鸡蛋中功能蛋白质及多肽研究现状

贺娟妮，贺宝锋，姚海伟，彭梦姣，李 婧

(1.陕西工业职业技术学院化工与纺织服装学院，陕西 咸阳712000； 2.江苏科技大学生物技术学院，江苏 镇江212100)

0 引言

鸡蛋对人体健康非常有益。鸡蛋中蛋白质、脂类、碳水化合物、维生素和矿物质等营养成分含量丰富，可为人类提供基本的营养物质。鸡蛋具有良好的发泡性和乳化性，风味独特，常常被用于食品加工。鸡蛋中的蛋白质及其多肽具有许多重要的生物活性，如抗菌、抗氧化活性，免疫调节和抑制高血压等，在疾病预防中有重要作用[1]。如果将蛋白质酶解形成多肽，其活性会大大增强，并且有利于机体的消化和吸收。因此，鸡蛋中功能蛋白质的分离和生物活性肽的制备已颇受关注，且具有很高的研究价值[2]。本文从鸡蛋的组成、生物活性成分、蛋白质分离及多肽制备3个方面对鸡蛋中蛋白质及其多肽的研究现状进行综述，为充分利用我国丰富的禽蛋资源，提高蛋产品附加值，促进鸡蛋产业发展提供技术支持。

1 鸡蛋组成

1.1蛋清

鸡蛋蛋清主要由蛋白质(10.4%)和水(88%)组成，占整个蛋质量的60%以上。蛋清中还含有痕量的脂质(0.02%)，以及S、K、Na、Cl、P、Ca、Mg、Fe等元素形成的化合物。碳水化合物在蛋清中的存在形式有两种，分别是游离碳水化合物和化合碳水化合物。葡萄糖是蛋清中游离碳水化合物的主要成分，占比98%。

1.2蛋黄

蛋黄在鸡蛋中的质量大约占28%，主要成分是脂质和蛋白质，含少量的矿物质和碳水化合物。脂质占蛋黄干质量的60%。蛋黄脂质主要包含甘油三酯、磷脂、胆固醇和脑苷脂。大多数蛋黄蛋白质有两种存在形式：低密度脂蛋白(low-density lipoprotein，LDL)和高密度脂蛋白(high-density lipoprotein，HDL)，低密度脂蛋白在蛋黄蛋白质中占比60%。蛋黄中含有1.0%～1.5%的矿物质,其中以磷最为丰富。蛋黄中超过60%的磷存在于磷脂中。蛋黄中含有大约1%的碳水化合物，这些碳水化合物大部分都是甘露糖和葡萄糖胺[3]。

1.3蛋壳

蛋壳是一种高度精密有序的矿化结构，主要由矿物质、蛋白质和水组成，约占整个鸡蛋质量的9.5%。矿物质占整个蛋壳质量的91%，是蛋壳的主要成分，包括钙(98%)、镁(0.9%)、磷(0.9%)等[4]。蛋壳分外层的角质层和内层的壳膜两层，外层主要由蛋白质、少量的碳水化合物、脂质组成，内壳膜包含有少量的原卟啉。

2 鸡蛋的生物活性成分

2.1蛋清

蛋白质是鸡蛋蛋清中的主要活性成分，鸡蛋蛋清中含有各种蛋白质，卵白蛋白(ovalbumin)含量最大，占蛋清中蛋白质的54%，其次是卵转铁蛋白(ovotransferrin)占比13%、卵类黏蛋白(ovomucoid)占比11%、卵球蛋白(ovoglobulin)占比4%、卵黏蛋白(ovomucin)占比3.5%、溶菌酶(Lysozyme)占比3.5%、卵糖蛋白(ovoglycoprotein)占比1%、卵巨球蛋白(ovomacroglobulin)占比0.5%等鸡卵白蛋白[5]。

截至目前，蛋清中已鉴定出至少165种蛋白质，这些蛋白质在蛋清中的含量分布极不均衡，卵白蛋白、卵转铁蛋白、卵类黏蛋白、卵黏蛋白、溶菌酶和卵糖蛋白6种高密度蛋白质的含量占蛋清总蛋白含量的86%[6]。蛋清中的低密度蛋白质种类繁多，如伴侣族蛋白、抗菌蛋白Tenp、脂钙蛋白CALγ、血清蛋白、免疫球蛋白、肌动蛋白、泛素蛋白和组蛋白等。如表1所示，蛋清中的蛋白质具有良好的生物活性[3]。

表1 蛋清中功能蛋白的生物活性

卵白蛋白和卵转铁蛋白均具有良好的抗氧化活性，有研究发现，将糖类与卵白蛋白混合，可以大大提高卵白蛋白本身的还原能力、DPPH自由基清除活性和抗氧化能力[7]。蛋清中的卵转铁蛋白酶解之后，其抗氧化活性也会显著提高。溶菌酶及其酶解产物对革兰氏阳性菌有非常明显的抑制活性，常常被用作天然的食品防腐剂。卵白蛋白的酶解肽段对枯草芽孢杆菌有很强的抑制活性[8]。卵转铁蛋白，转铁蛋白家族的成员，是人体内一种重要的铁元素载体，防止铁被微生物感染，它对很多菌类都具有抑制活性，如假单胞菌、变异链球菌、金黄色葡萄球菌、蜡样芽胞杆菌、李斯特氏菌和幽门螺杆菌等[9]。Cystatin和卵白素一直以来都是抗癌药物研发领域的热点，尤其是卵白素在癌症治疗的预先靶向方面有广泛的应用，组织蛋白酶B和L可引发胃癌，经过纯化的蛋清cystatin可以减少组织蛋白酶B和L的影响，预防胃癌。许多体内试验表明，溶菌酶能有效抑制肿瘤的生长和转移。通过一种简单的去溶剂化技术可以形成自组装纳米溶菌酶，自组装纳米溶菌酶具有抗癌活性，并在较宽的pH值和温度范围下结构优异、功能稳定，用自组装纳米溶菌酶治疗MCF-7乳腺癌时，基于活性氧物种的机制可以杀死95%的癌细胞[10]。由α亚基和β亚基组成，β亚基对肿瘤细胞有毒性，由链霉蛋白酶处理的卵粘蛋白产生的糖肽在双移植肿瘤系统中显示出抗肿瘤活性，来自链霉蛋白酶处理的卵粘蛋白的高度糖基化肽似乎具有抗肿瘤活性，并且用该肽治疗肿瘤可有效防止水肿和新生血管生成[11]。蛋清中的卵转铁蛋白可以使用非硫醇还原剂自动分离，由此产生的多肽能显著抑制HCT-116结肠癌细胞和MCF-7乳腺癌细胞的增殖，而且不影响正常人乳腺细胞[12]。JALILI-FIROOZINEZHAD S等[13]研究发现，卵转铁蛋白对人癌细胞系具有细胞毒性活性，并且在酶介导的水解后这种活性显著增加，已经有许多报道描述了卵蛋白和多肽通过多种机制进行的免疫调节活性，经甲基乙二醛修饰后，蛋清中的卵清蛋白可刺激巨噬细胞分泌肿瘤坏死因子α[14]。此外，RUPA P等[15]报道，热变性卵清蛋白影响CD4+T细胞中细胞因子的产生，热变性卵清蛋白也能增加白细胞介素的产生，由卵清蛋白产生的肽(对应于区域aa 77-84和aa 126-134)引起巨噬细胞吞噬活性的增加，还报道了卵清蛋白肽在癌症免疫治疗中增强免疫反应。Cystatin通过嗜热菌蛋白酶和胃蛋白酶酶解卵转铁蛋白，得到的IRW、IQW、LKP共3种活性多肽对血管紧张素转化酶显示出强的抑制活性，同时发现鸡蛋蛋清中的溶解酵素水解液也能显著抑制血管紧张素转化酶[16]。

2.2蛋黄

蛋黄对于人类来说也是一种重要的营养来源，其消化率可与牛奶相媲美，鸡蛋特别是蛋黄中存在大量活性物质，蛋黄中蛋白质的生物价值甚至优于牛奶，其生理功能成分的开发一直是国内外学者的研究热点[17]。蛋黄中的蛋白质至少已有316种被鉴定，受蛋黄中脂类影响，蛋黄中蛋白质的研究难度较大，还有待于进一步研究[18]。蛋黄中卵黄高磷蛋白、卵黄球蛋白(IgY)、卵黄蛋白3种蛋白质的生物活性如表2所示。

表2 蛋黄中功能蛋白的生物活性

卵黄高磷蛋白具有强烈的金属螯合作用，因此是一种强的抗氧化剂，同时，在DPPH自由基清除试验和人结直肠腺癌细胞中，卵黄高磷蛋白经过胰蛋白酶的酶解形成的卵黄高磷蛋白磷酸化肽段显示出了极强的抗氧化性，在亚油酸氧化体系下，蛋黄中蛋白质的水解产物表现出抗氧化活性[19]。卵黄高磷蛋白对人癌细胞系具有细胞毒性活性，众所周知，DNA损伤与癌症代谢有关，因此，防止脱氧核糖核酸损伤是预防癌症的一种方法。CHALAMAIAH M等[20]研究发现，卵黄高磷蛋白对H2O2刺激引起的HeLa、HepG2细胞DNA损伤有保护作用。IgY对DR5蛋白具有良好的亲和力，DR5蛋白诱导癌细胞配体的凋亡，有助于癌细胞中肿瘤坏死因子整体凋亡。因此，IgY可有效诱导MCF7细胞死亡，而且对正常细胞没有毒性。同时，蛋黄来源的IgY已被证明在感染鼠伤寒沙门氏菌小鼠的肠粘膜中显示出一些免疫调节活性[21]。蛋黄中的卵黄蛋白可以抑制LPS诱导的RA W 264.7巨噬细胞中促炎细胞因子如TNFα、I L-1β、IL-6和IL-10的产生，因此具有抗炎活性[22]。

2.3蛋壳

在蛋品加工行业，蛋壳往往被丢弃，不仅污染环境，而且浪费资源。蛋壳中生物学活性成分有溶菌酶、胶原蛋白、角蛋白、硫酸软骨素、唾液酸和透明质酸等[23]。有研究表明，唾液酸有利于婴幼儿大脑的发育，同时与癌症、炎症及衰老等有密切的关系[24-25]。角蛋白因富含苯丙氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸和丙氨酸等疏水性氨基酸而不溶于水，由于角蛋白中存在大量的二硫键，因此具有较强的耐酸碱及抗酶解能力[26]。透明质酸具有较强的保湿、锁水能力，是一种理想的天然保湿因子，凭借其天然、无过敏且与人体组织良好的相容性，被广泛应用于化妆品、保健食品及医药领域[27]。胶原蛋白具有多种生物活性，包括参与细胞迁移、分化及增殖，同时可以使骨、腱、软骨和皮肤具有一定的机械强度。有研究证明，胶原蛋白具有降低甘油三酯和胆固醇的作用[28]。

3 鸡蛋蛋白质分离和多肽制备

从蛋清和蛋黄中分离纯化蛋白质的方法很多。最初的方法是20世纪50年代用硫酸铵、氯化钠、氯化钾通过盐析法分离卵白蛋白、卵转铁蛋白、卵黏蛋白和卵黄高磷蛋白[29]。但是这种方法分离的蛋白质纯度很低，目前，色谱法是分离鸡蛋蛋白质普遍采用的方法。FEENEY R E等[30]于1960年首次使用色谱法成功分离蛋白，之后各种色谱技术相继用于蛋白的纯化和鉴定研究，包括亲和色谱、离子交换色谱、排阻色谱及其与质谱的联用技术等。有研究者采用离子交换色谱法分离出卵白蛋白、溶菌酶、卵转铁蛋白、卵黄高磷蛋白，采用亲和色谱分离出溶菌酶和卵转铁蛋白[31-32]。色谱法可以分离出高纯度蛋白质，然而，色谱法因为费用高昂，进程缓慢，容量低并不适合大规模生产。超滤法是一种比较适合分离纯化鸡蛋蛋白质的方法，卵白蛋白、溶菌酶、卵黄免疫球蛋白在21世纪初期先后被采用超滤法分离出来[33]。但是超滤法操作过程烦琐、复杂，操作过程中蛋白质很容易被污染，因此，即使超滤法可以分离出高纯度(≥90%)蛋白质，依然不能应用推广。另外，多种分离蛋白质的方法往往仅限于模拟样品的分析，在实际样品中应用较少。

鸡蛋蛋白质转换后得到的多肽不但有营养价值而且还具有多种生物活性。这些多肽在天然蛋白质中通常是没有生物活性的，只有通过酶解或者水解之后才能显示出其特有的生物活性，生产功能多肽最常用的制备方法是用商业酶制剂进行酶解[34]。常用于蛋白质水解的酶有蛋白酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶、α胰凝乳蛋白酶、碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶等，这些商业酶制剂因为具有众所周知的最适宜pH值、温度、最佳切割位点，酶解时具有高效性[35]。同时，酶解时为提高效率也会采取高温高压的物理措施。非商业酶制剂也会用于鸡蛋蛋白质的酶解生产功能多肽。那些非商业酶制剂价格便宜，可以降低成本。纯化技术常常被用来提高多肽的纯度，增强其活性。这些技术主要包括低分子量截留超滤膜法、凝胶过滤、离子交换色谱法和反相高效液相色谱法[36]。通过这些纯化技术得到的多肽，他们的抗氧化活性和抑制高血压活性比直接水解得到的多肽活性要高。

4 结束语

鸡蛋不仅可以用作功能性食品材料，还可以用于药物材料。研究鸡蛋中蛋白质和多肽的生物活性和功能特性对促进鸡蛋产业的发展具有重要意义。目前，许多鸡蛋蛋白质和多肽的研究均是基于体外细胞系进行，为了加快鸡蛋作为活性功能原料的使用，需要更多的体内试验或者人体试验，证明其在胃肠环境中的安全性、活性、稳定性。同时，鸡蛋功能蛋白质及活性多肽的研究目前还停留在基础研究阶段，基础研究成果顺利工业化将成为未来研究的热点和难点。