅會(huì)影響人體的造血功能,并且銅還是體內(nèi)多種功能酶的成分。多肽-銅螯合物不僅可以有效改善銅源的生物利用活性低的問題,還可以協(xié)同增強(qiáng)多肽的功能活性。

Megías[41]等用胃蛋白酶和胰酶處理向日葵蛋白得到其酶解液,研究發(fā)現(xiàn)該螯合物的抗氧化活性接近于β-胡蘿卜素,具有很高的抗氧化能力。Yang[42]等人工合成了幾種已知氨基酸序列的溶血栓肽,將其與銅離子進(jìn)行螯合,利用電噴霧質(zhì)譜分析其組成結(jié)構(gòu),并通過體內(nèi)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這些螯合物相比于合成多肽其溶解血栓的能力大大提高,該研究提供了一種如何提高多肽抗血栓活性的方法,為今后的溶血栓的藥物或保健品研究提供了理論依據(jù)。王衛(wèi)國等[43]用不同銅源喂養(yǎng)小白鼠,發(fā)現(xiàn)喂養(yǎng)納米小肽螯合銅的小鼠糞銅排泄量最少,說明該螯合物可以促進(jìn)銅在生物體內(nèi)的吸收,后采用專門試劑盒測定小鼠血清中生長因子(IGF-1)、小鼠白介素(IL-2)及血清免疫蛋白IgG、IgM和IgA的含量,得到納米小肽-銅螯合物可以提高機(jī)體的免疫能力的結(jié)論。

3.5 多肽-其他元素螯合物的生物活性

除了以上幾種元素之外,國內(nèi)外也不乏對其他多肽-礦質(zhì)元素螯合物的研究。鉻是重要的血糖調(diào)節(jié)劑,它參與糖類的代謝作用,降低膽固醇水平,保護(hù)人體的心血管。Deendayal[44]等人參考Wada[45]和Yamamoto[46]的文章通過對比non-redundant蛋白數(shù)據(jù)庫合成可以和鉻離子進(jìn)行配位作用的多肽,通過胰島素信號通路映射實(shí)驗(yàn)表明該螯合物與胰島素受體α-亞基相匹配,為后面的研究者提供了新的一種多肽。劉安軍[47]等人研究了多肽-鉻螯合物對糖尿病小鼠的作用,采用HE染色光鏡觀察小鼠的肝臟組織病理變化和聚丙烯酰胺凝膠電泳法觀察小鼠肝臟蛋白表達(dá)的差異,研究發(fā)現(xiàn),對照組中有一種分子量為25～35 kDa的蛋白的表達(dá)被螯合物所抑制,通過這種方式多肽-鉻螯合物可以有效減輕肝臟中四氧嘧啶誘導(dǎo)的相關(guān)蛋白表達(dá)帶來的肝損傷,起到一定的保肝作用,為眾多糖尿病患者帶來福音。硒是谷胱甘肽氧化酶的重要組成部分,適量的補(bǔ)硒可提高人體免疫力,具有一定的抗腫瘤、抗氧化活性[48]。楊文英等[49]建立了運(yùn)動(dòng)大鼠模型來評價(jià)蛋氨酸-硒螯合物的抗氧化性,研究發(fā)現(xiàn),蛋氨酸-硒螯合物可有效降低血清中膽固醇、甘油三酯等物質(zhì)的含量,并且提高超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)的活性,表明了該螯合物可降低因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)而引起的脂質(zhì)過氧化作用,清除體內(nèi)的自由基,是一種有效的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)劑。

4 多肽-礦質(zhì)元素螯合物的安全性評估

多肽與礦物質(zhì)元素螯合形成的化合物屬于新型礦質(zhì)元素補(bǔ)充劑的一種,有必要進(jìn)行毒理學(xué)安全性的科學(xué)評估。2011年,諾偉司國際公司的MINTREX螯合微量元素作為一類新的飼料成分被美國飼料控制官方協(xié)會(huì)(the Association of American Feed Control Officials,AAFCO)接受,隨后也被美國食品與醫(yī)藥管理局獸醫(yī)分會(huì)認(rèn)可,將其準(zhǔn)確定義為螯合礦物質(zhì)。MINTREX Cu、Zn和Mn可在前腸道的酸性條件下穩(wěn)定,保護(hù)微量元素在小腸內(nèi)的有效運(yùn)輸和吸收,提供銅、鋅和錳這些必需微量元素[50]。2012年,歐洲食品安全局(EFSA)的有關(guān)專家對氨基酸鋅類螯合物進(jìn)行了系統(tǒng)的安全性評估,認(rèn)為該螯合物是一種對所有畜禽都安全的鋅源飼料,不會(huì)對環(huán)境和水質(zhì)造成負(fù)面影響,可作為一種新型的飼料添加劑來滿足動(dòng)物對于微量元素鋅的需求[51]。劉青[42]等對自制的新型氨基酸螯合鈣制劑的急性毒性和致突變性進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)L-亮氨酸鈣屬于實(shí)際無毒物質(zhì),在染色體畸變實(shí)驗(yàn)、小鼠精子畸形實(shí)驗(yàn)和小鼠骨髓嗜多染紅細(xì)胞微核實(shí)驗(yàn)均呈陰性反應(yīng),表明了該螯合物的無致突變性。為了研究豬血多肽亞鐵螯合鹽的安全性,汪學(xué)榮[53]等由小鼠經(jīng)口急性毒性(LD50)實(shí)驗(yàn)證明豬血多肽亞鐵螯合物是實(shí)際無毒物質(zhì),并且器官組織病理學(xué)檢查也未發(fā)現(xiàn)異常。多肽-礦質(zhì)元素螯合物的安全性評估的相關(guān)研究并不多,這也限制了其開發(fā)與利用,所以應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)多肽-礦質(zhì)元素螯合物的安全性評估研究,以期為后續(xù)的實(shí)際應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

5 結(jié)論與展望

多肽-礦質(zhì)螯合物不僅可以解決礦質(zhì)元素在人體內(nèi)吸收差和生物活性低的問題,同時(shí)也具有抗氧化、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)和降血脂等生理作用,可用作醫(yī)藥產(chǎn)品開發(fā)和保健食品應(yīng)用等,具有很高的應(yīng)用價(jià)值和開發(fā)前景。但是目前的研究尚存在一些問題,比如關(guān)于螯合率的測定方法沒有統(tǒng)一,一方面是因?yàn)椴煌衔矧喜煌V質(zhì)元素和螯合工藝不同，致使分離和測定方法很難統(tǒng)一,另一方面是由于游離態(tài)的礦質(zhì)元素和螯合態(tài)的礦質(zhì)元素很難準(zhǔn)確分離,因此在今后的研究中應(yīng)當(dāng)建立一種行之有效的測定方法和標(biāo)準(zhǔn)。而對多肽-礦質(zhì)螯合物的系統(tǒng)安全性評估也尚未建立,很多實(shí)驗(yàn)只是停留在體外模擬系統(tǒng)研究或是小鼠實(shí)驗(yàn),是否對人體有同樣的生物活性還有待進(jìn)一步的研究,并且其活性機(jī)制也尚未明確,需要從分子方面等進(jìn)一步探討其構(gòu)效關(guān)系和活性機(jī)制;多肽-礦質(zhì)元素螯合物的研究只處于實(shí)驗(yàn)室階段,存在成本高、產(chǎn)量低、純度不高等缺點(diǎn),對于是否能夠真的實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)還需要做更深入的研究。相信隨著今后研究的不斷深入和完善,多肽-礦質(zhì)螯合物所具備的特殊生物活性和在醫(yī)藥領(lǐng)域的價(jià)值必將會(huì)使其獲得更長遠(yuǎn)的發(fā)展。

[1]Carneiro G,Laferrère B,Zanella M T. Vitamin and mineral deficiency and glucose metabolism-A review[J]. e-SPEN the European e-Journal of Clinical Nutrition and Metabolism,2013,8(2):e73-e79.

[2]汪婧瑜,張業(yè)輝,劉學(xué)銘,等. 動(dòng)物性短肽螯合物研究進(jìn)展[J]. 食品科技,2015(10):236-240.

[3]Hara.Protal absorption of small peptides in rat sunderun restrained condition[J].Journal of Nutrition，1984:1114-1122.

[4]Guo L,Harnedy P A,Li B,et al. Food protein-derived chelating peptides:Biofunctional ingredients for dietary mineral bioavailability enhancement[J]. Trends in Food Science & Technology,2014,37(2):92-105.

[5]Torres-fuentes C,Alaiz M,Vioque J. Affinity purification and characterisation of chelating peptides from chickpea protein hydrolysates[J]. Journal of Neurochemistry,2011,98(6):1746-1762.

[6]Yichen X,Fatemeh B,Michael G,et al. Fractionation and characterization of antioxidant peptides derived from barley glutelin by enzymatic hydrolysis. [J]. Food Chemistry,2012,134(3):1509-1518.

[7]Guo L,Hou H,Li B,et al. Preparation,isolation and identification of iron-chelating peptides derived from Alaska pollock skin[J]. Process Biochemistry,2013,48(5-6):988-993.

[8]Wang C,Li B,Jing A. Separation and identification of zinc-chelating peptides from sesame protein hydrolysate using IMAC-Zn2+and LC-MS/MS[J]. Food Chemistry,2012,134(2):1231-1238.

[9]Jiang B,Mine Y. Phosphopeptides derived from hen egg yolk phosvitin:effect of molecular size on the calcium-binding properties.[J]. Bioscience Biotechnology & Biochemistry,2001,65(5):1187-1190.

[10]Seth A,Mahoney R R. Binding of iron by chicken muscle protein digests:the size of the iron-binding peptides[J]. Journal of the Science of Food & Agriculture,2000,80(80):1595-1600.

[11]Hoz L D L,Ponezi A N,Milani R F,et al. Iron-binding properties of sugar cane yeast peptides[J]. Food Chemistry,2014,142:166-169.

[12]Sang B K,Seo I S,Khan M A,et al. Separation of iron-binding protein from whey through enzymatic hydrolysis[J]. International Dairy Journal,2007,17(6):625-631.

[13]Swain J H,Tabatabai L B,Reddy M B. Histidine content of low-molecular-weight beef proteins influences nonheme iron bioavailability in Caco-2 cells[J]. Journal of Nutrition,2002,132(132):245-251.

[14]Chen D,Mu X,Huang H,et al. Isolation of a calcium-binding peptide from tilapia scale protein hydrolysate and its calcium bioavailability in rats[J]. Journal of Functional Foods,2014,6(1):575-584.

[15]KIM S B,LIM J W. Calcium-binding Peptides Derived from Tryptic Hydrolysates of Cheese Whey Protein[J]. Asian Australasian Journal of Animal Sciences,2004,17(10):1459-1464.

[16]Lee S H,Song K B. Article isolation of a calcium-binding peptide from enzymatic hydrolysates of porcine blood plasma protein[J]. Journal of the Korean Society for Applied Biological Chemistry,2009,52(3):290-294.

[17]Jung W K,Park P J,Byun H G,et al. Preparation of hoki(Johniusbelengerii)bone oligophosphopeptide with a high affinity to calcium by carnivorous intestine crude proteinase[J]. Food Chemistry,2005,91(2):333-340.

[18]Palika R,Mashurabad P C,Nair M K,et al. Characterization of iron-binding phosphopeptide released by gastrointestinal digestion of egg white[J]. Food Research International,2015,67:308-314.

[19]Zhao L,Huang S,Cai X,et al. A specific peptide with calcium chelating capacity isolated from whey protein hydrolysate[J]. Journal of Functional Foods,2014,10(3):46-53.

[20]Chan W,Chan W,Bo L,et al. Zn(II)chelating with peptides found in sesame protein hydrolysates:identification of the binding sites of complexes[J]. Food Chemistry,2014,165(3):594-602.

[21]Li N C,Miller G W,Solony N,et al. The Effects of Optical Configuration of Peptides:Dissociation Constants of the Isomeric Alanylalanines and Leucyltyrosines and Some of their Metal Complexes1[J]. Journal of the American Chemical Society,2002,82(14):3737-3739.

[22]靳利娥,王曉娟,申帆帆,等. 六元環(huán)蛋氨酸螯合硒的合成、表征及光譜特性[J]. 光譜學(xué)與光譜分析,2013,33(4):1061-1065.

[23]Armas A,Sonois V,Mothes E,et al. Zinc(II)binds to the neuroprotective peptide humanin.[J]. Journal of Inorganic Biochemistry,2006,100(10):1672-1678.

[24]劉永,李夏欣,劉玲,等. 魚鱗膠原蛋白肽鈣螯合物制備工藝的優(yōu)化[J]. 食品工業(yè)科技,2013,34(20):235-240.

[25]胡榮,馬宇熙,陳錚,等. 雞蛋殼制備的谷氨酸螯合鈣片劑配方及工藝研究[J]. 食品工業(yè)科技,2016,37(7)：238-245.

[26]Ren Z Y,Huang G R,Jiang J X,et al. Preparation and Characteristic of Iron-Binding Peptides from Shrimp Processing Discards Hydrolysates[J]. Advance Journal of Food Science & Technology,2011,3(5)：348-354.

[27]董亞飛,徐彤硯,楊文鴿,等. 響應(yīng)面法優(yōu)化帶魚下腳料酶解物螯合鋅的制備工藝[J]. 核農(nóng)學(xué)報(bào),2016,30(3):541-547.

[28]崔瀟,江虹銳,劉小玲,等. 響應(yīng)面法優(yōu)化羅非魚魚皮膠原多肽螯合鎂的工藝條件的研究[J]. 食品工業(yè)科技,2013,34(15):238-241.

[29]許先猛,董文賓,孫皎皎. 豬皮膠原多肽螯合鈣的制備及其結(jié)構(gòu)表征[J]. 食品工業(yè)科技,2015(20):309-313.

[30]唐軍虎,康瑋麗,任志艷,等. 響應(yīng)面法玉米蛋白肽鋅制備條件的優(yōu)化[J]. 食品工業(yè)科技,2011(3):294-296.

[31]Ani-Kibangou B,Bouhallab S,Mollé D,et al. Improved absorption of caseinophosphopeptide-bound iron:role of alkaline phosphatase[J]. Journal of Nutritional Biochemistry,2005,16(7):398-401.

[32]呂瑩,劉靜,陳湘寧. 鐵離子螯合親和層析分離抗氧化活性核桃肽[J]. 中國糧油學(xué)報(bào),2013,28(1): 65-69.

[33]汪學(xué)榮,彭祥偉,闞建全. 豬血多肽亞鐵螯合鹽的體外抗氧化作用研究[J]. 食品工業(yè)科技,2011(10):135-138.

[34]Murray K S,Newman P J,Taylor D. Structure and absolute configuration of tris(N-methylthioformo hyd-roxamato)iron(III),an antibacterial metal chelate and potential iron siderochrome[J]. Journal of the American Chemical Society,1978,100(7):2251-2252.

[35]鄧尚貴,楊燊,秦小明. 低值魚蛋白多肽-鐵(Ⅱ)螯合物的酶解制備及其抗氧化、抗菌活性[J]. 湛江海洋大學(xué)學(xué)報(bào),2006,26(4):54-58.

[36]Sun N,Wu H,Du M,et al. Food protein-derived calcium chelating peptides:A review[J]. Trends in Food Science & Technology,2016,10(4):1-9.

[37]楊燊,鄧尚貴,秦小明. 低值魚蛋白多肽-鈣螯合物的制備和抗氧化、抗菌活性研究[J]. 食品科學(xué),2008(1):202-206.

[38]Feng J,Ma W H,Wu X M,et al. Effects of zinc glycine chelate on growth,hematological,and immunological characteristics in broilers[J]. Biological Trace Element Research,2010,133(2):203-211.

[39]Tamamura H,Otaka A,Murakami T,et al. An anti-HIV peptide,T22,forms a highly active complex with Zn(II)[J]. Biochemical & Biophysical Research Communications,1997,229(2):648-652.

[40]龔毅,胡曉波,彭麗霞,等. 鋅氨基酸螯合物的抑菌活性研究[J]. 食品科學(xué),2009,30(17):84-87.

[41]Megías C,Pedroche J,Yust M M,et al. Production of copper-chelating peptides after hydrolysis of sunflower proteins with pepsin and pancreatin[J]. LWT-Food Science and Technology,2008,41(10):1973-1977.

[42]Yang M,Cui G,Zhao M,et al. The effect of complexation of Cu(II)with P6A peptide and its analogs on their thrombolytic activities[J]. International Journal of Pharmaceutics,2008,362(s 1-2):81-87.

[43]王衛(wèi)國,張?zhí)煊? 納米級小肽螯合銅對小白鼠銅排泄和免疫指標(biāo)的影響[J]. 飼料工業(yè),2011,32(7):11-15.

[44]Dinakarpandian D,Morrissette V,Chaudhary S,et al. An informatics search for the low-molecular weight chromium-binding peptide[J]. Bmc Chemical Biology,2004,4(1):1-7.

[45]Wada O,Wu G Y,Yamamoto A,et al. Purification and chromium-excretory function of low-molecular-weight,chromium-binding substances from dog liver[J]. Environmental Research,1983,32(1):228-239.

[46]Yamamoto A,Wada O,Ono T . Isolation of a biologically active low-molecular-mass chromium compound from rabbit liver.[J]. European Journal of Biochemistry,1987,165(3):627-631.

[47]劉安軍,馬艷弘,張國蓉,等. 多肽鉻螯合物對糖尿病小鼠肝臟蛋白質(zhì)表達(dá)影響的研究[J]. 現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展,2007,7(7):961-963.

[48]Etani Y,Nishimoto Y,Kawamoto K,et al. Selenium deficiency in children and adolescents nourished by parenteral nutrition and/or selenium-deficient enteral formula[J]. Journal of Trace Elements in Medicine & Biology,2014,28(4):409-413.

[49]楊文英,龐國忠,靳利娥. 蛋氨酸螯合硒對運(yùn)動(dòng)大鼠血脂和抗氧化物酶的影響[J]. 太原理工大學(xué)學(xué)報(bào),2013,44(6):704-708.

[50]許東. 諾偉司MINTREX礦物質(zhì)螯合物通過AAFCO原料定義委員會(huì)審評[J]. 中國家禽,2011(16):72.

[51]EFSA Panel on Additives and Products or Substances used in Animal Feed(FEEDAP). Scientific Opinion on safety and efficacy of zinc compounds(E6)as feed additives for all animal species:Zinc chelate of amino acids hydrate,based on a dossier submitted by Zinpro Animal Nutrition Inc[J]. Efsa Journal,2012,10(3):2621.

[52]劉青,甘林火,鄧愛華,等. 新氨基酸螯合鈣制劑L-亮氨酸鈣的急性毒性及致突變性[J]. 華僑大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2009,30(4):429-431.

[53]汪學(xué)榮,周玲,闞建全,等. 豬血多肽亞鐵螯合鹽的急性毒性及30d喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn)研究[J]. 食品工業(yè)科技,2012(1):366-369.

Research progress on peptide-mineral chelates

CHEN Zi-hong1,HUA Peng-peng1,ZHOU Wen-bin1,LI Zai-yuan1,ZHAO Li-na2,LIU Bin1,2,*

(1.College of Food Science,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,China; 2.National Engineering Research Center of JUNCAO Technology,Fuzhou 350002,China)

The peptide-mineral chelate,which is a new kind of compound obtained from the chelation reaction between peptides and mineral ion. It can not only enhance the absorption of minerals,but also possess some biological activities,such as antioxidant,immune enhancement and hypoglycemic capabilities. This review outlined the research status of chelate compounds,and its chelation mechanism,preparation procedure,safety assessment and bioactivity. The development prospect of peptide-mineral chelate was analysed in the last.

peptide;mineral;chelate;chelate mechanism

2016-10-11

陳紫紅(1992-)，女，碩士研究生，研究方向：食品生物技術(shù)，E-mail：weilianglotus@163.com。

*通訊作者:劉斌(1969-)，男，教授，研究方向：食品生物技術(shù)研究，E-mail：liubin618@hotmail.com。

中國自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目(31501432)；福建省科技重大專項(xiàng)(2014NZ2002-1)；國家科技支撐計(jì)劃子課題(2014BAD15B01)；“海藻營養(yǎng)與功能性食品研究與開發(fā)”閩海洋高新[2014]17號；福建農(nóng)林大學(xué)校杰出青年項(xiàng)目(xjq201608)；福建省科學(xué)技術(shù)廳高校產(chǎn)學(xué)合作項(xiàng)目(2017N5003)。

TS201.2

A

1002-0306(2017)08-0350-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.08.060