花生肽功能特性研究進展

李寧，石愛民，劉紅芝，劉麗，胡暉，王強

花生肽功能特性研究進展

李寧，石愛民，劉紅芝，劉麗，胡暉，王強

中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點實驗室，北京 100193

王強，博士，研究員，博士生導師。全國首批農(nóng)業(yè)科研杰出人才，入選國家“百千萬人才工程”，并獲“有突出貢獻中青年專家”榮譽稱號，享受國務(wù)院特殊津貼，全國優(yōu)秀科技工作者，農(nóng)業(yè)部“糧油加工與綜合利用”創(chuàng)新團隊首席專家，長期從事糧油原料特性與評價、加工過程品質(zhì)形成機理與調(diào)控機制等基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究。現(xiàn)任中國糧油學會食品分會副會長、中國食品學會保健食品分會副會長，Bioactive Carbonhydrates and Dietary Fibre、NPJ Science of Food編委。主持國家級項目30多項，以第一完成人獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎1項、省部級一等獎2項、中國專利優(yōu)秀獎1項、ICC最高學術(shù)獎1項，發(fā)表SCI論文60余篇，獲國家發(fā)明專利34項。E-mail：wangqiang06@caas.cn

花生肽因其豐富的營養(yǎng)價值、卓越的功能特性、獨特的吸收機制，近來備受關(guān)注。綜述了國內(nèi)外對花生肽的功能特性的研究進展，分析問題并提出展望，為花生肽的合理開發(fā)提供指導。

花生肽；功能特性；抗氧化；降血壓；研究進展

蛋白質(zhì)是花生中的第二大營養(yǎng)素，全球花生用于榨油和食用的比例分別為54%和36%，榨油后的餅粕中蛋白質(zhì)資源豐富，但并未合理利用，造成了蛋白質(zhì)資源的嚴重浪費，直接傾倒或掩埋，造成了嚴重的環(huán)境污染。世界人口的不斷暴增，膳食結(jié)構(gòu)的不斷革新、調(diào)整，致使食物短缺和蛋白供給不足，這已經(jīng)成為影響人類健康、安定、持續(xù)發(fā)展的嚴重問題[1]。

花生蛋白經(jīng)過酶解、發(fā)酵或者酸堿提取等工藝處理后會形成分子量不同的肽段混合物，其營養(yǎng)成分豐富，氨基酸種類齊全，必需氨基酸含量高達38.29%，具有完全獨立的吸收機制且優(yōu)于游離氨基酸，不同氨基酸排列組合后形成的肽段具有不同的功能活性，目前研究較多的為花生肽的降血壓活性、抗氧化作用活性，也有學者報道花生肽的抑菌/抗菌、免疫調(diào)節(jié)等功能活性，但研究相對較少。開發(fā)花生肽不但可以解決花生蛋白質(zhì)資源浪費的問題，還可以緩解甚至解決人類食物、蛋白供給的不足。以下綜述了花生肽的功能活性，為其在食品領(lǐng)域、藥物制劑領(lǐng)域以及精細化工領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論依據(jù)和指導。

1 文獻分析

以花生肽、peanut peptide為關(guān)鍵詞在CNKI、ScienceDirect、Web of Science等搜索引擎共搜集文獻5597篇，從各年份文獻發(fā)表數(shù)量、各年份引用數(shù)量以及不同年份研究方向的變化進行分析。

花生肽相關(guān)論文發(fā)表數(shù)量整體呈上升趨勢（圖1）。隨著生物、物理、化學等相關(guān)學科技術(shù)手段的不斷成熟，學科交叉逐漸加大，2010年后花生肽論文發(fā)表數(shù)量急劇增多，花生肽的研究熱度不斷增加，其功能特性也逐步被開發(fā)。

圖1 2010～2016年花生肽相關(guān)論文發(fā)表數(shù)量

花生肽論文的引用次數(shù)也逐年增加，2016年由Web of Science統(tǒng)計，花生肽相關(guān)論文引用次數(shù)已經(jīng)突破10 000次，論文引用次數(shù)的不斷增加，說明了花生肽的關(guān)注度逐漸增加，證明了花生肽的影響力也在逐年增大（圖2）。

圖2 2010～2016年花生肽相關(guān)論文引用次數(shù)

花生肽相關(guān)論文數(shù)量和引用次數(shù)逐年上升，其研究方向也不斷轉(zhuǎn)變，如圖3所示，花生肽的研究領(lǐng)域不斷增大，已由最初的原料研究、工藝研究向著其卓越的功能特性發(fā)展，同時，揭示功能與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系也成為了近些年研究的熱點。

2 功能特性

2.1 降血壓活性

圖3 1998～2014年花生肽研究領(lǐng)域變遷示意圖

血管緊張素轉(zhuǎn)化酶（angiotensin-converting enzyme， ACE）在人體血壓調(diào)節(jié)過程中起到重要的生理作用。張宇昊[2]采用堿性蛋白酶Alcalase酶解花生蛋白得到的花生短肽水解度為17.72%，短肽得率為80.35%，以該混合肽為原料利用體外化學模型驗證了花生短肽的ACE抑制活性，其IC50達0.517mg/mL，而一般酶解后的混合降血壓肽ACE抑制IC50值在0.126～246.7mg/mL，可見花生短肽的ACE抑制活性較為突出。劉冬等[3]以原發(fā)性高血壓大鼠為研究對象，飼喂1000～1500mg/kg（體重）花生肽，4h后大鼠收縮壓顯著降低，降壓效果可持續(xù)8h，從動物實驗層面證實了花生肽有明顯的降壓效果。近年來Jamdar等[4]、白歌等[5]、李寧等[6]也分別驗證了花生肽的降血壓活性。

隨著花生肽降血壓活性的研究不斷深入，眾多學者將研究方向轉(zhuǎn)向探究具備降血壓活性的花生肽的結(jié)構(gòu)特點，王強等[7]采用復合酶解制備所得花生短肽的IC50值為0.0052mg/mL，隨后通過層析色譜、RP-HPLC獲得了ACE抑制活性最強的單一組分，結(jié)構(gòu)如圖4所示。其IC50值為0.0038mg/mL，隨后通過基質(zhì)輔助激光解吸附電離飛行時間串聯(lián)質(zhì)譜確定了該組分的氨基酸列為：Lys-Leu-Tyr-Met-Arg-Pro。分析其結(jié)構(gòu)特點，C端為Pro，N端為Lys，均為疏水性較強的氨基酸，強疏水性結(jié)構(gòu)有利于與ACE活性部位的結(jié)合，并與ACE活性位點的殘基形成5個氫鍵，1個Pi-Cation相互作用，與鋅離子形成配位鍵，氫鍵和配位鍵共同穩(wěn)定了短肽-ACE復合物的構(gòu)象，從而有利于ACE抑制活性的發(fā)揮。研究表明，具有降血壓活性的肽均有以下特點：①都是較短肽鏈的小分子肽；②C端多為疏水性氨基酸[8]。

圖4 高活性短肽的構(gòu)效關(guān)系與作用機理

2.2 抗氧化活性

抗氧化活性可以抑制或清除人體自由基、延緩皮膚及機體衰老，具有較高的保健價值[2，9]。花生肽由于其易吸收、豐富的營養(yǎng)功能，成為了抗氧化保健類產(chǎn)品及化妝品的研究熱點。

劉英麗等[10]的研究表明，采用堿性蛋白酶制備的花生短肽對DPPH自由基清除率可達55.3%，具有較高的抗氧化能力。將其作為抗氧化物質(zhì)飼喂氧化損傷模型小鼠，結(jié)果無論飼喂劑量大小，均可顯著降低血清和肝臟的MDA（丙二醛），證明花生肽能夠提高機體內(nèi)源性抗氧化酶活性，清除自由基，抑制脂質(zhì)過氧化損傷[11]。劉麗娜等[12]測定了花生肽作用前后的紅細胞溶血、肝臟以及線粒體的脂質(zhì)過氧化、肝線粒體腫脹度，結(jié)果證明花生肽可以有效抑制脂質(zhì)過氧化，從而減少紅細胞溶血，保護生物膜，減緩肝線粒體的腫脹度，從另一個角度驗證了花生肽的抗氧化活性。

水解度及分子量的大小決定了花生肽的抗氧化能力的強弱[13]，水解度在0～8.0%時，隨著水解度的增大，花生肽的抗氧化能力由5%增大至22.6%[14]。孟凡莉[15]、彭維兵等[16]也從不同角度驗證了花生肽的抗氧化活性及抗氧化能力和分子量、水解度等之間的關(guān)系。通過分離不同分子量的花生肽并考察各組分抗氧化活性發(fā)現(xiàn)，分子量小于763.4D的兩組分自由基清除率分別達到了84.25%、75.21%。通過分析各組分氨基酸種類、數(shù)量發(fā)現(xiàn)，氨基酸及其衍生物本身具有清除自由基的能力，如Lys、His、Tyr、Met、Pro、Arg、Glu、Cys等，含有Tyr、His、Lys、Pro等氨基酸的多肽一般具有較強的抗氧化活性[17]。氨基酸的排列順序也是影響其抗氧化活性的重要因素之一。另外，N端增加或者包含Leu或Pro能夠增強肽的抗氧化活性和促進與非肽類抗氧化劑的協(xié)同作用，從而提高抗氧化能力。Ji等[18]的研究從花生肽中分離出的Thr-Pro-Ala，Ile/Leu-Pro-Ser和Ser-Pro四個組分，表現(xiàn)出了最強的抗氧化能力。綜上所述，花生肽的抗氧化活性與肽段的氨基酸序列、氨基酸側(cè)鏈基團、分子量和空間構(gòu)象相關(guān)。

2.3 抑菌/抗菌活性

具有抑菌/抗菌活性的肽多來自于生物體的自然防御系統(tǒng)內(nèi)，但由于植物不具備動物機體內(nèi)的特異性免疫系統(tǒng)，所以植物源的抑菌肽/抗菌肽研究較少。

Hypogin是從花生中提取出的一種具有抑菌/抗菌 活性的肽，但其氨基酸序列與已知的抑菌/抗菌肽的氨基酸序列存在很大差異，其N端氨基酸序列與Ara H1這種花生過敏原極其相似，分子量為7.2kD。實驗證明，該結(jié)構(gòu)的花生肽對真菌的生長、艾滋病毒反轉(zhuǎn)錄酶及與感染的艾滋病毒相關(guān)的β-葡萄糖苷酶、α-葡萄糖苷酶的活性具有強烈的抑制作用[19]。陳彤等[20]以高溫壓榨花生餅粕為原料，制備得到花生抗菌肽，并考察了其對大腸桿菌、禾谷鐮刀菌的抑菌活性，結(jié)果表明，花生肽對大腸桿菌、禾谷鐮刀菌具有強烈的抑菌活性，抑菌圈的直徑分別為4.8nm、5.6nm。

2.4 其 他

除上述研究熱點——抗氧化、降血壓和抗菌活性之外，有研究表明花生肽還具有降低膽固醇[21]、抑制肝損傷[22-24]、增強機體免疫力[9]、快速補充體能與促進體力恢復[25-27]等功能活性，但研究相對較少且僅限于活性驗證及分析，并未深入研究。

3 展 望

我國是花生生產(chǎn)大國，產(chǎn)量列居世界第一位，花生蛋白資源豐富，但多作為飼料使用或直接廢棄并未被充分而合理地利用。隨著生物技術(shù)的不斷革新，生物活性肽的研究也日新月異，其吸收機制、眾多功能活性逐漸被開發(fā)，但針對花生肽的開發(fā)存在兩大問題。第一，花生肽的制備指標比較單一，多采用水解度或短肽得率為檢測指標確定最優(yōu)工藝，而在此基礎(chǔ)上，測試其功能活性，針對花生蛋白的優(yōu)勢，以獨特的功能特性為檢測指標的制備工藝鮮見報道；第二，花生肽功能活性的研究多局限于降血壓、抗氧化兩大功能，其他功能如增強機體免疫力、抑菌/抗菌、降低膽固醇等未被充分開發(fā)，抑制腫瘤、抗炎癥等功能亦未見報道。

針對以上花生肽制備及功能特性研究中的不足，應(yīng)針對花生肽開展以下兩個方面的研究。第一，充分了解花生蛋白的氨基酸種類、數(shù)量以及一級結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合生物活性肽功能特性構(gòu)效關(guān)系的現(xiàn)有研究，采用特定酶切技術(shù)，制備具有特定排列順序的花生肽；第二，考察不同氨基酸排列組成的花生肽的功能活性，如研究較熱門的抗腫瘤、抑菌/抗菌、降低膽固醇甚至未知的功能活性，并明晰兩者構(gòu)效關(guān)系，然后通過模擬實驗、體內(nèi)實驗等途徑，揭示花生肽體內(nèi)作用機制及其代謝通路。通過這些研究，為花生蛋白的高值化利用、市場應(yīng)用提供指導和參考，為其在保健食品、化妝品以及臨床藥物上的應(yīng)用提供新的思路。

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Research progress on the functional of peanut peptides

LI Ning，SHI Aimin，LIU Hongzhi，LIU Li，HU Hui，WANG Qiang

Institute of Food Science and Technology, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Key Laboratory of Agro-products Processing, Ministry of Agriculture, Beijing 100193, China

Recently, the peanut peptides have attracted much more public attention because of the rich nutrition value, excellent functional and the special absorption mechanism. This paper summarizes the function of the peanut peptides, analyzes the problems and provides the guide of the rational utilization of peanut peptides.

peanut peptides; functional characteristics; antioxidant; ACE inhibitory activity; research progress

10.3969/j.issn.1674-0319.2017.04.005

李寧，在讀博士。主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工與利用研究。

E-mail：sy76534371@126.com

“十三五”國家重點研發(fā)計劃（2016YFD0400200）