生物活性肽及其研究进展.ppt

蛋白质、肽及氨基酸,功能性肽类的分类及其作用原理,生物活性肽的制备,肽及生物活性肽的概述,主要内容,蛋白质是人类生命活动中不可缺少的营养物质，与脂类、碳水化合物并称为人体三大必需营养素。,蛋白质水解,一、蛋白质、肽及氨基酸,蛋白质是由20种基本氨基酸构成的非常复杂的聚合物，这些构成单元是通过取代的酰胺键（肽键）连接的。,氨基酸的化学名称为氨基酸，化学通式为：,蛋白质在结构和功能上的差异是由于酰胺键连接的氨基酸顺序不同而造成的。食品蛋白质:是那些易于消化、无毒、富有营养、在食品产品中显示功能性和来源丰富的蛋白质。,一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基脱水缩合形成的化合物称为肽。例如：,二、肽及生物活性肽概述,多肽:是指分子结构介于氨基酸和蛋白质之间的一类化合物。,多肽的含义更广泛一些,多肽和蛋白质之间并没有严格的区分,多肽指由低于五十个氨基酸组成的化合物。,2.1多肽的特性,由氨基酸组成，种类十分庞大，不同多肽的组成结构决定了其功能含量很微量,却具有显著的生理活性具有调节功能的多肽的半衰期均很短,多肽的功能作用,降血压,降胆固醇活性,减肥,抗氧化,调节免疫,多肽的生物学作用,1.降血压降血压肽是研究最多的一种生物活性肽,它可以抑制ACE(血管紧张素转换酶)的活性,从而达到降血压的目的。从大豆分离蛋白中分离得到11种具有ACE抑制活性大豆肽组分.,在欧洲市场上出现了第一个降血压益生菌制品Evolus。它是采用特殊菌种瑞士乳杆菌发酵的酸奶制品，经过严格科学的工艺控制，得到高含量的降血压短肽，从而起到降血压作用。目前已进入冰岛，葡萄牙和西班牙等国家,日本Calpis公司也成功生产出降血压酸奶饮料,2.降胆固醇活性,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。使胆固醇中LDL（低密度脂蛋白）、VLDL（极低密度脂蛋白）值降低，但不会使HDL（高密度脂蛋白）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。,3.减肥,摄食蛋白质比摄食脂肪、糖类更易促进能量代谢，而大豆多肽促进能量代谢的效果比蛋白质更强。儿童肥胖症患者进行减肥期间，采取低能量膳食的同时以大豆多肽作为补充食品，结果比单纯用低能量膳食更能加速皮下脂肪的减少。人们普遍认为食用大豆多肽可以减少饥饿感,增加代谢率,从而减轻体重,并且在减肥过程中保持了氮的平衡,保证减肥者的体质。,4.抗氧化,几种氨基酸,如Tyr、Met、His、Lys和Trp,被普遍认为是抗氧化剂。在水解的过程中,蛋白质结构将会发生改变,更多氨基酸的基团会暴露出来,因此,大豆多肽比原蛋白有更强的抗氧化活性。有人从大豆蛋白质的水解产物中分离得到6种具有抗氧化活性的多肽。,自由基的反映原理,越来越多的证据表明：氧自由基在人类许多疾病的发生、发展中起着重要作用，如：动脉硬化、糖尿病、高血压等。自由基具有活泼的化学性质，能和细胞内的有机物质发生链式反应，造成体内过氧化物大量堆积，使细胞失去正常的生理功能，导致了相应疾病发生。机制有三：1.使靶细胞膜受损；2.使血清抗蛋白酶失去活性；3.损伤基因导致细胞变异。,人体产生自由基的原因：危害：,“明胶多肽”：系从猪皮、猪骨中经水解提取的一种蛋白质类调化剂，具有嫩肤、保持皮肤水分和消除面部皱纹等功效，既能口服也可直接添加至美容化妆品中。如今，明胶多肽在欧洲、美国和日本的化妆品领域已得到广泛应用。,日本厂商从水产加工业下脚料鱼鳞中提取出“鱼鳞胶”，再经酶法分解后得到一种类似于猪皮明胶多肽的新产品“鱼鳞胶多肽”也具有美容作用。“蜂胶多肽”为法国一厂商所开发的多肽新产品，具有特殊的植物香气。据介绍，将蜂胶多肽加工成护肤产品涂擦在面部肌肤上，可以保持弹性、预防细胞老化以及防止皱纹产生，美容效果显著。,5.调节免疫,人们已经从大豆蛋白的水解产物中鉴定到了具有免疫活性的大豆多肽,例如,预防由化疗引起脱发的免疫调节肽已经从大豆蛋白的酶解中分离得到;大豆蛋白的胰蛋白酶解产物中的免疫肽具有刺激超氧化阴离子(活性氧类)的作用,可以引发非特定性免疫保护系统。,临床上主要用于失血创伤和烧伤等引起的休克、脑水肿，以及肝硬化、肾病引起的水肿或腹水等危重病症的治疗，以及低蛋白血症病人。,2.2肽的吸收利用,蛋白质消化利用：氨基酸，唯一途径？20世纪60年代，证明肽可被吸收！从消化道总体来讲，小肽在胃肠道中消化吸收比蛋白质、游离氨基酸消化吸收要好，速度快。,图1食物蛋白消化、吸收示意图,健康人：,摄食膳食蛋白质,小分子肽和氨基酸,体内合成激素、酶、蛋白质,疾病状态:,体内不能合成多肽,一般饮食补充营养受到影响,直接服用、注射氨基多肽（寡、小肽）和L氨基酸,多种酶受到抑制,肽的易吸收性将成为运动员营养中很好的氮源作为运动中或结束恢复性饮料,在美国，含水解蛋白（肽）的产品已广泛应用于运动员的饮食中。,2.3生物活性肽,生物活性肽(BAP)biologicalactivepeptides，是一类具调节机体新陈代谢、参与生命活动调节的肽类物质。,分为内源生物活性肽和外源性生物活性肽,从营养科学和功能食品角度讲主要研究的是外源生物活性肽，即从食品来源获得的生物活性肽。,源于食物蛋白质的生物活性肽在医药和食品中的有广泛应用，而且与蛋白质、游离氨基酸相比，有其独特的优点，,与蛋白质、游离氨基酸相比，独特的优点：,1、调节体内的水分、电解质平衡；2、为免疫系统制造抗体，提高免疫功能；3、促进伤口愈合；4、体内合成酶，提高生命活力；5、修复细胞，改善细胞代谢，防止细胞变性；6、促进蛋白质、酶的合成与调控；7、沟通细胞间、器官间信息的重要信使；8、预防心血管疾病；9、调节内分泌与神经系统；10、改善消化系统，治疗慢性胃肠道疾病；11、改善糖尿病、风湿、类风湿等疾病；12、抗病毒感染，抗衰老，提高血红细胞载氧能力；13、促进造血功能，治疗贫血，防止血小板凝集。,获得活性肽的方法有,存在于生物体中的各类天然活性肽(如肽类抗生素、激素等)；消化过程中产生的或体外酶解蛋白质产生的肽类；通过化学法(液相或固相),酶法或重组DNA技术合成的肽类。,三、生物活性肽的生产,3.1从食品中获取生物活性肽酶法水解,酶水解具有高效、对蛋白质营养价值破坏小，无异味特点而被广泛采用。从食品蛋白中酶解制取的生物活性肽一般都安全可靠，无副作用。,3.2生物活性肽的提取分离关键技术,（1）酶的选择,（2）分离提取,（3）苦味的消除,发酵法生产生物活性肽工艺流程图,3.3活性的测定与评价,根据不同产品选择不同评价方法，一般有动物实验和细胞培养及分子生物学技术等方法。,4.1免疫活性肽,主要功能：能够刺激机体自身淋巴细胞的增殖促进细胞因子的释放增强机体巨噬细胞的吞噬能力不会引起机体的免疫排斥反应,四、功能性肽类的分类及其作用原理,4.1免疫活性肽,外源性：人乳、牛乳中的酪蛋白大豆蛋白和大米蛋白,内源性：干扰素、白细胞介素、内啡肽,血管紧张素作用酶的作用机制,4.2抗高血压活性肽（ACEIP）,虽然导致高血压形成的因素复杂多样，但因为ACE的特殊功效，容易推断出ACE的抑制剂可能对高血压有一定的疗效。,ACE抑制肽指的是一类具有ACE抑制活性的多肽物质，这些多肽的氨基酸序列和肽链长度各有不同，但都具有类似的功能。,ACE抑制肽的食用蛋白质来源：乳类蛋白粮食蛋白肉类蛋白,食品蛋白中分离ACE抑制肽：热点降血压效果不及合成药物对正常血压无影响安全性，天然来源,4.3运输微量元素的肽（矿质元素结合肽）,这类肽中心位置含有磷酸化的丝氨酸基团，明显特征是带有磷酸基团。,酪蛋白磷酸肽（CPP）是目前研究最多的矿质元素结合肽能与多种矿质元素结合形成可溶性磷酸盐Fe2，Mn2，Cu2，Se2，Ca2,酪蛋白磷酸肽（CPP）25-37个氨基酸残基的多肽具有丝氨酸的磷酸化结构在pH7-8下能够有效地与钙结合形成可溶性络合物酪蛋白磷酸肽的生理功能：,1、促进成长时期儿童骨骼和牙齿的发育；2、预防和改善骨质疏松症；3、促进骨折患者的康复；4、预防和改善缺铁性贫血；5、抗龋齿。,此类肽中心位置含有磷酸化的丝氨酸基团和谷氨酰残基，与矿物元素结合的位点存在于这些氨基酸带负电荷的侧链一侧，其最明显的特征是含有磷酸基团。,国内已有工业化生产磷酸化大豆肽也可增强结合微量元素能力,4.4神经活性肽,功能：调节情绪、呼吸、脉搏、体温镇痛,4.4神经活性肽,包括类鸦片活性肽、内啡肽、脑啡肽,与镇痛剂不同：可经过消化器官进入体内无任何副作用,牛奶酪蛋白小麦谷蛋白大米蛋白,神经活性肽的来源：,类鸦片活性肽：胃蛋白酶和嗜热菌蛋白酶酶解产物,4.5降胆固醇肽,现在研究的主要是大豆多肽,大豆肽降低胆固醇的作用机理在于它能阻碍肠道内胆固醇的再吸收，并能促使其排出体外。,4.6抗氧化活性肽,抗氧化肽可抑制体内由铁离子、血红蛋白、脂氧合酶和体外单线态氧催化的脂肪酸败作用。,人们最熟悉的是存在于动物肌肉中的一种天然二肽肌肽(carnosine)，来源于大豆和酪蛋白的肽也具有抗氧化作用。,4.7食品调味肽,苦味肽：啤酒、咖啡、奶酪中应用碱性二肽（鸟氨酸-丙氨酸）,甜味肽：无糖食品、减肥食品、老年食品二肽，甜味素，阿斯巴甜,酸味肽：谷氨酸钠盐和天冬氨酸钠盐的二、三肽,咸味肽：高血压病人食品，老年食品，高钠盐替代鸟氨酰牛磺酸-氢氯化物,4.8高F值寡肽,F值(Fischerratio):在氨基酸混合物中，支链氨基酸(缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸)与芳香族氨基酸(酪氨酸、苯丙氨酸)的含量摩尔比值称为F值。,高F值寡肽系一个由37个氨基酸残基所组成的混合小肽（或称寡肽）体系，同时该肽的氨基酸组成要求是支链氨基酸含量高、芳香族氨基酸含量低的蛋白前体,三种支链氨基酸的代谢特点是唯一在肝外组织氧化的必需氨基酸其他氨基酸则都要经过肝脏代谢，三种支链氨基酸氧化部位在肌肉。,支链氨基酸的拮抗作用：支链氨基酸之间的拮抗作用支链氨基酸与芳香族氨基酸之间的拮抗作用,因此高F值寡肽具有辅助治疗肝性疾病，改善手术后和卧床病人的蛋白质营养状况，抗疲劳等特殊功效。,用玉米黄粉为原料最引人关注,4.9蛋白解酒肽,蛋白醒酒肽的醒酒机理,玉米蛋白用特殊蛋白酶分解处理成小片段的（玉米肽），这些玉米肽可使身体吸收促进酒精代谢，可以大大减少暴饮引起的急性酒精中毒的发生率,4.10谷胱甘肽,谷胱甘肽特性及分布状况,谷胱甘肽可分为氧化型和还原型两大类，在生物体中起重要作用是还原型谷胱甘肽。许多植物如蔬菜、豆类、谷物、薯类、菇类等也含有GSH，其中谷胚和糊粉层就有此类三肽存在，大家所熟识的小麦胚芽中含有大量还原型谷胱甘肽