王春艷，田金強(qiáng)，王 強(qiáng)*

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，北京 100193)

生物活性肽按來源可分為動(dòng)物源功能性短肽和植物源功能性短肽。蛋白質(zhì)經(jīng)胃腸酶解分解或加工產(chǎn)生的生物活性肽具有非常重要和廣泛的生物學(xué)功能和調(diào)節(jié)功能，可直接作為神經(jīng)遞質(zhì)、間接刺激腸道受體激素或酶的分泌而發(fā)揮生理作用。短肽的生理功能主要有類嗎啡樣活性、免疫調(diào)節(jié)、抗血栓、降血壓、降膽固醇、抑菌、抗氧化以及改善元素吸收和礦物質(zhì)運(yùn)輸?shù)?。食物蛋白?jīng)酶解后制備的活性肽，通常包含2～20個(gè)氨基酸殘基，而其功能活性取決于蛋白質(zhì)本身的理化特性、水解肽的分子質(zhì)量、氨基酸含量、氨基酸組成、氨基酸序列等因素。

在水解過程中，蛋白質(zhì)肽鏈被打開、肽鏈中分子數(shù)目減少、分子質(zhì)量和抗原性降低，同時(shí)分子結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致埋藏的疏水中心暴露到溶液環(huán)境中。但是蛋白質(zhì)水解為肽后，結(jié)構(gòu)的改變對(duì)功能特性和生物活性所產(chǎn)生的影響至今仍沒有系統(tǒng)的理論和結(jié)論，因此肽的生物活性與結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)性研究是目前備受關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)。盡管生物活性肽的結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系尚未完全明晰，但某些肽的生物活性和功能特性已表現(xiàn)出普遍的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。本文對(duì)與心血管健康有關(guān)的活性肽的功能活性和構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行綜述，包括降血壓、抗氧化、抗血栓、降膽固醇肽及抑制肥胖肽，以期對(duì)蛋白肽的深入研究和應(yīng)用提供借鑒。

1 食物源活性肽功能活性及其構(gòu)效關(guān)系

1.1 血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE)抑制肽

目前食物蛋白源ACE)抑制肽因其獨(dú)特的生理功能而受到廣泛的關(guān)注，成為活性肽研究的熱點(diǎn)。食物源ACE抑制肽通常由蛋白酶在溫和條件下水解蛋白而獲得，不同蛋白質(zhì)來源的ACE抑制肽降壓效果與結(jié)構(gòu)有關(guān)。目前對(duì)其構(gòu)效關(guān)系已經(jīng)有了較深入的研究，但是這些研究都是基于氨基酸序列分析進(jìn)行的，許多肽并不符合這些研究結(jié)果，確切的構(gòu)效關(guān)系模型至今仍未建立，但從中可得到一些常見的局部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。部分食物源ACE抑制肽體內(nèi)降壓效果及結(jié)構(gòu)見表1。

表1 部分食物源ACE抑制肽體內(nèi)降壓效果Table1 Antihypertensive effect of ACE inhibitory peptides in vivo

降壓肽進(jìn)入小腸后需被完整吸收并以活性形式進(jìn)入心血管系統(tǒng)才能產(chǎn)生降壓活性，因此肽的結(jié)構(gòu)起著重要作用。首先在氨基酸組成上，從多數(shù)具有降壓效果的肽段氨基酸個(gè)數(shù)來看，它與降壓效果并不存在固定的關(guān)系。但一般具有較高降壓效果的乳源活性肽氨基酸殘基多集中在6～10個(gè)左右，分子質(zhì)量大多低于1000D，也有極個(gè)別的由27個(gè)氨基酸組成的降血壓肽被發(fā)現(xiàn)[12]。One等[13]研究表明，由非極性脂肪族氨基酸和芳香族氨基酸組成的肽可表現(xiàn)出較強(qiáng)的ACE抑制活性，并從鮭魚酶解物中分離出6種可抑制ACE的二肽均含有色氨酸。Saiga等[14]從雞胸肉的酶解液中分離出來的3種多肽表現(xiàn)出較強(qiáng)的ACE抑制活性，這3種多肽均有甘氨酸-X-X-甘氨酸、X-X-甘氨酸-X-X的序列，其中11肽Gly-Phe-Hyp-Gly-Thr-Hyp-Gly-Leu-Hyp-Gly-Phe表現(xiàn)出最高的抑制活性。而從新鮮鴨肉的酶解物中分離出的四肽Gly-Asp-Leu-Gly也表現(xiàn)出較強(qiáng)的ACE抑制活性。

大多數(shù)天然的ACE抑制肽具有Ala-Pro或Pro-Pro的羧基末端，而從人乳酪蛋白、金槍魚肌肉蛋白質(zhì)及玉米蛋白酶解物中分離的具有較強(qiáng)ACE抑制活性的肽在C端都有一個(gè)脯氨酸殘基。大量研究表明，C末端為Trp、Phe、Tyr和Pro，而N末端為支鏈氨基酸的二肽或三肽具有較強(qiáng)的ACE抑制活性。大多數(shù)Casokinin(酪蛋白的酶解物，可表現(xiàn)出較強(qiáng)的ACE抑制活性)C端的氨基酸殘基都為脯氨酸、賴氨酸、精氨酸等疏水氨基酸(芳香或支鏈氨基酸)。ACE抑制肽的活性強(qiáng)度也受C端Pro殘基臨近氨基酸的影響，高ACE抑制活性肽的C端臨近氨基酸應(yīng)該是疏水性氨基酸。ACE傾向于C末端三肽的每個(gè)位置含有疏水性氨基酸(如芳香族氨基酸和支鏈氨基酸)的底物或抑制劑，ACE的活性中心S1和S2立點(diǎn)可與C端三肽的殘基發(fā)生作用。此外，抗高血壓肽的N-端具有芳香環(huán)氨基酸和堿性氨基酸時(shí)，也能提高降壓效果。肽的疏水性也是影響其活性的重要因素，高親水性無法使肽接近ACE活性部位而導(dǎo)致活性較弱或無活性。

此外ACE抑制肽的一個(gè)明顯特點(diǎn)是往往同時(shí)具有其他活性，如有人從牛乳酪蛋白中得到的ACE抑制肽(Ala-Val-Tyr-Pro-Glu-Arg)，同時(shí)具有促進(jìn)BALB/C 3T3細(xì)胞增殖、增強(qiáng)初代培養(yǎng)肝細(xì)胞胰高血糖素作用；源于血纖維蛋白ACE抑制(Ala-Arg-Pro-Ala-Lys)，還具有促進(jìn)吞噬、提高毛細(xì)管通透性等作用。

1.2 抗氧化肽

不同來源的水解蛋白都具有一定的抗氧化能力，牛乳酪蛋白、乳清蛋白、大豆蛋白等的水解物均可分離出抗氧化肽。表2列舉了部分不同蛋白質(zhì)來源的生物活性肽。抗氧化肽的抗氧化機(jī)理并不明確，可能與金屬離子螯合、自由基清除作用及單線態(tài)氧的淬滅有關(guān)[15]。但Chen等[16]對(duì)合成的含組氨酸短肽的研究發(fā)現(xiàn)，這些機(jī)理都不能完全解釋短肽的抗氧化性，因此短肽的抗氧化性可能是各種因素共同作用的結(jié)果。

一般說來，肽類的抗氧化能力大于氨基酸，相關(guān)資料報(bào)道分子質(zhì)量在2500～3000D的肽類較為理想。Wu等[17]則認(rèn)為900D和200D的肽具有更好的體外抗氧化活性。Yamaguchi等[18]酶解大豆分離蛋白質(zhì)6h后發(fā)現(xiàn)，分子質(zhì)量小的肽有較強(qiáng)的抗氧化活性，易被腸道吸收而直接在機(jī)體中發(fā)生作用。Seronei等[19]在乳清蛋白制備的研究過程中發(fā)現(xiàn)，疏水性氨基酸、芳香環(huán)氨基酸的存在與抗氧化之間有著密切的關(guān)系，它們所含有的個(gè)數(shù)越多，其抗氧化活性越顯著。由支鏈氨基酸苯丙氨酸、亮氨酸、異亮氨酸等組成的肽可表現(xiàn)出抗氧化性，也有研究認(rèn)為含堿性氨基酸的活性肽可作為電子受體奪取不飽和脂肪酸氧化形成的自由基的電子，從而阻斷因自由基引發(fā)而造成的不飽和脂肪酸氧化鏈的延長[20]。Chen等[21]確認(rèn)大豆酶解物的抗氧化性基于活性肽亮氨酸-亮氨酸-脯氨酸-組氨酸-組氨酸的存在，含組氨酸的肽可作為金屬離子鰲合劑、單線態(tài)氧淬滅劑和·OH清除劑而表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗氧化性能。肌肽為含組氨酸的二肽，也表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗氧化性能。Rajapakse等[22]用一種蚌類(Mytilus edulis)為原料進(jìn)行發(fā)酵，分離出一種含組氨酸抗氧化肽，命名為MRSP，其序列為His-Phe-Gly-Asp-Pro-Phe-His，具有很強(qiáng)的清除自由基的能力，且對(duì)Fe2+的螯合能力比檸檬酸鹽高95%。研究表明，在組氨酸-組氨酸二肽的N-末端增加亮氨酸或脯氨酸殘基可提高其抗氧化性。Chen等[23]報(bào)道Pro-His-His序列具有較強(qiáng)的抗氧化性，且與非肽類抗氧化劑有協(xié)同效應(yīng)。此外由于疏水性短肽更易于與疏水性底物結(jié)合(如親脂性脂肪酸)，因此短肽的疏水性也是影響其活性的因素之一[24]。

表2 部分食物源生物活性肽Table 2 Examples of bioactive peptides derived from foods

1.3 抑制膽固醇作用肽

高膽固醇血癥是動(dòng)脈粥樣硬化及心血管疾病的危險(xiǎn)因子，對(duì)人類身心健康和生命造成很大威脅，改善高膽固醇血癥的最好辦法是抑制肝臟膽固醇(CHOL)的合成與小腸的吸收。已知某些膳食蛋白質(zhì)可改善血脂水平，如大豆、乳清及魚類蛋白消化經(jīng)吸收后具有降膽固醇、保護(hù)心血管的作用[40]。對(duì)于蛋白降低CHOL作用的機(jī)理尚不明確，但蛋白質(zhì)的氨基酸組成會(huì)影響血漿中膽固醇水平。研究表明，大豆蛋白和魚類蛋白中較低含量的Met-Gly和Lys-Arg具有較好的降膽固醇作用，而牛酪蛋白可能由于Met-Gly和Lys-Arg含量較高，可使血漿膽固醇水平提高[41-42]。

目前對(duì)具有降膽固醇作用的短肽報(bào)道較少，其中以大豆蛋白的研究較多。多肽降低血清CHOL的效應(yīng)主要表現(xiàn)在升高高密度脂蛋白(HDL)、降低低密度脂蛋白(LDL)，可有效減少CHOL的消化吸收，能阻礙腸道內(nèi)CHOL的再吸收，促使其排出體外。多肽還能刺激甲狀腺激素分泌，促使CHOL代謝產(chǎn)生膽汁酸，膽汁酸又被食物纖維吸附排出體外，從而阻礙對(duì)膽固醇的吸收，起到降低血液膽固醇作用[40]。此外多肽對(duì)膽固醇水平正常的人無降低作用，但可以防止食用高膽固醇食物后的血清CHOL升高。Nagata等[43]和Wang等[44]發(fā)現(xiàn)與大豆蛋白相類似的氨基酸混合物的降CHOL效果弱于大豆蛋白，但用胃蛋白酶與胰酶水解產(chǎn)生的高疏水性的食餌飼喂老鼠，血清CHOL濃度降低更大，說明多肽的降膽固醇效果大于蛋白和氨基酸。Making等[45]研究發(fā)現(xiàn)大豆蛋白中的疏水性氨基酸可促進(jìn)膽固醇的膽汁酸化，因此起到降低血液膽固醇的作用。最近研究從大豆蛋白中分離出一種與腸抑素具有相同序列的短肽LPYPR，可對(duì)小鼠產(chǎn)生降低血清膽固醇作用[32]，腸抑素是一種具有降膽固醇和產(chǎn)生厭食作用的內(nèi)源性短肽。另一種序列為IAVPGEVA的大豆球蛋白短肽也具有降低膽固醇活性的功效[33]。體外實(shí)驗(yàn)證明，LPYPR及IAVPGEVA均有抑制3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶(HMGR)作用，HMGR為膽固醇生物合成中的關(guān)鍵酶。對(duì)其構(gòu)效關(guān)系的研究表明，這兩種肽的疏水性區(qū)域是具備其生物活性所必須的結(jié)構(gòu)因素，疏水性序列的最大長度為4個(gè)氨基酸，脯氨酸殘基是其中一種關(guān)鍵組成，可位于肽鏈的C端或除N端外的任何區(qū)域。大豆球蛋白水解物還具有顯著的降甘油三酯作用，已鑒定的短肽包括VVYP、VYP及VTL。除大豆蛋白外，牛乳乳清蛋白也可降低血漿中膽固醇水平。Nagaoka等[35]從牛乳β-乳球蛋白中分離出一種序列為IIAEK的降膽固醇五肽，且其降膽固醇作用好于谷甾醇。

1.4 抗血栓肽

抗血栓肽(antithiomboticpeptide)能抑制ADP激活的血小板聚合作用，同時(shí)還能抑制人血纖維蛋白原鏈與血小板表面特異位點(diǎn)的結(jié)合，所以具有抗血栓形成的生理功能[46]?？寡闹饕獊碜杂谂Ｈ棣?酪蛋白的水解，酪蛋白血小板因子(casoplatelins)是來源于牛酪蛋白C-末端的一類生物活性肽，相當(dāng)于κ-酪蛋白106～116殘基序列的十一肽(Met-Ala-Ile-Pro-Pro-Lys-Lys-Asn-Gln-Asp-Lys)，分別對(duì)應(yīng)于κ-酪蛋白106-112、112-116、113-116殘基序列的小肽也具有抗血栓活性。近年來研究從人乳鐵蛋白中分離出一種具有與纖維蛋白原α-鏈相似結(jié)構(gòu)的四肽KRDS，發(fā)現(xiàn)其可抑制血小板凝集。Lee等[47]將大豆蛋白酶解后通過凝膠過濾色譜、反相高效液相色譜、陽離子交換HPLC等從中分離出一種抑制血小板聚合的兩種肽，分別命名為SSGE和DEE，抑制非正常血小板聚合的IC50值分別為480μmol/L和460μmol/L?？寡牡陌l(fā)現(xiàn)和進(jìn)一步的開發(fā)研制為近年來多發(fā)的血栓類疾病的預(yù)防和治療提供了新的手段。

1.5 減肥肽

肥胖是引發(fā)心血管疾病的又一因素，常與胰島素和脂肪代謝異常有關(guān)。在影響肥胖的膳食因素中，蛋白質(zhì)是最能引起飽腹感的常量營養(yǎng)素，同時(shí)攝食蛋白質(zhì)比攝食脂肪和糖類更能促進(jìn)能量代謝，但不同來源的蛋白質(zhì)對(duì)降低體重和改善心血管狀況的影響不同。大豆蛋白、酪蛋白及乳清蛋白都表現(xiàn)出減肥或抑制食欲的功能，且大豆蛋白效果優(yōu)于后兩者。蛋白質(zhì)抑制食欲的機(jī)理還不明確，但有研究顯示，膳食蛋白質(zhì)在消化過程中釋放的肽可產(chǎn)生幾種厭食信號(hào)從而抑制食物的攝入。肽類誘導(dǎo)飽腹感的產(chǎn)生主要通過調(diào)節(jié)阿片樣受體和膽囊收縮素(CCK)A受體的活性。阿片樣活性肽可延遲胃排空及抑制消化物在小腸內(nèi)的推進(jìn)；CCK的分泌引起膽囊的強(qiáng)烈收縮，同時(shí)促進(jìn)了膽汁酸化，從而促進(jìn)膽固醇排泄，由于CCK的大量分泌刺激了神經(jīng)系統(tǒng)而調(diào)節(jié)下丘腦中樞飽覺區(qū)，因而導(dǎo)致受試者或動(dòng)物攝食量減少。

研究報(bào)道大豆蛋白肽對(duì)降低身體脂肪含量和食物攝入的作用較完整的大豆蛋白更為顯著，這說明大豆蛋白水解物具有重要的降低體重作用，而模擬大豆蛋白和酪蛋白的氨基酸混合物對(duì)刺激黏膜細(xì)胞CCK的釋放沒有顯著效果[48]。這些結(jié)果說明飽腹感的產(chǎn)生是由于肽的作用。Nishi等[49]認(rèn)為高活性肽由于蛋白質(zhì)來源不同，其適合的肽鏈長度也不同，較小的大豆短肽對(duì)CCK的產(chǎn)生效果較明顯，而更大的酪蛋白水解肽則更利于CCK的釋放。Nishi等[50]還分離出序列為VRIRLLQRFNKRS的抑制食欲肽，對(duì)應(yīng)于β-伴大豆球蛋白的51～63殘基序列，可直接刺激腸黏膜細(xì)胞分泌CCK，對(duì)幾種合成短肽模型的研究發(fā)現(xiàn)精氨酸殘基的大量存在是CCK釋放的必要條件。酪咖肽和酪蛋白糖巨肽是水解牛乳酪蛋白產(chǎn)生的具有饑餓調(diào)節(jié)功能的生物活性肽。具有阿片樣活性的酪咖肽與特定的阿片受體結(jié)合來調(diào)節(jié)胃腸動(dòng)力并抑制食物的攝入。酪蛋白糖巨肽是к-酪蛋白C末端的106～169氨基酸殘基片段，可產(chǎn)生CCK釋放活性，因此是一種食欲抑制劑。

2 展 望

心血管疾病是一種世界范圍內(nèi)的公眾健康疾病，生物活性肽已經(jīng)顯示出對(duì)心血管健康的積極效應(yīng)，因此生物活性肽在保護(hù)人體健康方面將起到重要作用。食物源生物活性肽作為一種功能食品，其發(fā)展很大程度上依賴于對(duì)結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系的把握，但是目前大部分已發(fā)現(xiàn)的生理功能是基于體外或動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)得到，人體臨床研究則很有限，最佳的攝入水平還未可知。因此對(duì)活性肽潛在的治療作用及結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系的研究值得進(jìn)一步深入開展。此外，活性肽可作為功能食品或藥品的組成成分，用于改善健康狀況或治療疾病，并最終為個(gè)性化營養(yǎng)和健康維護(hù)提供參考。

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