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生物活性肽研究现况和进展 李 勇 (北京大学公共卫生学院营养与食品卫生学系,北京, 100083) 摘 要 生物活性肽指对生物机体的生命活动有益或具有生理作用的肽类化合物,包括内源性和外源性生物活 性肽;其吸收机制优于游离氨基酸,且具有氨基酸不可比拟的生理功能和改善食品感官效应。海洋生物活性肽 资源丰富,有增强免疫、 抗氧化、 抗高血压、 抗肿瘤、 抗菌和抗病毒等活性,开发利用前景广阔。 关键词 肽,生物活性肽,海洋生物活性肽,生理功能 收稿日期:2006 - 01 - 03 1 肽和生物活性肽基本概念 肽(peptides)是分子结构介于氨基酸和蛋白质之 间的一类化合物,是蛋白质的结构与功能片段,并使 蛋白质具有数以千万计的生理功能。肽本身也具有 很强的生物活性。氨基酸是其基本构成单位,由2个 或3个氨基酸脱水缩合而成的肽分别叫二肽和三肽, 以此类推为四肽、 五肽。一般说来,肽链上氨基酸数 目在10个以内的叫寡肽,1050个的叫多肽,50个 以上的叫蛋白质。人们习惯上也把寡肽中的二、 三肽 称为小肽。由于构成肽的氨基酸种类、 数目与排列顺 序的不同,决定了肽纷繁复杂的结构与功能。 生物活性肽(biologically active peptide/ bioactive peptide/ biopeptide)是指对生物机体的生命活动有益 或具有生理作用的肽类化合物,又称功能肽(func2 tional peptide)。肽由氨基酸组成,人体存在20种氨 基酸,由不同的氨基酸的种类排列,加上数量排列形 成,再加上还可能有的二级、 三级结构,其种类是十分 庞大的。每一种活性肽都具有独特的组成结构,不同 活性肽的组成结构决定了其功能。此外活性肽在生 物体内的含量是很微量的,但却具有显著的生理活 性。据研究,有些多肽在10 - 7mol/ L 的浓度时仍具 有生理活性,就是说1 mL的多肽用60倍水稀释后, 仍然具有生理功能。而且生物体可依据生理状态来 合成和降解活性肽,因此,具有调节功能的活性肽的 半衰期均很短。1975年Hughes等首先报道从动物 组织中发现了具有类吗啡活性的小肽;1979年Brantl 等从酶解的酪蛋白水解产物中分离到1个七肽物质 (Tyr - Pro - Phe - Pro - Gly - Pro - Ile) , 为-酪蛋 白的第6066氨基酸残基片段,具有阿片活性。阿 片样肽(opioidpeptide)具有类阿片受体配体活性,能 够作为激素和神经递质与体内的受体相互作用,具有 镇痛和调节人体情绪、 呼吸、 脉搏、 体温的功能。内源 性阿片肽包括脑啡肽、 内啡肽、 强啡肽、 孤啡肽。目前 已经从小麦谷蛋白和大米蛋白中提取出了外源性阿 片样肽。它们与普通镇痛剂的不同点是经过消化道 进入人体后无任何副作用,不会有成瘾性,这方面已 成为药理学、 功能食品学研究的热点。目前已经从 动、 植物和微生物中分离出多种多样的生物活性肽。 生物活性肽的结构可以从简单的二肽到较大分子的 多肽(数百个氨基酸)。生物活性肽的生物学意义主 要体现在其吸收机制优于氨基酸和具有氨基酸不可 比拟的生理功能两个方面,其生理功能主要有类吗啡 样活性、 激素和调节激素的作用,对生物体内的酶具 有调节和抑制功能,免疫调节,抗血栓,抗高血压,降 胆固醇,抑制细菌、 病毒,抗癌作用,抗氧化和清除自 由基作用,改善元素吸收和矿物质运输,促进生长,调 节食品风味、 口味和硬度等。因此,生物活性肽是筛 选药物、 制备疫苗和食品添加剂的天然资源宝库。 2 生物活性肽分类 211 按来源分 内源性生物活性肽和外源性生物 活性肽 目前,生物活性肽尚无较为一致的分类方法。按 其来源可分为内源性的生物活性肽和外源性的生物 活性肽两类。内源性生物活性肽即机体内存在的天 然的生物活性肽,主要包括体内一些重要内分泌腺分 泌的肽类激素,如促生长激素释放激素、 促甲状腺素、 肝脏合成的类胰岛素生长因子、 胸腺分泌的胸腺肽、 脾脏中的脾脏活性肽、 胰腺分泌的胰岛素等;由血液 或组织中的蛋白质经专一的蛋白水解酶作用而产生 的组织激肽,如缓激肽、 胰激肽;作为神经递质或神经 专家论坛 2007年第33卷第1期(总第229期) 3 活动调节因子的神经多肽;以及由昆虫、 微生物、 植物 等生物体产生的抗菌肽。其它如阿片肽、 成纤维细胞 生长因子(FGF)、 表皮细胞生长因子(EGF)、 转化生 长因子-(TGF -)、 血小板衍化生长因子(PDGF)、 角化细胞生长因子( KGF)等。外源性生物活性肽包 括存在于动植物和微生物体内的天然生物活性肽和 蛋白质降解后产生的生物活性肽成分,直接或间接来 源于动物食物蛋白质,如动物乳汁,尤其初乳,就可直 接提供多种生物活性肽,包括乳源性表皮生长因子、 神经生长因子、 转化生长因子和胰岛素等;动物饲料 蛋白质原料,包括筋肉、 牛乳酪蛋白、 小麦谷蛋白、 小 麦醇溶蛋白、 玉米醇溶蛋白、 大豆蛋白等在动物胃肠 道消化后可间接提供多种生物活性肽;也可以进行人 工合成,如风味肽、 苦味肽等。外源性生物活性肽进 入机体后可经磷酸化作用、 糖基化作用或酰基化作用 变换为多种其它形式的肽。外源性活性肽与内源性 活性肽的活性中心序列相同或相似,外源性活性肽在 蛋白质消化过程中被释放出来,通过直接与肠道受体 结合参与机体的生理调节作用或被吸收进入血液循 环,从而发挥与内源性活性肽相同的功能。 生物活性肽的来源主要有3种 : (1) 存在于生物 体中的各类天然活性肽。(2)消化过程中产生的或 体外水解蛋白质产生的。(3)通过化学方法(液相或 固相)、 酶法、 重组DNA技术合成。活性肽合成的方 法各有优缺点,方法的选择主要取决于所需肽的长短 和数量。化学法广泛用于生产具有高价值的短的到 中长的药理级肽,如酪啡肽和酪激肽等,但缺点是成 本高,而且在反应过程中对健康和环境可能有害。重 组DNA法也被广泛应用,但现在的趋势是这种方法 仅限用于大肽和蛋白质的生产;许多具有营养特性的 活性肽都是短肽,所以在这方面用重组DNA法是很 有限的。酶法合成肽则有若干优点,其安全性极高, 价廉,易于推广。因此,作为食物和饲料添加剂生产, 酶法合成肽成为最佳选择。国外对生物活性肽进行 了大量的基础研究,并通过应用研究将多种生物活性 肽推向市场,获得了巨大的经济效益,基因工程和蛋 白质工程大大推动了生物活性肽的生产和应用。我 国对生物活性肽的研究主要集中在天然肽的分离、 纯 化上,对基因组合肽库和化学组合肽库的构建、 筛选 及应用才刚刚起步。 212 按功能分 生理活性肽和食品感官肽 从功能上来分,生物活性肽可分为生理活性肽 (physiologically active peptides)和食品感官肽 (pep 2 tides with sensory properties)。前者包括抗菌活性 肽、 免疫活性肽、 抗高血压活性肽、 抗氧化活性肽等。 另有一些生物活性肽可能不发挥重要的生理功能,但 可改善食品的感官性状,称之为食品感官肽,包括味 觉肽(甜味肽、 酸味肽、 苦味肽、 咸味肽)、 增强风味肽、 表面活性肽、 硬度调节肽等。 甜味肽如阿斯巴甜二肽和阿粒甜素被证明是有 效的阿斯巴甜替代品,且其性质稳定,在食品工业中 应用广泛。酸性肽的共同特点是由谷氨酸或天门冬 氨酸这2种酸性氨基酸与其他氨基酸形成寡肽或多 肽,酸性肽不仅存在于食物蛋白的降解产物中,而且 也已经从牛脑和猪脑中分离得到了天然的牛酸性神 经肽和猪酸性神经肽。已经证明,牛酸性神经肽具有 对抗吗啡的成瘾作用,对痴呆大鼠具有治疗作用。这 说明酸性肽不仅对味觉神经末梢直接发挥作用,而且 也对中枢神经的学习记忆功能发挥作用。苦味肽可 从很多食物中分离出来,如干酪、 啤酒、 可可等,并是 这些食物的基本成味物质。咸味肽主要是碱性肽,可 作为无钠调味剂,用于高血压等心脑血管病患者。寡 聚谷氨酸在加入蔬菜和果汁时能掩盖其苦味,因此这 些肽可作为加工食品风味和香味化合物的前体。另 外一些C2肽可通过自身的缓冲作用增强食物的风 味。 213 按取材分 海洋生物活性肽和陆地生物活性 肽 海洋生物活性肽包括鱼类多肽、 扇贝多肽、 海绵 多肽、 海鞘多肽、 海葵多肽、 海藻多肽等;陆地生物活 性肽包括大豆多肽、 乳蛋白活性肽、 麦胚活性肽、 玉米 蛋白肽等。国外如德国、 日本较早开始了乳蛋白活性 肽等的研究开发工作;我国在大豆多肽方面研究的较 多,而海洋生物活性肽的研究在总体上滞后于陆地活 性肽的研究。 3 生物活性肽的吸收 传统观点认为,蛋白质是一类种族特异性很强的 大分子,在体内需经完全消化吸收为氨基酸才可以被 吸收。完整肽进入上皮细胞,而在细胞内水解的吸收 通路的存在被忽视了相当长的时间。早在一百多年 前,就有人提到了肽转运的可能性。1959年Agar等 首先观察到肠道能完整地吸收转运双甘肽,此后 Neway和Smith证实了肽可以被完整转运吸收的观 点。研究认为,蛋白质在肠道中并非全部被水解为氨 基酸,有很大一部分为小肽(一般认为是二肽、 三肽 ) , 食品与发酵工业FOOD AND FERMENTATION INDUSTRIES 4 2007 Vol. 33 No. 1 (Tot al 229) 几乎所有三肽以上的寡肽经小肠黏膜刷状缘肽酶水 解后,以自由氨基的形式吸收和转运。 目前的研究认为,小肽比多肽、L型比D型、 中性 比酸碱性肽更易吸收。二肽和三肽能被完整的吸收, 但三肽以上的寡肽是否能被完整吸收还存在着争议。 肠细胞对游离氨基酸的主动转运存在中性、 碱 性、 酸性氨基酸和亚氨基酸4类系统。游离氨基酸的 逆梯度转运,依靠不同的钠离子泵转运系统而进行。 而小肽的吸收与其完全不同,小肽的吸收是逆梯度 的,其转运系统可能有以下3种 : (1) 依赖氢离子浓 度或钙离子浓度的主动转运过程,需要消耗ATP(三 磷酸腺苷)。这种转运方式在缺氧或添加代谢抑制剂 的情况下被抑制。(2)具有pH依赖性的非耗能性 钠、 氢离子交换系统。(3)谷胱甘肽( GSH)转运系 统。由于谷胱甘肽在生物膜内具有抗氧化作用,因而 GSH转运系统可能具有特殊的生理意义。 总之,小肽与游离氨基酸相比,其吸收机制不同, 小肽的吸收主要依赖于H +或 Ca2 +转运体系,转运具 有耗能低、 转运速度快、 载体不易饱和等优点;游离氨 基酸主要依赖Na + 转运体系,吸收慢,载体易饱和, 吸收时耗能大。因此小肽的吸收速度大于相应游离 氨基酸。而且肽的吸收避免了氨基酸之间的吸收竞 争;吸收进入血液的小肽,以比氨基酸更快的速度被 机体组织利用;肽比游离氨基酸更少高渗性,故可提 高吸收率,减少渗透压问题;寡肽的抗原性比多肽或 其原型蛋白质的抗原性低;寡肽具有良好的感官效 应。总之,肽的吸收机制优于氨基酸,而且营养作用 强于游离氨基酸。 4 生物活性肽的生理功能 411 抗菌活性 抗菌活性肽常见于从动物、 植物、 微生物体内分 离或免疫昆虫获得,多数是50个氨基酸以下的碱性 或正离子肽,富含赖氨酸和精氨酸。具有亲水性和亲 脂性,亲水性使其溶于体液,亲脂性使其与细菌细胞 膜结合,使敏感细菌的细胞膜下形成小孔,致使细胞 泄漏,导致生长受抑直至死亡。从乳链球菌中提取出 来的乳链球菌素是目前唯一被允许使用于食品防腐 且对人体安全的天然防腐剂。从乳铁蛋白中分离出 来的抗菌肽具有拮抗产肠毒素大肠杆菌和李斯特杆 菌的作用。抗菌肽在体内还不容易产生耐药性,因此 有着广泛的应用前景。 412 免疫活性 Jolles等从酪蛋白的降解物中分离出的免疫活性 肽,能激活巨噬细胞的吞噬功能。Berthou等从人乳 酪蛋白的消化物中获得的六肽和三肽,可以通过鼠巨 噬细胞激活绵羊红血细胞的吞噬作用。可提供免疫 活性肽的食物源有大豆蛋白。这些免疫活性肽可与 肠粘膜结合淋巴组织相互作用,而且也可以自由通过 肠壁而直接与外周淋巴细胞发生作用。胸腺肽作为 一种免疫因子已应用于医学临床、 在抗感染、 免疫缺 乏症的治疗上,获得可喜成果。 413 抗氧化作用 抗氧化肽存在于动物肌肉中的肌肽,可在体外抑 制被铁、 血红蛋白、 脂质氧化酶和单态氧催化的脂质 氧化作用。某些肽和蛋白水解物可起着重金属清道 夫作用和过氧化氢分解促进剂的作用,因而可降低自 氧化速率和减少脂肪过氧化氢含量。抗氧化活性肽 添加于肉制品中可预防氧化型脂肪酸败,作为防腐剂 在食品和动物饲料中有广阔的应用前景。 414 抗高血压活性 抗高血压肽主要是通过抑制血管紧张素- 转 换酶,进而影响肾素-血管紧张素-醛固酮系统来实 现对血压影响的。一般认为,抗高血压肽的C末端 的Pro、Phe和Tyr或序列中含有的疏水氨基酸是维 持高活性所必需的。对二肽来说,N未端的芳香氨基 酸与血管紧张素的结合是最有效的。已知的抗高血 压肽大致上有4种来源:来自乳蛋白的肽类;来自酸 乳的肽类;来自鱼贝类(沙丁鱼、 金枪鱼)的肽类;来自 植物的肽类(玉米醇溶蛋白、 无花果)等。 415 降胆固醇作用 研究发现,大豆多肽具有降低血清胆固醇的作 用,与大豆蛋白相比具有特殊的优点。对于胆固醇值 正常的人,没有降低胆固醇的作用,而对于胆固醇值 高的人具有降低胆固醇的作用;对胆固醇值正常的 人,食用高胆固醇含量的食品时,有防止血清胆固醇 值升高的作用;使胆固醇中LDL、VLDL值降低,但 不会使HDL值降低。大豆多肽的降胆固醇作用主要 是通过刺激甲状腺激素分泌,促进胆固醇的胆汁酸 化,使粪便排泄胆固醇增加,从而降低血液胆固醇。 416 结合矿物质 酶解酪蛋白获得的肽可结合和运输二价矿物质 离子,如乳蛋白是矿物质结合肽的主要来源。牛乳蛋 白中含有磷酸肽,其活性中心是磷酸化的丝氨酸和谷 氨酸簇,矿物质结合位点存在于这些氨基酸带负电的 侧链。在中性和碱性pH时(肠道 ) , 酪蛋白磷酸肽 专家论坛 2007年第33卷第1期(总第229期) 5 (CPP)通过磷酸丝氨酸与钙、 锌、 铁等离子结合,由小 肠肠壁细胞吸收后再释放进入血液,从而避免了这些 离子在小肠的中性和偏碱性环境中沉淀,促进了它们 的吸收。动物实验和人群研究也表明,CPP有促进 骨骼和牙齿发育,预防和改善龋齿、 佝偻病、 骨质疏松 等作用,并已上市。 417 促生长作用 促生长肽能促进细胞的生长分化,如大豆蛋白的 酶解物可刺激细菌的生长,特别是乳酸菌族的生长; 从鸡蛋中提取的肽能促进细胞的生长和DNA的合 成;动物循环中存在外源组织蛋白合成促进肽。 418 抗血栓作用 研究人员从北美水蛭中发现一种由39个氨基酸 残基组成的肽,可竞争性地抑制纤维蛋白原与血小板 表面的受体 (GP b) 与 a结合,从而具有抗血小板 聚集的功能和阻断血栓的最终生成。Jolles等发现, 源于牛-酪蛋白的Casoplatelin C11肽可抑制腺苷 酸二磷酸诱导的血小板凝集及其与纤维蛋白原结合 的作用。抗血栓肽的发现和进一步的开发利用将为 血栓类疾病的预防和治疗提供了新的手段。 419 抑制肿瘤转移 某些小肽(如Arg - Gly - Asp、Leu - Asp - Val、 Tyr - Ile - Sly - Ser - Arg)在肿瘤转移中起重要作 用,人工合成含有这些氨基酸序列的外源性生物活性 肽可以与细胞外基质(ECM)、 纤维蛋白竞争细胞和 血小板表面的整合素等分子,干扰肿瘤细胞- ECM 的相互作用,抑制血小板瘤栓形成及肿瘤血管生成, 达到抑制肿瘤转移的目的。 4110 其他功能 从恬楼根部提取到1个C3肽(Gly - Leu - Gln) , 能杀死艾滋病病毒且对正常细胞无影响,现已进入临 床实验阶段。茜草中存在着一组高效低毒的抗癌活 性环己肽,已得到6个单体。我国研究人员从小红参 中得到1个环己肽,其基本母核与茜草环己肽类似。 5 海洋生物活性肽 海洋中的生物种类繁多,资源极其丰富,而且生 物链基本健全,再生能力强,每年全球海洋浮游生物 的产量约有5 000亿t ,近十多年来,全世界每年从海 洋获取的鱼、 虾、 贝、 藻已达8 000万t以上。海洋生 物长期处于海水这样一个特异的封闭环境里,在进化 过程中产生了与陆地生物不同的代谢系统和机体防 御系统,因此海洋生物中蕴藏着许多功能特异、 结构 特殊的生理活性物质,充分利用海洋生物资源,开发 海洋生物活性肽,这是实现海洋生物资源可持续性发 展的重要途径之一。向海洋索取食物、 功能蛋白和特 殊活性物质,已成为世界各沿海国家海洋开发的一项 重要内容。此外对渔获物非食用部分的利用更能体 现出科学技术如何提高产品的附加值。非食用部分 包括低值小杂鱼及水产品加工废弃物,它们一般占渔 获物的28 %。对低值鱼及水产加工废弃物进行水 解、 提取等深加工,制成水解鱼蛋白,用作食品添加 剂,蛋白强化剂,或用作研制药物和功能食品的原料, 已在世界各国展开。 人们对现代海洋生物活性物质的研究始于1960 年,迄今为止已经发现具有重要生理及药理活性的化 合物达2 000多种,如海绵多肽、 海鞘多肽、 海葵多 肽、 芋螺多肽、 海藻多肽、 海兔多肽、 海蛇多肽等。鱼 类是人们最早食用的海洋生物之一,其体内含有丰富 的蛋白质成分,营养价值相当高,但从其中开发具有 保健和药用价值的活性物质的研究却相对较少。 511 海洋生物活性肽的制备 自然存在于海洋生物中的活性肽(海洋天然生物 活性肽 ) , 主要包括肽类抗生素、 激素等生物体的次级 代谢产物,骨骼、 肌肉、 免疫系统、 消化系统、 中枢神经 系统中存在的活性肽等。目前研究较多的有:鱼精蛋 白、 海绵多肽、 海鞘多肽、 海葵多肽、 芋螺多肽、 海藻多 肽、 鱼类多肽。这些生物活性肽的制备主要靠直接提 取法。直接提取法是指应用各种分离纯化技术,直接 从自然界生物体中把生物体本身所含有的生物活性 肽提取出来。直接提取法制备的海洋生物活性肽由 于肽含量低,要获得较高纯度的产物,必然要经过多 次抽提和精炼步骤,将造成很高的加工制造成本,导 致资源的浪费;而且由于人类需求较大,可能引发某 物质资源的耗竭;此外提取过程必然需要使用大量的 有机溶剂,这些有机溶剂将造成对生活环境的污染, 也将导致所提取的生物活性肽中存在有机溶剂残留 而带来毒性等问题。 基于海洋蛋白资源生长环境的特异性,其多肽链 中存在功能、 结构新颖的活性片段,选择合适的蛋白 酶水解这些多肽链,把具有生物活性的肽片段释放出 来,从而即可制备出具有各种生理功能的活性物质 海洋酶解生物活性多肽。蛋白酶降解法生产活 性肽安全性极高,能在吻合的条件下进行定位水解分 离产生特定的肽,且水解过程易控制,因而是主要的 活性肽制备方法,其中酶的选择、 酶解过程的控制是 食品与发酵工业FOOD AND FERMENTATION INDUSTRIES 6 2007 Vol. 33 No. 1 (Tot al 229) 关键。优点在于原料廉价,成本低,安全性好,不需要 很高级的实验条件和很贵重的仪器设备,便于工业化 生产。 512 海洋生物活性肽的生理功能 抗肿瘤活性:1980年美国科学家Chris Ireland等 人报道了在海鞘Lissoclinum patella中,发现了世界 上第1个具有抗肿瘤活性的环肽Ulithiacyclamide ,药 理试验表明,其对小白鼠白血病肿瘤细胞(P388)和T 细胞有明显的抑制作用。其后每年都有新的抗肿瘤 活性的多肽被发现。2004年,日本学者Motomasa在 印度尼西亚的海棉Halicolnasp1 中分离得到的 Kendarimide A等肽类化合物,都有抑制癌细胞生长 的作用。鲨鱼软骨中存在一类多肽,能通过阻止肿瘤 周围毛细血管生长而达到抑制肿瘤的作用,对肺癌、 肝癌、 乳腺癌、 消化道肿瘤、 子宫颈癌、 骨癌等均有抑 制作用。陈建鹤等2000年用盐酸胍抽提姥鲨软骨蛋 白,采用超滤和分子筛柱层析等方法分离纯化获得新 生血管抑制因子Sp8 ,在体外能抑制血管内皮细胞增 殖,抑制新生血管生长,体内能抑制小鼠移植S180肉 瘤生长。酶处理青鱼胶原蛋白可以得到具有抗肿瘤、 提高免疫活性等多种生物活性肽。 抗菌和抗病毒活性:水生动物抗菌肽的研究主要 集中于甲壳纲动物,Saito等人从鲎( L umiluspolyphe mus) 体中分离得到一个79肽,与兔和牛的嗜中性白 血球防御素相似;Schnapp从青园蟹的血细胞中分离 得到3种具有杀菌作用的肽,它们能够选择性地作用 于细菌外层细胞膜的某些组分,如带阴离子的磷脂, 增大其渗透性而杀死或抑制细菌的生长。鱼类中也 存在大量的抗菌肽。研究者从豹鳎、 海七鳃鳗、 红鳟 鱼等海洋鱼类中分离得到多种具有抗菌、 抗病毒作用 的活性肽。其作用机理包括融解细菌的细胞壁、 抑制 病毒DNA复制等。 抗高血压活性:采用酶工程技术,研究人员已从 多种海洋生物中分离出具有抗高血压作用的活性肽。 在沙丁鱼、 金枪鱼、 鲣鱼、 小虾、 螃蟹、 海藻的酶解物中 均发现了具有新的氨基酸序列的降压肽。Byun HG 等用多种酶水解阿拉斯加雪鱼皮,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2种具有抑制ACE活性的肽Gly - Pro - Leu 和Gly - Pro - Met。 从沙丁鱼分离出的降压肽 C8肽:Leu - Lys - Val - Gly - Val - Lys - Gln - Tyr C11肽:Tyr - Lys - Ser - Phe - Ile - Lys - Gly - Tyr - Pro - Val - Met 从金枪鱼中分离出的降压肽 C8肽:Pro - Thr - His - Ile - Lys - Trp - Gly - Asp 抗氧化活性:生物体内氧自由基可以与DNA、 蛋 白质和多不饱和脂肪酸作用,造成DNA链断裂和氧 化性损伤、 蛋白质-蛋白质交联、 蛋白质- DNA交联 和脂质过氧化。脂质过氧化是造成生物体氧化损伤 的主要原因,可以引发各种心血管疾病、 癌症与老化 现象。生物体内的氧化最终导致生物体的衰老。研 究人员从海洋生物中分离得到多种可清除体内自由 基,具有抗氧化作用的海洋活性肽。Iwamoto等人研 究了鲭鱼肽对低密度脂蛋白氧化的抑制作用; You Jin Jeon等用酶水解鳕鱼得到的多肽具有抗氧化活 性; Kim等人连续用Alcalase、 链霉蛋白酶E和胶原 酶水解阿拉斯加雪鱼皮,得到2种具有很高抗氧化活 性的肽; Kim Se Kwon等人报道,黄鳍舌鳎鱼皮胶原 酶解得到的多肽也具有较好的抗氧化活性;采用现代 生物工程技术,从栉孔扇贝中提取的海洋多肽,能清 除超氧负离子和羟自由基,延缓皮肤老化。 其他活性:例如降胆固醇;抑制HIVI蛋白酶等。 可以相信,随着研究的不断深入,必将有更多的 海洋生物活性肽被发现,更多的生物活性被揭示。 6 海洋低聚肽功能研究 北京大学营养与食品卫生学系所研究的海洋低 聚肽包括海洋胶原肽、 海洋骨原肽、 海洋蛋白肽3种 (中国食品工业发酵研究院提供)。这3种海洋低聚 肽是以无污染的深海鱼类的皮、 骨、 肉为原料,采用生 物酶解的方法生产的系列产品,它们是26个氨基 酸组成的、 分子质量范围在2001 000 u的小分子混 合肽类,能够被小肠、 人体皮肤等直接吸收。动物实 验研究表明,海洋低聚肽具有一定的降血脂、 调节血 糖、 抗氧化、 增强免疫力、 增加骨密度等活性。 611 海洋胶原肽对大鼠生命周期寿命的影响 建立海洋胶原肽长期喂养实验模型,观察对大鼠 生命周期的影响,动态观察各胶原肽剂量组动物的主 要肝肾功能生化指标与对照组动物相比,无显著性差 异;继续灌胃至大鼠老年后,可观察长期服用海洋胶 原肽对大鼠寿命及老年记忆的影响;此项实验还可以 明确观察海洋胶原肽对各种慢性疾病发病率的影响。 612 海洋胶原肽促进生长发育实验研究 专家论坛 2007年第33卷第1期(总第229期) 7 海洋胶原肽动物喂养实验结果证实,服用一定剂 量的海洋胶原肽可提高大鼠的食物利用率,对动物的 生长发育有一定的促进作用;例如经口30 d给予发 育期的断乳大鼠不同剂量的海洋胶原肽,能够促进雄 性大鼠股骨的长度、 直径发育,增加骨量和骨密度。 613 海洋胶原肽对糖尿病大鼠血糖的调节作用 建立四氧嘧啶诱导的高血糖动物模型,观察海洋 胶原肽对血糖的调节作用。结果表明,海洋胶原肽各 剂量组大鼠给药2周末起空腹血糖水平均明显低于 高糖模型对照组( P 0105)。 614 海洋胶原肽对高脂血症大鼠血脂的调节作用 建立高脂饲料喂养的高脂血症动物模型,观察海 洋胶原肽对血脂的调节作用。经口连续45 d给予大 鼠海洋胶原肽,各海洋胶原肽剂量组动物血清总胆固 醇(TC)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL - C)明显低于 高脂饲料对照组动物,中、 高剂量组甘油三酯(TG)明 显低于高脂饲料对照组,高密度脂蛋白胆固醇在高脂 饲料对照组与海洋胶原肽各剂量组之间无明显差异。 615 海洋胶原肽的抗氧化活性 建立D -半乳糖诱导的亚急性衰老SD大鼠模 型,观察海洋胶原肽的抗氧化功能。结果表明,海洋 胶原肽剂量组动物SOD活性、GSH - Px活性、CAT 活性明显高于模型对照组,脂质过氧化产物丙二醛的 含量显著性低于模型对照组动物。这说明海洋胶原 肽可提高抗氧化酶活性,减少自由基产生。 616 海洋胶原肽调节免疫功能实验研究 经口给予小鼠不同剂量的海洋蛋白肽,可增强细 胞免疫、 体液免疫以及NK细胞活性的功能,对单核 -巨噬细胞吞噬功能无明显影响。双标抗体染色、 流 式细胞仪检测小鼠脾细胞T细胞亚群发现,海洋蛋 白肽可以显著提高CD4 + T细胞亚群 ( T 辅助/诱导 功能细胞)的百分比,对CD3 + T细胞及CD8 + T细 胞亚群(抑制/杀伤功能细胞)的百分比无影响,提示 其可能通过提高T辅助功能细胞亚群的比例达到提 高免疫功能的效果。 617 海洋胶原肽临床营养基地建设 目前我们已经在北大深圳医院建立了海洋低聚 肽临床营养研究基地,将海洋胶原肽应用于病人,观 察其辅助功能。 618 下一步研究计划 在已得到的实验结果的基础上,我们正在进一步 利用先进的细胞生物学、 分子生物学方法探讨其可能 的作用机制;研究海洋肽可能具有的其他生理功能, 建设海洋肽营养学的生物信息库,建立海洋肽的安全 性评价平台;评价海洋低聚肽作为营养支持对亚健康 人群/疾病人群的疗效;对混合肽进行分离纯化,确定 功能因子。 7 前景与展望 海洋生物活性物质,是经数亿年的自然筛选进化 发展而来,其生物学活性在类似物结构中,往往是最 强效果、 最佳效力结构。21世纪将是开发研究海洋 生化药物与功能性保健食品的黄金时代。随着海洋 开发步伐的加快和基因/蛋白质工程技术的广泛应 用,海洋药物基因/蛋白质工程、 海洋保健品开发已经 成为海洋高技术研究领域的一大热点。向海洋索取 食物、 功能蛋白和特殊活性物质,已成为世界各沿海 国家海洋开发的一项重要内容。利用酶解的方法如 对低值鱼及水产加工废弃物进行水解、 提取等深加 工,制备具有各种生理活性的海洋生物活性肽,应用 于药物及保健品开发,也已经在世界各国展开。总 之,应尽快在国内开发海洋多(寡)肽类化合物,并使 之商业化,不仅能产生巨大的经济效益,而且可因其 独特的效用而造福于人类。海洋生物资源地优化利 用和高值化是未来15年我国海洋高技术发展的重要 研究内容之一。 构成蛋白质的氨基酸有20种,由它们排列组合 形成的肽是无穷的。如果由20个氨基酸构成1个 20个氨基酸残基的肽,那么20种氨基酸参与构成的 肽的异构体可多达2020 (1 10481026)个,这是一个 惊人的数字。再者,生物界存在的氨基酸已经超过 100种,绝大多数不出现在蛋白质中,仅存在于某些 寡肽中,如果将它们计算在内,再加上20种氨基酸的 不同组合以及对氨基酸和肽的各种修饰,肽的品种还 可大大增多。因此,可以肯定地说,生物活性肽的资 源非常广大,生物活性肽是一座宝库,有待于人类去 挖掘,而这一研究也必将对人类的健康事业产生巨大 的推动作用。 食品与发酵工业FOOD AND FERMENTATION INDUSTRIES 8 2007 Vol. 33 No. 1 (Tot al 229) Current Progress and Advances of Study on Bioactive Peptides Li Yong (Department of Nutrition and Food Hygiene , School of Public Health of Peking University , Beijing 100083 ,China ) ABSTRACT Biologically active peptides (bioactive peptides) refer to the peptides beneficial to v