植物源活性肽研究進展

1、植物源生物活性肽的研究進展多肽是由天然氨基酸以不同組成和排列方式構(gòu)成的從二肽到復(fù)雜的線性、環(huán)形結(jié)構(gòu)的不同肽類的總稱，其中可調(diào)節(jié)生物體生理功能的多肽稱為生物活性肽。與蛋白質(zhì)相比，活性肽不僅有比蛋白質(zhì)更好的消化吸收性能，還具有促進免疫、調(diào)節(jié)激素、抗菌、抗病毒、降血壓和降血脂等生理機能。此外活性肽還有較好的酸、熱穩(wěn)定性，水溶性及粘度隨濃度變化遲鈍等優(yōu)點，易于作為功能因子添加到各種食品中。我國農(nóng)作物種類品種繁多，利用這些廉價的植物蛋白開發(fā)具有高附加值的生物活性肽產(chǎn)品，越來越受到重視。本文重點綜述了降血壓肽、抗氧化鈦、降膽固醇肽這3類生物活性肽的研究進展，將其結(jié)構(gòu)特征與生理功能的關(guān)系進行了歸納，同時歸納

2、了活性肽的生理功能，并指出其發(fā)展應(yīng)用前景。1. 生物活性肽的生理功能1.1抗菌活性抗菌活性肽通常由細菌、真菌產(chǎn)生，或從動植物體中分離。它們盡管在結(jié)構(gòu)上千差萬別，但幾乎所有的抗菌肽都是陽離子型的，兩親結(jié)構(gòu)是它們的共同特征。國內(nèi)外研究成果表明，抗菌肽對部分細菌、真菌、原蟲、病毒及癌細胞等均具有強大的殺傷作用。臨床試驗也表明，抗菌肽能夠增強機體抵抗病原微生物的能力，而且在體內(nèi)還不容易產(chǎn)生耐藥性。1.2免疫活性免疫活性肽能夠刺激機體淋巴細胞的增殖，增強巨噬細胞的吞噬功能，提高機體抵御外界病原體感染的能力，降低機體發(fā)病率。從人乳和牛乳的酪蛋白中已檢測到具有免疫刺激活性的肽片段，這些肽具有刺激巨噬細胞吞噬

3、能力的作用。另外，乳蛋白、大豆蛋白和大米蛋白等通過適當(dāng)酶解處理也可產(chǎn)生具有免疫活性的肽類物質(zhì)。I. 3抗高血壓活性血壓是在血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(angiotensin-convertionenzyme，ACE)的作用下進行調(diào)節(jié)的，血管緊張素I在ACE的作用下可轉(zhuǎn)化為有活性的血管緊張素II, 使血管平滑肌收縮，引起血壓升高。降血壓肽是具有抑制ACE活性的肽類，來源廣泛，ACE抑制肽的主要來源是乳制品和魚蛋白(沙丁魚、金槍魚、鰹魚），而且從植物蛋白（大豆、小麥、玉米）、肉類、雞蛋以及其它水產(chǎn)品（小蝦、螃蟹、海藻、牡蠣、海蜇）的酶解物中也分離得到了ace抑制肽。此外，海洋膠原蛋白肽也可抑制或促進脂肪內(nèi)分

4、泌激素的表達而發(fā)揮降血壓、抗動脈粥樣硬化等作用。1.4抗氧化活性抗氧化活性肽是最近被廣泛研究的一類天然活性肽，它們能夠清除自由基,減緩或抑制氧化反應(yīng)。其抗氧化機理包括：給抗氧化酶提供氫、緩沖生理pH值、螯合金屬離子和捕捉自由基等。1.5調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)5肽類是神經(jīng)系統(tǒng)的重要活性物質(zhì)，對神經(jīng)系統(tǒng)有調(diào)節(jié)作用的肽包括阿片肽和阿片拮抗肽、內(nèi)源性阿片肽。外源性阿片肽可刺激胰島素和生長抑制素的釋放，調(diào)節(jié)腸道活動，提高攝食量，促進水分與電解質(zhì)的吸收，具有鎮(zhèn)靜去痛、調(diào)節(jié)情緒和交感神經(jīng)的作用。許多調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)的活性肽可由牛奶、魚、大豆和谷物蛋白質(zhì)酶解得到。1.6抑制血小板聚集和血管收縮6活性肽能有效促進血小板中前列

5、腺環(huán)素（PG12）的生成，對血小板聚集和血管收縮都有很強的抑制作用，并可對抗血栓A2（TXA2）發(fā)生作用，有效地防止血栓素形成，對防止心肌梗塞和腦梗塞的發(fā)生有重要作用。1.7促進礦物質(zhì)元素吸收小肽的氨基酸殘基可與金屬離子螯合，可以避免腸腔中拮抗因子及其它影響因子對礦物元素的沉淀或吸附作用，從而顯著促進鈣、磷等礦物質(zhì)和微量元素的吸收。1.8其它活性研究人員還發(fā)現(xiàn)了具有降血脂、醒酒護肝、抗疲勞、抗衰老、抗腫瘤、抗艾滋病等生理功能的生物活性肽。2. 生物源植物活性肽的研究進展2.1植物源降血壓肽血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（ACE）抑制劑是降血壓藥物中發(fā)展最快的一類，然而合成藥物有一些不良反應(yīng)，如引發(fā)干咳、皮疹

6、、血管性水腫、蛋白尿、白細胞減少和停藥綜合癥等。最近幾年研究發(fā)現(xiàn)，來源于食物蛋白的降壓肽（ACE抑制肽）沒有上述副作用，且僅對高血壓患者起降壓作用，對正常人無降壓作用。ACE抑制肽已成為研究最熱門的一類生物活性肽。植物源降血壓肽在國外研究比較深入。Dziuba等研究發(fā)現(xiàn)，大豆蛋白酶解物有良好的降血壓作用，具有抑制ACE的活性的功效。Zae-lkShin等利用高效液相色譜從大豆酶解液中提純得到ACE抑制活性最強的片段，此肽能降低自發(fā)性高血壓大鼠的心臟收縮壓，每1kg體重注射5mg能顯著降低心臟收縮壓61mmHg（PvO.Ol）,這表明從大豆蛋白中獲得的ACE抑制肽在動物體內(nèi)具有抗高血壓活性。Su

7、h等從玉米谷蛋白水解物中分離出一種序列為Pro-Ser-Gly-Gln-Tyr-Tyr的膜結(jié)合蛋白肽，它廣泛存在于生物體內(nèi)，在肺毛細管內(nèi)皮細胞的含量最為豐富，通過參與體內(nèi)腎素-血管緊張素系統(tǒng)（RAS）和激肽釋放酶-激肽系統(tǒng)（KKS）對血壓起重要調(diào)節(jié)作用。Min-SukMa等從苦養(yǎng)制備的ACE抑制肽中分離純化出一種三肽，其組成為GlyPro-Pro。MarczakED等用枯草桿菌蛋白酶酶解油菜籽蛋白得到4個具有降血壓作用的短肽：Val-Trp、ValTrp-Ile-Ser、Ile-Tyr、Arg-Ile-Tyr。降壓肽進入小腸后只有被完整吸收并以活性形式進入心血管系統(tǒng)才能產(chǎn)生降壓活性，說明肽的結(jié)

8、構(gòu)起著重要作用。從相對分子質(zhì)量大小而言，大多數(shù)ACE抑制肽是含有39個氨基酸的短肽，而一般具有較好降壓效果的乳源蛋白肽多為含610個氨基酸殘基的肽段，也有極個別的由27個氨基酸組成11O雖然肽鏈過長可能導(dǎo)致生物活性低，但是食物中含有的1051個氨基酸殘基的肽鏈可以在腸道中被完全吸收并產(chǎn)生生物活性12O從氨基酸組成來看，C末端的氨基酸序列對ACE抑制肽的活性有很大影響，大多數(shù)天然的ACE抑制肽C末端含Ala-Pro或Pro-Pro殘基。從乳酪蛋白、金槍魚肌肉蛋白質(zhì)及玉米蛋白酶解物中分離的具有較強ACE抑制活性的肽在C端都有Pro殘基。大多數(shù)酪蛋白來源的ACE抑制肽C端的氨基酸殘基都為Pro、Ly

9、s、Arg等疏水氨基酸（芳香或支鏈氨基酸）。大量研究表明，ACE抑制肽的活性強度也受C端Pro殘基臨近氨基酸的影響，當(dāng)C端臨近氨基酸是疏水性氨基酸時，其ACE抑制活性較高。此外，肽鏈N端具有芳香環(huán)氨基酸和堿性氨基酸時，能提高降壓效果。肽的疏水性也是影響其活性的重要因素，高親水性無法使肽接近ACE活性部位而導(dǎo)致活性較弱或無活性M3。2.2抗氧化肽氧化應(yīng)激反應(yīng)過程中不斷產(chǎn)生氧自由基（ROS）,ROS能對許多生物大分子，比如DNA、蛋白質(zhì)、脂肪酸產(chǎn)生破環(huán)作用，造成其相關(guān)結(jié)構(gòu)和細胞功能的損傷Ml。到目前為止，醫(yī)學(xué)界已發(fā)現(xiàn)近百種疾病都與自由基有關(guān),尤其是退化性疾病，如動脈粥樣硬化、腫瘤、白內(nèi)障、輻射損傷

10、、燒傷、衰老、關(guān)節(jié)炎、肺病、腎病與肝病等。對于一些病毒性和細菌性疾病，雖然病原不是自由基，但自由基也在其中起推波助瀾的作用。而抗氧化劑能捕獲并中和自由基，從而去除自由基對人體的損害。食源性抗氧化肽的蛋白來源非常廣泛，植物蛋白原料主要包括大豆、核桃、黑豆、麥胚、鷹嘴豆、玉米、菜籽、花生、大米、米渣、米糠、花椒籽仁等，其中大豆蛋白是目前研究最深入的一種制備抗氧化肽的植物性原料；動物蛋白原料主要包括草魚、泥鰍等16-17。此外牛乳酪蛋白、乳清蛋白等的水解物均可分離出抗氧化肽。構(gòu)成肽的氨基酸種類、數(shù)量及氨基酸排列順序決定肽的抗氧化能力。相關(guān)資料報道分子質(zhì)量在10003000Da的肽段活性較強，且肽鏈中

11、疏水性氨基酸、芳香環(huán)氨基酸的含量較高時，其抗氧化活性顯著"I；含硫氨基酸（如Met、Cys）對肽段的抗氧化活性有較大貢獻。也有研九認為含堿性氨基酸（如Lys、Arg）的活性肽可作為電子受體，奪取不飽和脂肪酸氧化形成的自由基的電子，從而阻斷因自由基引發(fā)的不飽和脂肪酸氧化鏈的延長20。另外，組氨酸被認為是對抗氧化活性有重要貢獻的氨基酸，如含組氨酸的肽可作為金屬離子鰲合劑、單線態(tài)氧淬滅劑和-OH清除劑而表現(xiàn)出較強的抗氧化性能32。含有組氨酸的肽的抗氧化能力與它的供氫能力，誘捕超氧化物自由基的能力以及與咪唑基上的金屬離子螯合的能力有關(guān)。在含有2個組氨酸的二肽的N末端上增加一個亮氨酸或脯氨酸殘

12、基，可以提高肽的抗氧化能力。研究還發(fā)現(xiàn)含組氨酸的Pro-His-His序列不僅具有較強的抗氧化性，而且與非肽類抗氧化劑有協(xié)同效應(yīng)21。然而Chen等匚2研究發(fā)現(xiàn)，人工合成的含有組氨酸的短肽單獨存在時并不具有抗氧化的活性，因此，抗氧化肽所具有的抗氧化活性是所有肽協(xié)同作用的結(jié)果。上述研究表明肽鏈及肽的特定結(jié)構(gòu)對肽的抗氧化能力起關(guān)鍵作用。然而，最近對乳清蛋白水解物抗氧化活性的研究表明,肽的聯(lián)接或肽的結(jié)構(gòu)同樣可以削弱它的抗氧化能力。與游離氨基酸相比，組合肽的結(jié)構(gòu)對其抗氧化性既可以產(chǎn)生增效作用又可以產(chǎn)生對抗效應(yīng)?？寡趸牡慕Y(jié)構(gòu)與活性之間的關(guān)系還有待于進一步的研究。2.3降膽固醇活性肽據(jù)統(tǒng)計，目前中國超過

13、2億人有不同程度的高血脂問題。一般來說,血脂中主要成分是甘油三酯和膽固醇。當(dāng)血漿脂質(zhì)濃度超過正常高限時(TC5.95mmol/L,TG1.81mmol/L)稱為高脂癥。高血脂癥可以誘發(fā)冠心病、高血壓、動脈粥樣硬化、糖尿病等。一直以來，化學(xué)類藥物在治療高血脂癥中占有主導(dǎo)地位。常見的降血脂化學(xué)類藥物主要有他汀類、貝特類、煙酸類、膽酸螯合劑類等，這些藥物雖然作用機制明確，效果好，但長期藥物治療可產(chǎn)生便秘、腹脹、惡心、嘔吐、食欲不振、脫發(fā)、血尿酸升高、葡萄糖耐量降低、肝功能損害、肝毒性反應(yīng)等諸多毒副作用，且中止服藥后血脂迅速回升。食物蛋白中特定氨基酸成分可能會影響血漿膽固醇的水平。研究表明，大豆蛋白和

14、魚類蛋白中較低含量的Met-Gly和Lys-Arg具有較好的降膽固醇作用，而牛酪蛋白可能由于Met-Gly和Lys-Arg含量較高，使血漿膽固醇水平提高23-25°目前關(guān)于降膽固醇肽的報道主要集中于大豆蛋白來源的肽類°研究表明，以來自大豆球蛋白的五肽LPYPR飼喂小鼠,可降低其血漿膽固醇水平LPYPR與抑腸素VPDPR在結(jié)構(gòu)上具有同源性°VPDPR是一種內(nèi)源性肽類激素,它具有降低膽固醇和產(chǎn)生厭食的作用26°另一個來自大豆球蛋白的八肽IAVPGEVA也同樣具有降低膽固醇的作用，LPYPR和IAVPGEVA都可以抑制羥甲基戊二酰輔酶A還原酶（HMGR的活性，

15、HMGR是內(nèi)源性膽固醇合成的關(guān)鍵酶27°對LPYPR和1AVPGEVA的結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系的研究表明，這兩種肽中都含有疏水區(qū)，而這個疏水區(qū)是它們具有生物活性所必需的，疏水序列最長不能超過4個氨基酸°此外，Pro殘基是一個關(guān)鍵的組成成分，它可以位于除N末端以外的任何位置°大豆球蛋白水解物具有顯著的降甘油三酯作用,已鑒定的短肽包括VVYP、VYP及VTL。除大豆蛋白外,從牛乳0乳球蛋白中也分離出一種序列為IIAEK的降膽固醇五肽，且其降膽固醇作用優(yōu)于谷甾醇28。3發(fā)展與展望我國生物活性肽的研究開發(fā)起步晚，基礎(chǔ)和應(yīng)用研究都很薄弱，目前尚處于起步階段。我國在生物活性肽的研究開

16、發(fā)上，從事活性肽的研究單位也多從醫(yī)藥角度出發(fā)，研究力量及投入較少，限制了活性肽藥食用功能的發(fā)揮，市場上國產(chǎn)的活性肽藥品和食品寥寥無幾。但近幾年研究逐步活躍起來，發(fā)展勢頭良好。植物源生物活性肽由于資源豐富，又具有良好的生理功能和較高安全性，可作為功能性食品基料添加到各類食品中去，目前已有多種生物活性肽如降血壓肽、促進鈣質(zhì)吸收肽獲得了工業(yè)化生產(chǎn)。但就目前情況來看，生產(chǎn)植物源活性肽的原料主要集中在大豆、玉米、小麥這些大宗糧食作物上。我國是一個農(nóng)業(yè)大國,農(nóng)作物的種類多、產(chǎn)量多，如果能對其它農(nóng)作物資源如養(yǎng)麥、燕麥等加以利用，且在制備技術(shù)、生產(chǎn)成本和生理功效方面有更大突破，將會促進形成良好的市場前景和社會

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