高F值低聚肽.doc

高F值低聚肽一、概述高F值低聚肽是指一类由3一7个氨基酸残基组成的，其中支链氨基酸含量高于芳香族氨基酸含量的低聚肽。F值(Fischerratio)是为纪念德国著名医学博士Ficher及其合作者在20世纪70年代提出“伪神经递质假说”而命名的一个概念，是指在氨基酸混合物或寡肽中支链氨基酸(BCAA)(主要指必需氨基酸亮氨酸、异亮氨酸和撷氨酸)与芳香族氨基酸(AAA)(主要指苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸)含量摩尔浓度比值。低聚肽亦称寡肽、小肽或短肽，是由3一9个氨基酸组成蛋白质前体，或是蛋白酶作用于食物蛋白后降解至含3一9个氨基酸形成一种低分子量生理活性肽。二、高F值寡肽的生理功能 （1）支链氨基酸的生理功能 支链氨基酸是指侧链中具有分支结构的氨基酸，包括亮氨酸（leucine）、异亮氨酸（isoleucine）、缬氨酸（valine），这三种氨基酸在人体内均为必需氨基酸，且单独存在时对人体就有重要功能及作用。其主要功能如下，亮氨酸：促进骨骼及皮肤伤口愈合；降低体内血糖浓度。异亮氨酸：治疗精神障碍；增进食欲，抗贫血。缬氨酸：维持神经系统正常；增强机体免疫功能；辅助治疗肝昏迷；促进T淋巴细胞的成熟。 （2）辅助治疗肝性脑病 肝性脑病是一种神经症状，主要伴随肝功能衰竭时出现，主要表现为行为异常，意识障碍。目前认为其发病原因主要有一下几种学说：氨中毒学说；氨基酸代谢失衡学说；假性神经递质学说。而这几种机理共同的原因就是体内氨基酸代谢失衡，芳香族氨基酸含量超过人体正常值，而服用高支链氨基酸低芳香族氨基酸的药物就能纠正体内不正常的氨基酸模式，减轻或消除肝性脑病的病情。 （3） 抗疲劳 人体内的氨基酸大部分都需要经过肝脏进行代谢，支链氨基酸（AAA）是唯一的主要在肌肉组织中氧化的氨基酸。机体在应激条件下，外界供给的AAA可直接向肌肉组织提供能量。另外，同其他氨基酸相比，AAA在体内分解产生ATP的效率显著提高。 （4） 治疗苯丙酮尿症 苯丙酮尿症（phenylketonurics; PKU）是一种常见的氨基酸代谢异常病，是由于苯丙氨酸途经中的苯丙氨酸羟化酶缺乏从而不能生成酪氨酸或生成量较少，大量苯丙氨酸（Phe）脱氨后生成苯丙酮酸，生成的苯丙酮酸随尿排出，苯丙酮尿症因此得名。苯丙酮尿症是一种先天性疾病，患儿一般还伴有先天性痴呆症状。降低饮食中的Phe含量目前是治疗苯丙酮症的唯一方法，治疗苯丙酮尿症应将血液中Phe的浓度控制在20-100 mg/L 之间。 （5） 改善手术后病人的蛋白质营养状态 外科手术病人吸收及合成蛋白质的能力显著降低，蛋白质及氨基酸在体内的正常循环被打乱，很难通过饮食补充机体所需的蛋白质。通过补充肌肉中亮氨酸含量，就可促进蛋白质的合成，同时补充外源性支链氨基酸，起到节氮的作用；并且支链氨基酸还能抑制体内蛋白质的分解，达到改善病人体内蛋白质营养状态的目的。（6）与维生素协同作用BCAA在代谢中与生物素、钻胺素、核黄素及烟酸等有密切关系。亮氨酸代谢物3一甲基丁烯酞CoA通常转化为乙酞CoA,该转化需要甲基丁烯酞CoA梭化酶催化,而生物素是该酶辅酶。在BCAA代谢途径中,黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)和烟酚胺腺嘌呤二核苷酸(NDAH)在BCAA分解中起着传递氢重要作用,而FAD和NDAH分别是核黄素和烟酸辅基。关于BCAA与这两种维生素互作途径目前尚不清楚。（7）预防四氯化碳导致肝损伤四氯化碳可引起动物肝脏发生病变,通过大鼠实验表明:高F值寡肽混合物能有效保护大鼠肝细胞,减轻由四氯化碳导致肝损伤。此外,它还可促进四氯化碳引起大鼠肝功能损伤恢复,维持和改善肝脏氨基酸清除率。但这些功能具体机理尚未清楚,可能与中药保肝机理有一定相似之处。三、生产制备的一般工艺流程动植物蛋白预处理酶解灭酶脱苦去除AAA脱盐分离纯化浓缩干燥成品高F值低聚肽的制备原理(1)预处理在利用玉米黄粉制备高F值低聚肽的工艺研究中我们对比了二种工艺:先用乙醇提取黄色素并提取油脂,再用淀粉酶分除残留的淀粉。该工艺的优点在于:可以提出玉米黄素作为油性食用黄色素，用于人造奶油着色。也可以其化学成分为一胡萝卜素而用于饲料添加剂。并因脱脂而有利于进一步加酶水解,但由于奶油黄色素目前国内的用量不多,加之留于渣中仍可用作饲料,因此,提取的意义不大.为减少有机溶剂处理的复杂性,我们选用了水相酶解而不用有机溶剂处理的工艺,即利用玉米黄粉不经脱脂预处理而直接酶解蛋白质,以利用简化工艺降低成本。玉米黄粉主要是醇溶蛋白(Zein),在玉米中的蛋白体往往与淀粉粒紧紧相连,因此在玉米黄粉中还含有25%左右淀粉，为了提高后道蛋白质酶解的效率,需以一淀粉酶有效地分除黄粉蛋白上所镶嵌的淀粉,经过处理,残存淀粉量可在10%以下。后来经进一步的研究,发现只要条件适当不经淀粉酶的处理,同样亦可取得良好的蛋白酶解效果,因此可完全省略掉预处理工序。（2）蛋白的控制酶解为了制取高F值低聚肤必须尽多地从黄粉蛋中分除芳香族氨基酸,为此目的,就希望能以一种或几种专用酶使它们最大限度地从芳香族氨基酸的二端切断玉米蛋白,然后再用另一些专用酶将N一或C一端的芳香族氨基酸脱落成自由氨基酸并将之分除。四、高F值寡肽研究进展 自 1976 年高 F 值寡肽首先被 Yamashita M 发现以来，就引起了人们极大的兴趣，对其的研究也经久不衰。随着科学技术的进步，对高 F 值寡肽的制备技术及功能机理的研究也不断深入，在制备方面取得的成果主要体现在以下几个方面：（1）制备原料越来越丰富，人们已经在大豆蛋白、玉米蛋白粉、乳清蛋白、鱼蛋白、牛乳酪蛋白、魔芋飞粉、多种海产品中分离得到高 F 值寡肽；（2）所用蛋白酶品种越来越多，碱性蛋白酶、复合蛋白酶、中性蛋白酶、风味蛋白酶、链霉蛋白酶、肌动蛋白酶等都被用来水解原料并取的较高水解度；（3）分离、纯化方法越来越多，人们已将凝胶层析、高效液相色谱、离子交换色谱、膜过滤等多种技术应用到高 F 值寡肽的分离纯化中来。 （1）国外对高F值寡肽的研究 对高F值寡肽的研究最早是在1976 年由Yamashita M 等进行的，他们以鱼蛋白作为底物，利用胃蛋白酶将其水解制取高F值寡肽混合物，最终产品得率69.3%，苯丙氨酸（Phe）含量仅为0.05%，随后，他们又利用链酶蛋白酶水解大豆分离蛋白制取了Phe含量0.23%的低聚肽混合物，产率达到60.9%。1986年，SofchiA等研究了以乳清蛋白酶底物，利用胃蛋白酶、链霉蛋白酶等四种蛋白酶对其水解制取高F值寡肽的生产工艺，根据食物蛋白的理化性质，首先将乳清蛋白在90下加热处理10min，再用蛋白酶对其水解，同不预处理相比其水解度具有较大幅度的提高，最终高F值寡肽产率达到81%，其中Phe含量仅为0.3%。Shinya T 等以玉米醇溶蛋白为底物，首先将原料蛋白在乙醇和浓度为0.1N的KOH溶液预浸一定时间，使蛋白质的立体结构被破坏，有利于蛋白酶和酶切位点的接触，从而大大提高了寡肽的得率。 （2）国内对高 F 值寡肽的研究 国内对高F值寡肽的研究起步较晚,直至20世纪90年代才有学者对其进行研究.1992年，无锡轻工业大学的王梅博士等人首次采用碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶双酶法制备高F值寡肽混合物，并制得了F值为31.0的寡肽混合物，1998年，他们又用活性炭色谱法吸附其中的芳香族氨基酸制得F值为31.9的高F值寡肽混合物，并且利用CCl4 对肝脏损伤的大鼠来检测高F 值寡肽混合物对肝脏功能的保护作用和修复作用.他们的研究结果表明, 高F值寡肽混和物能有效地保护大鼠肝细胞, 维持和改善肝脏氨基酸的清除率.减轻由CCl4 导致的肝损伤。1999年，无锡轻工业大学的沈蓓英、孙冀平利用碱性蛋白酶、肌动蛋白酶、谷氨酰胺转移酶三种酶水解玉米蛋白并经分离纯化后得到了高F值寡肽的纯品。2006年，湖北工业大学的赵珊珊等人在碱性蛋白酶加酶量0. 1%, 底物浓度3.75%, pH9.0, 水解温度45下水解5h；链霉蛋白酶加酶量0.03%, pH8.0, 水解温度50水解7h后，酶解液利用凝胶层析分离纯化制备了高F值寡肽。2009年，广东海洋大学食品科技学院的周敏华等人利用胰蛋白酶酶解牡蛎肉后，又利用活性炭吸附其中的芳香族氨基酸，得到了F值大于20，相对分子质量在800-1450之间的高F值寡肽。近几年，吉林大学军需科技学