分离生物活性肽的膜工艺设备

1996年，西班牙的Bautista等人用肌动蛋白酶和 Kerase中性蛋白酶酶解葵花浓缩蛋白，制取高F值寡肽， 产率为24.8％，F值为20.47，AAA含量为1.01％。王梅 也在1992年首次采用碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶降解玉米 黄粉；成功地研制出高F值寡肽混合物，产率为7.9％， F值为31.00，AAA含量为0.06％，完全符合高F值制剂 的要求，为解决玉米湿法淀粉厂副产品──黄粉的综合 利用开创了新路子。 高F值寡肽具有消除或减轻肝性脑病症状、改善肝 功能和改善多种病人蛋白质营养失常状态及抗疲劳等功 能，除可制作治疗肝疾药品外，还可广泛用作保肝、护 肝功能食品，烧伤、外科手术、脓毒血症等高付出病人 及消化酶缺乏患者的蛋白营养食品和肠道营养剂，高强 度劳动者和运动员食品营养强化剂等。
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（GSH）与一些卤化有机物、环氧化等结合， 降低环氧化物的毒性，对基体起保护作用。
抗菌多肽(Antimicrobial peptides）
抗菌肽是生物体经诱导产生的一种具有生物
活性的小分子肽，可分为环状肽、唐肽和脂 肽3类。在动植物防御病原微生物的感染中起 到重要的防御作用。
抗菌肽的抗菌作用机理
我国对乳肽的研究不多，主要是进行蛋白酶的筛选 和酶解工艺的优化，如1991年，肖安乐等人筛选出胰蛋 白酶的胰酶是水解变性乳清蛋白质的最佳酶种；1994年， 王凤翼等人对胰蛋白酶控制水解α－酪蛋白的最佳条件 进行了优选；张和平等人采用胰蛋白酶水解热敏性乳清 蛋白，获得热稳定好、易溶解的多肽，并以此开发出稳 定性良好的乳清饮料；1995年，于江虹也从牛乳酪蛋白 中分离提纯获得酪蛋白磷酸肽，证实了其在小肠中可与 钙、铁等矿物质形成可溶性络合物，促进人体对钙、铁 的吸收；广州市轻工研究所生产的酪蛋白磷酸肽CPP含 量达85％以上，易溶于水，加工性能稳定，已在我国市 场上推出。最近，我国生物工作者开发了采用微生物发 酵控制、蛋白转化率高的乳肽产品，其中氨态氮占20％ 左右、肽态氮占80％左右，产品无不良气味，已获专利； 湖北工学院吴思方等人进行了固定化胰蛋白酶生产酪蛋 白磷酸肽的研究，CPP得率为21.3％，产品中CPP总含 量为15％，此工艺中酶可重复多次使用，既降低了成本， 又有利于产品分离和生产自动化。
④谷胱甘肽（GSH） 谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸经 肽键缩合而成的活性三肽，广泛存在于动物肝脏、 血液、酵母和小麦胚芽中，各种蔬菜等植物组织 中也有少量分布。谷胱甘肽具有独特的生理功能， 被称为长寿因子和抗衰老因子。日本在50年代开 始研制并应用于食品，现已在食品加工领域得到 广泛应用。我国对谷胱甘肽的研究尚处于起步阶 段。 谷胱甘肽的生产方法主要有溶剂萃取法、化 学合成法、微生物发酵法和酶合成法等4种，其 中利用微生物细胞或酶生物合成谷胱甘肽极具发 展潜力，目前即以酵母发酵法生产为主。
20世纪70年代初，美国首先研制出大豆肽，D.S公司建成了 年产5000吨食用大豆肽装置；日本于80年代开始研制大豆肽，不 二制油公司首先采用酶法规模化生产出3种大豆肽，雪印和森永 等乳业公司应用大豆肽生产食品。 我国近几年也开展了大豆肽的生产和应用研究。江西省科学 院高科技中心李雄辉等人采用ASI389中性蛋白酶和木瓜蛋白酶双 酶水解生产大豆肽，使大豆肽生成率为62.9％，肽态氮含量大于 85％，游离氨基酸含量小于8％，平均肽键长度5～8，分子质量 2000左右。双酶水解工艺既缩短了酶解时间、提高了蛋白质水解 度，又减轻了产品苦味。华南理工大学黄惠华等人用木瓜蛋白酶 对大豆分离蛋白进行水解试验，测得木瓜蛋白酶的动力学常数。 另外，无锡轻工大学的葛文光对大豆肽的生理功能及作用效果进 行了研究；郭敏亮采用豆粕生产出大豆肽饮料等。 根据大豆肽的理化特性，可用大豆肽为基本素材，开发肠胃 功能不良者和消化道手术病人康复的肠道营养食品的流态食品、 降胆固醇、降血压、预防心血管疾病的保健食品，增强肌肉和消 除疲劳的运动员食品、婴幼儿及老年人保健食品、促进脂肪代谢 的减肥食品、酸性蛋白饮料和用作促进微生物生长、代谢的发酵 促进剂等。
1.2
生物活性肽定义
定义1：生物活性肽是蛋白质中25个天然氨基酸以不同组成 和排列方式构成的从二肽到复杂的线性、环形结构的不同肽类的 总称，是源于蛋白质的多功能化合物。 定义2：生物活性肽指的是一类分子量小于6000D，具有多种 生物学功能的多肽。其分子结构程度不一，可从简单的二肽到环 形大分子多肽，而且这些多肽可通过磷酸化、糖基化或酰基化而 被修饰。 功能 活性肽具有多种人体代谢和生理调节功能，易消化吸收，有 促进免疫、激素调节、抗菌、抗病毒、降血压、降血脂等作用， 食用安全性极高，是当前国际食品界最热门的研究课题和极具发 展前景的功能因子。 特性 ①它有良好的吸收性，它的吸收效率比氨基酸和蛋白质都高。 ②它有独特的生理调节功能，胰岛素调节血糖就是一个例子。 ③肽的活性很高，往往很小的量就能起到很大的作用。
1.3 生物活性肽的分类
1.3 重要活性肽研究简介
①乳肽 早在20世纪50年代，某公司即以乳酪蛋白酶解制取了 第一代的酪蛋白肽和氨基酸混合物，含5～8个氨基酸组 成的肽和70％以上的游离氨基酸，用于低抗原性防过敏 牛奶粉，在市场上行销40多年；60～70年代，开发出第 二代的高度水解乳清蛋白肽混合物，含10～12个氨基酸 组成的肽和40％～60％的游离氨基酸。以上两代产品的 游离氨基酸含量过高，影响了产品的风味和生物效价； 90年代，推出了低度水解乳清蛋白肽混合物，含10～15 个氨基酸组成的肽和20％以下的游离氨基酸，产品风味 明显改善，生物效价提高。 1992年，Haque.Z.U和Mozffar.Z研究了胰蛋白酶、凝 乳蛋白酶等酶的固定化反应器制取乳肽的工艺，可以通 过调节流速来控制反应程度，并通过重复使用酶来降低 成本。1989年，Maubois.J.D.和Ieonil.j.研究了带超滤膜 的酶反应器，在反应器内加入钙和磷酸根离子，用于制 备酪蛋白磷酸肽和去磷酸化酪蛋白多肽。
③高F值寡肽 高F值寡肽即是由动、植物蛋白酶解后制得的具有 高支链、低芳香族氨基酸组成的寡肽，以低苯丙氨酸寡 肽为代表，具有独特的生理功能。F值是指支链氨基酸 （BCAA）与芳香族氨基酸（AAA）的摩尔比值。 1976年，Yamashita等人首次利用胃蛋白酶和链霉 蛋白酶从鱼蛋白和大豆分离蛋白酶解中制得含低苯丙氨 酸的寡肽混合物，产率分别为69.3％和60.9％，苯丙氨 酸含量分别为0.05％和0.23％。1982年，Nakhost等人用 α－胰凝乳蛋白酶和羧肽酶A酶解大豆蛋白，也制得相 似的产物。1986年，Soichi等人进行了多种酶分别酶解 乳清蛋白制取低苯丙氨酸寡肽的多种工艺、方法试验， 结果以胃蛋白酶－链霉蛋白酶两步水解法为佳，产品得 率为81.0％、苯丙氨酸含量为0.30％。1991年，Shinya 等人用嗜碱蛋白酶和肌动蛋白酶水解玉米醇溶蛋白，制 取了无苦味高F值寡肽，产率为56.0％，F值20.00， AAA含量为1.86％。
由于谷胱甘肽分子有一个特异的γ－肽键，决 定了它在人机体中的许多重要生理功能，如蛋白 质和核糖核酸的合成、氧及营养物质的运输、内 源酶的活力、代谢和细胞保护、参与体内三羧酸 循环及糖代谢，具有抗氧化、抗疲劳、抗衰老、 清除体内过多自由基、解毒护肝、预防糖尿病和 癌症等功效，因此而成为机体防御功能肽的代表。 谷胱甘肽除可在临床上用作治疗眼角膜疾病，解 除丙烯酯、氟化物、重金属、一氧化碳、有机溶 剂等中毒症状的解毒药物外，还可用于运动营养 食品和功能食品添加剂等。
分离生物活性肽的膜 处理工艺和设备
专业：化学工艺 姓名： 朱道学
第一部分
生物活性肽
主要内容
1.1 生物活性肽研究简史
1.2 生物活性肽定义、功能、特性、作用 1.3 重要活性肽研究简介
1.4 生物活性肽生产方法
1.5 生物活性肽产品
1.1 生物活性肽研究简史
1.
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1.5 作用机理
谷胱甘肽（Glutathione，简称GSH）
谷胱甘肽（GSH）清除自由基的作用机理
GSH中有1个活泼的琉基-SH，易被氧化脱分
子的GSH失氢后转变为氧化型的谷胱甘肽 （GSSG），但在生物体中起着重要作用的 是还原型的GSH
谷胱甘肽结合反应
谷胱甘肽-S-转移酶能催化还愿型谷胱甘肽
首先结合在质膜上。 接着其分子中的疏水段
和两亲性a-螺旋也插入 到质膜中。 最终通过膜内分子间的 相互位移，抗菌肽分子 聚集形成离子性通道， 使细胞失去膜势而死亡。
作用
人体肽物质来源于蛋白质营养，主要是两个方面， 一是食物在消化过程中蛋白质产生肽，被身体吸收；二 是体内细胞利用蛋白质的降解物氨基酸直接合成。 如果由于营养、消化、疾病等原因，体内肽物质的 缺乏，将会使人体的健康受到影响，例如：免疫能力降 低、消化不良、代谢异常、生长发育障碍等等。进而使 健康人产生疾病，使病人难以康复。 科学家已在人体中发现了100多种生物活性肽，这 些肽具有传递生理信息，调节生理功能的作用，对于人 体的神经、消化、生殖、生长、运动、代谢、循环等系 统的正常生理活动的维持非常重要，所有疾病的发生、 发展、治疗、康复都与肽有关系。 因此，科学家建议，针对身体需求，在满足了人体 的基本营养摄入后，适当补充肽营养，对于健康和疾病 康复是大有好处的。
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70年代神经肽的研究进入高潮，脑啡肽及阿片样肽相 继发现，进入了多肽影响生物胚胎发育的研究。 1975年Hughes和Kosterlitz从人和动物的神经组织中分 离出内源性肽，丰富了生物制药内容，开拓了“细胞 生长调节因子”这一生物制药的新领域。 80年代多肽研究逐渐发展为独立的专业，它包含了生 命科学最新的分子生物学、生物合成、免疫化学、神 经生理、临床医学等多个学科。 90年代人类基因组计划启动。随着科学家们解密一个 个基因，多肽研究及其应用出现了空前繁荣的局面。 迄今为止，多肽的研究已经取得了惊人的成果。人们 发现，存在于生物体的多肽有数万种之多，所有的细 胞都能合成多肽，几乎所有的细胞都受多肽的调节。
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1902年伦敦大学医学院的两位生理学家Bayliss和 Starling在动物胃肠里发现了一种能刺激胰液分泌的神 奇物质。他们把它称为胰泌素。这是人类第一次发现 的多肽物质。 1931年一种命名为P物质的多肽被发现，它能兴奋平滑 肌并能舒张血管而降低血压。科学家们从此开始关注 多肽类物质对神经系统的影响，并把这类物质称为神 经肽。 1953年由Vigneand领导的生化小组第一次完成了生物 活性肽催产素的合成。 50年代末Merrifield发明了多肽固相合成法并因此荣获 诺贝尔化学奖。 60年代初期多肽的研究出现了惊人的发展，多肽的结 构分析、生物功能等都相继取得成果。 1965年我国科学家完成了牛结晶胰岛素的合成，这是 世界上第一次人工合成多肽类生物活性物质。
②大豆肽 大豆肽是大豆蛋白质经酸法或酶法水解后分离、精 制而得到的多肽混合物，以3～6个氨基酸组成的小分子 肽为主，还含有少量大分子肽、游离氨基酸、糖类和无 机盐等成分，分子质量在1000以下。大豆肽的蛋白质含 量为85％左右，其氨基酸组成与大豆蛋白质相同，必需 氨基酸的平衡良好，含量丰富。大豆肽与大豆蛋白相比， 具有消化吸收率高、提供能量迅速、降低胆固醇、降血 压和促进脂肪代谢的生理功能以及无豆腥味、无蛋白变 性、酸性不沉淀、加热不凝固、易溶于水、流动性好等 良好的加工性能，是优良的保健食品素材。 大豆肽的生产有酸法水解和酶法水解。酸法因水解 程度不易控制、生产条件苛刻、氨基酸受到损害而很少 采用；酶法水解易控制、条件温和、不损害氨基酸而大 多被采用。酶的选择至关重要。通常选用胰蛋白酶、胃 蛋白酶等动物蛋白酶，也可选用木瓜和菠萝等植物蛋白 酶。但应用较广的主要是放线菌166、枯草芽孢杆菌 1389、栖土曲霉3942、黑曲霉3350和地衣型芽杆菌2709 等微生物蛋白酶。