多肽物質(zhì)的提取與合成

多肽物質(zhì)的提取與合成

1對(duì)人體的調(diào)節(jié)作用多酚類由20多種天然氨基酸組成，具有不同的組成和配置方式。從2'到復(fù)雜的線性或圓形結(jié)構(gòu)的不同叔叔的總稱，其中一些可以調(diào)節(jié)生物體的生理功能，稱為功能叔叔。功能肽是源于蛋白質(zhì)的多功能化合物,是多樣化且來源充足的食品原料,具有多種人體代謝和生理調(diào)節(jié)功能,如易消化吸收、促進(jìn)免疫、激素調(diào)節(jié)、抗菌、抗病毒、降血壓、降血脂等?，F(xiàn)代營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究發(fā)現(xiàn),人體攝入的蛋白質(zhì)經(jīng)消化道中的酶作用后,大多是以寡肽的形式被消化吸收的,以游離氨基酸形式吸收的比例很小。而且,機(jī)體對(duì)寡肽的吸收代謝速度比對(duì)游離氨基酸快。這主要是因?yàn)楣央呐c游離氨基酸在體內(nèi)有不同的輸送體系。此外,肽在機(jī)體腸道細(xì)胞中還存在許多獨(dú)立的肽酶反應(yīng),加上肽的滲透壓力比氨基酸的小,這就使得一些寡肽能以完整的形式被機(jī)體吸收進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng),并被組織利用。蛋白質(zhì)以多肽的形式被吸收,既避免了氨基酸之間的吸收競(jìng)爭(zhēng),又能減少高滲透壓對(duì)人體產(chǎn)生的不良影響。以多肽的形式為機(jī)體提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),有利于盡快發(fā)揮多肽的功能效應(yīng)。多肽的生物效價(jià)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值比游離氨基酸要高。用功能性多肽開發(fā)有益于人類健康的各類保健食品前景看好。2相關(guān)產(chǎn)品的來源和制備方法2.1功能肽的生產(chǎn)近幾年來,隨著分子生物學(xué)、基因工程及多肽合成技術(shù)的快速發(fā)展,人們按自己的意志合成或表達(dá)各種蛋白質(zhì)和多肽物質(zhì)已成現(xiàn)實(shí)。人類最早發(fā)現(xiàn)功能肽是在1902年,倫敦大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Bayliss和starling從動(dòng)物的胃腸中發(fā)現(xiàn)了促胰液素(Secretin)。迄今為止,人們已從人體、動(dòng)物和植物等生物體中提取或合成了各種具有生理活性的多肽[6~10]。其中,從人體組織中發(fā)現(xiàn)的新型功能肽,如Hackler等從人腦皮層組織中提取的結(jié)構(gòu)為:Tyr-Pro-Lys-GlyNH2的類阿片肽;Gembitsky等從人工培養(yǎng)的黑素細(xì)胞與惡化的黑素瘤細(xì)胞中分離提取的結(jié)構(gòu)為:Pro-Glu-PheGly-NH2的小肽組分,該肽具有抑制黑素瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的作用。此外,利用植物性蛋白質(zhì)生產(chǎn)的功能肽主要有大豆肽、玉米肽、豌豆肽和苦瓜肽等;利用動(dòng)物性蛋白原料生產(chǎn)的功能肽主要有乳蛋白肽、卵蛋白肽、畜蛋白肽、魚蛋白肽和絲蛋白肽等。值得注意的是,由蠶絲蛋白經(jīng)酶解制得的絲肽,具有促進(jìn)酒精代謝、降低膽固醇、預(yù)防癡呆癥等多種生理功能,可用來開發(fā)特種保健食品。此外,我國(guó)每年都有大量農(nóng)業(yè)原料的下腳料和食品加工的殘余物被廢棄,以這些蛋白廢棄物為原料,開發(fā)出高附加值的多肽產(chǎn)品,既環(huán)保又能降低生產(chǎn)成本。如利用雞精加工中的肉渣廢棄物可制成降壓肽;利用紡織工業(yè)中的下腳料繭衣、廢絲可制成降脂肽;利用制油工業(yè)中殘余的脫脂大豆片、葵花籽蛋白質(zhì)和油菜籽蛋白質(zhì)可制成易消化吸收肽等[17~20]。2.2活性多肽及其應(yīng)用目前,國(guó)內(nèi)外制取功能性多肽的方法歸納起來包括:分離提取法、化學(xué)合成法、基因重組法及食品蛋白質(zhì)水解法,不同的方法適合不同的目的,也各有其優(yōu)缺點(diǎn)。常見的用來生產(chǎn)功能肽的方法包括化學(xué)合成法、DNA重組法和酶法,表1較了這幾種方法的不同特性。用化學(xué)合成法生產(chǎn)的功能肽如心臟活性小肽(SmallCardioactiviePeptides,SCPS),其具有刺激心臟活性的作用,可提高心肌細(xì)胞中cAMP的水平。此外,化學(xué)合成的AC-(Arg-Pro-Pro-Phe)n-NHCH3復(fù)合物(n=2,4,6,8,10)具有明顯的抗菌活力,可作抗菌肽開發(fā)利用。生物技術(shù)的革命性成就導(dǎo)致了大量多肽和蛋白質(zhì)類藥物的興起。近年來,越來越多的蛋白多肽類藥物被開發(fā)并用于醫(yī)療實(shí)踐。這類藥物生理活性強(qiáng)、療效高,國(guó)家計(jì)委與科技部聯(lián)合頒布的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)指南中,已將基因工程類多肽藥物列為近期醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。隨著基因工程技術(shù)的快速發(fā)展,基因工程類多肽藥物的研究也日漸興盛。前不久,上海華誼(集團(tuán))公司技術(shù)中心成功研制出rh-YST活性多肽“誼生泰”,它是運(yùn)用基因工程技術(shù)生產(chǎn)的多肽化合物,現(xiàn)已通過臨床前的安全評(píng)價(jià),有望成為新一代治療Ⅱ型糖尿病的國(guó)家新藥。迄今為止生產(chǎn)出的肽類藥物已近百種,涉及到大部分疾病的臨床治療。這表明我國(guó)基因工程多肽生產(chǎn)技術(shù)已取得了相當(dāng)大的突破,多肽類藥物在臨床醫(yī)學(xué)中有巨大的應(yīng)用價(jià)值。酶法生產(chǎn)功能肽有很多優(yōu)點(diǎn),目前該法應(yīng)用較為普遍。Suetsuna等人曾利用蛋白酶水解法從蠕蟲體內(nèi)提取到一種活性四肽,氨基酸序列為:H-Pro-Gly-Val-Ala-OH,其具有抑制血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)的活性,可明顯降低高血壓大鼠的血壓;Yamaoto等也利用酶解法從乳清蛋白中分離到一些分于量小于1000的活性多肽成分。實(shí)驗(yàn)證明,它們可降低高血脂SD大鼠和ICR小鼠血液中的血脂含量,具有一定降血脂作用[32~35]。3大豆蛋白活性肽的食品生產(chǎn)在開發(fā)功能性多肽食品方面,日本、美國(guó)和一些歐洲國(guó)家已推出具有多種功能的食品和食品添加劑,形成了一個(gè)具有極大商業(yè)前景的產(chǎn)業(yè)。在日本、美國(guó)和西歐等國(guó)家和地區(qū),各種酶解活性肽產(chǎn)品現(xiàn)已熱銷。目前,國(guó)內(nèi)外研究較多的功能肽主要有乳肽、大豆肽、高F值寡肽和谷胱甘肽(GSH)。國(guó)外對(duì)乳肽的研究較早,我國(guó)對(duì)乳肽的研究還不多,主要是對(duì)乳肽的生產(chǎn)進(jìn)行蛋白酶的篩選和酶解工藝的優(yōu)化。20世紀(jì)70年代初,美國(guó)首先開發(fā)出大豆肽;日本于80年代開始研制大豆肽,不二制油公司首先采用酶法規(guī)?；a(chǎn)出3種大豆肽,雪印和森永等乳業(yè)公司大豆肽功能食品的生產(chǎn)已具相當(dāng)規(guī)模。我國(guó)近幾年也大量開展了大豆肽生產(chǎn)和應(yīng)用的研究工作。國(guó)內(nèi)已有數(shù)所高校開始研究大豆多肽,并在蛋白酶的選擇,酶解工藝參數(shù)的優(yōu)化,水解液的脫苦、脫鹽及分離精致等方面取得了一定進(jìn)展。目前,大豆蛋白活性肽的產(chǎn)品開發(fā)主要在以下六個(gè)方面進(jìn)行:A.用于醫(yī)藥食品等的添加物,作為中間體供應(yīng)給有關(guān)廠家;B.直接進(jìn)行保健功能食品的開發(fā);C.用于普通食品的開發(fā),增加普通食品的營(yíng)養(yǎng)、新的賣點(diǎn)及產(chǎn)品的附加值;D.在飼料行業(yè)中的應(yīng)用,大豆蛋白活性肽可促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng)和發(fā)育,增強(qiáng)機(jī)體抗病能力;E.作為微生物生長(zhǎng)、繁殖、發(fā)酵的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)和促進(jìn)劑;F.在化妝品方面的應(yīng)用。高F值寡肽是由動(dòng)、植物蛋白經(jīng)酶解后制得的具有高支鏈、低芳香族氨基酸組成的寡肽,以低苯丙氨酸寡肽為代表。高F值寡肽具有獨(dú)特的生理功能。1996年,西班牙的Bautista等人用肌動(dòng)蛋白酶和Kerase中性蛋白酶酶解葵花濃縮蛋白,成功制取了高F值寡肽,產(chǎn)率為56.0%。我國(guó)在1992年首次采用堿性蛋白酶和木瓜蛋白酶降解玉米黃粉,成功地研制出高F值寡肽混合物,產(chǎn)率為7.0%。谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸經(jīng)肽鍵縮合而成的活性三肽,它具有獨(dú)特的生理功能,能保護(hù)生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的巰基,維護(hù)蛋白質(zhì)的正常生物活性。同時(shí)它又是多種酶的輔酶和輔基,因此,被稱為長(zhǎng)壽因子和抗衰老因子。谷胱甘肽廣泛存在于動(dòng)物肝臟、血液、酵母和小麥胚芽中,在蔬菜等植物組織中也有少量分布。日本在50年代開始研制谷胱甘肽,現(xiàn)已在食品加工領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前,我國(guó)用酵母發(fā)酵的方法開發(fā)谷胱甘肽的研究還處于起步階段。4絲肽的分子量分布隨著多肽研究的快速發(fā)展,人們對(duì)于功能性多肽的認(rèn)識(shí)并非只局限于以上幾種常見的多肽,開發(fā)新型多肽基質(zhì)已成必然。目前,對(duì)于絲素蛋白及以其為原料開發(fā)功能性絲肽的研究正盛。絲肽是絲素蛋白水解的中間產(chǎn)物,其氨基酸組成與絲素基本相同,其中人體所必需的八種氨基酸含量約占15%,分子構(gòu)象為無規(guī)則卷曲,呈無序疏松狀。生產(chǎn)絲肽可采用鹽溶、酸解、堿解和酶解等方法,控制不同的水解度,可得到不同分子量分布的絲肽產(chǎn)物。例如,1000以下的絲肽粉味道可口,可直接食用;1000~5000的多肽有良好的保濕性、分散性和溶解性,用于冰淇淋中有良好的起泡性、持泡性和保香性,并使口感良好。而用于化妝品中的絲肽,其分子量一般控制在2000道爾頓以下。我國(guó)對(duì)絲素蛋白及絲肽的研究較晚,處于輿論準(zhǔn)備階段的時(shí)間較長(zhǎng)。直到近幾年,關(guān)于絲蛋白及絲肽的研究才見報(bào)道。如江南大學(xué)食品學(xué)院的王璋教授、軍事經(jīng)濟(jì)學(xué)院的李德遠(yuǎn)等對(duì)絲蛋白的研究,包括可溶性絲素粉制備、絲素酶解及絲肽產(chǎn)物的分離、純化等。福州大學(xué)生物工程研究所的倪莉博士已成功地從絲蛋白水解液中分離出具有抑制血管緊張素轉(zhuǎn)化酶活性的絲肽產(chǎn)物,有望開發(fā)出一種新型的降壓肽保健品。前不久,作者采用復(fù)合酶解工藝水解蠶絲絲素蛋白,并從酶解液中分離出一組絲肽。經(jīng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明,該絲肽具有顯著的調(diào)節(jié)機(jī)體細(xì)胞免疫和體液免疫的功能。并用SDS-PAGE電泳的方法初步分析了絲肽分子量的分布情況,高效液相色譜法(HPLC)分析其氨基酸組成和含量。結(jié)果表明,該絲肽中富含甘氨酸,分子量分布約在1000~6000道爾頓范圍內(nèi)。此外,該功能肽級(jí)分中絲氨酸、半胱氨酸和異亮氨酸的含量也相對(duì)較高。本研究為免疫功能肽的研究與開發(fā)提供了一種優(yōu)良的新型基質(zhì)。5活性多肽的研究與實(shí)踐伴隨著分子生物學(xué)和生物化學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,多肽的研究已取得了劃時(shí)代的進(jìn)展。到目前為止,人們從生物體中發(fā)現(xiàn)及人工合成的多肽已有數(shù)萬種。多肽是人體進(jìn)行代謝和調(diào)控活動(dòng)的重要物質(zhì)。多肽科學(xué)涉及化學(xué)、藥學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域,其主要特點(diǎn)是學(xué)科間的交叉與滲透。對(duì)生物活性多肽尤其是短肽的研究已經(jīng)成為當(dāng)前多