生物活性肽的应用综述

生物活性肽的功能和应用研究摘要：生物活性肽(bioactivepeptides)是指具有生物活性的多肽，是指对生物体的生命活动有益或具有生理作用的肽类化合物。本文主要介绍目前主要的一些生物活性肽的生理功能及应用研究，介绍生物活性肽在食品中一些简单的应用。简单展望一下生物活性肽以后的研究进展。关键词：生物活性肽；功能；应用；生物活，性肽(bioactivepeptides)是指具有生物活性的多肽，是指对生物体的生命活动有益或具有生理作用的肽类化合物。它是一类由20种天然氨基酸以不同的组成和排列方式构成的从二肽到复杂的线性、环形结构的不同的肽类的总称。生物肽与蛋白质没有本质的区别，但又不同于蛋白质，比蛋白质校、生理活性强。根据肽链上氨基酸的数目，通常把具有 2~10个氨基酸、分子量<2000Dalton的肽成为寡肽(oligpeptide)，讲氨基酸数目10~50个、分子量2000~10000Dalton的称为多肽(polypeptide)。这些活性肽小到只有2个氨基酸的双肽，也可以大到复杂的长链或环状多肽,而且常经过糖苷化、磷酸化或酰化衍生，在细胞生理及代谢功能的调节上具有重要的作用，这些调节作用几乎涉及到人体所有的生理活动，如神经系统、消化系统、循环系统、内分泌系统等。不仅如此,其中许多活性肽还具有原蛋白质或其组成氨基酸所没有的新功能。特别是以数个氨基酸结合生成的低聚肽不仅有比蛋白质更好的消化吸收性能，还具有促进免疫、调节激素、抗菌、抗病毒、降血压和降血脂等生理机能，食用安全性极高。目前人们认同的活性肽的定义是对肌体构成一套高度自动化的物质，是沟通细胞间、血管间联系的信使，为外分泌、内分泌、神经系统行使传递功能,从而使肌体组成了高度严密的系统,促使生物体生长、发育、繁殖正常进行。生物活性肽的生理功能1.1抗高血压活性血管紧张素转化酶(ACE)在血压调节过程中起着非常重要的作用。人体的肾脏可以分泌肾素,作用于血管紧张素释放出无活性的血管紧张素I。ACE可以从无活性的血管紧张素I的C-末端水解掉2个氨基酸，形成有活性的血管紧张素11。血管紧张素II是已知最强的缩血管物之一,可以导致血管收缩，引发高血压。同时ACE可水解血管舒缓激肽使其失活，而血管舒缓激肽可以舒张血管、使血压降低。因此ACE在肾素-血管紧张素目前主要的活性肽及其应用体系、血管舒缓素-激肽体系中起着重要的作用。已知抗高血压肽大致上有4种来源:来自乳蛋白的肽类;来自酸奶的肽类;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。L2抗菌活性1972年，瑞典科学家在果蝇中首次发现抗菌肽，随后得到第1个真正意义上的抗菌肽天蚕素(cecropins)。后来科学家们在昆虫、被囊动物、两栖动物、鸟类、鱼类、哺乳动物、植物乃至人等多种生物体内发现了至少800多种抗菌肽，并且某些抗菌肽在临床应用中已取得良好的疗效,如Oren等从豹鳎中分离得到一种33肽的抗菌肽,具有比蜂毒素更强的抗菌活性,其抑菌机理是溶解细菌的细胞壁。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，使其生长受抑直至死亡。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肚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。1.3抗氧化活性近年来，高效、低毒的天然抗氧化剂成为目前功能食品和药物研究领域的一大热点，从生物中提取得到具有抗氧化作用的生物活性肽引起了众多学者的关注。抗氧化肽存在于动物肌肉中的肌肚，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。有研究发现,大豆蛋白酶解物中存在具有抗氧化活性的肽。1.4免疫调节活性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。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。许多来源于动植物体内的生物活性肽具有免疫调节作用，尤其是食物来源的活性肽原料广泛，其营养生理功能逐渐受到重视,随着科学技术的发展，必将有广阔的前景。1.5抗肿瘤活性目前已发现多种生物活性肽具有抗肿瘤活性，被称为肿瘤抑制肽，部分肿瘤抑制肽不仅限于是具有肿瘤抑制作用的营养物质，而且已经发展为抗肿瘤药物，成为寻找抗癌药物的研究热点。天然的肿瘤抑制肽主要从海洋生物、两栖动物及多种植物中提取，某些已被投入临床作为抗癌药物使用。人工合成含有这些氨基酸序列的外源性生物活性肤可以与细胞外基质(ECM)、纤维蛋白竞争细胞和血小板表面的整合素等分子，干扰肿瘤细胞一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。1.6抗血栓作用北美水蛭中发现一种由39个氨基酸残基组成的肽，来源于医用水蛭的水蛭素是迄今为止发现的凝血酶最强有力的天然抑制剂。天然水蛭素是由65个氨基酸组成的小肽，对凝血酶有很高的亲和性，从而使凝血酶失去裂解纤维蛋白原为纤维蛋白的能力，阻止纤维蛋白的凝固，阻止凝血酶催化的止血反应及凝血酶诱导的血小板反应，达到抗凝的目的。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。1.7.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。动物来源的肽乳蛋白肽：简称乳肽，是乳蛋白（包括酪蛋白和乳清蛋白）经酶水解或微生物发酵后提取的多肽。主要用于婴幼儿食品，以及平衡营养食品、运动食品和普通食品改良。酪蛋白磷酸肽（CPP）从上世纪六十年代开始应用，用于促钙吸收。现在CPP作为食品添加剂己到得全世界80多个国家的批准。另外从酪蛋白可制出具有发泡，性、乳化性的多肽。蛋清肽：卵蛋白酶解后可得到蛋清肽。蛋清肽仍保持良好的氨基酸平衡，由于酶水解后分子量变小，致敏性低、消化性良好，热稳定性佳。可用于浓稠流质食品、营养补充食品、运动饮料食品、保健食品等。蛋清肽再经高度水解后，可得到平均分子量约300Dalton的药品级多肽，其水溶液透明，与蛋壳钙配合在营养上具有协同效果，用于婴儿食品和老年食品。水产肽：鱼肉蛋白质具有降压作用（血管紧张素I转换酶抑制作用）、降低血浆胆固醇、抗搪尿病等作用，所以水产肽的开发也受到广泛的关注。畜产肽：将牛肉或猪肝经酶解处理后经脱色、除臭、超滤处理，精制干燥而得，具有高水溶性，分子量3000Dalton以下。畜产肽可促进脂肪分解、抑制血压上升.可用干多肠营养剂和流食、婴儿食品、饮料和食品营养强化用。提高肠道内非血红蛋白铁的溶解度。促进铁的吸收。猪的血细胞进行酶处理也能制造球蛋白肽。胶原肽：由动物胶经酶水解后制得。胶原肽易消化吸收，具有抗氧化性，可供医药品、美容化妆品、蛋白饮料、减肥食品应用。以鱼鳞为原料提取了鱼鳞胶原肽，可用于内服或外用的美容化妆品。海洋胶原肽、海洋骨原肽，主要由2~6个氨基酸组成、分子量范围在200〜1000Dalton，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降血脂、调节血糖、抗氧化、增强免疫力、增加骨密度等活性。植物来源的肽大豆肽：由大豆蛋白质经蛋白酶作用后的水解产物，是许多肽分子混合物。大豆多肽的氨基酸组成与大豆蛋白一致，必需氨基酸丰富且平衡。大豆肽除具有易消化、吸收的营养效果外，还可能具有低变应原性，抑制胆固醇、促进脂质代谢，促进肠道发酵的功能等。大豆肽应用领域宽广，如肠内营养、老人食品，抗变态反应的食品，运动食品和有恢复疲劳等作用的健康食品、方便食品等。玉米肽：玉米蛋白经酶解后可分离到玉米肽。玉米肽富含支链氨基酸和丙氨酸。可以促进酒精代谢和脂肪分解、降血压、免疫调节、改善肝功能等作用。小麦肽:小麦蛋白经酶水解提取的生物活性肽。小麦肽具有肠粘膜恢复机能、免疫调节和恢复疲劳等作用，可用于运动营养食品、饮料等。谷酞氨肽：是通过发酵生产的肽类物质，它可有效清除自由基，是具有抗衰老作用的功能肽。谷酞氨肽可恢复术后肠粘膜功能，对免疫系统有重要作用。长时间、持久运动时，由于血浆中谷酞氨肤浓度降低、导致免疫力低下，及时补充谷酞氨肽，有助于提升机体免疫力。除以上列举的几种生物活性肽外，另外开发的还有豌豆肽、绿豆肽、大米肽、养麦肽、花生肽、海藻肽等，也均有良好的生理功能，也得到一定程度的应用。在食品工业中的应用2.1普通食品许多多肽具有较强的吸湿、保湿效果,如大豆多肽具有良好的水溶，性,而且黏度低，将其用于焙烤食品、豆制品及糖果中，能够软化食品，改善风味，调整硬度，延长保质期和提高产品得率。加入大豆多肽的豆制品不仅品质和风味俱佳,而且营养丰富，易消化吸收。对鱼肉制品可突出肉类风味，提高香鲜度，使其质地柔软，口感及风味均有较大改善。总而言之，由于多肽的涉入，食品加工业必将被推进更高的发展阶段。2.2功能性保健食品多肽具有降低人体血清胆固醇、降血压、减肥和低抗原性等功能。有报道说人体若每日能够摄取30~40g大豆多肽，体内胆固醇和甘油三酯水平明显降低。因此，大豆多肽可用于生产降胆固醇、降血压、防心血管疾病、防肥胖病等功能性保健食品及婴幼儿奶粉、甜点心等非致敏性保健食品，目前已经有人利用大豆多肽研制出活力肽冲剂、大豆肽啤酒、保健肽白酒等多种保健产品。2.3营养疗效食品多肽因为容易被人体消化吸收，具有消化速度快的特性，因此它可以用于特殊病人的营养剂，特别是用于消化系统肠道营养剂和流态食品，这些食品非常适合康复期病人、消化功能衰退的老年人及消化功能未成熟的婴幼儿食用周涛等采用木瓜蛋白酶和胰蛋白酶的混合酶水解鲐鱼蛋白，得到的低分子多肽苦味较淡，腥味弱，具有低过敏性，为生产餐后食品、老年及婴幼儿食品、强化食品等提供了科学的依据。2.4运动食品多肽易消化吸收的特点就表明了它能够迅速供给机体能量，促进脂质代谢和恢复体力。故可用于制备运动员用食品，其中包括体育运动员食用的粉、片和颗粒状食品，蛋白质强化食品以及能量补充饮品等。龚树立等利用大豆多肽为原料，辅以中草药、维生素及无机盐，调配研制出固体多肽运动饮料，该饮料人体服用结果表明，在促进运动后损伤组织修复，减少细胞内肌酸激酶外渗方面有一定作用。2.5发酵食品卢亚萍等提出大豆肽能促进微生物生长发育和代谢，目前，这种大豆多肽已被广泛应用于发酵工业来生产酸奶、干酪、醋、酱油和发酵火腿等发酵食品，并且具有提高生产效率、稳定品质及增强风味等效果，另外还可用于生产酶制剂。有人采用蛋白酶水解乳清粉并对乳清多肽进行酵母菌发酵,然后调配出最佳配比的乳清酒;有人利用复合蛋白酶将大豆蛋白水解为多肽，然后进行乳酸发酵,成功研制出大豆多肽酸奶，而且该产品风味、口感、质地良好，水溶性好,极易吸收，富含生物活性物质多肽，为多肽的深加工利用提供了一项新的技术。2.6冷饮食品目前，国内对大豆多肽的研究报道甚多，大豆多肽水溶性很高，溶液黏度低，在酸性条件下不产生沉淀,并且还具有较好的发泡功能。因此，大豆多肽被用来生产酸性饮料、营养饮品、汽水、雪糕及冰淇淋等冷饮食品不无科学根据。有人利用大豆多肽为原料，设计了学生专用多肽豆奶的加工工艺流程，成功加工出学生专用多肽豆奶，而且口感较好。生物活性肽类食品由蛋白质水解物所制备的活性肽类食品，具有易消化，易吸收,抗过敏,治疗低血压，降低胆固醇等多种特点和生理功能。3.1牛乳肽制品乳蛋白肽种类很丰富，包括降血压肽、酪蛋白磷酸肽(CPP)、糖巨肽(CGMP)、抗菌肽等。雪印公司发现一种短肽可以促进微生物生长，故应用于发酵食品，以促进有益微生物的生长；日本生化研究所从乳酪蛋白水解物中分离出AEC阻碍活性肽,动物实验表明其具有治疗低血压的作用，目前已将该肽应用于饮料中。杭州的娃哈哈集团添加的酪蛋白磷酸生产的铁锌钙奶保健食品，也已经面市3.2大豆肽和其它植物肽大豆肽不仅易消化吸收，而且能与机体内的胆酸结合，具有降低胆固醇和血压等功能。还有较强的促进脂肪代谢的效果是一种有效的减肥食品。Yamuguchi等于1975年首次发现大豆蛋白水解物具有抗氧化作用。Chen等从大豆蛋白酶解物中分离得到抗氧化活性肤，具有抗亚油酸脂质过氧化作用。不二公司开发的分子量在2400~5000的大豆肽制品，主要应用于功能性饮料、运动营养食品、酸奶、味精的生产。千叶制品公司开发的小麦肽是食品中常见的物性改良剂。而昭和产业开发的玉米肽具有明显的降血压作用。3.3胶原肽制品胶原蛋白属生物高分子材料，其应用领域涉及多个分支，据报道用途最多的领域是医药、化妆品、食品等方面。关于陆生的哺乳动物如猪，牛等的胶原蛋白研究较多。胶原肽是明胶的水解产物，与大豆、乳蛋白肽相比其氨基酸组成有缺陷，但明胶所特有的氨基酸序列使胶原肽无苦味，这使其获得了广泛的应用。日豪公司生产的日豪肽。是把胶原肽应用于糕点制作;协同乳业日本商事公司生产的胶原肽制品，已应用到保健食品中。3.4畜血肽制品由于畜产类种类较多，其畜肉和畜血类多肽种类也较多，所以也显示出多种功能,如促进铁吸收作用、改善关节炎、促进消化以及作为滋养强壮剂等。大和化成公司上市的牛血清制备的活性肽制品无味、易溶解、呈粉末状，现已广泛应用于婴幼儿乳，保健和功能食品，并得到了消费者的接受。有报道说添加活性肽于肉制品中可以改善肉制品的组织状态和提高风味。伊藤公司添加珠蛋白肽(去铁血红蛋白为原料水解)与香肠、火腿中。3.5水产肽制品多数水产蛋白都有一定的降血压作用，有研究表明，其多肽也具有明显的降血压功能，这种多肽有来自于沙丁鱼的八肽和十一肽、金枪鱼的1个八肽及南极磷虾的1个三肽。另有研究表明，一些虾和鱼等经酶解得到链长平均为2~4的短肽,起抑制ACE的活性更强。将青鱼用酶处理，所得到的活性肽有抑制血小板凝结、抗肿癌、免疫性等多种生理功能，应用在保健食品和调味料中;来自沙丁鱼肉水解的沙丁鱼肽，有降血压作用，可应用于保健食品中。3.6其它肽制品GSH(谷胱甘肽)具有解毒、抗氧化、消除体内•OH等生理功能，协和公司已生产出含GSH8%的面包酵母；坂急共荣物产公司把多种低分子肽类混合在一起，开发出具有脂质改善功能的肽类制品，可加入到功能食品中去。随着各种活性肽的生理功能被逐渐发现和认识，加之这方面制品的加工制作更加法律化、制度化、标准化。消费者对活性肽制品会更加认识和接受，活性肽市场会日趋扩大，相信今后会有其它形式、其它功能的活性肽制品进入市场。由中国食品发酵工业研究院研制，北京市牛栏山酒厂北京酒泉太空水饮料公司生产的“激情”生物活性肽系列饮料春节前投放市场。该饮料是用中国食品发酵工业研究院自行开发的大豆生物活性肽配以果汁、多种无机盐精心调配而成，有青苹果、草霉及橙子3种口味。“激情”生物活性肽系列饮料的面市，填补了我国生物活性肽饮料的空白，更为广大消费者提供了一种健康的选择。发展展望目前我国对生物活性肽的研究主要是集中在天然活性多肽的分离、纯化，同时活性肽的研究也逐步延伸到了海洋活性肽的研究,而对生物肽库、化学组合肽库的构建、筛选及应用研究远远不