食源性降血压肽制备的研究进展

1食源性降血压肽制备的研究进展摘要：高血压病发病率在世界范围内上升，对其的防治已引起医学界的重视。降血压肽有较好的降血压效果且不会出现降压过度现象，无毒、副作用，已受到人们的关注。文章综述了近年来降血压肽的主要来源、制备方法、吸收等几个方面的研究进展，希望为食源性降血压肽的进一步研究提供一定的参考。关键词：降血压肽；来源；制备；高血压食品中的蛋白质除了以游离氨基酸的形式被人体吸收之外，更多的是以短肽的形式被吸收。这些短肽具有促进免疫、激素调节、抗菌、抗病毒、降血压、降血脂等作用，且比游离氨基酸更易消化吸收，被称之为活性肽。活性肽的研究是目前食品界研究的一个热点问题。降血压肽是活性肽中的一种，也称为血管紧张素转化酶抑制肽。食源性降血压肽相对于化学降血压药物，具有安全性高、消化吸收性强、降血压效果温和且对正常血压无影响、无副作用等优点，降血压肽己经成为生物活性肽研究领域最热门的方向之一。本文主要从降血压肽的来源、制备方法、吸收等方面，介绍了降血压肽的进展及前景，希望为食源性降血压肽的进一步研究提供一定的参考。1降血压肽的来源1.1动物蛋白类1.1.1乳酪蛋白目前研究最广泛的是从牛乳蛋白中获得降血压肽。Maruyama和Suzuki首次从牛乳酪蛋白的胰蛋白酶水解物中获得具有ACE抑制活性的12肽,结构为FFVAPFPEVFGK,IC50为77umol/L[1]。Yamamoto用瑞士乳杆菌CP790蛋白酶水解α-酪蛋白及β-酪蛋白，水解液用反向高效液相色谱分离，通过原发性高血压大鼠实验验证其活性，发现序氨基酸列为Lys-Val-Leu-Pro-Val-Pro-Gln的肽链有较强的ACE抑制活性[2]。Konmura等以人κ-酪蛋白为目标用分段固相法合成具ACE抑制活性的23肽[3]。除以酪蛋白为原料外，也有学者从乳清蛋白中获得降血压肽。李朝慧等人分别用中性蛋白酶、碱性蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶水解乳清蛋白，获得降血压肽，并证实碱性蛋白酶水解物活性最大[4]。1.1.2肉类蛋白K.Arihara等人用8种蛋白酶水解猪的骨骼肌蛋白,发现嗜热菌蛋白酶的水解物ACE抑制活性最高。同样从肌浆球蛋白的嗜热菌蛋白酶水解物中分离出降血压肽,其序列分别Met-Asn-Pro-Pro-Lys和Ile-Thr-Thr-Asn-Pro另外还有一些三肽[5]。Jang用嗜热菌蛋白和proteinaseA共同水解牛肉蛋白,经超滤、凝胶层析和RP-HPLC分离后,得2到序列为Val-Leu-Ala-Gln-Tyr-Lys的肽段,可以抑30.1%的ACE活性[6]。1.1.3鱼贝类人们已经从沙丁鱼、金枪鱼、南极磷虾、鳕鱼、鲣鱼等多种鱼贝类蛋白中获得具有降血压效果的寡肽[7]。日本仙味公司已经生产出主要成分为ACE抑制肽的沙丁鱼肽,氨基酸残基数为2~10,不含苦味,可直接添加到各种食物中,用于防治高血压[8]。2005年,我国国家海洋局第二海洋研究所毋瑾超副研究员领衔的课题组用从鲢鱼、贻贝中提取的降血压肽,喂饲患有高血压病的老鼠,按每千克老鼠服用3g降血压肽的剂量灌喂,在6h之内,这些老鼠的血压降低了20~25mmHg,最大降幅达到30mmHg,效果极为显著。经安全性检测证明,其安全、无毒副作用[9]。海洋生物蛋白资源是21世纪人类重要的蛋白类食物及生物活性物质的重要来源。目前,大多采用陆地酶工程技术用于海洋蛋白酶解活性肽的研究。由于陆地蛋白源于海洋蛋白的氨基酸序列和组成存在很大差别,陆地酶制剂可能无法高效地用于海洋蛋白的酶解。因此,应该从海洋生物体内、海水及海洋污泥中分离纯化可高效酶解不同海洋蛋白的蛋白酶原。1.2植物蛋白大豆是一种提取降血压肽重要植物原料。大豆多肽由2~12个氨基酸组成，分子量为1000~2000。王喜波等[10]将大豆分离蛋白水解制取降血压肽，得到产品分子质量连续分布在200ku~800ku间，主要是由2~7肽构成。给予原发性高血压（SHR）大鼠不同剂量玉米低聚肽，可发现玉米低聚肽也具有明显降血压作用[11]。另外，小麦谷朊蛋白抑制肽经分离纯化后同样可降低SHR大鼠血压[12]。大米蛋白含有大量疏水性氨基酸，选择合适蛋白酶，在特异性位点进行酶解，能得到大量含C末端为疏水性氨基酸肽片段，可生成具抑制ACE活性多肽[13]。2003年Marczak等[14]水解菜籽蛋白，得到肽类具有较强抑制ACE作用，同样效果多肽在其它十字花科植物种子中也得到成功提取。1.3微生物代谢产物富含蛋白质食品在发酵后经常会产生降血压肽。微生物往往会分解利用食品中蛋白质，而将某些肽段、甚至氨基酸作为代谢产物排出。酸乳是一种活性肽来源丰富发酵食品，Itou等[15]先后在不同菌种发酵酸乳中都得到具有抑制ACE活性肽段。东方人所喜爱传统发酵豆制品也是降血压肽很好来源，韩国是较早研究豆酱食品国家，从富含枯草芽孢杆菌（bacillussubtilis）韩国臭酱中分离提纯降血压肽。另外，在酱油、豆豉、印尼卤豆腐（tempeh）及其它许多发酵豆制品中都发现含有丰富降血压肽。2降血压肽制备方法2.1酶解法这是目前研究得最多的一种方法。自从发现蛋白质经酶解处理可以释放出具有各种活性多肽以后，酶解法处理蛋白质就引起了人们的广泛关注。植物原料经过酸碱处理，除去纤维素等杂质后，得到含量较高的蛋白质；然后加入3蛋白酶水解到一定时间，分离得到产物。目前主要有两种水解工艺：一种是只用一种蛋白酶进行水解的工艺；另一种是用两种或多种酶同时加入或按一定顺序加入进行水解的方法。目前已经应用在降血压肽的生产的蛋白酶主要有碱性蛋白酶、中性蛋白酶、蛋白酶E、胰凝乳蛋白酶、胃胰蛋白酶、嗜热菌蛋白酶、胶原蛋白酶等。不同的蛋白酶水解产生的多肽活性不同，Se-KwonKim等人利用五种不同的蛋白酶对牛皮胶质进行水解，比较各产物的活性，发现蛋白酶E，Alcalase和胰凝乳蛋白酶的水解产物活性比其它二种蛋白酶产物的活性要高；然后他们将这几种蛋白酶进行组合，在不同的时间按不同的顺序加入，发现蛋白酶加入的顺序不同，产生的活性也各不相同，Alcalase与蛋白酶E组合产物的降血压活性最高[16]。经过比较发现，双酶法的作用效果与单酶法相比，并没有明显的优势，大部分组合产物的活性都不如单酶法产物的活性高，这与吴建平等人得出的结论相似[17]。因此实际生产中到底采用哪种工艺仍需摸索。原料对最终产物活性影响很大。玉米醇溶蛋白的嗜热菌蛋白酶水解物降血压活性非常高，这除与该蛋白酶的作用位点有关外，还因为玉米醇溶蛋白有较高含量的Pro及其它疏水性氨基酸。因此，在实际生产中原料蛋白和蛋白酶种类都是要考虑的两个重要因素。2.2自溶法动物原料在适宜温度、pH等条件下,一定时间后激活细胞内自溶酶系统,水解自身蛋白质产生具有降血压活性的多肽。提取工艺流程为:动物原料-压碎-自溶-加热-冷却-超滤-成品。NobyyasuMatsumura等人从鲣鱼内脏的自溶产物中分离出了6种具有降血压活性的三肽和四肽,其中4种有很强的降血压活性。他们所采用的工艺流程为:鲤鱼内脏-压碎-加水-600C保温3h,轻微搅拌-900C加热停止-反应-冷却-超滤[18]。2.3发酵法发酵法的原理是多肽在高浓度盐存在时发生凝聚并沉淀析出。一般选择硫酸铵盐沉淀多肽，其具有溶解度大、pH值范围广、提取率高等优点。工艺流程为：发酵液→离心→取上清液→硫酸铵盐析（沉淀）→离心→脱色→超滤→干燥→成品。比较多种不同发酵食品的降血压性。发现大豆、干酪等食品经发酵后含有较高活性的降血压肽，特别是大豆为原料的发酵食品，其中含有较强的降血压活性。2.4基因工程法基因工程技术发展为降血压肽开发生产带来契机，利用基因工程技术生产食品、药品研究越来越多，为利用基因工程技术制备抗高血压肽提供良好借鉴[19]。利用基因工程手段，结合工程菌发酵制备降血压肽，对于克服酶解法制备降血压肽不足、以期实现工业化具有重要意义，有待成为制备降血压肽主流方法[20]。孙海燕等[21]利用基因工程方法研究重组降血压肽高效表达，并将纯化后3种降血压肽进行大鼠试验，证明基因重组法制备3种降血压肽均有较好降血压活性；而对血压正常大鼠无降压作用。韩建春等[22]成功合成串联的13拷贝降血压七肽基因，并实现其在毕赤酵母中高效表达，表达蛋白的胰4蛋白酶酶解产物具有降血压肽活性。3降血压肽的吸收降血压肽必须进入血液循环才能发挥降压作用。因此，如果是口服，必须能够不被肠胃蛋白酶降解才能发挥作用。传统的观点认为，蛋白质是被水解成游离的氨基酸之后才被人体吸收的，但最近的研究结果表明，小分子的肽比游离的氨基酸残基更易直接被人体所吸收，二肽和三肽的吸收转移系统与游离氨基酸的吸收转移系统不一样。最近的研究还表明，小分子的二肽、三肽和大分子的多肽能够直接被人体所吸收而产生生物学效应，而其它分子量范围的多肽有被降解的可能。比如从αs1-Casin中分离出来的一种降血压肽（6肽），在体外实验中具有较高的活性，但在体内实验中，必须使用大量的该种多肽才能达到与体外实验相同的效果。这是因为该六肽在体内被迅速降解掉了的缘故。因此如果将降血压肽制成药物，必须对给药方式进行研究。4发展应用前景高血压是一种以动脉收缩压或舒张压升高为特征的临床综合症,它常伴有心脏、血管、脑和肾等器官器质性病变,是引发心脏、脑、肾和眼等多种并发症和导致中风、冠心病的一个重要危险因子。近年来,高血压在世界范围内成日趋严重的态势,已经成为生命“第一杀手”,防治高血压成为全球医务界面临的一项艰巨任务。目前,普遍采用治疗高血压的药物是巯甲丙脯氨酸,新开发的药物哌哚普利、群多普利等也具有较好的疗效,这些都属于化学合成药物,高血压患者长期服用合成会产生各种不适的副作用。随着人们对自身健康意识的不断增强,医务人员与患者更青睐于非化学合成药物疗法。来自食物蛋白的降血压肽对高血压患者可起到降压作用,对血压正常者则无降压作用,安全性极高,长期使用无副作用,特别适用于作为口服药剂或功能性食品基料添加制成各种保健食品。因此,降血压肽已经成为目前研究的热点。日本早在1980年代就对降血压肽进行了广泛深入的研究。他们采用玉米蛋白、大豆蛋白、鱼贝类蛋白、清酒糟等廉价的蛋白质作为原料,研究开发了众多的ACE抑制肽,制成片剂、口服液或作为功能因子添加到各种食品中去,取得了良好的经济效益和社会效益。我国对降血压肽的研究刚刚起步,但已经引起人们的重视,“十五”期间生物医药研究的重点方向之一就是多肽药物。我国有着丰富的蛋白类资源,尤其在农副产品资源方面,每年都产生大量的副产品和废弃物。利用生物技术全价开发、充分利用副产品及废弃物,变废为宝,提高其附加值,开发出安全性高的功能性食品或药物将有着广阔的市场前景。参考文献:[1]王海燕,张佳程.乳源ACE抑制剂(降血压肽)的研究现状[J].食品与发酵工业,2001,527(11):70-73.[2]YamamotoNY,AkinoA,etal.AntihypertensiveEffectofthePeptidesDerivedfromCaseinbyanExtracellularProteinasefromLactobacillushelveticusCP790[J].JournalDairyscience,1994,22（14）：917-920.[3]KohmuraM,NorikiN.InhibitionofAngiotensin-convertingEnzymebySyntheticPeptidesofHumanB-Casein[J].AgriculturalandBiologicalChemistry,1992,53(8)：2107-2114.[4]李朝慧,罗永康,王全宇.乳清蛋白酶解制备ACE抑制肽的研究[J].中国乳品工业,2005,33(2):8-11.[5]AriharaK,NakashimaY,MukaiT,etal,PeptideinhibitorsforangiotensinI-convertingenzymefromenzymatic