王佩佩，劉建龍 *，史建國，李 亮

（1.山東師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，山東 濟(jì)南 250014；2.山東省科學(xué)院生物研究所，山東省生物傳感器重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250014；3.山東省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250013）

小麥作為一種重要的農(nóng)產(chǎn)品，主要種植于我國中北部地區(qū)，長期以來，小麥多用于面粉生產(chǎn)。蛋白質(zhì)是小麥粉中的第二大組分，其質(zhì)量約占面粉總質(zhì)量的11.5%～12.5%，其胚乳中蛋白質(zhì)最多，約占麥粒中蛋白質(zhì)總量的70%～80%，而且這部分蛋白質(zhì)主要由能形成面筋的麥谷蛋白和麥膠蛋白組成，對(duì)面粉的烘焙性能起著決定性的作用[1]。

小麥面筋蛋白（俗稱谷朊粉），是小麥淀粉生產(chǎn)的副產(chǎn)物，其蛋白質(zhì)含量高達(dá)75%～85%，含有人體必需的15種氨基酸，是一種營養(yǎng)豐富、物美價(jià)廉的植物蛋白源[2]。由于其自身特有的氨基酸組成，使得它的溶解性低，限制了小麥蛋白肽的應(yīng)用，可以通過酶法水解小麥面筋蛋白來獲得水溶性較好的生物活性肽。小麥蛋白的應(yīng)用可以提高小麥深加工中副產(chǎn)物的利用率，提高小麥產(chǎn)品的附加值。

經(jīng)研究表明，人體攝入的蛋白質(zhì)經(jīng)自身消化系統(tǒng)中的酶作用后，并不是以氨基酸的形式被吸收，而更多的是以低肽的形式被吸收。許多蛋白肽不僅能提供人體生長發(fā)育所必須的營養(yǎng)與能量，還有著提高機(jī)體免疫力、降血壓等廣泛的生理活性。蛋白水解物或由蛋白水解物制備的活性肽類食品，具有易消化、易吸收、抗過敏性等特點(diǎn)[3]。因此，國外對(duì)活性肽的研究非?；钴S，越來越多的活性肽被發(fā)現(xiàn)、提取并鑒定。目前，國際市場(chǎng)上已有谷蛋白肽產(chǎn)品，相對(duì)來說我國對(duì)谷蛋白肽的研究較少，特別是對(duì)小麥蛋白肽的研究非常少。因此，進(jìn)一步的通過生物法改性小麥蛋白，研發(fā)小麥活性蛋白肽類制品，提高小麥蛋白的附加值迫在眉睫。

1 小麥蛋白肽的組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

肽是蛋白質(zhì)水解物，也就是蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)片段。兩個(gè)氨基酸分子之間是通過脫水縮合形成肽鍵來連接的，兩個(gè)氨基酸形成二肽，多個(gè)氨基酸就形成了多肽。雖然與蛋白質(zhì)的分子相比，肽的分子很小，但是肽具有很高的生物活性?；钚噪氖且活愊鄬?duì)分子質(zhì)量＜6 000 u，具有多種生物學(xué)功能的兩個(gè)或兩個(gè)以上的氨基酸以肽鍵相連的化合物[4]。小麥肽的組成成分如表1所示[5]。

小麥蛋白肽的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在小麥蛋白中重復(fù)出現(xiàn)，并且存在著2種構(gòu)象，即β-轉(zhuǎn)角和聚脯氨酸II樣的結(jié)構(gòu)，低溫時(shí)聚脯氨酸II樣構(gòu)象占優(yōu)勢(shì)，高溫時(shí)β-轉(zhuǎn)角構(gòu)象占優(yōu)勢(shì)，這種重復(fù)序列肽還參與了分子間β-折疊的形成，這些肽決定著小麥蛋白的結(jié)構(gòu)[6]。

表1 小麥肽的組分Table 1 The components of wheat peptides

2 小麥蛋白肽的生理學(xué)功能

研究發(fā)現(xiàn)，植物蛋白酶解物及其生物活性肽類物質(zhì)不僅能作為氨基酸供體，在體內(nèi)具有優(yōu)良的消化吸收性能，也是一類生理調(diào)節(jié)劑，在體內(nèi)參與機(jī)體免疫調(diào)節(jié)，具有降血壓、抗氧化、抗血栓、改善脂質(zhì)代謝、抗肥胖、抑制膽固醇、促進(jìn)礦物質(zhì)吸收等作用[7-10]。

張亞飛等[11]用堿性蛋白酶水解小麥蛋白，得到小麥肽混合物，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)鑒定了此混合物中含有刺激小鼠體外淋巴細(xì)胞增殖的活性肽，而且這種活性肽還具有一定的免疫活性；ZHU K X等[12]采用幾種體外試驗(yàn)系統(tǒng)研究了小麥胚芽蛋白水解物（wheat germ protein hydrolyzate，WGPH）的抗氧化活性和清除自由基活性，結(jié)果顯示，WGPH的抗氧化活性接近于亞油酸乳液體系中的α-生育酚，WGPH具有清除1,1-二苯基-2-苦基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl hydrate，DPPH）自由基、過氧化物和羥基自由基的活性，而且其清除自由基的效能與劑量有關(guān)，另外WGPH還表現(xiàn)出了顯著地還原能力和強(qiáng)大的亞鐵離子螯合效能?？傮w來說小麥胚生物活性肽具有很好的體外抗氧化活性。

MATSUI T等[13]在小麥胚芽蛋白的水解物中提取出了幾種能降血壓的血管緊張素I型轉(zhuǎn)換酶抑制活性肽；焦谷氨酰亮氨酸（從小麥麩質(zhì)水解物的生物活性肽）攝取顯示出，以防止在小鼠葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)的結(jié)腸炎[14]。小麥肽可以防止由非類固醇抗炎藥（nonsteroidal antiinflammatory drugs，NSAIDs）誘導(dǎo)的大鼠胃損傷，其保護(hù)作用的機(jī)理很可能是通過降低NSAID誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激[5]。小麥面筋蛋白衍生肽含不超過13個(gè)氨基酸，可喚起在I型糖尿病病人的T細(xì)胞反應(yīng)[15]。目前小麥肽的體內(nèi)活性還不是很明確，其功能和作用機(jī)理還需進(jìn)一步研究。

3 小麥蛋白肽的提取

多肽的制備方法一般分為化學(xué)水解法、化學(xué)合成法、DNA重組技術(shù)合成法、微生物發(fā)酵法和蛋白酶解法。相對(duì)于其他的短肽制備方法，蛋白酶酶解法制備短肽具有成本低、安全性好、生產(chǎn)條件溫和、水解容易控制、對(duì)設(shè)備條件要求不高、便于工業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)[16]。

3.1 蛋白酶酶解法

3.1.1 蛋白酶酶解法原理

蛋白質(zhì)的酶法水解就是在一定的條件下利用蛋白水解酶催化蛋白質(zhì)分子的水解，使得大分子的蛋白質(zhì)降解成不同長度的小鏈分子。酶分子是一種具有一個(gè)或若干個(gè)活性部位的特殊的蛋白質(zhì)分子，不同的酶有不同的活化中心，能水解不同的蛋白質(zhì)，因此選擇不同的蛋白酶水解小麥蛋白，得到的生物活性肽在產(chǎn)率、含量和性質(zhì)上存在差異。

3.1.2 酶法水解中蛋白酶的選擇

（1）不同的單酶水解

馬洪龍等[17]用堿性蛋白酶（alcalase）水解小麥面筋蛋白，通過實(shí)驗(yàn)確定了最佳反應(yīng)條件為pH 8.0，酶質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%，溫度70 ℃，反應(yīng)時(shí)間150 min，底物質(zhì)量分?jǐn)?shù)7%。在此條件下，酶解產(chǎn)物中的Gln含量高且肽含量高；孔祥珍等[18]以大豆分離蛋白和谷朊粉為原料，選擇堿性蛋白酶酶解制備植物蛋白肽粉，研究結(jié)果表明，相同條件下谷朊粉的酶解程度和氮回收率比大豆分離蛋白的高；張銳昌等[19]利用胃蛋白酶水解小麥蛋白制備小麥肽，其最佳水解條件為溫度41 ℃、pH 2.0、底物質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%、加酶量1 500 U/g。此時(shí)，水解度為7.8%，小麥肽的得率為55.95%；YANG F W[20]以小麥蛋白為原料，通過酶（中性蛋白酶即巰基蛋白酶）解技術(shù)制備生物活性肽，再用離子交換與分子篩凈化技術(shù)進(jìn)行提純，從而形成了制備小麥高免疫生物活性肽的提取工藝和技術(shù)；王辛等[21]研究了小麥蛋白的酶（復(fù)合風(fēng)味蛋白酶）法水解工藝，得出最佳水解條件為底物質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%，水解時(shí)間6 h，酶用量50 LAPU/g，pH 6.0，水解溫度50 ℃。王歲樓等[22]分別采用胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、酸性蛋白酶對(duì)小麥蛋白進(jìn)行水解，最終結(jié)果顯示，作用效果最佳的是胃蛋白酶。

采用單酶水解小麥蛋白，可直接得到成品，成本低，操作簡(jiǎn)單，有效肽的含量高。堿性蛋白酶主要是由枯草桿菌蛋白酶A構(gòu)成的一種堿性蛋白酶，與其他非動(dòng)物性的蛋白酶相比，其水解效率非常高；胃蛋白酶、胰蛋白酶是動(dòng)物蛋白酶，木瓜蛋白酶是植物蛋白酶，植物蛋白酶相對(duì)于堿性蛋白酶等微生物蛋白酶來說，不需要做毒理試驗(yàn)和臨床試驗(yàn)證明酶和多肽有無危害性，可以直接使用。植物蛋白酶來源廣，且多來源于生產(chǎn)的下腳料和副產(chǎn)品。

（2）復(fù)合酶水解

復(fù)合酶水解蛋白水解度高，所得產(chǎn)物澄清透明、苦味低，所以水解蛋白質(zhì)時(shí)廣泛使用復(fù)合酶。孫麗平等[23]通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，用風(fēng)味酶和堿性蛋白酶復(fù)合來水解小麥蛋白有比較好的效果；SUN J等[24]采用復(fù)合酶（堿性蛋白酶、小麥蛋白水解專用酶）水解小麥面筋蛋白制備小麥肽，通過實(shí)驗(yàn)確定了制備小麥肽的最佳酶解條件為反應(yīng)時(shí)間2 h，酶比例2∶1，反應(yīng)溫度50 ℃，pH 8.5，在此條件下，酶解得到的小麥肽的水解度較高，可達(dá)到29.9%；潘麗軍等[25]采用堿性蛋白酶和胰蛋白酶分步水解小麥蛋白，實(shí)驗(yàn)確定的最佳條件為堿性蛋白酶在溫度60 ℃、酶用量1.5%、底物質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%、pH 9.5的條件下水解2 h，在此條件下的水解度為21.25%，再用胰蛋白酶在溫度40 ℃、酶用量1.5%、pH 9.0的條件下水解2 h，此時(shí)水解度提高了3.30%，活性肽產(chǎn)品的得率為61.38%。

（3）其他

HE R H等[26]建立了一種高效酶膜反應(yīng)器（enzyme membrane reactor，EMR）從小麥胚芽分離蛋白（wheat germ protein isolates，WGPI）中制備血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（angiotensin converting enzyme，ACE）抑制肽。結(jié)果顯示，連續(xù)EMR方法表現(xiàn)出較高的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化率（55.3%）和肽的半抑制濃度（50% inhibitory concentration，IC50）（0.50 mg/mL）。與傳統(tǒng)的酶催化水解方法相比，蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化率顯著增加36.17%，肽的IC50顯著減少了30.6%。因此，連續(xù)的EMR有利于從WGPI中高效生產(chǎn)ACE抑制肽。

3.2 DNA重組技術(shù)合成法

重組DNA技術(shù)（recombinant DNA technique）又稱遺傳工程，在體外重新組合脫氧核糖核酸分子，并使它們?cè)谶m當(dāng)?shù)募?xì)胞中增殖的遺傳操作。這種操作可把特定的基因組合到載體上，并使之在受體細(xì)胞中增殖和表達(dá)。DNA重組技術(shù)被廣泛使用，但現(xiàn)在的趨向是僅限于大肽和蛋白的生產(chǎn)，許多生物活性肽，特別是一些有感官效應(yīng)和營養(yǎng)特性的肽都是短肽，所以在這方面用重組DNA法是很有限的，另一個(gè)明顯的缺點(diǎn)是世界某些部分的消費(fèi)者反對(duì)使用由遺傳改性生物所生產(chǎn)的食品產(chǎn)品[27-28]。

3.3 微生物發(fā)酵法

谷朊粉在中性蛋白酶、淀粉酶及糖化酶預(yù)處理的基礎(chǔ)上，經(jīng)乳酸菌與酵母菌混合發(fā)酵，預(yù)處理時(shí)間2 h，接種量1.0%，發(fā)酵時(shí)間28 h，運(yùn)用此法生產(chǎn)的活性肽具有比原蛋白優(yōu)越的溶解性能和消化吸收性能，而且活性肽的苦味也得到降低，微生物發(fā)酵法解決了谷朊粉水解產(chǎn)品因味苦不能產(chǎn)業(yè)化的問題[29]。以小麥面筋蛋白和小麥為原料，采用米曲霉和乳酸菌混合制曲結(jié)合發(fā)酵技術(shù)制備高品質(zhì)呈味基料，并對(duì)其鮮味肽進(jìn)行了分離純化和鑒定，經(jīng)分離純化得到一個(gè)三肽的鮮味肽，其氨基酸序列為Asp-Cys-Gly（DCG）[30]。

4 小麥蛋白肽在食品工業(yè)的應(yīng)用

劉立芳[31]利用酵母對(duì)小麥面筋蛋白酶解液進(jìn)行發(fā)酵，得到具有較強(qiáng)抗氧化功能的小麥多肽酒。隨著人們生活水平的提高，對(duì)保健酒的需求越來越高，所以小麥多肽酒的市場(chǎng)發(fā)展前景樂觀。馬濤等[32]采用超濾手段純化低聚肽，通過分子排阻色譜檢測(cè)其分子量分布，同時(shí)對(duì)其抗過敏活性進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明，小麥肽對(duì)透明質(zhì)酸酶具有很強(qiáng)的抑制作用，其IC50值為55.24 mg/mL，可以用于開發(fā)抗過敏的功能食品。

呈味肽廣泛存在于食品中，小麥谷朊粉中谷氨酸/谷氨酰胺含量高，是很好的鮮味肽前體。INDOH K等[33]分別以小麥面筋蛋白和大豆為底物制曲，研究發(fā)現(xiàn)以小麥面筋蛋白成曲發(fā)酵得到的魚鮮醬油肽段中富含呈鮮味的游離氨基酸，并且與大豆曲相比其游離氨基酸總含量更高，并具有更優(yōu)的鮮味和整體的滋味。谷中華等[34]利用中性蛋白酶酶解谷朊粉生產(chǎn)分子質(zhì)量分布合適的多肽動(dòng)物飼料添加劑。根據(jù)動(dòng)物飼料的特性及所需的成分進(jìn)行合理的搭配，提高飼料的營養(yǎng)價(jià)值。

另外，很多研究表明小麥蛋白肽具有降血壓、抗氧化、阿片活性、抑制血管緊張素轉(zhuǎn)化酶、免疫調(diào)節(jié)等生理功能，可以作為篩選藥物、制備功能性食品及食品添加劑的天然寶貴資源。

5 結(jié)論與展望

我國對(duì)小麥蛋白的研究尚處于起步階段，主要用于食品烘焙行業(yè)，產(chǎn)品開發(fā)和附加值較高的功能性研究也較少。通過對(duì)小麥蛋白肽的研究可以提高小麥深加工中副產(chǎn)品的利用價(jià)值，同時(shí)也能提高小麥產(chǎn)品的附加值。

目前酶法水解制備小麥蛋白肽所用的酶大多為胃蛋白酶和堿性蛋白酶，為了不增加成本又能使得酶解蛋白技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用，應(yīng)該努力研究和開發(fā)出既經(jīng)濟(jì)、環(huán)保又適用的酶制劑。

小麥蛋白疏水性較強(qiáng)，由于水解作用會(huì)使越來越多的疏水性氨基酸暴露出來，具有明顯的苦味，從而限制了小麥多肽在食品中的應(yīng)用。目前雖有很多方法，但效果不是很明顯，而且會(huì)使得活性肽的質(zhì)量下降。小麥蛋白肽脫苦機(jī)理還有待更深入的研究。

生物活性肽和肽豐富的蛋白質(zhì)水解物代表一個(gè)新的方向在功能性食品和營養(yǎng)保健品。國外對(duì)蛋白酶解物和活性肽類產(chǎn)品的研究開發(fā)非?；钴S，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和分離了很多的生物活性肽。目前已有很多的谷蛋白肽產(chǎn)品出現(xiàn)在國際市場(chǎng)上，而我國對(duì)小麥蛋白的研究較少，對(duì)于肽類制品的開發(fā)研究主要還是集中在大豆蛋白和酪蛋白等品種上。隨著我國食品加工業(yè)的不斷發(fā)展以及各種功能性食品的研究開發(fā)，小麥生物活性肽的研究具有廣闊的前景。

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