玉米肽生物活性研究进展

孙敬明，张慧君

（齐齐哈尔大学食品与生物工程学院，黑龙江齐齐哈尔 161006）

玉米粒由胚芽、胚乳和麸皮三部分组成，其中含量最丰富的物质是淀粉，由支链淀粉和直链淀粉组成，占总粒质量的72%～73%；其次是蛋白质，占总粒质量的8%～12%。玉米蛋白是玉米加工的脱油，脱蛋白后的副产品，作为丰富的蛋白质来源已被广泛研究。在蛋白质中存在一类对生物机体的生命活动有益的肽类化合物——生物活性肽。生物活性肽是一种在蛋白质初级结构中被加密的特殊小肽片段，当它们在母体蛋白中时，会处于非活性状态[1]。一旦通过水解从母体蛋白中释放出来后，因其具有特异性强、尺寸小、更容易合成和修饰、穿透细胞膜能力强的特性，可以发挥多种生物活性。目前，生物活性肽主要通过酶法水解法[2]、化学水解法[3]、微生物发酵法[4]、肽合成法[5]等方法进行制备。常见的生物活性肽的制备过程为采用蛋白酶（风味蛋白酶、胃蛋白酶、地衣芽孢杆菌蛋白酶、胰蛋白酶等）对蛋白原料进行水解，蛋白水解后再分离水解产物得到；常见的分离方法有超滤技术、凝胶色谱分离技术以及超高速离心分离技术等。然后，对于分离后的活性肽进行氨基酸序列的测定和生物功能的鉴定。本文主要对玉米肽抗氧化性、护肝性、抑制高血压等活性进行了综述，并对玉米肽的未来发展方向进行了展望。

1 玉米肽的生物活性

1.1 抗肿瘤

随着人口的增加、年龄的增长以及生活方式中风险因素的存在，确诊肿瘤的病例以及因其死亡的人数逐年攀升。目前，治疗癌症的方法主要集中在化疗、放疗和相关的药物治疗等方面，而这些治疗方法在患者的治疗过程中出现了严重的后遗症，伴随着高昂的治疗费用和严格的技术要求，都增加了它们的局限性。因生物活性肽在癌症中的治疗效果以及副作用方面均显示出较强的优势，有望成为癌症治疗中合适的替代品。随着玉米肽抗癌活性研究越来越多，人们对其抗肿瘤的机制进行了阐述，研究表明，玉米活性肽已在肿瘤的启动、促进和进展等阶段显示出抑制癌细胞增殖潜力[6]。主要是由于玉米肽可扭曲与癌细胞增殖相关的重要蛋白，可抑制与肿瘤生长相关酶的活性，可增强机体细胞对肿瘤细胞的免疫力。YAMAGUCHI M 等[7]发现了来自玉米蛋白粉中的多肽在控制雌性大鼠乳腺肿瘤的发展中发挥重要作用。MARGARITA 等[8]发现玉米肽具有抑制H22 荷瘤小鼠肿瘤细胞的生长，增强宿主免疫系统功能，提高脾脏指数，延长荷瘤小鼠生存时间的活性。LI J T 等[9]利用体外模型证实了玉米肽的主要抗癌作用，当HepG2 细胞暴露于从玉米蛋白粉中提取的蛋白经酶解得到的玉米多肽中时，细胞凋亡活性增加。玉米活性肽通过外源性死亡受体介导途径和内源性线粒体介导途径达到抗癌作用。这些多肽的抗癌作用机制主要是促进肿瘤细胞自噬和凋亡。

1.2 抗氧化

在正常生理条件下，代谢过程中的氧化反应产生活性氧或自由基，这些自由基可以由机体自身的抗氧化机制进行清除。但是，机体的抗氧化机制无法清除由于病理条件（例如酗酒、药物的使用，或病毒变异、脂质过氧化产物的产生等情况）所产生的自由基，而这些自由基会导致大分子氧化损伤和细胞（包括细胞膜、脂蛋白、酶和核酸）的异常增殖或凋亡。这种氧化损伤会导致动脉硬化、心血管疾病、糖尿病、癌症等慢性疾病。大量实验表明玉米蛋白的水解物具有抗氧化能力。在体外实验中，小于3 kDa 的玉米肽在高氧化应激的HepG2 和Caco2细胞中显示出了强大的抗氧化活性。研究发现，具备抗氧化活性的肽内通常存在着有自由基清除能力的特定氨基酸，如赖氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、丙氨酸、组氨酸等，玉米多肽还能增强细胞内相关酶的活性，从而增强其抗氧化活性，对细胞损伤起到预防作用[10]。不同种类蛋白质水解酶也影响产生的肽的抗氧化活性，其中以胰蛋白酶和热溶酶获得的肽最有效。肽的抗氧化活性主要取决于其清除自由基的能力，抑制脂质过氧化和金属螯合力[11]。

1.3 抗高血压

高血压是一种以血管松弛不足、血流量不足为特征的慢性疾病，严重的心血管疾病风险很高，尤其是老年人，如中风、充血性心力衰竭、缺血性心脏病、肾病等[12]。血管紧张素转换酶（EC 3.4.15.1）是血压的主要调节因子之一，也是肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）的关键成分。RAAS 途径始于肾素将血管紧张素原转化为血管紧张素I，然后血管紧张素I 通过血管紧张素转换酶（ACE）活性转化为血管紧张素II。血管紧张素II 介导血管收缩和激活肾上腺醛固酮释放，醛固酮是一种类固醇激素，可增加上皮组织钠通道的表达，导致钠和水的再吸收，从而引起高血压。因此，抑制血管紧张素转换酶的活性是治疗高血压的有效方法之一。从玉米湿磨的主要副产品玉米面筋粉中提取的一种具有Ala-Tyr 序列的单肽对血管紧张素转化酶具有显著的抑制活性。实验证明玉米肽对于原发性高血压也显示出抗高血压活性，口服50 mg/kg 的有效剂量可使舒张压降低9.5 mm 汞柱。口服剂量为450 mg/kg，可降低40 mm 汞柱。小于3 kDa 的玉米肽在100 mg/kg 的自发高血压大鼠模型中显示良好的降血压活性，血压下降34.45 mm 汞柱[13]。

1.4 护肝性

近年来，肝纤维化及肝硬化的发病率很高，肝病已严重影响人们的身体健康。其发病机理可分为两类：酒精性肝病和非酒精性肝病。氧化应激在这两种类型的肝细胞损伤中被广泛认为是一种发病机制，它是由线粒体效能降低和ROS/RNS 代谢失衡引起的。玉米活性肽能明显降低肝细胞坏死、肝损伤等肝脏损伤程度。其中，分子量小于5 kDa 的玉米活性肽通过降低天冬氨酸转氨酶和丙氨酸转氨酶水平，对小鼠模型中四氯化碳诱导的肝损伤具有保护作用。玉米肽还可能通过促进酒精代谢而发挥保肝作用。玉米活性肽通过调节脂质代谢和氧化应激，降低肝脏胆固醇、丙二醛和三酰甘油含量，增强肝脏超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶活性，从而拮抗酒精性肝损伤。从玉米蛋白粉中分离得到的合成五肽Qlu-Leu-Leu-Pro-Phe 也具有拮抗酒精性肝损伤的作用。此外，玉米肽对肝纤维化也有保护作用，肝纤维化大鼠对硫乙酰胺的最低保护剂量为100 mg/kg[14]。

1.5 其他活性

除了上述活性外，玉米肽还具有抑制真菌和细菌生长的活性。KANT P 等[15]发现，利用大肠杆菌和毕赤酵母发酵分离纯化的玉米防御素肽对禾谷菌生长有抑制作用。MOCHIDA T 等[16]发现玉米肽中的四肽（Glu-His-Cys-Gly）可以减轻炎症性肠病的一种大鼠模型的实验性溃疡性结肠炎的活性。抗菌肽通过非特异性增加细胞膜透性，从而降低了对细菌耐药的敏感性来抑制微生物。因此，这些抗菌肽有望成为治疗和预防微生物感染的传统抗生素的替代品。玉米肽还具有增加促炎因子细胞因子的活性，起到抗炎效果。

2 问题与展望

综上所述，具有生物活性的玉米肽在预防许多疾病或危险因素方面已清楚地显示出多种益处，其潜在的有益机制也已逐渐被探索。玉米肽具有多样化的生物活性，与传统药物相比，具有较高的亲和力、较强的特异性和足够的组织穿透性，在药品、食品等领域有广阔的应用前景，市场中也已经有很多功能性玉米肽产品面世。然而玉米肽具有很多优点的同时，其结构上的缺点并不能忽视，如生物利用度低，体内活性时间短，生产成本高昂以及代谢不稳定等。首先，由于玉米肽的疏水性，使其穿透生物膜和生理屏障的能力很弱。当活性肽作为口服药剂时，它们会被酶迅速消化，并不能达到指定的发挥其活性的场所。玉米肽类药物的过敏和其他的副作用依然存在。由于玉米蛋白是玉米肽的制备原料，而玉米自身又是机体的过敏原，所以对于具有过敏症状的病人在采取这类药物时，会受到很大限制。其次，虽然有大量对不同生物活性的玉米肽的知识已经有了一定的阐述，但玉米肽的制备和表征的方法报道数量还过少。再次，体外模型已被用来研究玉米肽的抗高血压和抗癌作用。然而，除了体外试验给出的数据外，还需要体内实验和临床试验来证明肽的生理作用。最后，由于肽在生物环境中的高度不稳定性、血液的快速净化、膜的可移植性差等原因，肽在治疗疾病方面的应用一直受到限制。

为了更有效地发挥玉米肽的生物活性，接下来的研究方向可集中在体内进行指定区域消化的包埋材料的开发，使其在未到达发挥生物活性的场所前不进行消化分解，还可通过不同的加工方式（结构修饰、表面改性）来降低其在机体内过敏现象的发生。在生产中，还需要进一步的研究活性肽的低成本分离方法以及大规模生产所需的工业化。由于玉米肽的构效关系尚不完全清楚，需要进行更深层次的研究以建立符合当前治疗要求的玉米肽的构效关系。