核桃肽制备及生物活性的研究进展
2022-12-30门德盈代佳和汤木果刘俐彤
门德盈,代佳和,2,3,汤木果,刘俐彤,田 洋,2,3,4,陶 亮,2,3,4,*
(1.云南农业大学食品科学技术学院,云南 昆明 650201;2.食药同源资源开发与利用教育部工程研究中心,云南 昆明 650201;3.云南省药食同源功能食品工程研究中心,云南 昆明 650201;4.国家辣木加工技术研发专业中心,云南 昆明 650201)
核桃(Juglans regiaL.)又称胡桃、羌桃,属胡桃科胡桃属植物,与扁桃、腰果、榛子并称为世界“四大干果”[1],其营养成分丰富,开发潜力巨大。中国已成为世界上最大的核桃种植和生产国,其中种植区域主要分布在我国的华北、华中、华南、华东地区以及西北、西南地区[2],因其独特的口味和丰富的营养价值备受世人喜爱[3-4]。研究表明,核桃的食用价值和保健功效显著[5]。核桃中脂肪相对含量高达52%~74%[6],可用于制备核桃油(主要含不饱和脂肪酸),深受消费者喜爱且需求量不断增加,核桃粕是核桃榨油的副产物,其富含优质植物蛋白,蛋白相对含量可达43.8%[7]。核桃粕蛋白含有20种氨基酸,其中包括8种人体必需氨基酸,是一种可为人体提供丰富氨基酸的植物源蛋白原料[8]。
核桃粕优质蛋白含量高,但常被当作废弃物直接丢弃或者生产低价值饲料,综合利用率低。在一定程度上,核桃粕利用不充分既严重阻碍了核桃产业的发展又造成了资源的严重浪费。生物活性肽是对生物机体生命活动有益或具有生理作用的肽类化合物,其分子质量一般小于6 000 Da[9],大多由两个至数十个氨基酸通过肽键组成[10]。因其具有多种生物学功能,在国际食品工业中,生物活性肽是最热门的研究主题和最具发展潜力的功能因子之一[11]。因此,为了充分利用核桃粕资源,大量研究者基于核桃粕蛋白研究制备不同功效的核桃肽。核桃肽具有多种生物活性,如抗氧化[12]、益智[13]、增强免疫力[14]等,同时核桃肽可以解决食品开发中核桃蛋白溶解性差等的技术瓶颈,基于核桃肽开发个性化健康食品具有广阔的市场前景。
目前,关于核桃肽的研究主要集中在蛋白肽的制备方法、活性研究等方面,研究者从不同的研究目标、技术模式、功能作用等方面对核桃肽进行了不同程度探索,核桃蛋白作为植物蛋白和坚果类蛋白的典型代表,具有重要的研究价值,开展核桃肽资源基础研究及技术开发可为同类植物资源的挖掘与应用提供重要参考。为促进开展核桃肽制备技术及功能活性作用机制方面的深入研究,本文梳理、总结前人在核桃肽的制备、分离纯化、鉴定及生物活性方面的研究现状,旨在为核桃粕蛋白资源的高值化利用及核桃肽的深入研究提供理论参考。
1 核桃肽的制备
从植物中制备生物活性肽主要有化学法、酶解法、发酵法等。其中,化学法是指在特定温度条件下,通过化学试剂将连接氨基酸的肽链断裂,使蛋白质分子形成小分子肽的方法[15],包括酸水解法和碱水解法。酸水解法的成本虽低,但会完全破坏色氨酸,使部分蛋氨酸消失,酰胺(谷氨酰胺、天冬酰胺)转化为氨基酸;碱水解法具有廉价和色氨酸回收率高的优点,但存在产品质量不稳定等问题[16]。化学法虽具有易操作、廉价等优点,但其提取率低、反应过程不易控制、环境污染较为严重且经济效益低,因此其不适用于现代工业化核桃肽的生产。目前多采用酶解法和发酵法从核桃粕中制备生物活性肽。
1.1 酶解法
由于蛋白酶具有特异性、高效性、反应条件温和、反应过程易控制和营养损失少、无有害物质产生等优点,酶解法被广泛应用于制备核桃肽。为适应工业化生产需求,蛋白酶的选择显得尤为重要(来源广泛、价格低廉等),目前制备核桃肽常用的蛋白酶有胃蛋白酶、胰蛋白酶、碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶等[17-18]。酶作为具有生理活性的特殊蛋白,具有不同的活性位点和专一性,相同的蛋白虽可被不同蛋白酶水解,但其水解效果具有一定差异。即使同一种蛋白酶水解相同的蛋白质,在不同的反应条件和水解程度下,其水解效果也存在差异,这主要是由蛋白酶的不同水解位点、酶活力差异造成的,同时也受到酶解条件的影响,如pH值、反应时间、温度、料液比、酶与底物浓度比等,研究和调控酶解条件对于制备核桃肽具有十分重要的意义。经查阅文献,对常用蛋白酶的适宜酶解条件及作用位点进行总结(表1),可为酶解条件优化及目标肽的制备提供参考。
表1 常见水解酶的最适酶解条件及作用点[19-21]Table 1 Optimal reaction conditions and action sites of common hydrolases[19-21]
核桃蛋白因其具有立体结构紧密、水解位点多位于蛋白质内部等特点,导致核桃蛋白溶解性差、水解率低,采用物理辅助酶解技术可取得较好的酶解效果,因此超声波辅助酶解法受到广泛的关注。研究表明,超声波辅助酶解核桃蛋白在反应特性和能量效率方面具有积极的影响,超声波辅助酶解和超声波预处理后酶解都能够明显提高核桃肽的水解度[22-23]。除超声波辅助技术外,高压均质、微波等辅助酶解法已成功应用于制备大豆[24]、茶树[25]等植物源生物活性肽中,但在核桃粕制备生物活性肽的工艺中应用较少,在未来的研究中可考察高压均质及微波辅助酶解对核桃肽水解度的影响。
1.2 发酵法
生物活性肽的发酵法制备是指利用微生物产生的酶水解蛋白质,从而制备生物活性肽的一种方法[26]。目前,发酵法主要分为液态发酵和固态发酵。液态发酵因发酵均匀、发酵条件(温度、pH值、无菌条件)易于控制,长期以来受到人们的青睐;与液态发酵相比,固态发酵则具有产量高、能耗小、来源广泛、操作相对简单等特点[27]。在固态发酵中,微生物处于野生状态,具有产生液态发酵无法产生的酶及其他代谢产物的独特优势[28],因此逐渐受到人们的重视。实际生产中,发酵制备通常与酶解法结合使用制备生物活性肽,不仅可以降低活性肽的生产成本,也可在生产中起到原料解毒和脱苦的作用。发酵制备生物活性肽可有效促进蛋白质资源的高效利用和生物活性肽的安全生产。近几年,众多学者开展了发酵制备核桃肽的工艺研究。高瑞雄等[29]通过液态发酵利用纳豆芽孢杆菌处理核桃粕制备核桃肽并进行工艺优化,所得最佳工艺条件为发酵时间84 h、底物质量浓度8 g/100 mL、起始pH 8.0、接种量11%和发酵温度33 ℃。此条件下,核桃肽的质量浓度能够达到2.58 mg/mL,水解度达到37.5%,同时发现纳豆芽孢杆菌发酵效果显著优于黑曲霉和枯草芽孢杆菌,是液态发酵制备核桃肽的潜在优势菌。刘潇等[30]通过固态发酵用黑曲霉和枯草芽孢杆菌处理核桃粕制备核桃肽,结果显示黑曲霉和枯草芽孢杆菌的最佳工艺参数及产量存在差异,两种菌发酵制备所得核桃肽的产量分别为158.61 mg/g和243.97 mg/g。对两种菌制备核桃肽进行分子质量分布、肽及氨基酸含量差异比较分析,确定枯草芽孢杆菌更适合于固态发酵核桃粕制备高质量核桃肽。虽然液态发酵相较固态发酵技术成熟,但是固态发酵却具有更好的发酵过程、对环境更加友好以及成本效益更高等优点[31],在核桃肽制备方面可能具有更好的应用前景。固态发酵制备过程基本如图1所示。
图1 制备核桃肽的固态发酵过程Fig. 1 Solid-state fermentation process for preparing walnut peptides
2 核桃肽的分离纯化
采用酶解或发酵制备的核桃肽大多是由不同分子质量的肽、大分子蛋白、不溶性底物及可溶性杂质组成的复合物。目前,多采用超滤、色谱层析等技术进行分离纯化,以此获得成分纯度高的核桃肽。由于超滤和色谱层析各有优缺点,研究者通常会根据所需目标肽的特性进行联用,分离纯化第一步一般采用超滤技术,既可将大分子蛋白、蛋白酶及不溶性底物与肽分离还能通过不同孔径的超滤膜将不同分子质量的肽进行分离。但超滤不能有效地将小分子质量的肽和分子质量十分相近的肽分离,需要通过色谱层析技术进一步分离纯化从而达到更好地分离纯化效果。超滤与色谱层析技术联用已在核桃肽分离纯化的研究中成功运用。Chen Yonghao等[32]通过超滤、Sephadex G-15柱层析技术从脱脂核桃粕中分离得到3种新型血管紧张素转换酶(angiotensinconverting enzyme,ACE)抑制肽。Feng Yanxia等[33]通过酶解随后经过超滤和Sephadex G-25柱层析分离纯化制备酪氨酸酶抑制肽。Liu Mingchuan等[34]通过超滤技术以及色谱技术从核桃蛋白水解液中分离纯化得到抗氧化肽。
在核桃肽的分离纯化过程中,无论采用哪种技术都应全面考虑目标肽的各种特性,单一的分离纯化技术可能不适用于目标肽的分离纯化。因此为了获得更高质量的核桃肽,未来可采用新的分离纯化技术进行核桃肽的分离纯化,如等电聚焦电泳、毛细管电泳、分子印迹技术等;同时需全面优化技术策略,考虑多种技术联用。
3 核桃肽的鉴定
为进一步探究核桃肽的活性机制,往往要将分离纯化后的核桃肽进行鉴定。氨基酸序列是组成肽和蛋白质的基本单元结构,不同氨基酸及其序列组成对肽的理化特性及生理活性具有重要影响。因此,采用高效、快捷的方法明确肽的氨基酸组成及序列对核桃肽理化特性及功能特性研究显得尤为重要。
传统的Edman技术虽可实现蛋白质N端序列的准确分析[35],但其测序时间长且灵敏性差已经无法适用于实际研究及生产,质谱技术及其他技术的联合使用可以弥补Edman技术的不足。例如,超高效液相色谱-串联质谱(ultra high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,UPLC-MS/MS)[36]、反相高效液相色谱-电喷雾电离质谱联用技术(reversed-phase highperformance liquid chromatography-electrosprary ionization-mass spectrometry,RP-HPLC-ESI-MS)[37]、超高效液相色谱四极杆飞行时间串联质谱技术(ultra high performance liquid chromatography coupled with quadrupole time-of-flight tandem mass spectrometry,UPLC-QTOF-MS/MS)[38]、飞行时间-液相色谱串联质谱(time-of-flight-liquid chromatography-tandem mass spectrometer,TOF-LC/MS/MS)[39]、超高效液相色谱-电喷雾电离四极杆飞行时间串联质谱(ultra-high performance liquid chromatography electrospray ionization coupled with quadrupole time of flight-tandem mass spectrometry,UPLC-ESI-Q-TOF-MS/MS)[40]、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometer,MALDI-TOF-MS)[41]这些串联技术已经广泛应用于核桃肽测序中。Gu Mu等[36]通过UPLC-MS/MS技术在核桃蛋白中鉴定出具有高抗氧化活性肽。Chen Ning等[37]通过RP-HPLC-ESI-MS技术鉴定出氨基酸序列为Ala-Asp-Ala-Phe的抗氧化核桃肽。Wang Shuguang等[38]通过UPLCQTOF-MS/MS技术鉴定出具有抗氧化活性的GGW、VYY、LLPF 3种抗氧化肽。Ma Sihui等[39]通过TOF-LC/MS/MS技术鉴定出具有抗癌活性的CTLEW核桃肽。Wang Cong等[40]通过UPLC-ESI-Q-TOF-MS/MS技术鉴定出具有ACE抑制作用的EPNGLLLPQY肽。Liu Meng等[41]通过MALDI-TOF-MS技术鉴定出了氨基酸序列为WPERPQIP的ACE抑制核桃肽。基于串联质谱的肽测序主要途径是蛋白质数据库搜索,必须通过已知数据库检索候选肽序列,在未知肽的研究中失去其优势[42]。近年来,为解决串联质谱技术在未知肽中的劣势,科研人员研究出一种新的测序技术——从头测序(de novo)。从头测序在核桃肽氨基酸序列分析显现出其独特的优势,能够对缺乏基因或蛋白质数据库的核桃蛋白进行表征,测定出未知核桃肽,并且具有较高的准确性和灵敏性[43]。采用多种酶对核桃蛋白进行酶解时,会导致核桃蛋白切割点多样化,普通的鉴定技术无法正常使用,而从头测序可以弥补普通鉴定技术的不足[44],所以在采用多种蛋白酶水解核桃蛋白和研究未知核桃肽时,可考虑使用从头测序技术进行鉴定。
4 核桃肽的生物活性
核桃属于药食两用资源,研究表明,核桃肽具有抗氧化性、保护心血管、抗癌等多种生物活性[45]。近年来,核桃粕作为一种潜在植物蛋白源越来越受到人们的青睐,许多研究者已开展了基于核桃或核桃粕蛋白制备核桃肽的研究,且筛选了系列活性肽,并探究其功能作用机制,相关研究结果如表2所示。
4.1 抗氧化活性
氧化应激反应是引起人体衰老等各方面疾病的重要原因[52],因此抗氧化剂的筛选、制备及应用受到越来越多的关注。抗氧化剂种类繁多,除在食品加工中用作抗氧化剂外,在保健食品、化妆品和药物开发中也起到了一定的功能作用。由于部分化学合成的抗氧化剂具有一定的毒副作用,天然抗氧化剂凭借其安全性备受研究者的关注。
抗氧化肽是一种具有抗氧化活性的生物活性肽,能够有效消除人体内因氧化应激而产生的ABTS阳离子自由基、羟自由基和DPPH自由基等以及过氧化物和活性氧(reactive oxygen species,ROS),从而达到保护细胞的目的[53]。研究表明,肽的抗氧化活性与氨基酸类型、组成、分子质量、结构等密切相关。含硫氨基酸(蛋氨酸、半胱氨酸)对肽的抗氧化能力有较大的影响,碱性氨基酸(组氨酸、赖氨酸和精氨酸)的肽能抑制自由基引发的不饱和脂肪酸氧化[54]。分子质量小于800 Da的核桃肽具有较多的疏水性氨基酸(Trp、Val、Phe、Leu、Ile、Ala、Met),抗氧化功效更好;此外,具有较高含量谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸的肽,其抗氧化潜力更强[55]。现阶段,已有较多研究者从核桃蛋白水解产物中提取出高抗氧化活性的肽,探究和讨论核桃肽的抗氧化作用及其分子机制,从而发掘其功能价值及经济价值。Chen Huiping等[56]通过UPLC-ESI-MS/MS技术将核桃蛋白粕水解液进行分离纯化,并鉴定出77 条肽段,这些肽与还原型谷胱甘肽和脑溶素相比,具有较强的羟自由基清除能力和ORAC,对H2O2损伤的PC12细胞具有保护作用,其中分离鉴定出肽WSREEQEREE和肽ADIYTEEAGR抗氧化能力最强。Gao Yawen等[57]研究核桃蛋白水解产物WEKPPVSH,通过测定目标肽作用前后细胞内ROS水平以及超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活力和过氧化氢酶(catalase,CAT)活力变化,发现目标肽可以通过抑制脂多糖损伤细胞的ROS生成,提高CAT和SOD活力,从而发挥抗氧化作用。核桃肽的抗氧化机制目前并没完全阐明,还需进一步探究。图2显示了核桃肽部分抗氧化机制。
表2 核桃肽的提取工艺及生物活性Table 2 Extraction parameters and biological activity of walnut protein peptides
图2 核桃肽的抗氧化机制Fig. 2 Antioxidant mechanisms of walnut peptides
4.2 心血管保护活性
食源性肽对心血管保护的活性主要体现在抗高血压活性方面[58]。高血压的特点是血压升高,血管结构和心脏功能发生异常,造成靶器官(心脏、肾脏、大脑、血管)进一步损害,导致过早发病甚至死亡[59]。ACE通过肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensin system,RAS)和激肽释放酶-激肽系统(kallikrein kinin system,KKS)在机体血压调节中发挥至关重要的作用[40]。ACE抑制肽能够抑制ACE活性,促进血管舒张、减少血容量并降低血压,在抗高血压方面起到重要的生理作用,从核桃中提取的ACE抑制肽的作用机制如图3所示。目前部分患者服用人工合成的ACE抑制药物会产生干咳、味觉障碍以及皮疹等副作用[60]。食品源ACE抑制肽具有生物活性高、毒性低、在人体易于代谢等特点[61],核桃蛋白ACE抑制肽是食物来源ACE抑制肽研发的潜在目标对象。
图3 核桃ACE抑制肽对RAS系统和KKS系统的调节机制Fig. 3 Regulatory mechanisms of ACE-inhibiting peptide from walnut on RAS system and KKS system
Liu Dandan等[62]研究发现,混合核桃肽具有降压作用,其机制是通过抑制组织中ACE活性和调节血清中内皮源性血管收缩因子(endothelium-derived contracting factors,EDCFs)和舒张因子(endothelium-derived relaxing factors,EDRFs)的水平来调节RAS和KKS的平衡。据报道,核桃蛋白水解液能够显著降低高血压小鼠的收缩压,具有较强的ACE抑制活性和稳定性[63]。Wang Fengjun等[63]用胃蛋白酶酶解核桃蛋白,分离纯化后发现ACE抑制活性最强的核桃肽,其氨基酸序列为Tyr-Val-Pro-His-Trp-Asp-Leu,分子质量为929 Da,可在胃肠消化时保持相对稳定,研究结果表明,ACE抑制肽的链长、氨基酸组成、氨基酸序列和空间结构对ACE抑制活性具有一定影响,长肽很难与ACE活性位点结合,含有2~10个氨基酸的短肽具有更强的ACE抑制活性[64]。在许多情况下,氨基酸组成和序列对ACE抑制肽活性的影响比肽链长度更重要,ACE抑制肽普遍含有脯氨酸、赖氨酸或芳香族氨基酸残基,ACE抑制肽活性会受到C端序列的强烈影响,而C端的疏水性氨基酸会使它的抑制活性更高[64]。以上研究对从核桃蛋白水解产物中筛选潜在高效ACE抑制肽具有重要的指导意义。
4.3 抗癌活性
目前临床上使用的抗癌药物普遍具有严重的副作用,而抗癌肽因其分子质量小、靶向性好等诸多优势,为癌症治疗提供了一种新思路[65]。抗癌肽可通过多种途径发挥其抗癌作用(图4)。科学研究已证实核桃成分的细胞毒性在对抗人类癌症细胞中发挥一定作用,如核桃酚提取物[66]、核桃的氯仿提取物[67]等,核桃肽抗癌活性的相关报道也在逐年增加。
图4 核桃抗肿瘤肽潜在的调节机制Fig. 4 Potential regulatory mechanisms of antitumor peptides from walnut
Ma Sihui等[39]用胃蛋白酶、色素酶pp、复合蛋白酶、中性蛋白酶和风味蛋白酶这5种酶对核桃蛋白进行酶解,发现中性蛋白酶获得的水解物在质量浓度25 μg/mL时对癌细胞UACC62(黑色素瘤)具有抑制作用,胃蛋白酶和色素酶pp的水解物在质量浓度0~25 μg/mL范围内以剂量依赖性方式对抗癌细胞UACC62,风味蛋白酶获得的水解物在质量浓度167 μg/mL时对癌细胞U251(SNC)具有抑制作用。Wilman等[68]通过酶解核桃蛋白制备核桃肽,并经分离纯化确定氨基酸序列为Cys-Thr-Leu-Glu-Trp的肽具有较好的抗癌潜质。有学者研究核桃肽与锌复合物的抗癌活性,通过锌-氮(Zn-N)和锌-氧(Zn-O)共价键使核桃肽与锌离子结合,结果表明锌离子与核桃肽具有协同抗癌作用,核桃肽-锌复合物通过ROS触发线粒体和细胞表面受体参与途径诱导MCF-7细胞凋亡[69]。核桃蛋白与姜黄素复合物[70]、功能化硒纳米颗粒杂化物[71]能够增强核桃肽的抗癌活性。这种新方式也为核桃肽抗癌活性的研究开辟了新思路,同时拓宽了核桃肽的利用价值。
4.4 改善记忆
记忆力下降主要是由β-淀粉样肽(Aβ)积淀、胆碱能系统功能紊乱、谷氨酸含量过高、线粒体功能障碍、氧化应激和炎症反应引起[72]。研究表明,改善记忆肽的低分子质量肽和疏水性肽都表现出较好的神经保护活性[38,73]。核桃肽具有良好的改善记忆活性,Wang Shuguang等[73]研究核桃水解产物对东莨菪碱诱导的认知和记忆障碍小鼠的神经保护作用,结果表明,核桃蛋白水解产物可显著改善认知和记忆障碍小鼠的行为,使小鼠脑内胆碱能系统紊乱和氧化应激水平恢复正常,随后对水解产物进行鉴定,发现肽FY和SGFDAE具有最强的保护活性。核桃中含量较高的精氨酸、天冬氨酸和谷氨酸(具有一定的剂量效应关系,剂量过高则表现出抑制作用)能够增强核桃肽的改善记忆功效[74]。此外,核桃中的强抗氧化肽也对记忆改善有积极作用,Zou Juan等[75]研究发现,核桃肽通过对抗氧化应激和减轻炎症反应,对Aβ25-35诱导的小鼠记忆障碍起到保护作用,核桃衍生肽PW5也可改善APP/PS1转基因小鼠的认知障碍[76]。核桃肽具有一定的神经保护功能,未来可针对阿尔茨海默症等神经系统退行性疾病以及改善记忆等问题进行深入研究,以开发高效、低副作用或无副作用的记忆改善性核桃肽产品。
4.5 抗菌活性
某些天然肽具有高效杀菌特性,这些抗菌肽通过与细胞穿透肽偶联对细胞膜进行破坏,从而达到更好的杀菌效果(图5),同时抗菌肽-细胞穿透肽偶联可以抵抗微生物攻击[77],因此能够极大程度地降低细菌耐药性[78]。目前,在核桃蛋白水解产物中已提取出具有抗菌活性的肽,如刘东伟等[21]制备的核桃蛋白胃蛋白酶和复合蛋白酶水解产物对枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌都具有一定的抑菌性,其中胃蛋白酶水解产物的抑菌圈直径大于0.7 mm,表现出最强的抑菌活性。随后通过超滤处理胃蛋白酶水解液,并获得4个不同分子质量范围的滤液,其中分子质量3~10 kDa的酶解粗肽对枯草芽孢杆菌的抑菌圈直径为11 mm,大肠杆菌为10.5 mm,金黄色葡萄球菌为13 mm,优于其他3个分子质量范围粗肽的抑菌效果。抑菌性核桃肽的筛选和特性研究可为新型抗生素替代品以及食品级抗菌剂研发提供新思路。
图5 偶联细胞穿透肽提高抗菌肽功效[79]Fig. 5 Coupling to cell-penetrating peptides (CPP) enhances the efficacy of antimicrobial peptides (AMP)[79]
5 其他活性
5.1 调节代谢异常
Li Qingyong等[50]发现核桃肽在尿酸代谢中具有积极作用,在核桃蛋白水解产物中分离纯化得到肽WPPKN(640.8 Da)和肽ADIYTE(710.7 Da)能够降低血清尿酸,具有作为治疗痛风和高尿酸血症的功能性食品成分的潜力,实验结果表明含色氨酸的核桃活性肽能有效抑制黄嘌呤氧化酶,且色氨酸含量与核桃活性肽的抑制活性呈线性相关。在脂代谢中,有研究表明核桃肽可以降低肝脏和附睾脂肪质量(高脂饮食诱导)的增加,并降低血清中总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇及肝脏中胆固醇和甘油三酯的含量,减少肝脂肪变性,并且能够降低体质量并改善脂质代谢紊乱以及肝脏脂肪积累所带来的危害[20]。李丽等[80]通过酿酒酵母模型和2型糖尿病(diabetes mellitus type 2,T2DM)动物模型实验发现,核桃肽具有一定的降糖功效,并且核桃肽的降糖功效优于核桃蛋白。在骨代谢中,Dai Jiahe等[81]研究发现核桃肽与钙的螯合物可通过调节TRPV6信号通路促进钙的吸收和转运,核桃肽与钙螯合应用可有效提高骨密度,促进骨形成,从而达到更好地预防缺钙和保持骨代谢平衡的功效。
5.2 促进人体防御反应
Xu Defeng等[82]研究发现核桃蛋白水解产物中肽WSREQREE和ADIYTEEAGR具有改善皮肤光老化的活性,其潜在机制可能是通过逆转炎症失衡、抑制核因子κB信号通路激活、刺激I型前胶原合成和抑制基质金属蛋白酶-1活性协同调节。研究表明,核桃小分子寡肽具有胃保护活性,通过降低胃溃疡指数、增强前列腺素E2表达和抗氧化能力、抑制髓过氧化物酶活力和促炎因子的表达,从而减轻乙醇对胃黏膜的损伤[83]。核桃肽在免疫调节方面具有一定的研发潜质,如杨胜杰等[84]通过体外实验研究发现,核桃肽通过调节白细胞介素(interleukin,IL)-10和IL-17A这两种炎症因子表达发挥免疫调节的作用;Li Jing等[85]研究发现,核桃蛋白水解产物对小鼠的免疫系统具有增强作用,并且以剂量依赖的方式发挥潜在的免疫调节作用,中等剂量的核桃蛋白水解肽即可实现持续性的免疫调节。
5.3 抗癫痫
Raheleh等[86]研究发现核桃肽以剂量依赖性方式对戊四唑和化学点燃诱发的癫痫阈值具有显著的神经保护作用,其功效机制是通过调节苯二氮卓受体发挥其抗癫痫作用。
5.4 润肠通便
张亭等[87]研究盐酸洛哌丁胺诱导的便秘小鼠模型发现,核桃肽具有润肠通便的功效,其功效机制可能与核桃肽促进小鼠血清中胃肠激素(内毒素、胃动素)和抑制生长激素释放,进而抑制激素表达有关。
6 结 语
基于核桃粕制备核桃功能肽已引起世界各国科研人员及政府的高度关注,核桃肽的制备方法、分离纯化、鉴定及功效作用的研究得到快速发展,众多核桃肽被开发,核桃肽的功能保健作用机制(抗氧化、心血管保护、抗癌、记忆改善等)也逐渐清晰。部分核桃肽已用于保健食品的开发,实现了工业化生产。
然而,核桃肽的研究还处于发展阶段,还有许多研究工作需要开展。核桃肽的制备以及分离纯化工艺,影响其最终加工产品的性能及功效,在制备工艺等方面的研究需更加精细化,可为准确生产优质核桃肽产品提供基础保障。核桃肽的活性研究较多,但只有少部分核桃肽的生物活性研究较为深入,距离产业化应用较远。核桃肽生物活性研究主要体现在其提取制备工艺、肽氨基酸组成及序列、相对分子质量、生物活性作用机制等方面。抗氧化、心血管保护、辅助改善记忆等较为成熟的生物活性研究也仅是停留在动物实验层面,后期需要加强临床实验研究,明确核桃肽在人体代谢与作用情况。在核桃肽保健食品、特膳食品、特医食品的开发中,过度的关注了其功能作用及潜在的健康、医学价值,与实际的产品研发存在一定的脱节,在核桃活性蛋白肽的高效提取制备、定量获取、活性改造、靶向吸收代谢、生物利用度等方面缺乏研究,同时忽略了加工的可操作性及成本对产品研发及市场推广的重要指导意义,导致绝大部分产品仍停留在研究阶段或者实验阶段,无法实现产业化。随着现代食品技术的飞速发展,着眼于核桃肽功能营养及产业化的研究将不断深入,核桃肽产品的开发及应用必将助推核桃产业的综合利用技术发展及实现核桃的高值化利用。