白酒丢糟的综合利用和生物活性肽的研究综述

伍 强，万 常，袁巧玲，余有贵

(邵阳学院 食品与化学工程学院，湖南 邵阳 422000)

白酒丢糟是以高粱、玉米等原料经固态发酵、蒸馏提取酒精和香味成分后的残留物，据统计，全国每年白酒丢糟产量在2500万吨以上[1]。近年来，关于白酒丢糟的综合利用主要集中于提取蛋白质、动物饲料、丢糟酒、调味品、纤维素、食用菌培养基、酒精燃料等粗加工方面的研究[2]。高血压是威胁人类健康的主要疾病之一，与脑中风、心力衰竭和冠心病等一系列心脑血管疾病高度关联而备受关注。据统计，世界各国高血压平均发病率为10%～20%，全球每年因高血压死亡人数达1200万[3]。2002年我国高血压成人患者为1.39亿人，而到2014年已上升至2.92亿，目前正呈现出年轻化的趋势[4]。血管紧张素转化酶(Angiotensin I-converting enzyme，ACE)能催化机体内的血管紧张素I转化成具有血管收缩作用的血管紧张素II；同时，它可降解缓激肽而使其失去血管舒张作用，最终使血压升高。此外，由于机体内产生的氧自由基未被及时清除，将导致机体内细胞信号传导异常和DNA氧化损伤。目前，癌症也是危害人类健康较为严重的疾病，最常见的肿瘤为肝癌、结肠癌、乳腺癌及白血病等。来源于食物蛋白的生物活性肽，具有天然安全、无毒副作用、人体易吸收等优点，可有效抑制ACE活性而降低血压，清除氧自由基以减少氧化损伤和抑制癌细胞增殖等作用。而目前，以白酒丢糟为原料制备生物活性肽的研究仍处于空白状态。

1 白酒丢糟的综合利用

白酒丢糟的水分含量及酸度较大，容易腐败而难于贮存，若直接扔弃或焚烧，将造成严重的环境污染；白酒丢糟中粗蛋白含量占14%～22%，淀粉含量占10%～13%，脂肪含量占17%～21%，并含有丰富的氨基酸、维生素、有机酸等有机成分[5]。从环保、经济和操作难易程度等方面考虑，利用固态白酒丢糟生产饲料、食用菌等是目前较为可行的利用方式。牛广杰等[6]通过微生物菌剂对白酒丢糟进行处理，能显著提高该饲料中的蛋白质含量。刘军等[7]在添加0.5%尿素条件下，利用黑曲霉、白地霉、米曲霉、热带假丝酵母、产朊假丝酵母等菌种进行混合协调发酵，发酵丢糟中蛋白质含量提高了8%。但袁颉等[8]考虑到好氧发酵过程中某些微生物可能分泌毒素物质，因而利用酵母菌、乳酸菌等进行混合厌氧发酵，生产蛋白饲料。姜福佳等[9]采用响应面法获得丢糟蛋白质醇-碱提取的最优工艺：固液比(g/mL)为1∶42.3，醇碱比为1∶2.7，提取时间为87.2min。白酒丢糟中蛋白质的利用是主要传统的加工方式，但由于丢糟总量的巨大和当今社会经济、环境方面压力的日益增加，探讨更为高效的白酒丢糟利用途径显得十分重要。

2 食源性生物活性肽的研究

2.1 ACE抑制肽

来源于食物蛋白的ACE抑制肽，可有效地抑制ACE活性，从而起到降血压作用，具有分子量小、安全易吸收等特点。采用纯天然、无任何毒副作用的ACE抑制肽控制高血压患者的血压，可最大限度地避免合成降血压药物产生毒副作用。近年来，国内外研究者不断从动植物性蛋白中获得ACE抑制肽，并通过高血压模型原发性高血压大鼠(Spontaneously Hypertensive Rats，SHR)进一步验证其体内降血压功效。Je等利用SP-Sephadex C-25柱、Sephadex G-25及RP-HPLC等系列纯化手段获得绿鳕ACE抑制肽(Phe-Gly-Ala-Ser-Thr-Arg-Gly-Ala)，测得其IC50为14.7 μg/mL[10]；Li等利用定向酶解技术制备泥鳅ACE抑制肽，测得其IC50为613.2 μg/mL，并进一步对其进行分离纯化[11]；Herregods等对动物明胶ACE抑制肽的体外ACE抑制活性和体内动物实现进行了研究，发现该活性肽具有有效地降血压功效[12]；Holder等研究了酪蛋白ACE抑制肽，并对活性较高的ACE抑制肽进行了分离纯化[13]；Tomatsu等纯化获得IC50为1.9 μg/mL大豆蛋白ACE抑制肽，并鉴定其氨基酸序列为FFYY[14]，本项目组也先后从鲍鱼加工下脚料[15]、红毛藻藻红蛋白[16]中分离纯化获得高活性、高纯度的ACE抑制肽。但目前，国内外尚未有利用白酒丢糟制备ACE抑制活性肽的报道。

2.2 抗氧化肽

抗氧化活性肽，是具有清除自由基活性的肽类，最先于1960年被Marcuse[17]发现。随后来源于动植物的酶解产物或多肽均具有较强的抗氧化活性，包括米糠、葵籽蛋白、苜蓿叶蛋白、酪蛋白、蛋黄蛋白、鲭鱼肌肉蛋白质等，它们通常为自由基(ABTS自由基，DPPH自由基，氢氧根自由基及过氧根自由基等)清除剂、氧化酶抑制剂、脂质过氧化反应抑制剂以及金属螯合剂。抗氧化肽的抗氧化活性与其氨基酸组成、分子量、结构以及疏水性有关。Dávalos等[18]报道含有Trp，Tyr和Met等氨基酸残基的多肽其抗氧化活性最高，其次为Cys，His和Phe。此外， Gómez-Guillén等[19]报道鱿鱼皮水解物中分子量较低的肽组分其抗氧化活性最高；Yang等[20]证实，经膜过滤后分子量<7000 Da的军曹鱼多肽其抗氧化活性远高于该酶解产物。此外，抗氧化活性与多肽氨基酸残基在多肽中的顺序有关。因此，利用酶法制备抗氧化肽，其蛋白酶的选取尤为关键。

2.3 抗肿瘤肽

肿瘤生物学及细胞生物学表明细胞癌变是由于机体内细胞增殖异常、分化失调以及基因表达紊乱所造成的，主要表现为细胞生长繁殖失去控制，从原发部位迅速向它处扩散，进而损害关键器官和引发器官衰竭，最终导致死亡。ACPs能迅速与肿瘤细胞膜结合，使肿瘤细胞不稳定而引发其坏死。与正常的真核细胞相比，肿瘤细胞质膜携带着磷脂酰丝氨酸和O型-糖蛋白而呈现较强的负电效应。当阳离子或亲水脂性肽类与肿瘤细胞质膜接触时，肿瘤细胞质膜的负电体系遭到破坏而失去稳定，最终导致肿瘤细胞坏死。由于此肽类对肿瘤细胞具有良好的亲和性，它亦能抵抗肿瘤细胞的多抗药性[21]。此外，Cruciani等[22]指出肿瘤细胞膜电位对ACPs的抗肿瘤活性至关重要。Apponyi等[23]已从青蛙中纯化获得引发肿瘤细胞坏死的相关肽段。Livant等[24]表明乙酰化及酰胺化PHSCN作为一种竞争性抑制剂，能阻止PHSRN和血清诱导的癌细胞侵袭，包括人前列腺肿瘤细胞DU145、前列腺癌MATTLyLu大鼠以及整合素α5β1对前列腺肿瘤细胞的黏附作用。此外，肽段YIGSR能结合肿瘤细胞中超表达的67 kDa层粘连蛋白受体，以阻止基底膜退化及癌细胞扩散[25]。Erez等[26]报道环肽MN-Ac-CHAVC-NH2能干扰钙粘蛋白介导的内皮细胞作用而导致肿瘤细胞凋亡。

3 总结与展望

丢糟是中国传统白酒固态发酵生产的副产物，富含粗蛋白、多肽、氨基酸等有机物质。大量白酒丢糟的排放，不仅造成环境污染，也是对资源的浪费，更不利于酿酒行业经济的持续健康发展。生物活性肽是一类具有潜在降血压、抗氧化衰老、抗肿瘤的多肽物质，以其高效安全、人体易吸收等优点获得广泛关注。目前，普遍采用商业蛋白酶降解食源性蛋白的定向酶解技术制备生物活性肽。由于蛋白酶底物特异性，不同蛋白酶制备的酶解产物其生物活性活性存在差异。因此，充分利用白酒丢糟蛋白质，选择合适的蛋白酶制备生物活性肽，对于白酒酿造下脚料的高值化利用及酿酒行业的发展将具有重要的理论及应用价值。