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、微量肽制品提高动物生产性能的报道。

1.7 神经活性肽神经活性肽包括类鸦片活性肽如脑啡肽,以及其它神经活性肽如生长激素抑制剂、舒缓激肽和促甲状腺释放激素等[5],能够作为激素和神经递质与体内的μ、δ、γ-受体相互作用,可起到镇痛、调节呼吸及体温等功能[1]。

神经活性肽主要存在于牛乳、鲔鱼、大豆及其它豆类等许多食品蛋白质的水解物中,能够调节神经的信息传递,现已成为食品药理学的研究焦点之一[14]。

1.8 表面活性肽从酪蛋白、乳清、大豆和麸皮水解物分离得到的某些肽具有表面活性剂的作用,如从酪蛋白中得到的多肽片段β-CN(193~209)和β-CN(1~25)可以作为食品的稳定剂和乳化剂。

某些糖肽及其衍生物对一些食品和饮料的稳定性有重要作用,如糖肽在啤酒泡沫的形成和稳定中有重要作用。

1.9 抗癌多肽近年来，具有抗肿瘤的生物活性肽在临床应用研究己受到广泛关注。

这些生物活性肽通常从海洋生物、陆地动植物体内分离得到，根据不同结构（如单链、环状、多条肽链）均发挥不同抗肿瘤和癌细胞作用。

与此同时，有些肽类如槲寄生肽，其基本母核与茜草环己肽类似，其动物体内外抗肿瘤作用研究结果显示，可对小鼠肉瘤细胞S180、未分化肉瘤细胞系 S37、肺癌细胞系 Le wis、白血病细胞系 P38等动物移植性肿瘤均具有明显抑制作用；同时还具有免疫调节作用；能诱导 IL–1、IFN、TNF–α等释放。

1.10 呈味肽呈味肽包括甜味肽、酸味肽、咸味肽和苦味肽等,这些肽类添加到食品中,能明显改变食品原有的口感。

同时这些肽类,如咸味肽,由于可作为无钠调味剂,能为糖尿病患者和高血压患者所用,所以可作为保健食品。

苦味肽可从发酵食品如奶酪、可可、米酒和蛋白水解产物中分离得到,添加到许多食物如啤酒、咖啡、果汁和奶酪中,形成这些食品的特殊口感,而且还没有副作用,对人体是安全的。

2 生物活性肽的吸收机制及特点生物活性肽主要是激活体内有关酶系,促进中间代谢膜的通透性,或通过控制DNA转录或翻译而影响特异的蛋白合成,最终产生特定的生理效应或发挥其药理作用。

小肽在生物体内作为载体和运输工具,将摄入的营养物质输送到人体各个部位,充分发挥其功能[15]。

小肽与游离氨基酸的吸收机制不同,小肽的吸收是逆浓度梯度进行的,其转运系统可能有以下3种:第1种是依赖H+浓度或Ca2+浓度的主动转运过程,需要消耗ATP,这种转运方式在缺氧或添加代谢抑制剂的情况下被抑制;第2种是具有pH依赖性的非耗能性Na+/H+交换转运系统[16],肽转运的动力来源于质子的电化学梯度,质子向细胞内转运产生的动力驱使肽向细胞内运动,这样肽就以易化扩散的形式进入细胞,引起细胞浆的pH值下降,从而活化Na+/H+通道,H+被释出细胞,细胞内的pH恢复到原来水平,然后Na+/K+-ATP酶再将Na+泵出胞膜,此过程需要消耗ATP;第3种是谷胱甘肽(GSH)转运系统[17],GSH的跨膜转运可被Na+、K+、Li+、Ca2+、Mn2+激活,其中受Ca2+的影响最大,这些离子可能跟参与肽转运的某些酶活性有关,该系统的膜外最适pH为7. 5,而且GSH转运载体具有底物专一性,即只能转运GSH,这可能是由于GSH在生物膜内具有抗氧化的功能,故该系统具有十分重要的意义[1,18]。

生物活性肽吸收机制有六大特点:(1)不需消化,直接吸收。

它表面有一层保护膜,不会受到人体内的胃蛋白酶、胰酶等酶及酸碱物质的二次水解,它以完整的形式直接进入小肠,被小肠吸收,进入人体循环系统,发挥其功能;(2)吸收特别快。

吸收进入循环系统的时间,如同静脉针剂注射一样,快速发挥作用;(3)它具有100%吸收的特点。

吸收时,没有任何废物及排泄物,能被人体全部利用;(4)主动吸收,迫使活性肽吸收入体内;(5)吸收时,不需耗费人体能量,不会增加胃肠功能负担;(6)起载体作用。

它可将人所食的各种营养物质运载输送到人体各细胞、组织、器官[1]。

3 生物活性肽的制备人们获得生物活性肽的途经详细分下来主要有5种：①生物提取，提取存在于生物体中的各类天然活性肽，如从细菌、真菌、动植物等生物体内提取激素、酶抑制剂等天然活性肽；②酸或碱水解，该法虽简单价廉，但酸水解会破坏L一型氨基酸使其转变为D一型氨基酸和有毒物质，而碱水解产物有异味，水解难控制而应用较少；③化学合成，采用液相或固相化学合成法可制取任意需要的活性肽，但因成本高，副反应物及残留化合物多，目前此方法仅在实验规模中使用；④重组DNA法，该法制取活性肽的试验研究尚在进行中；⑤酶法生产，该法是目前生产活性肽的最主要的方法，其优点是产品安全性极高，生产条件温和、高效，对蛋白质营养价值破坏小，可定位生产特定的肽，成本低。