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乳酸菌及其发酵产品的降血压作用与机理 (内蒙古农业大学生物工程学院，内蒙古 呼和浩特 010018) 摘 要：文章拟对乳酸菌发酵产品中的降血压物质的功 能及其作用机制进行了综述，了解国内外研究进展,为开发 功能性乳酸菌产品奠定基础。 关键词：乳酸菌；发酵；降血压作用 中图分类号：Q939.117 文献标识码：A 文章编号： 10076921(XX)06007102 1 概述 高血压是目前最为广泛的心血管疾病,据世界卫生组织 (WHO)估计,全球患病人数已超过 5 亿，据统计，全世界每 年因高血压引起的心脑血管疾病的死亡人数超过 1 200 万， 它是冠心病、脑猝死、心及肾功能衰竭的最主要发病因素, 预防和治疗高血压将有助于降低心血管系统疾病的风险。 而长期以来乳酸菌(LAB)是一类能发酵利用碳水化合物并产 生大量乳酸的细菌,乳酸菌一直被用于人类食品,是传统乳 酸发酵食品的重要菌株,具有潜在的改善机体健康作用 1,在降血压方面与药物比较起来安全性高。 2 降压肽 2.1 降压肽的生成途径 乳酸菌能够分泌胞外蛋白酶，包括肽链内切酶以及氨 基肽酶,在这些酶系连续作用下,限制性水解蛋白降解成分 子量较小的多肽，同时有些乳酸菌发酵会产生乳酸也会降 解蛋白质生成分子大小以及作用各有差异的生物活性肽段, 其中包括已经发现的具有降血压功能的小肽。 2.2 降压肽的作用机理 人体内的血压受许多因素调节,其中最重要的因素是升 压系统肾素血管紧张素系统(Renin-Angiotensin System,RAS)和降压系统激肽释放酶激肽系统 (Kallikrein-Kinin System,KKS)之间的平衡。而系统中存 在的血管紧张素转化酶(Angiotensin I-Converting Enzyme, EC 3.4.15.1,简称 ACE)则是影响 2 个系统平衡的 重要因素。血管紧张素转化酶对血压的调节作用如图 1 所 示。 740)this.width=740“ border=undefined 简单来说,ACE 将 RAS 系统中的血管紧张素(Ang)转 换为血管紧张素(Ang),而 Ang是活性很强的血管收缩 剂,导致血压升高;另一方面,ACE 也能作用于 KKS 系统中的 降血压物质缓激肽使其失活,从而使 KKS 系统处于抑制状态,同 样导致了血压的升高。可见,如果抑制了 ACE 的活性,就能 够有效地防治高血压2。 ACE 抑制肽是对 ACE 活性区域亲和力较强的竞争性抑制 剂，与 ACE 的亲和力比 Ang或舒缓激肽的强，而且不易从 ACE 结合区释放，从而阻碍 ACE 催化水解 Ang成为 Ang，及催化水解舒缓激肽成为失活片段的两种生化反应 过程，起降血压作用3。 3 -氨基丁酸(-aminobutyric acid,GABA) 3.1 -氨基丁酸的生成途径 -氨基丁酸又称氨酪酸，是一种非蛋白质组成的天然 氨基酸，分布非常广泛，在动物、植物和微生物中均有 GABA 存在。谷氨酸脱羧酶(Glutamate decarboxylase, GAD)广 泛分布于各种有机体活细胞，是生物体催化谷氨酸脱羧生 成 GABA 的唯一酶，蛋白质被其内在的蛋白酶水解后生成大 量谷氨酸，在一定条件下可被谷氨酸脱羧酶催化转化生成 -GABA。已经有很多研究表明乳酸菌具有 GAD 活性，可以 催化谷氨酸脱羧产生 GABA。Nomura 等4人从生产奶酪 的菌株中分离到 Lactococcus lactis 01-7，用于奶酪生产， 奶酪的 GABA 的含量达到了 383mg/kg。许建军5也从乳 酸菌中筛选到了高产 GABA 的 Lactococcuslactis 菌株， 25L 罐发酵 72h，发酵液的 GABA 达到 250mg/100ml，可用于 作为酸奶开发或制成含 GABA 的辅料，加入其他食品中。刘 清等6 也对高产 GABA 乳酸菌筛选和发酵条件进 行了报道，发酵液中的 GABA 达到 3.1g/L。 3.2 -氨基丁酸的降血压机制 Hayakawa 等7人以乳酸菌发酵脱脂乳获得的富 GABA 乳制品，饲喂自发性高血压和正常鼠，结果富 GABA 乳 制品具有显著的降血压作用，进一步研究发现该乳制品并 没有降血压肽存在，其降血压的功能性成分是 GABA。林智 等8,9人研究发现在活体或离体条件下，GABA 对 ACE 活 性同样具有较强的抑制作用。在浓度均为 30mM 的情况下， GABA 对大鼠 ACE 具有强烈的抑制能力；-羟基丁酸(GHBA) 是 GABA 在白鼠体内的主要代谢产物之一，也能抑制白鼠 ACE 57.49%的活性，表明 GABA 及其代谢产物具有降血压功 能。脑血管中有 GABA-能神经支配，并存在相应的受体， GABA 与起扩张血管作用的突触后 GABAA 受体和对交感神经 末梢有抑制作用的 GABAB 受体相结合，能有效促进血管扩 张，从而达到降血压的目的。GABA 通过脑内 GABA-能系统 的调节，起到抑制心血管和调节血压的作用10。由此 可见，GABA 可能可以通过扩张血管和抑制 ACE 活性两条途 径起到降血压的作用。 4 乳酸菌及菌体自溶物 日本科学家发现，LC1 乳酸菌通过调节肠神经的功能， 研究人员对实验鼠的肠神经作用进行研究时发现这种乳酸 菌通过调节肠神经还具有降血压的作用。Sawada 等(1990) 发现 Lactobacillus caseiYIT9018 的细胞自溶物(LEx)对 SHR 具有显著的降压作用，单次口服 l0mg LEx 可明显使大 鼠的收缩压降低，而且这种降压作用主要来自于细胞自溶 物的多糖肽聚糖复合物。将该复合物按 1mg/kg 体重的剂 量喂食 SHR 或 RHR(肾性高血压大鼠),612h 后，试验动物 的收缩压可降低 1020mmHg，心率不受影响。用氢氟酸水 解后，该复合物的降压作用会损失相当一部分，而氢氟酸 主要破坏的是连接多糖和肽聚糖部分的磷酸二酯键11。 但是具体的作用机制没有相关报道。 5 多糖 乳酸菌胞外多糖是乳酸菌生长代谢过程中分泌到细胞 外的黏液或荚膜多糖，部分多糖也具有降压作用，如 arginic acid,mamnan , pectinic acid 和 Ceriolus versicolor 产生的多糖也具有降压作用。 大量研究表明乳酸菌发酵产生低聚糖会促进人体内乳 酸菌的生长，也能起到间接的起到降压作用。多糖的降压 机制尚不清楚。 6 结语 目前，高血压人群广泛使用的降血压药物虽能有效降 低高血压,但存在很多不良反应，而乳酸菌及其发酵产品中 降血压成分安全性好，长期服用可预防、缓解和辅助治疗 高血压。随着人们对于乳酸菌及其发酵产物中降血压物质 的研究的进一步深入，利用乳酸菌开发更多具有降血压作 用的功能性食品是未来的一个研究热点和发展趋势。 参考文献 1 ZK(DEVIN D A,Hancock R EW.Cationic peptides: distribution and mechanism of resistanceJ.Curr Pharmacol Design,XX,8:703-714. 2 黄家音，等.降血压肽研究进展.食品与发酵工 业J,XX，32(6). 3 吴炜亮，等.ACE 抑制肽的生理功能和研究进展. 现代食品科技J，22，(3)：251. 4 Nomura M, Kimoto H, Someya Y, et al. Production of gamma-aminobutyri c acid by cheese starters during cheese ripeningJ. J Dairy Sci, 1998,81: 1486-1491. 5 许建军. Lactococcus lactis 生物合成 -氨 基丁酸及谷氨酸脱羧酶的性质研究D.博士学位论文， 江南大学，XX. 6 刘清,姚惠源,张晖. 生产 -氨基丁酸乳酸菌的 选育及发酵条件优化J.氨基酸和生物资源,XX,26(1): 40-43. 7 Hayakawa K,Kimura M,Kasaha K,et al.Effect of -aminobutyricacid-enriched dairy producton the blood pressure of spontaneously hypertensive and normotensive Wistar-KyotoratsJ. BritishJournalofNutrition,XX,92(3):411-417. 8 林智,大森正司.-氨基丁酸茶成分对大鼠血管 紧张素 I 转换酶(ACE)活性的影响J.茶叶科学,XX,22(1): 43-46.