胶原蛋白生物活性肽的研究进展

１９９６，１８（３）：３６－３７．［７］温鲁．　虫草冲剂研制初报［Ｊ］．　食用菌，１９９８，２０（３）：４０－４１．［８］温鲁．　金针菇冲调粉及其生产新工艺［Ｊ］．　中国食用菌，１９９８，１７（６）：４４－４５．

［９］

王新风，温鲁．　杏鲍菇速溶即食营养保健麦片的研制［Ｊ］．　中国食用菌，２００２，２１（３）：４１－４３．

［１０］温鲁，夏敏，宋虎卫，等．　固体培养蛹虫草核苷类代谢物的产

率［Ｊ］．　食品科学，２００５．

［１１］温鲁．　提高蛹虫草培养物中虫草素含量的研究［Ｊ］．　江苏农

业科学，　２００５．

［１２］刘玉田，孙祖莉．　生物转化灵芝功能食品新工艺研究［Ｊ］．　烟

台大学学报（自然科学版），１９９９，１２（４）：２９８－３０３．

胶原蛋白生物活性肽的研究进展

赵　利１，苏　伟１，胡火根２，戴银根２，杨玉玲３

（１．江西科技师范学院生命科学学院，江苏　南昌 ３３００１３；２．江西省水产技术推广站，江南　南昌

３３００４６；３．南京财经大学食品科学与工程学院，江苏　南京 ２１０００３）

摘 要　：本文介绍了胶原蛋白的结构，综述了胶原蛋白生物活性肽的多种生物活性，包括抑制血管紧张素转换酶、抗氧化、抑制血小板凝结和抗肿瘤活性等，并对胶原蛋白生物活性肽的开发应用前景作了展望。关键词：胶原蛋白；生物活性肽；抑制血管紧张素转化酶；抗氧化；抑制血小板凝结；抗肿瘤

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ Ｃｏｌｌａｇｅｎ　Ｐｅｐｔｉｄｅｓ

ＺＨＡＯ　Ｌｉ１，ＳＵ　Ｗｅｉ１，ＨＵ　Ｈｕｏ－ｇｅｎ２，ＤＡＩ　Ｙｉｎ－ｇｅｎ２，ＹＡＮＧ　Ｙｕ－ｌｉｎｇ３

（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｌｉｆｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，　Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　Ｊｉａｎｇｘｉ ３３００１３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｊｉａｎｇｘｉ　Ａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ　Ｃｅｎｔｅｒ，　Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００４６，Ｃｈｉｎａ；３．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｆｏｏｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｆｉｎａｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ，　Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００３，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ　：Ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｃｏｌｌａｇｅｎ　ｗａｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ａｎｄ　ｂｉｏｌｏｇｙ　ａｃｔｉｖｅ　ｏｆ　ｃｏｌｌａｇｅｎ　ｐｅｐｔｉｄｅｓ，　ｉｎｃｌｕｄｅ　Ａｎｇｉｏｔｅｎｓｉｎ－ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇｅｎｚｙｍｅ　ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ，　ａｎｔｉｏｘｉｄａｔｉｏｎ，　ａｎｔｉ－ｐｌａｔｅｌｅｔ　ｃｌｏｔｔｉｎｇ　ａｎｄ　ａｎｔｉｃａｎｃｅｒ　ｅｔｃ．　ｗｅｒｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ．　Ｔｈｅ　ｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｆｏｒｅｇｒｏｕｎｄ　ｏｆ　ｃｏｌｌａｇｅｎ　ａｃｔｉｖｅ　ｐｅｐｔｉｄｅｓ　ｗａｓ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｌｌａｇｅｎ；ｂｉｏａｃｔｉｖｅ　ｐｅｐｔｉｄｅｓ；Ａｎｇｉｏｔｅｎｓｉｎ－ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ　ｅｎｚｙｍｅ　ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ；ａｎｔｉｏｘｉｄａｔｉｏｎ；ａｎｔｉ－ｐｌａｔｅｌｅｔｃｌｏｔｔｉｎｇ；ａｎｔｉｃａｎｃｅｒ

中图分类号：ＴＳ２０１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－６６３０（２００５）０９－０５７８－０５

收稿日期：２００５－０７－０１

基金项目：江西省科技厅农业攻关计划项目（赣科发计字２００４第２６８号）

作者简介：赵利（１９６７－），女，博士，研究方向是生物技术在食品中的应用。

肽是由氨基酸通过肽键连接而成的化合物，它是机体组织细胞的基本组成部分。生物活性肽是指具有特殊生理功能的肽类物质。１９０２年伦敦大学医学院的Ｂａｙｌｉｓｓ和Ｓｔａｒｔｌｉｎｇ从动物的胃肠中发现了一种能引起胰腺分泌活动的物质，称为分泌素，这是人类第一次发现生物活性肽类物质。此后，伴随着生物化学和分子生物学技术的飞速发展，肽的研究取得了惊人的进展［１］。

长期以来，人们仅仅把食物蛋白质当作一种营养丰富的成分，认为蛋白质只有水解成游离氨基酸后才能被吸收，它只能为人体提供充足的氮源和必需氨基酸，但是在后来的研究中证明大量氨基酸是以２～６个氨基酸组成的寡肽形式被吸收，寡肽有助于肠道吸收［２］。在氨基酸运输系统功能出现障碍的情况下，摄入寡肽却能获得很好的吸收效果。此外，摄入氨基酸和寡肽混合配方

的饮食比摄入完全氨基酸的配方饮食在肠道营养吸收上更为有利，这是因为：（１）在相同浓度和相同氨基酸组成的情况下，寡肽被肠道吸收的速度比混合氨基酸快；（２）用寡肽取代部分游离氨基酸，可以减少游离氨基酸彼此竞争运输系统的机会，间接提高吸收效果；（３）减少不必要的能量消耗，因为相同动能吸收一个寡肽，即相当于吸收了多个氨基酸［３］。大量研究证明，当人体内缺乏一些调节生理功能的肽时，会导致人体机能的改变。因此从营养学的角度出发，在食物结构调整以满足人体必需氨基酸需要的同时，适当补充某些生物活性肽对增强防病抗病能力、延缓衰老都具有深远意义［１］。目前，开发和研究生物活性肽类食品在国际保健品行业中已成为一个焦点。

１胶原蛋白的结构特点

胶原蛋白主要存在于动物的骨、腱、肌鞘、韧带、肌膜、软骨和皮肤中，是结缔组织中极其重要的一种蛋白质，起着支撑器官、保护机体的功能。胶原蛋白的种类很多，一般皮肤和骨骼中的是Ⅰ型胶原蛋白，软骨中的是Ⅱ型胶原蛋白，胚胎皮肤中的是Ⅲ型胶原蛋白，细胞基底膜中的是Ⅳ型胶原蛋白。胶原蛋白由三条多肽链构成三股螺旋结构，即３条多肽链的每条都向左形成左手螺旋，３条肽链再以氢键相互结合形成牢固的右手超螺旋，这种超螺旋结构十分稳定。组成胶原蛋白的主要氨基酸为脯氨酸、甘氨酸和丙氨酸。大多数蛋白质中的同一条多肽链中，氨基酸一般不会有周期性的重复顺序，但胶原蛋白却有“甘氨酰－脯氨酰－羟脯氨酸”、“甘氨酰－脯氨酰－Ｘ”和“甘氨酰－Ｘ－Ｙ”（Ｘ、Ｙ代表除甘氨酰和脯氨酰以外的其它任何氨基酸残基）这样一个三肽的重复顺序存在，“甘氨酰－脯氨酰－Ｘ”三肽的数量大约占全部三肽总和的１／３。胶原蛋白是由遗传形式所决定，其含量随种类而有显著不同。胶原蛋白的氨基酸组成有如下特点：（１）胶原蛋白中缺少Ｃｙｓ和Ｔｒｙ；（２）胶原蛋白Ｇｌｙ的含量几乎占１／３；（３）胶原蛋白中存在羟基赖氨酸和羟基脯氨酸，其它蛋白质中不存在羟基赖氨酸，也很少含有羟基脯氨酸，胶原中脯氨酸和羟基脯氨酸含量是各种蛋白质中最高的；（４）胶原蛋白α－链Ｎ－端氨基酸是焦谷氨酸，它在一般蛋白质中是少见的［４］。

水产胶原蛋白中的脯氨酸和羟脯氨酸的含量比动物胶原蛋白低得多，而其中蛋氨酸的含量却比动物胶原蛋白高得多。脯氨酸和羟脯氨酸起着连结多肽和稳定胶原蛋白三螺旋结构的作用，脯氨酸和羟脯氨酸含量越低的胶原蛋白，其螺旋结构被破坏的温度就越低，因而水产明胶的胶凝温度比陆生动物明胶低。Ｔａｋｅｓｈｉ等人［５］的研究表明，日本鲈鱼胶原蛋白的热变性温度Ｔｄ为３０℃，金枪鱼是２９．７℃，而猪皮胶原蛋白热变性温度Ｔｄ　３７℃。２胶原蛋白中的活性肽

胶原蛋白中蕴藏着多种生物活性肽，如抑制血管紧张素转化酶活性、抑制血小板凝结活性、抗氧化活性、抗肿瘤活性等。

２．１抑制血管紧张素转化酶活性

血管紧张素转化酶（Ａｎｇｉｏｔｅｎｓｉｎ－ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ　ｅｎｚｙｍｅ，ＡＣＥ）（ＥＣ　３．４．１５．１）是一种多功能的二肽羧肽酶，在血压调节过程中起着非常重要的作用。人体的肾脏可以分泌一种特异性的蛋白酶，即肾素。肾素作用于血管紧张素释放出无活性的血管紧张素Ⅰ（十肽ＤＲＶＹＩＨＰＦＨＬ）。ＡＣＥ可以从无活性的血管紧张素Ⅰ的Ｃ－末端水解掉两个氨基酸，形成有活性的血管紧张素Ⅱ（八肽ＤＲＶＹＩＨＰＦ）。血管紧张素Ⅱ是已知最强的缩血管物之一，具有收缩血管平滑肌的效应，可以导致血管收缩，引发高血压。同时ＡＣＥ可水解血管舒缓激肽使其失活，而血管舒缓激肽可以舒张血管、使血压降低。目前血管紧张素转化酶抑制剂（ＡＣＥＩ）是降血压药物中发展最快的一种，但是合成的ＡＣＥＩ停药后会引发＂停药综合症＂，严重威胁着患者的生命安全［６，７］。近来随着天然食物中抑制ＡＣＥ活性物质的不断发现，使得人们看到了非药物治疗高血压中的一条希望之路。ＡＣＥ在肾素－血管紧张素体系、血管舒缓素－激肽体系和免疫体系中的作用见图１［８］。

Ｂｙｕｎ　ＨＧ等人［９］利用三步膜反应器连续用Ａｌｃａｌａｓｅ、链霉蛋白酶Ｅ和胶原酶水解阿拉斯加雪鱼皮明胶，水解物的相对分子质量分布在０．９～１．９ｋＤａ范围内，具有抑制ＡＣＥ活性作用。他们利用凝胶过滤色谱、离子交换色谱和反相高效液相色谱从水解物中分离得到两种具有抑制ＡＣＥ活性的肽Ｇｌｙ－Ｐｒｏ－Ｌｅｕ和Ｇｌｙ－Ｐｒｏ－Ｍｅｔ，它们的ＩＣ５０分别为２．６μｍｏｌ／Ｌ和１７．１３μｍｏｌ／Ｌ。这些结果说明Ｇｌｙ－Ｐｒｏ－Ｌｅｕ可以作为一种新的抗高血压替代品。

Ｋｉｍ　ＳＫ等人［１０］利用三步超滤膜反应器连续用Ａｌｃａｌａｓｅ、链霉蛋白酶Ｅ和胶原酶水解牛皮明胶。这三步水解物的相对分子质量分别分布在４．８～６．６、３．４～６．６和０．９～１．９ｋＤａ范围内。第三步水解物抑制ＡＣＥ的活性高于第一和第二步水解物，它的ＩＣ５０是０．６８９ｍｇ／ｍｌ。他们利用凝胶过滤色谱、离子交换色谱和反相高效液相色谱从水解物中分离得到两种具有抑制ＡＣＥ活性的肽，Ｇｌｙ－Ｐｒｏ－Ｌｅｕ和Ｇｌｙ－Ｐｒｏ－Ｖａｌ，它们的ＩＣ５０分别是２．５５和４．６７μｍｏｌ／Ｌ。

２．２抑制血小板凝集活性

Ｍａｒｕｙａｍａ　Ｓ等人［１１］利用胶原蛋白酶水解物和胶原蛋白相应的合成肽，对纤维蛋白原／凝血酶凝集的抑制效果进行了研究。猪皮胶原蛋白的嗜热菌蛋白酶水解物或细菌胶原酶水解物可以抑制纤维蛋白原／凝血酶的凝集，