多肽物质的提取与合成

多肽物质的提取与合成

1对人体的调节作用多酚类由20多种天然氨基酸组成，具有不同的组成和配置方式。从2'到复杂的线性或圆形结构的不同叔叔的总称，其中一些可以调节生物体的生理功能，称为功能叔叔。功能肽是源于蛋白质的多功能化合物,是多样化且来源充足的食品原料,具有多种人体代谢和生理调节功能,如易消化吸收、促进免疫、激素调节、抗菌、抗病毒、降血压、降血脂等。现代营养学研究发现,人体摄入的蛋白质经消化道中的酶作用后,大多是以寡肽的形式被消化吸收的,以游离氨基酸形式吸收的比例很小。而且,机体对寡肽的吸收代谢速度比对游离氨基酸快。这主要是因为寡肽与游离氨基酸在体内有不同的输送体系。此外,肽在机体肠道细胞中还存在许多独立的肽酶反应,加上肽的渗透压力比氨基酸的小,这就使得一些寡肽能以完整的形式被机体吸收进入血液循环系统,并被组织利用。蛋白质以多肽的形式被吸收,既避免了氨基酸之间的吸收竞争,又能减少高渗透压对人体产生的不良影响。以多肽的形式为机体提供营养物质,有利于尽快发挥多肽的功能效应。多肽的生物效价和营养价值比游离氨基酸要高。用功能性多肽开发有益于人类健康的各类保健食品前景看好。2相关产品的来源和制备方法2.1功能肽的生产近几年来,随着分子生物学、基因工程及多肽合成技术的快速发展,人们按自己的意志合成或表达各种蛋白质和多肽物质已成现实。人类最早发现功能肽是在1902年,伦敦大学医学院的Bayliss和starling从动物的胃肠中发现了促胰液素(Secretin)。迄今为止,人们已从人体、动物和植物等生物体中提取或合成了各种具有生理活性的多肽[6~10]。其中,从人体组织中发现的新型功能肽,如Hackler等从人脑皮层组织中提取的结构为:Tyr-Pro-Lys-GlyNH2的类阿片肽;Gembitsky等从人工培养的黑素细胞与恶化的黑素瘤细胞中分离提取的结构为:Pro-Glu-PheGly-NH2的小肽组分,该肽具有抑制黑素瘤细胞生长的作用。此外,利用植物性蛋白质生产的功能肽主要有大豆肽、玉米肽、豌豆肽和苦瓜肽等;利用动物性蛋白原料生产的功能肽主要有乳蛋白肽、卵蛋白肽、畜蛋白肽、鱼蛋白肽和丝蛋白肽等。值得注意的是,由蚕丝蛋白经酶解制得的丝肽,具有促进酒精代谢、降低胆固醇、预防痴呆症等多种生理功能,可用来开发特种保健食品。此外,我国每年都有大量农业原料的下脚料和食品加工的残余物被废弃,以这些蛋白废弃物为原料,开发出高附加值的多肽产品,既环保又能降低生产成本。如利用鸡精加工中的肉渣废弃物可制成降压肽;利用纺织工业中的下脚料茧衣、废丝可制成降脂肽;利用制油工业中残余的脱脂大豆片、葵花籽蛋白质和油菜籽蛋白质可制成易消化吸收肽等[17~20]。2.2活性多肽及其应用目前,国内外制取功能性多肽的方法归纳起来包括:分离提取法、化学合成法、基因重组法及食品蛋白质水解法,不同的方法适合不同的目的,也各有其优缺点。常见的用来生产功能肽的方法包括化学合成法、DNA重组法和酶法,表1较了这几种方法的不同特性。用化学合成法生产的功能肽如心脏活性小肽(SmallCardioactiviePeptides,SCPS),其具有刺激心脏活性的作用,可提高心肌细胞中cAMP的水平。此外,化学合成的AC-(Arg-Pro-Pro-Phe)n-NHCH3复合物(n=2,4,6,8,10)具有明显的抗菌活力,可作抗菌肽开发利用。生物技术的革命性成就导致了大量多肽和蛋白质类药物的兴起。近年来,越来越多的蛋白多肽类药物被开发并用于医疗实践。这类药物生理活性强、疗效高,国家计委与科技部联合颁布的高新技术产业指南中,已将基因工程类多肽药物列为近期医药产业发展的重点。随着基因工程技术的快速发展,基因工程类多肽药物的研究也日渐兴盛。前不久,上海华谊(集团)公司技术中心成功研制出rh-YST活性多肽“谊生泰”,它是运用基因工程技术生产的多肽化合物,现已通过临床前的安全评价,有望成为新一代治疗Ⅱ型糖尿病的国家新药。迄今为止生产出的肽类药物已近百种,涉及到大部分疾病的临床治疗。这表明我国基因工程多肽生产技术已取得了相当大的突破,多肽类药物在临床医学中有巨大的应用价值。酶法生产功能肽有很多优点,目前该法应用较为普遍。Suetsuna等人曾利用蛋白酶水解法从蠕虫体内提取到一种活性四肽,氨基酸序列为:H-Pro-Gly-Val-Ala-OH,其具有抑制血管紧张素转化酶(ACE)的活性,可明显降低高血压大鼠的血压;Yamaoto等也利用酶解法从乳清蛋白中分离到一些分于量小于1000的活性多肽成分。实验证明,它们可降低高血脂SD大鼠和ICR小鼠血液中的血脂含量,具有一定降血脂作用[32~35]。3大豆蛋白活性肽的食品生产在开发功能性多肽食品方面,日本、美国和一些欧洲国家已推出具有多种功能的食品和食品添加剂,形成了一个具有极大商业前景的产业。在日本、美国和西欧等国家和地区,各种酶解活性肽产品现已热销。目前,国内外研究较多的功能肽主要有乳肽、大豆肽、高F值寡肽和谷胱甘肽(GSH)。国外对乳肽的研究较早,我国对乳肽的研究还不多,主要是对乳肽的生产进行蛋白酶的筛选和酶解工艺的优化。20世纪70年代初,美国首先开发出大豆肽;日本于80年代开始研制大豆肽,不二制油公司首先采用酶法规模化生产出3种大豆肽,雪印和森永等乳业公司大豆肽功能食品的生产已具相当规模。我国近几年也大量开展了大豆肽生产和应用的研究工作。国内已有数所高校开始研究大豆多肽,并在蛋白酶的选择,酶解工艺参数的优化,水解液的脱苦、脱盐及分离精致等方面取得了一定进展。目前,大豆蛋白活性肽的产品开发主要在以下六个方面进行:A.用于医药食品等的添加物,作为中间体供应给有关厂家;B.直接进行保健功能食品的开发;C.用于普通食品的开发,增加普通食品的营养、新的卖点及产品的附加值;D.在饲料行业中的应用,大豆蛋白活性肽可促进动物的生长和发育,增强机体抗病能力;E.作为微生物生长、繁殖、发酵的营养基质和促进剂;F.在化妆品方面的应用。高F值寡肽是由动、植物蛋白经酶解后制得的具有高支链、低芳香族氨基酸组成的寡肽,以低苯丙氨酸寡肽为代表。高F值寡肽具有独特的生理功能。1996年,西班牙的Bautista等人用肌动蛋白酶和Kerase中性蛋白酶酶解葵花浓缩蛋白,成功制取了高F值寡肽,产率为56.0%。我国在1992年首次采用碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶降解玉米黄粉,成功地研制出高F值寡肽混合物,产率为7.0%。谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸经肽键缩合而成的活性三肽,它具有独特的生理功能,能保护生物体内蛋白质的巯基,维护蛋白质的正常生物活性。同时它又是多种酶的辅酶和辅基,因此,被称为长寿因子和抗衰老因子。谷胱甘肽广泛存在于动物肝脏、血液、酵母和小麦胚芽中,在蔬菜等植物组织中也有少量分布。日本在50年代开始研制谷胱甘肽,现已在食品加工领域得到广泛应用。目前,我国用酵母发酵的方法开发谷胱甘肽的研究还处于起步阶段。4丝肽的分子量分布随着多肽研究的快速发展,人们对于功能性多肽的认识并非只局限于以上几种常见的多肽,开发新型多肽基质已成必然。目前,对于丝素蛋白及以其为原料开发功能性丝肽的研究正盛。丝肽是丝素蛋白水解的中间产物,其氨基酸组成与丝素基本相同,其中人体所必需的八种氨基酸含量约占15%,分子构象为无规则卷曲,呈无序疏松状。生产丝肽可采用盐溶、酸解、碱解和酶解等方法,控制不同的水解度,可得到不同分子量分布的丝肽产物。例如,1000以下的丝肽粉味道可口,可直接食用;1000~5000的多肽有良好的保湿性、分散性和溶解性,用于冰淇淋中有良好的起泡性、持泡性和保香性,并使口感良好。而用于化妆品中的丝肽,其分子量一般控制在2000道尔顿以下。我国对丝素蛋白及丝肽的研究较晚,处于舆论准备阶段的时间较长。直到近几年,关于丝蛋白及丝肽的研究才见报道。如江南大学食品学院的王璋教授、军事经济学院的李德远等对丝蛋白的研究,包括可溶性丝素粉制备、丝素酶解及丝肽产物的分离、纯化等。福州大学生物工程研究所的倪莉博士已成功地从丝蛋白水解液中分离出具有抑制血管紧张素转化酶活性的丝肽产物,有望开发出一种新型的降压肽保健品。前不久,作者采用复合酶解工艺水解蚕丝丝素蛋白,并从酶解液中分离出一组丝肽。经动物实验证明,该丝肽具有显著的调节机体细胞免疫和体液免疫的功能。并用SDS-PAGE电泳的方法初步分析了丝肽分子量的分布情况,高效液相色谱法(HPLC)分析其氨基酸组成和含量。结果表明,该丝肽中富含甘氨酸,分子量分布约在1000~6000道尔顿范围内。此外,该功能肽级分中丝氨酸、半胱氨酸和异亮氨酸的含量也相对较高。本研究为免疫功能肽的研究与开发提供了一种优良的新型基质。5活性多肽的研究与实践伴随着分子生物学和生物化学技术的飞速发展,多肽的研究已取得了划时代的进展。到目前为止,人们从生物体中发现及人工合成的多肽已有数万种。多肽是人体进行代谢和调控活动的重要物质。多肽科学涉及化学、药学、生物学、医学等领域,其主要特点是学科间的交叉与渗透。对生物活性多肽尤其是短肽的研究已经成为当前多