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鸡蛋中功能活性肽的研究进展

2022-12-07孙浩浩彭常安

现代食品 2022年16期
关键词:糖苷酶降血压降血糖

◎ 孙浩浩,彭常安

(芜湖职业技术学院 食品与生物工程学院,安徽 芜湖 241003)

随着经济和科学文化的发展,人们的生活水平不断提高,越来越多的人开始注重营养、健康和养生。大家的关注点也逐渐从功能活性大分子蛋白质转向功能活性小分子肽。肽是蛋白质代谢的产物,两个或以上的氨基酸通过肽键相连得到的化合物称之为肽。蛋白质代谢是一个复杂的过程,其自降解或被酶解产生的肽具有多种功能活性、分子量小、易被人体消化吸收的特点。根据组成的氨基酸不同,肽又可分为寡肽(2~20个氨基酸)、多肽(20~50个氨基酸);根据肽在机体内的作用方式不同,可分为功能活性肽和营养型肽。功能活性肽即具有某种功能活性的肽,如抗氧化肽具有抗氧化功能、降血压肽具有降低血压的功能、降血糖肽具有降低血糖的功能以及抗菌肽具有杀菌功能。而营养型肽一般只在蛋白质合成过程中提供碳骨架,不发挥任何功能活性[1]。

鸡蛋是人们日常饮食不可或缺的一种食物,其一直被认为是人类高营养价值补品。此外,鸡蛋也是一种广泛用于制备药品和化妆品的原料。这都归因于鸡蛋中含有大量的蛋白质以及活性肽,这些活性肽在降低血压、降血脂、降血糖方面发挥了重要作用,可有效预防心脑血管疾病和老年慢性疾病,推动了广大科研工作者对鸡蛋源活性肽进行深入研究[1]。生物活性肽的来源主要分为两类。①食物中天然存在的生物活性肽(也称内源肽)。②蛋白质经酶解后得到的酶解产物肽。目前在禽蛋研究领域关于内源肽的研究鲜有报道,人们研究的焦点主要集中在鸡蛋源蛋白质酶解后生成的具有重要功能活性的肽[1]。本文综述了鸡蛋源功能活性肽的研究进展,以期为后续鸡蛋中功能活性肽的深入研究与应用开发提供新思路和方向。

1 鸡蛋中的抗氧化肽

鸡蛋(受精蛋)作为一个生命体,经过孵化会变成小鸡。受精蛋在孵化过程中不断与外界进行气体交换,蛋内鸡胚可能遭受外界活性氧的伤害。此外,随着孵化的进行,鸡蛋内部不断进行新陈代谢,进而产生大量氧自由基,因此不可避免地会使蛋内鸡胚遭受氧化损害。但受精蛋能顺利孵化,说明鸡蛋内可能存在某些抗氧化物质保护鸡胚正常发育。此外,鸡蛋作为一种食物,在适当的贮藏过程中鸡蛋很少发生变质现象,如遭受氧化损害、滋生微生物等,提示在鸡蛋内部也可能存在某些抗氧化物质。

目前已经有大量研究证实鸡蛋中确实存在大量具有抗氧化活性的小分子肽,有研究者对蛋清进行酶水解,在水解物中鉴定到VVEVYLPR、VEVYLPR、EVYLPR和VYLPR 4种抗氧化多肽。这些小分子肽中VYLPR的抗氧化活性最高,进一步研究发现VYLPR抗氧化的作用机制是抑制细胞内乳酸脱氢酶活性和脂质过氧化,增强超氧化物岐化酶和谷胱甘肽氧化酶活性[2]。有学者通过酶解蛋清得到蛋清蛋白质酶解物,通过分离纯化得到MPDAH、DHTKE和FFGFN 3条肽段,抗氧化实验结果表明这3条肽段均表现出较强的氧自由基吸收能力,其中肽段DHTKE抗氧化活性最强[3]。SHEN等[4]通过分离得到鸡蛋中的卵转铁蛋白,之后水解得到卵转铁蛋白的水解物,并通过质谱鉴定得到抗氧化肽AIEWEGIESGS,该肽具有较强的氧自由基吸收能力。除蛋清外,人们在蛋黄水解物中也发现了大量具有抗氧化作用的肽段,如YINQMPQKSREA、WE、IYEAVNKVSPRAGQ和AY[5-6]。以上这些抗氧化肽的研究都是聚焦于鲜蛋,由于受精蛋口感独特,营养价值高,深受消费者的喜爱,有关受精蛋中是否也存在具有抗氧化的肽段逐渐引起了广大科研工作者的兴趣。

国内学者TU等[7]以受精蛋为研究对象,取孵化至第6 d的受精蛋加酶进行酶解,得到的肽段经过分离纯化和质谱鉴定,最终发现肽段SV具有较强的抗氧化活。段翔[8]以受精蛋为原料对受精蛋中的抗氧化肽进行了深入研究,通过测定超氧阴离子清除力、还原力和自由基清除力等抗氧化指标,发现受精蛋中的多肽抗氧化能力在孵化的15 d内逐渐增强;采用多步色谱法不断分离纯化受精蛋内的多肽,最终在孵化第15 d分离纯化出一种受精蛋源抗氧化肽HLFGPPGKKDPV,该肽不仅对亚油酸氧化具有较强抑制作用,还具有明显的氧自由基清除能力[8]。以上研究表明无论是鲜蛋还是受精蛋,其体内都存在大量具有抗氧化功能活性的肽段,这些肽段都具有潜在开发能力,在未来可以开发成相应的抗氧化产品投入到市场。

2 鸡蛋中的降血压肽

近年来,随着心脑血管疾病的高发,寻找安全且高效的降血压药物是全球医药工作者面临的难题。一般认为人体内血管紧张素转化酶(Angiotensin Converting Enzyme,ACE)是产生高血压的原因,目前的降血压药物作用原理都是通过降低ACE活性进而降低血压。因此,抑制ACE活性的多肽是目前药物研发工作者的研究热点。鸡蛋价值低廉且含有丰富的肽段,越来越多的科学家将目光投向鸡蛋源ACE抑制肽,并进行了大量研究和探索。MAJUMDER等[9]利用嗜热链球菌产生的蛋白酶水解从鸡蛋中提取的卵转铁蛋白,得到3条具有ACE抑制活性的多肽,分别为LKP、IRW和IQW。卵白蛋白是鸡蛋中含量最高的蛋白质,该蛋白产生的肽片段FRADHPFL被命名为Ovokinin,其已经被广泛证实具有极强的ACE抑制活性。由于制备Ovokinin易得且成本较低、抑制ACE活性高,目前已经广泛应用在降血压肽药物开发、降压保健品生产等方面[10]。这也是目前市场上第一个鸡蛋源ACE抑制肽产品。之后,越来越多的卵白蛋白源ACE抑制肽被鉴定出来,如RADHPF(Ovokinin2-7)、RPLKPW、QIGLF。YOUSR等[11]将蛋黄用胃蛋白酶和胰蛋白酶进行酶解,通过对酶解物进行分离纯化、质谱鉴定,最终得到具有明显ACE抑制活性的多肽SDNRNQGY,实验结果表明SDNRNQGY的ACE抑制能力与市场上常见的降血压药物卡托普利相当。YU等[12]在蛋清酶解物中鉴定到11种多肽,其中肽段TNGIIRACE抑制活性最高,IC50值为70 μmol,同时作者也对肽段结构和ACE抑制活性进行了初步构效研究。也有研究者通过酶解蛋清最终鉴定到6条具有ACE抑制活性的小分子肽,分别为LAPYK、LKISQ、LKYAT、INKVVR、LFLIKH和LGHWVY[13]。以上的研究主要是针对鲜蛋,目前在受精蛋源ACE抑制肽研究方面也取得了新进展。

段翔[8]研究发现在孵化的前15 d,受精蛋内的多肽ACE抑制活性逐渐增强,在第15 d达到最大。通过多步色谱纯化和质谱鉴定技术联用,最终在孵化第15 d的受精蛋内发现一条天然存在的极强ACE抑制肽HLFGPPGKKDPV,其ACE抑制活性值高达 125 μmol。动物实验证明该多肽在动物体内同样具有降血压的功能。构效模拟实验表明,该多肽抑制ACE活性的作用方式为非竞争性抑制[8]。值得注意的是HLFGPPGKKDPV不仅具有极强的抑制ACE能力,还具有极强的抗氧化能力,说明在受精蛋内这些多功能肽的存在可以保护鸡胚免受氧化应激损伤和高血压的危害,保证鸡胚顺利发育成小鸡。以上的大量研究表明,鸡蛋中含有丰富的ACE抑制肽,进一步证明了鸡蛋作为功能食品配料开发降血压药物的无限潜力。笔者期望在未来有大量价格低廉、高效且安全的鸡蛋源降血压肽被开发出来,以造福人类。

3 鸡蛋中的抗菌肽

鸡蛋中含有大量已知的抗菌蛋白质,如溶菌酶、卵黏蛋白、与强抗菌物质昆虫防御素具有相似结构的卵转铁蛋白。这些抗菌蛋白产生的肽段目前也已经被证实具有抗氧化性。卵黏蛋白是蛋清中高丰度的糖基化蛋白质,有研究者用酸性蛋白酶水解卵黏蛋白,并经过多步分离纯化后鉴定到6条抗菌肽,这些肽段对产肠毒素的大肠杆菌具有明显的抑制作用,随后作者又对这些肽段的结构进行鉴定,发现这6条肽段都发生了糖基化[14]。还有学者用酶对卵黏蛋白进行酶解,得到酶解液,通过不断的纯化最终得到大量肽段,验证实验表明这些肽段对大肠杆菌O157:H7展现出较强的亲和力,能够抑制该大肠杆菌的活性,从而起到抗菌作用;作者对鉴定到的这些肽段也进行了结构鉴定,发现这些肽段含有唾液酸残基,表明这些肽段也发生了糖基化,推断可能是肽段中的唾液酸残基与大肠杆菌O157:H7特异性结合[15]。以上两项研究结果表明,卵黏蛋白作为蛋清中的高度糖基化蛋白质,可能含有大量抗菌片段,因此该蛋白中的抗菌肽值得研究者们进一步探索和开发。

有研究者通过胃蛋白酶水解溶菌酶,得到的溶菌酶水解物对芽孢杆菌生长具有明显的抗性作用,值得关注的是,水解物在95 ℃下加热30 min仍对芽孢杆菌的生长和繁殖具有抑制作用。国外学者在溶菌酶水解物中共鉴定到51条肽段,研究结果表明这些肽段对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的生长和繁殖具有显著的抑制作用[16]。最新的一项研究结果显示卵转铁蛋白源肽段AGLAPYKLKPIA 对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的繁殖和生长均具有明显的抑制作用,进一步分析发现这种抗菌肽的作用机理是破坏细菌细胞膜的完整性和增加膜通透性[17]。未来随着科学技术的进步,相信鸡蛋中的抗菌肽会不断被科研工作者发现,被用于开发天然防腐剂。

4 鸡蛋中的降血糖肽

人体中α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶分解碳水化合物,导致人体内血糖浓度升高,引起糖尿病,进而引起心脑血管问题及其他一系列疾病,严重威胁人们的身体健康和生命安全。目前越来越多的科研工作者正在努力寻找治疗糖尿病的方法,其中一个有效治疗策略是通过药物抑制α-葡糖苷酶和α-淀粉酶活性。药物不但价格昂贵,普通患者负担不起,而且其对人体的副作用也是不可忽略的。因此,食品科学领域的专家学者正积极探索从天然食品中寻找安全且有效抑制α-葡 糖苷酶和α-淀粉酶活性的物质。鸡蛋富含功能活性肽,鸡蛋源降血糖肽也逐渐走进人们的视线。YU等[18]通过酶水解蛋清,得到蛋清酶水解物,经过不断纯化,最终质谱鉴定到8种肽段并固相合成出这些肽段,最后通过α-葡糖苷酶和α-淀粉酶的酶抑制效果测定评估这些合成肽的抗糖尿病活性。结果表明,在这8种肽段中,RVPSLM降血糖能力最强,被认为是一种潜在的α-葡萄糖苷酶抑制剂,其IC50值高达 23.07 μmol·L-1。卵白蛋白源肽段KLPGF对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶也具有明显的抑制活性[13]。有学者使用胃蛋白酶水解蛋黄后,共鉴定到4种降血糖肽,分别为YIEAVNKVSPRAGQF、YINQMPQKSRE、YINQMPQKSREA和VTGRFAGHPAAQ,这些多肽均具有α-葡萄糖苷酶抑制作用[13]。以上研究表明,鸡蛋作为一种健康且营养的食物,鸡蛋源降血糖肽在未来有望被开发为降血糖保健品。

5 鸡蛋中的抗癌肽

目前越来越多的研究者将鸡蛋视为抗癌产品的潜在开发者,大量研究表明鸡蛋源蛋白质和多肽具有多种抗癌活性机制,如降低癌细胞的侵袭能力、诱导细胞凋亡、加强正常细胞对抗癌细胞的抵抗能力和防止DNA损伤[13]。鸡蛋中的溶菌酶已被证实具有治疗肺癌的作用,实验结果显示小鼠口服溶菌酶后其癌细胞的转移被明显抑制[19]。也有实验表明酶水解卵转铁蛋白后得到的水解产物对癌细胞具有明显的细胞毒性;卵黏蛋白源多肽的抗癌活性也被证实,其能抑制小鼠体内肿瘤的生长[20]。

6 结语

鸡蛋作为日常生活中不可缺少的营养物品,其本身还是一个巨大的宝库,含有大量的功能活性肽,如抗菌肽、抗氧化肽、降血糖肽和降血压肽等。鸡蛋中的这些功能活性肽具有巨大的探索和研究价值,在未来有望被开发成各种高效、安全、价格便宜的营养保健食品。但仍需注意的是目前仅仅是发现了这些鸡蛋源功能活性肽,但这些功能多肽的作用机制尚不清楚,未来有必要聚焦于功能活性肽的作用机制并进行深入研究,以便为相关产品的开发提供理论支撑。

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