玉米肽生物活性研究進展

孫敬明，張慧君

（齊齊哈爾大學食品與生物工程學院，黑龍江齊齊哈爾 161006）

玉米粒由胚芽、胚乳和麩皮三部分組成，其中含量最豐富的物質(zhì)是淀粉，由支鏈淀粉和直鏈淀粉組成，占總粒質(zhì)量的72%～73%；其次是蛋白質(zhì)，占總粒質(zhì)量的8%～12%。玉米蛋白是玉米加工的脫油，脫蛋白后的副產(chǎn)品，作為豐富的蛋白質(zhì)來源已被廣泛研究。在蛋白質(zhì)中存在一類對生物機體的生命活動有益的肽類化合物——生物活性肽。生物活性肽是一種在蛋白質(zhì)初級結(jié)構(gòu)中被加密的特殊小肽片段，當它們在母體蛋白中時，會處于非活性狀態(tài)[1]。一旦通過水解從母體蛋白中釋放出來后，因其具有特異性強、尺寸小、更容易合成和修飾、穿透細胞膜能力強的特性，可以發(fā)揮多種生物活性。目前，生物活性肽主要通過酶法水解法[2]、化學水解法[3]、微生物發(fā)酵法[4]、肽合成法[5]等方法進行制備。常見的生物活性肽的制備過程為采用蛋白酶（風味蛋白酶、胃蛋白酶、地衣芽孢桿菌蛋白酶、胰蛋白酶等）對蛋白原料進行水解，蛋白水解后再分離水解產(chǎn)物得到；常見的分離方法有超濾技術(shù)、凝膠色譜分離技術(shù)以及超高速離心分離技術(shù)等。然后，對于分離后的活性肽進行氨基酸序列的測定和生物功能的鑒定。本文主要對玉米肽抗氧化性、護肝性、抑制高血壓等活性進行了綜述，并對玉米肽的未來發(fā)展方向進行了展望。

1 玉米肽的生物活性

1.1 抗腫瘤

隨著人口的增加、年齡的增長以及生活方式中風險因素的存在，確診腫瘤的病例以及因其死亡的人數(shù)逐年攀升。目前，治療癌癥的方法主要集中在化療、放療和相關(guān)的藥物治療等方面，而這些治療方法在患者的治療過程中出現(xiàn)了嚴重的后遺癥，伴隨著高昂的治療費用和嚴格的技術(shù)要求，都增加了它們的局限性。因生物活性肽在癌癥中的治療效果以及副作用方面均顯示出較強的優(yōu)勢，有望成為癌癥治療中合適的替代品。隨著玉米肽抗癌活性研究越來越多，人們對其抗腫瘤的機制進行了闡述，研究表明，玉米活性肽已在腫瘤的啟動、促進和進展等階段顯示出抑制癌細胞增殖潛力[6]。主要是由于玉米肽可扭曲與癌細胞增殖相關(guān)的重要蛋白，可抑制與腫瘤生長相關(guān)酶的活性，可增強機體細胞對腫瘤細胞的免疫力。YAMAGUCHI M 等[7]發(fā)現(xiàn)了來自玉米蛋白粉中的多肽在控制雌性大鼠乳腺腫瘤的發(fā)展中發(fā)揮重要作用。MARGARITA 等[8]發(fā)現(xiàn)玉米肽具有抑制H22 荷瘤小鼠腫瘤細胞的生長，增強宿主免疫系統(tǒng)功能，提高脾臟指數(shù)，延長荷瘤小鼠生存時間的活性。LI J T 等[9]利用體外模型證實了玉米肽的主要抗癌作用，當HepG2 細胞暴露于從玉米蛋白粉中提取的蛋白經(jīng)酶解得到的玉米多肽中時，細胞凋亡活性增加。玉米活性肽通過外源性死亡受體介導途徑和內(nèi)源性線粒體介導途徑達到抗癌作用。這些多肽的抗癌作用機制主要是促進腫瘤細胞自噬和凋亡。

1.2 抗氧化

在正常生理條件下，代謝過程中的氧化反應產(chǎn)生活性氧或自由基，這些自由基可以由機體自身的抗氧化機制進行清除。但是，機體的抗氧化機制無法清除由于病理條件（例如酗酒、藥物的使用，或病毒變異、脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物的產(chǎn)生等情況）所產(chǎn)生的自由基，而這些自由基會導致大分子氧化損傷和細胞（包括細胞膜、脂蛋白、酶和核酸）的異常增殖或凋亡。這種氧化損傷會導致動脈硬化、心血管疾病、糖尿病、癌癥等慢性疾病。大量實驗表明玉米蛋白的水解物具有抗氧化能力。在體外實驗中，小于3 kDa 的玉米肽在高氧化應激的HepG2 和Caco2細胞中顯示出了強大的抗氧化活性。研究發(fā)現(xiàn)，具備抗氧化活性的肽內(nèi)通常存在著有自由基清除能力的特定氨基酸，如賴氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、丙氨酸、組氨酸等，玉米多肽還能增強細胞內(nèi)相關(guān)酶的活性，從而增強其抗氧化活性，對細胞損傷起到預防作用[10]。不同種類蛋白質(zhì)水解酶也影響產(chǎn)生的肽的抗氧化活性，其中以胰蛋白酶和熱溶酶獲得的肽最有效。肽的抗氧化活性主要取決于其清除自由基的能力，抑制脂質(zhì)過氧化和金屬螯合力[11]。

1.3 抗高血壓

高血壓是一種以血管松弛不足、血流量不足為特征的慢性疾病，嚴重的心血管疾病風險很高，尤其是老年人，如中風、充血性心力衰竭、缺血性心臟病、腎病等[12]。血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（EC 3.4.15.1）是血壓的主要調(diào)節(jié)因子之一，也是腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)（RAAS）的關(guān)鍵成分。RAAS 途徑始于腎素將血管緊張素原轉(zhuǎn)化為血管緊張素I，然后血管緊張素I 通過血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（ACE）活性轉(zhuǎn)化為血管緊張素II。血管緊張素II 介導血管收縮和激活腎上腺醛固酮釋放，醛固酮是一種類固醇激素，可增加上皮組織鈉通道的表達，導致鈉和水的再吸收，從而引起高血壓。因此，抑制血管緊張素轉(zhuǎn)換酶的活性是治療高血壓的有效方法之一。從玉米濕磨的主要副產(chǎn)品玉米面筋粉中提取的一種具有Ala-Tyr 序列的單肽對血管緊張素轉(zhuǎn)化酶具有顯著的抑制活性。實驗證明玉米肽對于原發(fā)性高血壓也顯示出抗高血壓活性，口服50 mg/kg 的有效劑量可使舒張壓降低9.5 mm 汞柱?？诜┝繛?50 mg/kg，可降低40 mm 汞柱。小于3 kDa 的玉米肽在100 mg/kg 的自發(fā)高血壓大鼠模型中顯示良好的降血壓活性，血壓下降34.45 mm 汞柱[13]。

1.4 護肝性

近年來，肝纖維化及肝硬化的發(fā)病率很高，肝病已嚴重影響人們的身體健康。其發(fā)病機理可分為兩類：酒精性肝病和非酒精性肝病。氧化應激在這兩種類型的肝細胞損傷中被廣泛認為是一種發(fā)病機制，它是由線粒體效能降低和ROS/RNS 代謝失衡引起的。玉米活性肽能明顯降低肝細胞壞死、肝損傷等肝臟損傷程度。其中，分子量小于5 kDa 的玉米活性肽通過降低天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶和丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶水平，對小鼠模型中四氯化碳誘導的肝損傷具有保護作用。玉米肽還可能通過促進酒精代謝而發(fā)揮保肝作用。玉米活性肽通過調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝和氧化應激，降低肝臟膽固醇、丙二醛和三酰甘油含量，增強肝臟超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶活性，從而拮抗酒精性肝損傷。從玉米蛋白粉中分離得到的合成五肽Qlu-Leu-Leu-Pro-Phe 也具有拮抗酒精性肝損傷的作用。此外，玉米肽對肝纖維化也有保護作用，肝纖維化大鼠對硫乙酰胺的最低保護劑量為100 mg/kg[14]。

1.5 其他活性

除了上述活性外，玉米肽還具有抑制真菌和細菌生長的活性。KANT P 等[15]發(fā)現(xiàn)，利用大腸桿菌和畢赤酵母發(fā)酵分離純化的玉米防御素肽對禾谷菌生長有抑制作用。MOCHIDA T 等[16]發(fā)現(xiàn)玉米肽中的四肽（Glu-His-Cys-Gly）可以減輕炎癥性腸病的一種大鼠模型的實驗性潰瘍性結(jié)腸炎的活性?？咕耐ㄟ^非特異性增加細胞膜透性，從而降低了對細菌耐藥的敏感性來抑制微生物。因此，這些抗菌肽有望成為治療和預防微生物感染的傳統(tǒng)抗生素的替代品。玉米肽還具有增加促炎因子細胞因子的活性，起到抗炎效果。

2 問題與展望

綜上所述，具有生物活性的玉米肽在預防許多疾病或危險因素方面已清楚地顯示出多種益處，其潛在的有益機制也已逐漸被探索。玉米肽具有多樣化的生物活性，與傳統(tǒng)藥物相比，具有較高的親和力、較強的特異性和足夠的組織穿透性，在藥品、食品等領(lǐng)域有廣闊的應用前景，市場中也已經(jīng)有很多功能性玉米肽產(chǎn)品面世。然而玉米肽具有很多優(yōu)點的同時，其結(jié)構(gòu)上的缺點并不能忽視，如生物利用度低，體內(nèi)活性時間短，生產(chǎn)成本高昂以及代謝不穩(wěn)定等。首先，由于玉米肽的疏水性，使其穿透生物膜和生理屏障的能力很弱。當活性肽作為口服藥劑時，它們會被酶迅速消化，并不能達到指定的發(fā)揮其活性的場所。玉米肽類藥物的過敏和其他的副作用依然存在。由于玉米蛋白是玉米肽的制備原料，而玉米自身又是機體的過敏原，所以對于具有過敏癥狀的病人在采取這類藥物時，會受到很大限制。其次，雖然有大量對不同生物活性的玉米肽的知識已經(jīng)有了一定的闡述，但玉米肽的制備和表征的方法報道數(shù)量還過少。再次，體外模型已被用來研究玉米肽的抗高血壓和抗癌作用。然而，除了體外試驗給出的數(shù)據(jù)外，還需要體內(nèi)實驗和臨床試驗來證明肽的生理作用。最后，由于肽在生物環(huán)境中的高度不穩(wěn)定性、血液的快速凈化、膜的可移植性差等原因，肽在治療疾病方面的應用一直受到限制。

為了更有效地發(fā)揮玉米肽的生物活性，接下來的研究方向可集中在體內(nèi)進行指定區(qū)域消化的包埋材料的開發(fā)，使其在未到達發(fā)揮生物活性的場所前不進行消化分解，還可通過不同的加工方式（結(jié)構(gòu)修飾、表面改性）來降低其在機體內(nèi)過敏現(xiàn)象的發(fā)生。在生產(chǎn)中，還需要進一步的研究活性肽的低成本分離方法以及大規(guī)模生產(chǎn)所需的工業(yè)化。由于玉米肽的構(gòu)效關(guān)系尚不完全清楚，需要進行更深層次的研究以建立符合當前治療要求的玉米肽的構(gòu)效關(guān)系。