生物活性肽的研究进展

生物活性肽的研究进展

摘要：生物活性肽来源广泛,目前已成为世界范围内的研究热点。生物活性肽具有显著的生理功能,如神经调节、激素作用、免疫调节、抗血栓、抗高血压、降胆固醇、抑菌、抗病毒、抗癌、抗氧化作用等,被誉为21世纪人类健康的新宠儿。本文综述了生物活性肽的种类、生理功能、吸收机制、制备方法、分离检测、以及在生产中的应用的研究进展,以期为生物活性肽的进一步研究和应用提供参考。

关键词：生物活性肽，生理功能，制备，分离纯化，安全性

生物活性肽(Bioactive Peptides,BAP)就是对生物机体的生命活动有益或是具有生理作用的肽类化合物,是一类相对分子质量小于6000Da,具有多种生物学功能的多肽。其分子结构复杂程度不一[1],是介于氨基酸与蛋白质之间的分子聚合物,小至由两个氨基酸组成,大至由数十个氨基酸通过肽键连接而成[2],而且这些多肽可通过磷酸化、糖基化或酰基化而被修饰[1]。多数生物活性肽是以非活性状态存在于蛋白质的长链中,当用适当的蛋白酶水解时,其分子片段与活性被释放出来[3]。

早在100多年前,Matthews就注意到肽的吸收及运转,Agar等首先观察到肠道能完整的转运双甘肽,Newey和Smith提出了肽可被完整转运的证据。但肽类转运的生理意义,并未得到普遍认识,仍被传统的蛋白质消化吸收理论所束缚。直到20世纪80年代,给畜禽饲喂低水平蛋白质并补充合成氨基酸的饲料,畜禽不能获得最佳生长性能和饲料转化效率,小肽的作用才被人们所重视[4]。现代生物代谢研究发现:人类摄取的蛋白质经过消化道的多种酶水解后,不像以前认为的那样仅以氨基酸的形式吸收,更多的是以低肽的形式直接吸收,而且二肽和三肽的吸收速度比相同组成的氨基酸还要快[2]。这些小肽类物质能够直接参与消化、代谢及内分泌的调节,其吸收机制优于蛋白质和氨基酸。这是“肽”研究理论和实践的重大突破[5]。另一种观点:从生物多样性来看,生物的各种功能大多来自于蛋白质的多样性。这种由20种左右氨基酸残基形成的多肽链,是一个具有天文数字般庞大的家系。其序列的多样性足以产生生物体所有复杂的生理调节功能。也就是说,理论上所有的生物功能肽都可能以短肽的形式找到[6]。这些短肽就是生物活性肽,它们具有多种多样的生理功能,如激素作用、免疫调节、抗血栓、抗高血压、降胆固醇、抑菌、抗病毒、抗癌作用等[3]。这些功能是原蛋白质或组成氨基酸所不具备的独特的生理机能,且许多活性肽的组成氨基酸并不一定是必需氨基酸。这就为利用蛋白质资源,特别是那些原本认为生物效价不高的蛋白质资源利用提供了新的机遇[2]。

1 生物活性肽种类及功能特性

功能性小肽具有激素、生长因子和神经递质功能，在调节动物生长发育等方面起着非常重要作用。生物活性肽生理作用主要表现在以下几个方面（1）调节免疫力（2）诱食肽（3）调节激素分泌（4）抗氧化（5）结合矿物质，促进矿物质吸收（6）呈味（7）抗菌（8）抗癌（9）抗高血压。

1.1 免疫活性肽[7]

免疫活性肽能够刺激机体淋巴细胞的增殖，增强巨噬细胞的吞噬功能，提高机体抵御外界病原体感染的能力，降低机体发病率。从人乳和牛乳的酪蛋白中已检测到具有免疫刺激活性的肽片段，这些肽具有刺激巨噬细胞吞噬能力的作用。

另外，乳蛋白、大豆蛋白和大米蛋白等通过适当酶解处理也可产生具有免疫活性的肽类物质。

1.2 抗菌活性肽

抗菌活性肽通常由细菌、真菌产生，或从动植物体中分离。它们尽管在结构上千差万别，但几乎所有的抗菌肽都是阳离子型的，两亲结构是它们的共同特征[8]。国内外研究成果表明，抗菌肽对部分细菌、真菌、原虫、病毒及癌细胞等均具有强大的杀伤作用。临床试验也表明，抗菌肽能够增强机体抵抗病原微生物的能力，而且在体内还不容易产生耐药性。

1.3 抗高血压活性肽

血压是在血管紧张素转换酶（ACE）作用下进行调节，不具活性血管紧张素I 在ACE作用下可转变为有收缩血管平滑肌活性，引起血压升高的血管紧张素II，通过抑制 ACE 活性，可起到降压作用[9]；但对动物正常血压无降压作用。降血压肽是具有抑制ACE活性的肽类，来源广泛，将大豆、小麦、玉米、畜肉、鱼肉、牛乳、鸡蛋等食物酶解可得到不同活性的抑制肽[10]。也可从蔬菜蛋白、麸皮玉米醇溶蛋白、大麦醇溶蛋白、大蒜和油菜籽中分离得到[11]。

1.4 抗氧化活性肽

目前,氧化作用是人类老化现象的重要原因这一观点已经得到证实。健康的人体内必须具有稳定和清除自由基的自我保护机制——抗氧化酶系统,但是这种抗氧化酶系统的活性和含量水平,容易受体内外多种因素干扰而降低,如果不能及时从食物中补充足够的抗氧化物质,就会导致自由基积累,过剩的自由基氧化,很容易成为细胞衰亡的分子基础,因而会加快人体衰老进程,并引发多种疾病。现已证实:肿瘤、关节炎、血液病、肝病、肺病、心脑血管病等几十种疾病的发生,都与过剩自由基损害有关。多肽的抗氧化机理包括:给抗氧化酶提供氢、螯合金属离子以及捕捉自由基等。生物体内的许多具有抗氧化活性的物质属于蛋白质类,由于蛋白质具有优良的乳化特性,能在油水界面起介导作用,因此其在清除生物体内过量自由基,抑制膜脂质过氧化方面具有重要意义。

1.5 矿质元素吸收促进肽

小肽的氨基酸残基可与金属离子螯合，可以避免肠腔中拮抗因子及其它影响因子对矿物元素的沉淀或吸附作用，从而显著促进钙、磷等矿物质和微量元素的吸收。牛乳酪蛋白能够稳定钙离子和磷酸离子。利用胰蛋白酶消化水解酪蛋白产生含磷酸化丝氨酸残基的酪蛋白磷酸肽(CPPs),CPP有α-和β-两种,分别由α-酪蛋白和β-酪蛋白水解产生[12]。α-CPP从αs1-酪蛋白的N-末端的第43个氨基酸残基开始,到第79个氨基酸残基结束,含有几个具有高级电荷的丝氨酰基部分;而β-CPP从β-酪蛋白N-末端的第一个氨基酸开始到第25个氨基酸结束,含有4个丝氨酰基部分的蛋白质一级结构序列[13]。这些磷酸化的丝氨酸是酪蛋白和磷酸钙之间作用形成胶团的活性结构。高度磷酸化的CPP对钙的结合能力很强,说明CPP中的丝氨酰的磷酸化对结合钙离子并能够提高钙的生物利用度。

1.6 消化吸收调节肽

阿片肽可通过结合在特定的阿片受体上来调节胃肠动力、消化、吸收、摄食及内分泌机能。动物的中枢或肌间神经丛和平滑肌上分布有阿片肽受体。酪啡肽可延迟胃排空及抑制消化物在小肠内的推进,酪蛋白阿片肽具有延长胃肠蠕动时间和刺激胃肠激素的释放等功能。根据此特点，这些肽用于动物生产中，可延长消化物在小肠中的停留时间，增加营养物质的吸收，并对幼龄动物的腹泻有抑制作用。在动物生产实践中，已有日粮中添加酪蛋白内啡肽、微量肽制品提高动