酶解蛋白制備抗氧化多肽的研究現(xiàn)狀與展望-

1、2007年第3期總第168期中國釀造專論與綜述近年來,隨著生物技術(shù)的進(jìn)步和生命科學(xué)的發(fā)展,生理活性肽的生理功能逐步被人們發(fā)現(xiàn),并越來越受到重視,尤其是一些活性肽的結(jié)構(gòu)和生理功能逐漸明確,推動(dòng)了活性肽的研究1,也促進(jìn)了酶解蛋白制備抗氧化多肽的研究與開發(fā)。目前,酶解蛋白制備抗氧化活性肽的研究從來源上主要集中在植物蛋白(包括大豆蛋白、玉米蛋白和其他一些植物蛋白資源,動(dòng)物蛋白(包括陸地動(dòng)物蛋白源、海洋蛋白源。其中以從大豆蛋白資源中獲取抗氧化多肽較多。1抗氧化活性肽蛋白質(zhì)是人體的重要組成部分,也是人類飲食結(jié)構(gòu)的重要成分。近來的研究結(jié)果表明,小分子量的多肽更容易被人體吸收,具有對(duì)人體有益的各種生理功能。抗

2、氧化性多肽是生物活性肽的一種,通過減少氧自由基、羥自由基從而達(dá)到抗衰老的功能2,使用安全性高。同時(shí)還能防止油脂氧化,作為抗氧化劑使用時(shí),這類多肽安全、高效,無助氧化作用。目前食品工業(yè)中使用的抗氧化劑大多是人工合成的化學(xué)抗氧化劑,對(duì)人體有一定的毒害作用,使人們對(duì)其安全性產(chǎn)生憂慮。而抗氧化活性肽逐漸顯示出其在醫(yī)藥、食品、化妝品、飼料等領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)3-6。獲取抗氧化多肽的方法主要有3種:一是內(nèi)源性的抗氧化多肽主要有肌肽、谷胱甘肽。眾多研究表明這類多肽具有清除氧自由基、抑制脂質(zhì)過氧化作用3。二是酶解蛋白制備的抗氧化活性肽。三是人工合成的具有抗氧化活性的多肽。2抗氧化性多肽的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1國外研

3、究現(xiàn)狀植物蛋白方面的研究主要側(cè)重于大豆蛋白源。20世紀(jì)30年代人們已注意到大豆中含有天然抗氧化活性的多肽和氨基酸。1972年Bishov 和Henick 7研究發(fā)現(xiàn),大豆蛋白水解物中的多肽-氨基酸混合物以及各種氨基酸對(duì)酚類抗氧化劑(如生育酚、BHA 、BHT 等具有協(xié)同增效作用。1975年日本學(xué)者山口直彥等8在其基礎(chǔ)上利用酶解方法對(duì)大豆蛋白進(jìn)行部分水解,對(duì)水解物進(jìn)行了色譜分離,并測(cè)定了各分離組分的抗氧化能力。從1995年開始,國外對(duì)于抗氧化性多肽的研究已經(jīng)由初級(jí)提取、制備深入到理論探索。Hua-ming Chen 等9-10分離出酶解蛋白制備抗氧化多肽的研究現(xiàn)狀與展望焦駝文,孔繁東,祖國仁,季

4、瑛,關(guān)榮榮(大連輕工業(yè)學(xué)院生物與食品工程學(xué)院,遼寧大連116034摘要:酶法水解制備的抗氧化多肽具有螯合金屬離子,捕捉自由基和抗氧化作用。該文闡述了酶解蛋白制備抗氧化多肽的意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,對(duì)抗氧化機(jī)理和研究過程中存在的問題進(jìn)行了分析,并對(duì)其開發(fā)應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞:抗氧化多肽;蛋白質(zhì);酶解中圖分類號(hào):Q814文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):2054-0571(200703-0005-03Current and future aspects of antioxidative peptide preparationfrom proteins by enzymatic hydrolysisJIA

5、O Tuo-wen ,KONG Fan-dong ,ZU Guo-ren ,JI Ying ,GUAN Rong-rong(College of Biology and Food Engineering ,Dalian Institute of Light Industry ,Dalian ,116034,China Abstract:Antioxidative peptides prepared by enzymatic hydrolysis of proteins are able to chelate metal ions,catch free radicals and resist o

6、xidation.The significance and current research of antioxidative peptide preparation from enzymatic hydrolysis both at home and abroad were discussed,the antioxidative mechanism and the problems during research were analyzed,and the perspective of development and application were reviewed.Key words:a

7、ntioxidative peptide;protein;enzymatic hydrolysis收稿日期:2006-09-18作者簡介:焦駝文(1981-,男,河南漯河市人,碩士研究生,研究方向?yàn)榈鞍踪|(zhì)資源的綜合利用。52007No.3Serial No.168China Bre wing Forum and Summary6種具有抗氧化性活性的大豆短肽,這些多肽由516種氨基酸組成,包括一些疏水性氨基酸、纈氨酸、亮氨酸、脯氨酸、組氨酸、酪氨酸。還提出Leu-Leu-Pro-His-His(LLPHH是具有抗氧化活性的特征性多肽,以此為基礎(chǔ)合成了其他28個(gè)多肽,并研究了它們的抗氧化活性,其中

8、PHH和LHH具有很強(qiáng)的抗氧化活性。俄羅斯學(xué)者Vladimir N.Anisimov等11-12通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)松果肽具有抑制果蠅體內(nèi)自由基的生成、延長老鼠和果蠅壽命的作用。動(dòng)物蛋白方面的研究起步較晚,是基于植物蛋白源的研究發(fā)展起來的,但是這些研究基本上都對(duì)其制得的抗氧化肽的機(jī)理進(jìn)行了探討。日本和韓國學(xué)者在這一領(lǐng)域進(jìn)行了研究,Shin-Ichi Togashi等13的研究表明紫河車蛋白提取物具有明顯的抗氧化作用,并提出這一提取物的抗氧化作用不僅僅與提取物中含有的酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸等有關(guān),還與從紫河車提取物膠原質(zhì)中制得的多肽有關(guān)。Jae-Young Je等14采用超濾(UF、柱層析、高

9、效液相色譜(HPLC等方法從明太魚骨架蛋白酶解物中分離得到分子量為672Da,氨基酸序列為Leu-Pro-His-Ser-Gly-Tyr的多肽具有最高的抗氧化活性,用電子自旋共振法(ESR測(cè)得其清除羥自由基能力為35%。2005年Eresha Mendis,Niranjan Rajapakse 等15-16用胰蛋白酶水解巨烏賊皮膚明膠得到的水解物對(duì)脂質(zhì)過氧化具有很強(qiáng)地抑制作用,優(yōu)于-生育酚,具有很高的清除自由基能力,其中抗氧化活性較高的2個(gè)特征性肽段為Phe-Asp-Ser-Gly-Pro-Ala-Gly-Val-Leu (880.18Da和Asn-Gly-Pro-Leu-Gln-Ala-Gl

10、y-Gln-P ro-Gly-Glu-Arg(1241.59Da。同年,他們又從巨烏賊肌肉組織中酶解分離得到2段肽段Asn-Ala-Asp-Phe-Gly-Leu-Asn-Gly-Leu-Glu-Gly-Leu-Ala(1307Da和Asn-Gly-Leu-Glu-Gly-Leu-Lys(747Da具有很高的清除自由基能力,并提出這些多肽抗氧化活性可能與疏水性氨基酸有關(guān)。2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀人們很早就注意到大豆粉具有抑制豬油氧化變質(zhì)的特性,但是國內(nèi)對(duì)抗氧化性多肽的理論研究開始較晚。劉大川等17采用堿性蛋白酶2709對(duì)大豆分離蛋白進(jìn)行水解得到2000Da以下的多肽,平均肽鏈長度2.55,經(jīng)硫氫酸鐵

11、法測(cè)定具有明顯的抗氧化性。沈蓓英18利用酸性蛋白酶水解大豆蛋白,控制水解度(DH為17%19%,制備出了抗氧化性多肽,分子量為700Da1000Da。國內(nèi)對(duì)酶解蛋白制備抗氧化性多肽主要集中在對(duì)大豆多肽的研究。榮建華等19采用酶解、超濾等方法制備了大豆肽,并測(cè)定了其還原能力、抗氧化能力及對(duì)OH的清除作用,結(jié)果表明大豆肽的抗氧化能力隨濃度的增加而增強(qiáng),在一定濃度范圍內(nèi),大豆肽具有較強(qiáng)的清除OH的效果。此外還研究證明了大豆肽無助氧化作用。陳美珍等20利用木瓜蛋白酶水解大豆分離蛋白15min,其酶解物清除OH能力已達(dá)56.5%,用SDS-PAGE凝膠電泳測(cè)定各組分的分子量,結(jié)果顯示分子量在11.355

12、kDa5.154kDa的肽段清除能力最強(qiáng),達(dá)60.4%。劉健敏等21采用AS1.398蛋白酶水解大豆蛋白,研究結(jié)果表明當(dāng)水解度(DH為12%的產(chǎn)品抗氧化性最高;添加量為6mg/mL時(shí)使亞油酸的氧化誘導(dǎo)期延長2.92倍,其相對(duì)分子量分布在1000Da以上的組分較多。目前,對(duì)抗氧化性多肽的研究已經(jīng)從大豆蛋白拓展到了其他領(lǐng)域。吳繼衛(wèi)等2應(yīng)用中性蛋白酶(SM98011、SM97010、堿性蛋白酶和風(fēng)味蛋白酶分別水解鯊魚、牡蠣、扇貝和毛蝦,并測(cè)定了酶解液的抗氧化能力,結(jié)果表明,SM98011和SM97010蛋白酶的酶解液具有較高的抗氧化能力。曾慶祝等22的研究表明,枯草桿菌蛋白酶和木瓜蛋白酶酶解扇貝邊所

13、得酶解物具有較好的OH清除效果,其清除率分別為84.37%和79.93%,這2種酶解物均可提高小鼠血液中谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-PX活力和超氧化物歧化酶(SOD活力,并降低小鼠肝臟中丙二醛(MAD含量。張強(qiáng)等23以玉米蛋白粉為原料,2709堿性蛋白酶為水解酶,所得玉米抗氧化肽對(duì)O2和OH有很強(qiáng)的清除作用,清除率分別為54.42%和82.31%。最近哈高科公司利用酶解方法已從大豆蛋白中制備出具有抗氧化功能的大豆低聚肽產(chǎn)品24。3抗氧化性多肽的抗氧化機(jī)理隨著酶解蛋白技術(shù)的逐漸完善和人們對(duì)酶解產(chǎn)物生理活性認(rèn)識(shí)的不斷深入,很多人從機(jī)理入手研究了抗氧化多肽的抗氧化活性25-28。Chen等9通過酶法

14、水解制備了抗氧化性多肽,并提出這類多肽能螯合金屬離子,捕捉自由基,從而起到抗氧化作用。榮建華29研究結(jié)果表明,大豆抗氧化多肽不僅可以通過捕捉氧自由基,還可以通過激活機(jī)體內(nèi)清除自由基的抗氧化酶、抑制氧化酶的活性、以及螯合金屬離子等多種途徑來阻斷過氧化反應(yīng),從而起到抗氧化作用。有文獻(xiàn)報(bào)道抗氧化活性肽的抗氧化機(jī)理包括通過給抗氧化酶提供氫、緩沖生理pH值、螯合金屬離子和捕捉自由基等途徑起到抗氧化作用30。酶解蛋白所得的水解液屬于水溶性的,但是能抑制油脂自氧化,據(jù)報(bào)道,這是因?yàn)槎嚯囊耗芨采w在油分子表面,將空氣和油分子隔開,從而抑制油脂氧化31。另有研究表明,N-組氨酸的疏水性部分能與脂肪酸分子發(fā)生某種相

15、互作用,阻斷了自由基的鏈?zhǔn)椒磻?yīng),從而6使含有組氨酸的小肽起到延緩油脂氧化的作用32。4抗氧化性多肽在研究開發(fā)過程中存在的問題作用于蛋白的酶的種類較少,底物種類也有待于進(jìn)一步拓展;水解度和酶解物抗氧化性的關(guān)系尚未確定,對(duì)于蛋白質(zhì)酶解機(jī)理與過程控制還需系統(tǒng)、深入的理論研究;分離純化過程工藝還不成熟33,有待于找到一種較合適的分離方法來提純抗氧化多肽。為了解決上述問題,促進(jìn)天然抗氧化劑及功能性多肽產(chǎn)品的研究開發(fā),尚需業(yè)內(nèi)人士的共同努力。5前景與展望近年來的研究發(fā)現(xiàn)自由基可以導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化,損傷蛋白質(zhì)、脫氧核糖、機(jī)體細(xì)胞等,從而引發(fā)一系列疾病,如心血管疾病、白內(nèi)障、老年癡呆、癌癥等。而抗氧化多肽具有清

16、除自由基、防止脂質(zhì)過氧化的功效,可作為一種基料添加到功能性食品中,起到防止各種疾病發(fā)生的作用。谷胱甘肽(GSH結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)活潑的巰基(-SH,易被氧化脫氫,將谷胱甘肽添加到功能性食品中,可起到清除自由基、使生物大分子、生物膜免受損害。谷胱甘肽滴眼液可用于治療早期老年性白內(nèi)障30。食品中的油脂氧化酸敗導(dǎo)致食品營養(yǎng)降低,產(chǎn)生不良風(fēng)味,有些氧化產(chǎn)物還具有毒副作用,給人類健康帶來極大的威脅。在油脂中添加抗氧化劑可以有效地預(yù)防和延緩氧化反應(yīng)的發(fā)生34-35。而酶解蛋白制備抗氧化多肽是開發(fā)天然抗氧化的重要途徑,它將廣泛應(yīng)用到飼料、食品加工、食品儲(chǔ)藏等方面。另外,抗氧化性多肽可以應(yīng)用于化妝品行業(yè),作為一些

17、修復(fù)型化妝品的添加劑,如營養(yǎng)霜和面膜,可以快速恢復(fù)皮膚的光澤與彈性,減少皺紋,對(duì)延緩衰老起著積極的作用;用于護(hù)發(fā),有很好的光澤效果和高效的保護(hù)作用,可使頭發(fā)免受環(huán)境條件和化學(xué)因素的破壞33。目前,對(duì)于酶解蛋白制備抗氧化性多肽的研究已經(jīng)全面展開,隨著研究的深入,將具有更大的開發(fā)價(jià)值和應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn):1汪建斌,鄧勇.大豆多肽的生理功能及開發(fā)利用J.廣州食品工業(yè)科技,17(3:52-53.2吳繼衛(wèi),何海倫,路敬濤,等.海洋生物蛋白的酶解及酶解產(chǎn)物的抗氧化活性J.海洋科學(xué),2005,29(3:76-80.3胡文琴,王恬,孟慶利.抗氧化活性肽的研究進(jìn)展J.中國油脂,2004,29(5:42-45.4

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