食源性低聚肽的消化吸收機制及營養(yǎng)功能的研究進展

黃夢君 許淑芳

基金項目：國家自然科學基金面上項目（項目編號：81570740）。

作者簡介：黃夢君（1987—），女，碩士，住院醫(yī)師，研究方向：營養(yǎng)學。

通信作者：許淑芳（1979—），女，博士，研究方向：炎癥性腸病、營養(yǎng)物質(zhì)對免疫功能的影響。

摘要：綜述了食源性低聚肽在人體內(nèi)的消化吸收機制及營養(yǎng)功能的研究進展，并展望了食源性低聚肽的研究方向。

關鍵詞：食源性低聚肽;寡肽;營養(yǎng)功能

將食用性蛋白質(zhì)酶解、離心、純化等步驟處理得到的新型蛋白水解產(chǎn)品可稱為食源性低聚肽。制作食源性肽的途徑眾多，根據(jù)制作原料食用性蛋白質(zhì)屬性由來的區(qū)別，可將其分為兩大類：即動物以及植物源蛋白肽[1]。而食源性低聚肽是指相對分子質(zhì)量小于100 Da的一類食源性肽，故也曾被稱為小肽或寡肽[2]。經(jīng)現(xiàn)代科學研究顯示，無論是以完整的蛋白質(zhì)為攝氮來源還是以游離的氨基酸為攝氮來源，它們氮元素的吸收率都顯著低于直接以食源性低聚肽為攝氮來源的情況，另外，食源性低聚肽還具有增強免疫功能[3]、改善老化皮膚褶皺[4]、降血糖[5]、降血壓、降血脂[6]等重要的生理功能，因此也被稱為生物活性肽。

近年來，國內(nèi)外許多科研人員對食源性低聚肽做了大量研究[7-9]，現(xiàn)已從各種食源性蛋白質(zhì)的酶解產(chǎn)物中分離純化制作了諸如降血壓肽、降血糖肽、抗氧化肽、免疫調(diào)節(jié)肽、抗菌肽等各類生物活性肽。食源性低聚肽不僅生理功效廣泛，而且安全性極高，發(fā)展前景極大，現(xiàn)已成為全球范圍內(nèi)營養(yǎng)健康產(chǎn)業(yè)功能性食品、醫(yī)用藥品乃至化妝品等領域研究的熱點。而關于食源性低聚肽的消化吸收機制，學術界尚未有明確的定論，過去人們普遍認為，蛋白質(zhì)只有被水解為游離態(tài)的氨基酸后才可被機體吸收利用，低聚肽也只能進一步降解成為游離態(tài)氨基酸才可被吸收[10]。而隨著研究的不斷挖掘，后來有學者提出完整蛋白質(zhì)或其初步降解產(chǎn)生的低聚肽也是可以被機體完整吸收的[11]，食源性低聚肽的消化吸收機制才有了更深入的研究。基于此，本文論述了食源性低聚肽的消化吸收機制以及營養(yǎng)功能，對進一步研究生物活性肽的代謝機理和開發(fā)應用肽類保健品具有重要意義。

1低聚肽的消化吸收

1.1低聚肽的吸收方式

血液循環(huán)中肽類的主要來源是消化道吸收[12]。食源性蛋白質(zhì)在哺乳動物咀嚼和細菌性酶的作用之下，在胃腸道中被消化，其中低聚肽和游離氨基酸主要由小腸通過一個嚴密控制的集成系統(tǒng)吸收。除了向機體供應氨基酸，食源性低聚肽還可以在蛋白質(zhì)消化的過程中形成并不被進一步消化[13]。低聚肽進入小腸時，受到腸絨毛膜刷狀緣周圍氨肽酶A、氨肽酶B的作用，被酶解后最終以游離氨基酸或者直接以低聚肽的形式被機體完整吸收，然后經(jīng)過轉(zhuǎn)運系統(tǒng)進入血液循環(huán)到達人體所需的部位。這種酶解消化模式的最終產(chǎn)物主要是低聚肽和少數(shù)游離氨基酸。而這兩類產(chǎn)物的吸收方式是有所區(qū)別的，小腸絨毛膜刷狀緣的肽轉(zhuǎn)運載體負責轉(zhuǎn)運低聚肽，而大量的氨基酸轉(zhuǎn)運載體則負責游離氨基酸的轉(zhuǎn)運和吸收，這兩種運轉(zhuǎn)機制獨立進行互不干涉。而一旦進入細胞，低聚肽也將被細胞內(nèi)的肽酶消化成氨基酸，但吸收率更高[14]。

目前學術界對二肽、三肽等低聚肽的主要吸收方式達成了共識，認為它們以需要載體和能量的主動運輸方式被機體腸道組織直接吸收，此外，部分氨基酸還能在小腸吸收細胞內(nèi)合成為低聚肽，合成的低聚肽進入腸系膜靜脈后被機體組織直接吸收利用[15]，這是有關低聚肽的吸收機制。而對相對分子質(zhì)量較大的多肽（一般指大于3個氨基酸殘基的多肽）的腸道吸收形式和機制還不明確，現(xiàn)主要有以下幾種假說：（1）親水性多肽能利用細胞間的孔隙進行擴散吸收[16];（2）疏水性多肽能利用細胞膜的脂質(zhì)進行擴散。Kessel等[17]構(gòu)建了連續(xù)溶劑模型，測量了Alamethicin（一種長度為20個氨基酸的疏水性抗菌肽）在棕櫚酰-油酰-磷脂酰膽堿囊泡中肽橫向擴散的速率，結(jié)果表明，它涉及能量屏障，可能是由于多肽末端跨越雙層脂質(zhì)轉(zhuǎn)移的自由能;（3）小腸上皮細胞的胞飲或胞吐作用。部分多肽能通過上皮胞飲作用從毛細血管外部轉(zhuǎn)運到上皮細胞內(nèi)部，Toorisaka E等[18]研究發(fā)現(xiàn)，部分蛋白多肽通過M細胞途徑，正是通過這種胞飲，M細胞表面具備吸附小顆粒的功能，可將完整的抗原蛋白經(jīng)過胞吞、胞吐途徑吸收并傳遞至免疫細胞。

1.2低聚肽的轉(zhuǎn)運系統(tǒng)

目前研究認為，低聚肽的轉(zhuǎn)運載體主要位于小腸上皮細胞的刷狀緣膜和基底外側(cè)膜當中[19]。位于刷狀緣膜的載體分為兩種，即肽載體1型（PepT-1）和肽載體2型（PepT-2），這兩種肽載體的結(jié)構(gòu)和功能特性有著類似之處。肽載體1型和肽載體2型都有12個跨膜結(jié)構(gòu)域，而且有一個很大的胞外環(huán)的膜蛋白存在于第九、十兩個跨膜結(jié)構(gòu)域的中間[20]。研究表明，PEpT-1可以可變地招募沿整個腸道，包括最遠端，響應于管腔蛋白源含量的變化。這種適應性反應可能是功能性的保持蛋白質(zhì)在腸道內(nèi)吸收的最大效率[21]。

與游離氨基酸的轉(zhuǎn)運不同，低聚肽是在逆濃度差的情況下進行轉(zhuǎn)運的，其可能的轉(zhuǎn)運系統(tǒng)有以下三種情況：（1）依靠H+或是Ca2+濃度電導的主動轉(zhuǎn)運，此過程需要能量。在缺氧或有代謝抑制劑存在的情況下此種轉(zhuǎn)運方式將會被抑制而無法正常進行;（2）在一定的pH環(huán)境下，H+/Na+的交換轉(zhuǎn)運體系。低聚肽轉(zhuǎn)運的動力來源于高能電子沿呼吸鏈傳遞時質(zhì)子形成的電化學梯度，擴散過程無需載體，也與細胞代謝無關，因此這個過程不需要消耗能量，這個過程也被稱為細胞旁路[22]。低聚肽受到質(zhì)子轉(zhuǎn)運產(chǎn)生的動力而影響細胞內(nèi)轉(zhuǎn)運，如此一來，低聚肽便可以易化擴散的形式被吸收入細胞內(nèi)部;（3）谷胱甘肽（GSH）轉(zhuǎn)運體系。GSH的再合成機制也能促進氨基酸向細胞內(nèi)轉(zhuǎn)運，這種轉(zhuǎn)運方式也被稱為“γ谷氨酰基循環(huán)”，這個過程需要消耗能量。不同于上面兩種轉(zhuǎn)運方式，GSH的跨膜轉(zhuǎn)運對H+沒有依賴性，而受Li+、Na+、K+、Ca2+等離子濃度梯度的影響[23]。

1.3低聚肽消化吸收的優(yōu)點

低聚肽在機體內(nèi)的消化吸收主要有六個方面的優(yōu)點：（1）無需分解消化可直接被機體吸收。低聚肽表層被保護膜包裹著，能避免被人體內(nèi)的胃蛋白酶、胰酶等酶或者酸堿物質(zhì)的二次分解，小腸能將其完整的吸收進入人體血液循環(huán)，到達各個組織器官發(fā)揮其功效;（2）吸收速度快。低聚肽的吸收時間與靜脈針劑注射一樣，能迅速進入循環(huán)系統(tǒng)并發(fā)揮作用;（3）吸收效率高達100%。機體吸收低聚肽時，沒有多余的廢物及排泄物，機體能將其全部利用;（4）以主動吸收的方式，活性能順利被肽吸收入體內(nèi);（5）部分低聚肽的吸收無需耗費能量，不會給胃腸功能增添多余的負擔;（6）低聚肽被吸收時能起到載體作用?？蓪⑷梭w攝入的各種營養(yǎng)物質(zhì)運輸?shù)饺梭w各細胞、組織以及器官[24]。

2低聚肽消化吸收的影響因素

低聚肽的消化吸收不是一個單一的過程，它不僅受到機體消化系統(tǒng)的層層阻礙，而且還與受肽本身的理化特質(zhì)、日糧蛋白和采食水平、膳食組成、機體生理狀態(tài)以及其他因素（如添加保護劑）的共同影響。

現(xiàn)階段的研究表明，就肽鏈長度來說，低聚肽較多肽更易被吸收;就氨基酸構(gòu)型來說，L型較D型更易被吸收;就化學屬性來說中性肽較酸、堿性肽更易吸收[25]。正如1.1中談到的，機體小腸能完整吸收二肽和三肽，但學術界對于三肽以上的低聚肽能否被完整吸收還有分歧，Grimble等[26]研究發(fā)現(xiàn)，腸道對于二肽、三肽的吸收速率要明顯快于三肽以上的低聚肽;三肽以上的低聚肽被攝入機體腸道后，要進一步水解為二肽、三肽才能被機體吸收利用。但Iqbal等[27]研究發(fā)現(xiàn)，四肽、五肽甚至六肽都能被機體吸收利用。

氨基酸殘基的構(gòu)型也決定著低聚肽的消化吸收。研究顯示，大鼠小腸對谷氨酰胺賴氨酸形式的谷氨酸吸收速度是谷氨酰胺蛋氨酸形式的2倍。此外，氨基酸殘基構(gòu)型也對低聚肽的吸收存在影響。位于N端的賴氨酸與組氨酸結(jié)合成二肽時要快于位于C端時的結(jié)合情況;而當賴氨酸在C端與谷氨酸結(jié)合成二肽時，吸收速度則更加快。低聚肽轉(zhuǎn)運載體也影響著其吸收效率，對支鏈氨基酸、甲硫氨酸或苯丙氨酸的等側(cè)鏈體積大、具有疏水性的底物低聚肽吸收能力較強，而對帶電荷、具有親水性的低聚肽肽吸收能力較弱[28]。

Raghunath等[29]分別以動植物兩類食源性蛋白飼喂小鼠，確定的日糧蛋白水平為20%，分析小鼠回腸濾液后發(fā)現(xiàn)，動物蛋白飼喂組的小鼠含低聚肽比例較大肽，植物蛋白飼喂組小鼠則有更多的游離氨基酸。由此可以推斷出，優(yōu)質(zhì)蛋白與劣質(zhì)蛋白相比能釋放更多的低聚肽。對人的臨床實驗表明，當飲食被限制時，肽酶活性有所下降;而當飲食恢復正常時，肽酶的活性呈回升趨勢。人體小腸刷狀緣肽酶的活性與飲食中蛋白質(zhì)含量呈正向相關關系，而肽酶的活性直接影響了肽的吸收[30]。

3食源性低聚肽的營養(yǎng)功能

研究顯示，食源性低聚肽具備多項營養(yǎng)功能特性[31]，部分低聚肽鏈本身是以非活性的狀態(tài)存在于蛋白質(zhì)氨基酸序列中，但被體內(nèi)或者體外的肽酶酶解后它們會被釋放出來，最典型的例子就是胃腸道消化的過程，所以能賦予低聚肽各式各樣的生理活性（附表）。雖然生物體內(nèi)食源性低聚肽的含量極其微少，但其營養(yǎng)功能卻十分顯著。此外，食源性低聚肽還可能具有許多其他重要的生理活性，例如類激素和調(diào)節(jié)激素的作用、抑制細菌、降膽固醇、抗血栓、抗病毒、抗癌、調(diào)節(jié)神經(jīng)、荷爾蒙及荷爾蒙調(diào)節(jié)作用、促進生長、調(diào)節(jié)食品風味和硬度等。

4結(jié)論與展望

現(xiàn)階段，國內(nèi)市場已出現(xiàn)多種食源性低聚肽類配料和終端食品，對其營養(yǎng)功能和安全性進行了大量探究，現(xiàn)已對食源性低聚肽類配料具有促進消化吸收、抑制腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、降血壓、降血脂、降血糖、減肥等營養(yǎng)功能基本達成共識，而且安全無毒性[32]。但由于食源性肽類原料組成的復雜性，在其標準法規(guī)、生產(chǎn)技術、功能成分鑒定分析等研究領域，還需要投入大量的精力，不斷規(guī)范肽類產(chǎn)品市場，促進國家對營養(yǎng)保健食品配料相關法律法規(guī)的進一步完善。

目前已經(jīng)從工業(yè)化食源性肽類原料及其下游產(chǎn)品中純化鑒定出了VPP、IPP以及CPP等肽鏈構(gòu)型，這幾種肽鏈構(gòu)型相應的定量分析方法也有所構(gòu)建，故而此類肽類原料已獲批進入成為國家功能保健食品配料來源名單。然而由于大多數(shù)食源性肽類功能因子尚不明確，便無法用于功能保健食品。因此，今后關于食源性低聚肽的研究方向要關注不同肽類原料的氨基酸組成、功能性評價結(jié)果為依據(jù)，著眼于上游食源性肽類原料中功能性肽鏈的純化鑒定、功能因子的確定以及定量分析的方法等方面，為中下游終端研發(fā)功能性食品提供科學依據(jù)。◇

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Research Progress on Digestion and Absorption Mechanism and Nutritional Function of Food Derived Oligopeptides

HUANG Meng-jun，XU Shu-fang

（Department of Nutrition，The Central Hospital of Wuhan，Tongji Medical College，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430014，China）

Abstract：This paper reviewed research progress on digestion and absorption mechanism and nutritional function of food derived oligopeptides in human body，then forecasted the research direction of food derived oligopeptides.

Keywords：food derived oligopeptides;peptide;nutritional function