从鸡蛋中获取生物活性蛋白及生物活性肽新探.pdf

从鸡蛋中获取生物活性蛋白及生物活性肽新探 包文斌束婧婷译自 W o r l d Sp o u l t r ys c i e n c e j o u r n a l ) 2 0 0 6 ，V 0 1 6 2 ，N 0 1 ，8 7 - - 9 6 陈国宏审校 摘要 生物活性肽是一些特殊的蛋白质片断，能有效促进机体的功能或改善机体的状态，最终可改善 人类的健康。这些多肽在母蛋白中没有活性，但却能通过蛋白水解或发酵释放出来而产生活性。 在体内，这些多肽能够表现多种不同的活性，不仅可改善养分的利用，还可影响心血管、内分泌、免 疫以及神经系统。长期以来，鸡蛋一直被认为是蛋白质、维生素和矿物质的理想来源。但是，过去 数十年的大量研究表明，鸡蛋中的蛋白质和多肽在满足基本的营养需求以外还发挥着多种不同的 生物学功能。现已认为鸡蛋的蛋白质具有一些生物学活性，包括新颖的抗茵活性、免疫调节活性、 抗癌活性以及抗高血压活性。这些都体现出鸡蛋的蛋白质在人类健康以及疾病的预防和治疗中的 重要作用。继续研究鸡蛋中蛋白质及其衍生物的、新的以及已经判明的生物学功能，有助于开发出 新的方法从而进一步提高鸡蛋的利用价值，使其成为有益人类和动物健康的、具有广泛生物活性物 的来源，并探索其在治疗及预防慢性传染病中的重要作用。 关键词：蛋鸡鸡蛋蛋白质生物活性肽保健品慢性病人类健康 前言 鸡蛋的构成中，蛋壳( 包括壳膜) 约占9 5 、蛋 白约占6 3 、蛋黄约占2 7 5 ( C o t t e r i l l 和G e i g e r ， 1 9 7 7 ) 。鸡蛋的主要成分为水( 7 5 ) 、蛋白质 ( 1 2 ) 、脂质( 1 2 ) 以及碳水化合物和矿物质( B u r - l e y 和V a d e h r a ，1 9 8 9 ) 。蛋白质分布于整个蛋中，但 主要集中于蛋白和蛋黄，也有小部分在蛋壳和壳膜 中( S u g i n o 等，1 9 9 7 ) 。脂质几乎全部集中于蛋黄中， 主要以脂蛋白的形式存在( B u r l e y 和V a d e h r a ， 1 9 8 9 ) 。鸡蛋中还有一些矿物质，大部分在蛋壳内， 碳水化合物作为鸡蛋组成中的一小部分，以游离态 和与蛋白质及脂肪的结合态分布于整个鸡蛋中 ( S u g i n o 等，1 9 9 7 ) 。本文将对鸡蛋蛋白质肽多种不 同的生物功能进行讨论。 蛋白 蛋白部分约占整个蛋重的6 0 左右，主要成份 为水和蛋白质( S u g i n o 等，1 9 9 7 ) 。蛋白中的蛋白质 包括卵清蛋白，它是蛋白中最主要的蛋白质；其次还 有卵转铁球蛋白和类卵粘蛋白；另外还包括卵粘蛋 白，它主要导致蛋白的粘性；此外还有溶菌酶、卵白 素( 抗生物素蛋白：a v i d i n ) 、血清胱抑素( c y s t a t i n ) 、 卵( 类粘蛋白) 抑制剂( o v o i n h i b i t o r ) 和卵巨球蛋白 ( o v o m a c r o g l o b u n ) ( S u g i n o 等，1 9 9 7 ) 。 抗菌活性 蛋白中含有多种具有抗菌活性的蛋白质，它们 是鸡蛋天然防卫系统的一部分。溶菌酶能水解细菌 3 敏感鸡突然大量感染卵囊会导致发病，而频 繁受到少量卵囊轻微的感染( “微量感染”) 则会诱导 肉鸡产生较强的免疫力； 4 。雏鸡在不同时间随时都会受到感染； 5 雏鸡早期受到一些卵囊的感染首先会产生 6 保持敏感的雏鸡在受到免疫鸡的传染后会 产生很多球虫卵囊。这些雏鸡和其它敏感鸡在产生 保护性免疫力之前可能会发生球虫病。 原题名：T h ei m p a c to fd r u g r e s i s t a n c ep a r a - s i t e so nt h ee p i z o o t i o l o g yo fc o c c i d i o s i s ( 英文) 免疫力，这些雏鸡会继续产生一些卵囊；原作者：R BW i l l i a m s 博士( 英国) 5 4 国外畜牧学猪与禽第2 6 卷第4 期2 0 0 6 年7 月 万方数据 细胞壁肽聚糖中N 一乙酰胞壁酸和N 一乙酰氨基葡 萄糖之间的P 一1 ，4 一糖苷键，因而具有溶菌活性。 现在对溶菌酶的研究已经比较详细，并且在食品工 业中溶菌酶已经被作为了一种天然的食品防腐剂 ( L o s s o 等，2 0 0 0 ) ，它对革兰氏阳性菌的抗菌作用最 强，比如嗜热脂肪芽孢杆菌( B a c i l l u ss t e a r o t h e r m o p h i l u s ) 、酪丁酸梭菌( C l o s t r i d i u mt y r o b u t y r i c u m ) 和热解糖梭菌( C l o s t r i d i u mt h e r m o s a c c h a r o l y t i c u m ) ；当它与其它物质如E D T A 、有机酸或 n i c i n 合用时( L o s s o 等，2 0 0 0 ) ，或者与一个疏水载体 或对细菌膜系统有破坏作用的化合物结合应用时 ( I b r a h i n 等，2 0 0 1 ) ，其抗菌范围可以扩大到其它腐 败性和致病性细菌以及革兰氏阴性菌。 研究表明，溶菌酶能够不依赖其酶触功能而具 有进一步的抗菌活性( I b r a h i m 等，2 0 0 1 ) 。现已发 现，酶的水解作用可以暴露蛋白质的抗菌部分( P e l 1 e g r i n i 等，1 9 9 7 ；I b r a h i n 等，2 0 0 1 ) 或产生具有抗菌 作用的肽，从而提高酶的活性。对应于氨基酸残基 9 8 1 1 2 ( P e l l e g r i n i 等，2 0 0 0 ) 、9 8 1 0 8 和1 5 2 1 ( M i n e 等，2 0 0 4 ) 的肽具有抗大肠埃希氏菌和金黄色 葡萄球菌的活性。溶菌酶还被证实具有抗病毒活 性，1 ：3 服和局部使用可有效预防和控制一些病毒性 皮肤感染，包括单一性疱疹和鸡痘( S a v a ，1 9 9 6 ) ；L e e H u a n g 等( 1 9 9 9 ) 还发现鸡溶菌酶具有抗I 型人类 免疫缺陷症( 艾滋病) 病毒的活性。 卵清蛋白是蛋白中的一种主要的蛋白质，其酶 解消化后产生的肽及其相应的合成物，对枯草芽孢 杆菌有极强的抗菌活性，对大肠埃希氏菌、支气管败 血博代氏菌、绿脓杆菌、粘质沙雷菌( S e r r a t i a m a r c e s c e n s ) 以及白色念珠菌也具有程度稍低的抗菌 作用( P e l l e g r i n i 等，0 0 4 ) 。卵转铁球蛋白是转铁蛋 白家族中的一员，是一组广泛分布于各种生物液中 的铁结合蛋白质，能够可逆地与铁结合( I b r a h i m 等，2 0 0 0 ) 。据认为，它既可以起到铁清除剂的作用， 从而防止铁离子被其它微生物利用；它又可以作为 铁的运输载体( A b d a l l a h 和C h a h i n e 等，1 9 9 9 ) 。还 已证明，卵转铁球蛋白对包括假单胞菌、大肠埃希氏 菌、变异链球菌( S t r e p t o c o c c u sm u t a n s ) ( V a l e n t i 等， 1 9 8 3 ) 、金黄色葡萄球菌、蜡状芽孢杆菌( A b d a l l a h 和 C h a h i n e 等1 9 9 9 ) 和肠炎沙门氏菌( B a r o n 等，2 0 0 0 ) 在内的很多细菌具有广谱的抗菌作用。还已证明， 卵转铁球蛋白还可以穿透细胞外膜到达细菌内膜， 引起离子的选择性渗透和电势消散( A g n i l e r a 等， 2 0 0 3 ) ，从而具有抗菌作用。一种9 2 个氨基酸的卵 转铁球蛋白肽O T A P 一9 2 ，被发现可以通过自主摄 取穿透细菌外膜并损伤细胞质膜而能够杀死革兰氏 阴性菌( I b r a h i m 等，2 0 0 0 ) 。这种肽还表现出抗病 毒活性，可以抗鸡胚成纤雌细胞中的马立克氏病毒 ( G i a n s a n t i 等，2 0 0 2 ) 。 卵白素具有与水溶性维生素生物素特异性结合 的独特作用，可以抑制一些需要生物素的细菌和酵 母的生长( B a n k 等，1 9 8 6 ) 。卵白素的抗菌作用还因 为它可以与多种革兰氏阴性菌和阳性菌相结合，这 其中包括大肠埃希氏菌K 1 2 、肺炎克雷伯菌、粘质 沙雷菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌 ( K o r p e l a 等，1 9 8 4 ) 。卵粘蛋白产生的肽已被证实 在体外对新城疫病毒、牛轮状病毒以及人流感病毒 等病毒具有抵抗作用( T s u g e 等，1 9 9 6 a b ；1 9 9 7 a b ； W a t a n b e 等，1 9 9 8 ) 。 抗吸附特性 微生物对宿主组织的吸附是其感染过程中的第 一步，很多情况下受到微生物表面成份和宿主粘膜 表面碳水化合物之间相互作用的介导( S h a r o n 和 O f e k ，2 0 0 2 ) 。据认为，寡聚糖和复合糖( g l y c o c o n j u - g a t e ，例如在粘膜表面的碳水化合物类似物) ，能竞 争性地抑制微生物碳水化合物对肠细胞的吸附，从 而能阻止微生物的感染( K o b a y a s h i 等，2 0 0 4 ) 。然 而K o b a y a s h i 等( 2 0 0 4 ) 发现，酶对蛋白中高度糖基 化的卵粘蛋白产生的消化作用产生了卵粘蛋白糖肽 ( O G P ) ，这些O G P 具有由唾液酸构成的大肠埃希氏 菌0 1 5 7 ：H 7 特异性结合位点。这些研究结果表明， O G P 可以在有机体内防止大肠杆菌0 1 5 7 ：H 7 的感 染，还可作为检测其感染的一种新的探针。 免疫调节活性 免疫系统可通过一系列复杂的分子事件( 涉及 抗原递呈细胞、B 细胞、T 细胞和吞噬细胞) 而对抗 原刺激作出应答。c o n c o m i t a n t 细胞因子在上述免 疫应答的调控中具有重要作用( W a h n ，2 0 0 3 ) ，它们 的参与和一系列疾病的病理过程相伴，并且表明其 能用作这些疾病的补充疗法和免疫调控疗法。蛋白 中的一些蛋白质和肽已经被证明具有免疫调节活 性。 第2 6 卷第4 期2 0 0 6 年7 月国外畜牧学猪与禽 5 5 万方数据 体外试验发现，卵清蛋白与二羰基甲基乙醛酸 发生反应可在体外以剂量依赖型的方式诱导肿瘤坏 死因子a ( T N F 一位) 的释放( F a n 等，2 0 0 3 ) ，现在免疫 原性卵清蛋白肽已在癌症的免疫治疗中被用于增强 机体的免疫应答( V i d o v i c 等，2 0 0 2 ；G o l d b e r g 等， 2 0 0 3 ；H e 等，2 0 0 3 ) 。T e z u k a 和Y o s h i k a w a ( 1 9 9 5 ) 发 现，添加卵清蛋白肽O A7 7 8 4 和o A1 2 6 1 3 4 后 巨噬细胞的吞噬能力增强，这两种肽分别是胃蛋白 酶和胰凝乳蛋白酶对卵清蛋白的消化产物。同样， 卵粘蛋白肽在体外表现提高巨噬细胞的活性 ( T a n i z a k i 等，1 9 9 7 ) 。合成的类卵粘蛋白肽也表现 出免疫调节活性，可诱导T 细胞分泌细胞因子如白 细胞介素4 ( I L 一4 ) 、白细胞介素1 0 ( I L 1 0 ) 、白细 胞介素1 3 ( I L 1 3 ) 、丫一干扰素( I N F Y ) 和白细胞 介素6 ( I L 一6 ) ( H o l e n 等，2 0 0 1 ) 。已经证明，溶菌酶 可起免疫调节剂和免疫刺激剂的作用。现已证明， 进行免疫治疗的同时使用溶菌酶对改善慢性窦炎有 效果( A s a k u r a ，1 9 9 0 ) ，可使慢性支气管炎病人的体 液免疫应答和细胞免疫应答恢复正常( S a v a ，1 9 9 6 ) ， 还可以提高杂交瘤和淋巴细胞中的抗体产量，因此 溶菌酶被称为免疫球蛋白生产刺激因子( S u g a h a r a 等，2 0 0 0 ) ，可用以调控和恢复那些正在接受抗癌治 疗的免疫抑制型病人的免疫应答( S a v a ，1 9 9 6 ) 。此 外，据认为，溶菌酶还可能通过刺激巨噬细胞的吞噬 功能而发挥抗菌作用。肽聚糖的水解产物可作为一 种佐剂或免疫调节剂( L i C h a n 和N a k a i ，1 9 8 9 ) 。 卵转铁球蛋白在鸡是一种急性期蛋白质，在炎症和 感染时，其在血清中的水平会增高( X i e 等，2 0 0 2 ) 。 X i e 等( 2 0 0 2 ) 证明，转铁球蛋白在体外能起免疫调 节剂的作用而调控巨噬细胞和异嗜细胞的功能。还 已证明了转铁球蛋白进一步的免疫调节作用，包括 抑制鼠脾淋巴细胞的增生( O t a n i 和O d a s h i m a ， 1 9 9 7 ) ，提高狗外周血单核细胞和多形核细胞的吞噬 反应( H i r o t a 等，1 9 9 5 ) 。最后，研究结果还表明，血 清胱抑素( c y s t a t i n ) 可以通过细胞因子网络以及通 过与分子中已知蛋白酶抑制区无关的机理，参与炎 症和免疫应答( K a t o 等，2 0 0 0 ) 。V e r d o t 等( 1 9 9 6 ， 1 9 9 9 ) 发现，血清胱抑素诱导T N F 一位和I L 一1 0 的 合成，可在体外通过小鼠腹膜巨噬细胞使一氧化氮 上调。同时，还发现，血清胱抑素可使人的齿垠成纤 维细胞和鼠脾细胞的I L 一6 产量上调，并可使齿垠 成纤维细胞的I L 一8 产量上调。 抗癌活性 大量研究表明，溶菌酶具有抗癌活性。无论是 体外试验还是体内实验都已表明，溶菌酶经口服用 时，对于多种实验性肿瘤( 包括抗肺癌) 均表现可抑 制肿瘤形成和生长的作用( S a v a 等，1 9 9 1 ；D a s 等， 1 9 9 2 ；P a c o r 等，1 9 9 9 ) ，还可以增强化疗的效果( S a v a 等，1 9 9 5 ) ，用于正常的小鼠可以起到预防肿瘤的作 用( D a s 等，1 9 9 2 ) 。有证据表明，口服溶菌酶的抗癌 效果可能主要取决于宿主介导的免疫应答，包括对 脾和巨噬细胞的激活( S a v a 等，1 9 9 1 ) ；然而，新近的 研究数据显示溶菌酶也可作用于肿瘤细胞本身( P a c o r 等，1 9 9 9 ) 。卵粘蛋白在链霉蛋白酶作用下释放 出的糖肽可以在小鼠的双向移植肿瘤系统( d o u b l e g r a f t e dt u m o rs y s t e m ) 中表现抗肿瘤作用，这与卵粘 蛋白的抗血管生成从而抑制肿瘤生长的作用有关 ( O g u r o 等，2 0 0 1 ) 。 抗高血压活性 卵激肽( o v o k i n i n ) ( O A 3 5 8 3 6 5 ) 是一种具有血 管松弛作用的肽，在卵清蛋白的胃蛋白酶消化物中 可以分离到。卵激肽( 2 7 ) 是糜蛋白酶消化作用产 生的一种肽，和O A 3 5 9 3 6 4 一样，都具有松弛血管 的作用( M a t o b a 等，1 9 9 9 ) 。这两种肽经原发性高血 压的大鼠口服后，都以剂量依赖型的方式显著降低 了收缩压( F u j i t a 等，1 9 9 5 b ) 。替换卵激肽( 2 7 ) 的 氨基酸能导致其抗血压活性的增强，其最有效衍生 物的抗高血压作用可以增强1 0 0 倍( M a t o b a 等， 2 0 0 1 ；Y a m a d a ，2 0 0 2 ) 。分别在卵清蛋白的胃蛋白酶 和胰蛋白酶消化产物中发现两种血管紧缩素I 转化 酶( A C E ) 抑制肽O A l 8 3 1 8 4 和O A 2 0 0 2 1 8 ( Y o s h i k a w a 和F u j i t a ，1 9 9 4 ) 。M i g u e l 等( 2 0 0 4 ) 也检 测到未加工的蛋白在酶水解后产生具有血管紧缩素 工转化酶( A C E ) 抑制剂特性的肽，它们主要来自于 卵清蛋白。在这些肽中，发现了两种有强大A C E 抑 制作用的新肽，其氨基酸序列分别为A r g A s p H i s P r o P h e L e u 和T y r A l a G l u G l u A r g T y r P r o l i e L e u 。同样，D a v a l o s 等( 2 0 0 4 ) 报 道了未加工的鸡蛋蛋白的蛋白质经酶水解后产生了 具有强大抗氧化作用的肽，表明结合应用其抗氧化 特性和A C E 抑制特性可制成一种多功能制剂用于 心血管疾病尤其是高血压的控制。体外试验还发 5 6 国外畜牧学猪与禽第2 6 卷第4 期2 0 0 6 年7 月 万方数据 现，卵粘蛋白可抑制C a c o 一2 细胞( 人结肠腺癌细胞 系) 对胆固醇的摄取；还发现其可降低大鼠的血清胆 固醇，表现出降血液胆固醇含量的作用( N a g a o k a 等，2 0 0 2 ) 。 蛋黄 蛋黄的主要成分为蛋白质和脂质，主要以脂蛋 白的形式存在，可分为颗粒部分和浆液部分( S u g i n o 等，1 9 9 7 ) 。颗粒部分包含嘎一和P 一卵黄脂磷蛋白 ( 1 i p o v i t e l l i n ) ( 高密度脂蛋白) 、卵黄高磷蛋白 ( p h o s v i t i n ) 和低密度脂蛋白( B u r l e y 和C o o k ， 1 9 6 1 ) 。浆液部分可分为低密度脂蛋白部分和水溶 性部分；水溶性部分含有卵黄蛋白，这些都是无脂球 蛋白，其中Y 一卵黄蛋白也被称为免疫球蛋白Y ( L i c h a n 等，1 9 9 5 ) 。蛋黄中还含有矿物质、碳水化合 物( 大部分以与蛋白质结合寡糖形式存在) 以及色素 ( S u g i n o 等，1 9 9 7 ) 。 抗菌活性 尽管蛋白是抵御微生物入侵的主要防线，但是 蛋黄的很多成分也表现出抗菌活性，这其中研究得 最集中的成分之一是免疫球蛋白( I g ) Y ，对此已有其 它文章给予了详细综述( K o v a c s N o l a n 和M i n e ， 2 0 0 4 ) 。现已生产出了可抑灭多种细菌和病毒的 I g V ，体内和体外试验都表明其对胃肠道病原微生物 的感染和疾病症状有控制和抑制作用( K o v a c s N o l a n 和M i n e ，2 0 0 4 ) 。体外和体内实验已经证明， I g Y 的抗变异链球菌特性可以阻止该菌的吸附，并 且在一个动物模型中表现出可以减少龋齿的发生 ( H a t t a 等，1 9 9 7 ；S m i t h 等，2 0 0 1 ；K r u g e r 等，2 0 0 4 ) 。 在对人的研究中发现，口服抗绿脓杆菌的I g Y 能阻 止该菌在囊性纤维性变( c y s t i cf i b r o s i s ) 病人肺部的 定居，表明可将其作为抗菌素治疗的替代方法( C a r 1 a n d e r 等，2 0 0 0 ；K o l l b e r g 等，2 0 0 3 ) 。在酸奶中添加 抗幽门螺旋杆菌尿素酶的I g Y ，人饮用了该酸奶即 可以观察到对幽门螺旋杆菌的抑制( H o r i e 等， 2 0 0 4 ) 。B r a d y 等( 2 0 0 2 ) 发现，蛋黄脂蛋白对脂类介 导的抗菌活性也十分重要。现已发现，从蛋黄中提 取的脂类和脂蛋白以及它们的组成成分脂肪酸( 油 酸和亚油酸) 在体外实验中能抑制变异链球菌的生 长( B r a d y 等，2 0 0 3 ) 。最后，蛋黄的卵黄高磷蛋白是 一种铁结合磷蛋白，表现出在热应激时具有抗大肠 杆菌的能力，可造成细菌细胞的破裂和D N A 的渗 漏，表明这正是其高金属螯合能力和高表面活性协 同作用的结果( C h o i 等，2 0 0 4 ) 。 抗吸附特性 由于微生物对传统抗生素治疗的抗性不断增 强，或者传统的抗生素疗法没有效果时，天然抗微生 物药物的使用就非常具有吸引力( K o b a y a s h i 等， 2 0 0 4 ) 。将未免疫鸡蛋的蛋黄粉以5 的浓度加入 蛋鸡正常日粮中，可以消除和阻止离体肠炎沙门氏 菌在肠道内的定居( K a s s a i f y 和