張東京，高貴珍，張興桃，鮑妮娜

(宿州學(xué)院，安徽 宿州 234000)

食源性血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制肽的研究進(jìn)展

張東京，高貴珍，張興桃，鮑妮娜

(宿州學(xué)院，安徽 宿州 234000)

血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)對(duì)于人體血壓的調(diào)節(jié)起著十分重要的作用，食源性ACE抑制肽由蛋白質(zhì)水解得到，其安全性比較高、無(wú)毒副影響，且易吸收、成本低，具有化學(xué)合成藥物不可比擬的優(yōu)越性，引起相關(guān)專(zhuān)家的重視。本文詳盡闡述了食源性ACE抑制肽的降壓機(jī)制、研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用前景。

高血壓；ACE；ACE抑制肽；食源性蛋白

0 引言

高血壓是嚴(yán)重影響人類(lèi)健康的疾病之一，世界衛(wèi)生組織將其列為導(dǎo)致人類(lèi)死亡的主要疾病之一，高血壓相關(guān)疾病導(dǎo)致全球每年750萬(wàn)人死亡(占所有死亡的13%)[1]。伴隨著科技的進(jìn)步和人們生活水平的提高，現(xiàn)代人類(lèi)的膳食習(xí)慣已經(jīng)發(fā)生本質(zhì)的變化，由于現(xiàn)代膳食結(jié)構(gòu)中含有高脂肪和高熱量，計(jì)算機(jī)智能科技的快速發(fā)展方便我們生活的同時(shí)大大減少了我們的運(yùn)動(dòng)，心腦血管疾病人數(shù)逐年升高，高血壓已經(jīng)成為困擾人類(lèi)健康的重要因素。由于藥物治療存在一定的副作用，因此攝入天然食物中具有降血壓作用的功能因子將成為高血壓非藥物治療的重要組成部分。食源性血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制肽(Angiotensin Converting Enzyme Inhibitory Peptides，ACEIP)由蛋白質(zhì)分解得到，其安全性能高、無(wú)毒副作用，對(duì)高血壓患者來(lái)說(shuō)，有降壓的效果，而對(duì)血壓正常者沒(méi)有副作用，具有化學(xué)合成藥物不可比擬的優(yōu)越性[2]，為解決高血壓疾病開(kāi)辟了又一條新途徑。

1 ACE抑制肽的作用機(jī)制

如圖1，腎素-血管緊張素系統(tǒng)(Renin-Angiotensin System，RAS)和激肽-激肽釋放酶系統(tǒng)(Kallikrein—kinin system，KKS)主要控制和平衡人體血壓，尤其是血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)的作用，可同時(shí)作用于血管緊張素Ⅰ(Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Leu-Val-Ile-His，十肽)和舒緩激肽(Bradykinin，BK，九肽)。ACE可把無(wú)活性形式的血管緊張素Ⅰ水解生成有活性的血管緊張素Ⅱ(Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe，八肽)，血管緊張素Ⅱ可加強(qiáng)心肌的伸展力，并使血管平滑肌伸展。在KKS體系中，ACE鈍化使血管伸展，機(jī)體血壓升高[3]。ACE抑制肽對(duì)ACE的親和力比血管緊張素Ⅰ或舒緩激肽要強(qiáng)，這樣會(huì)影響ACE催化血管緊張素Ⅰ，使其不能分解成為血管緊張素Ⅱ，以及促進(jìn)舒緩激肽變化為失活的小肽，降低血壓。

圖1 ACE對(duì)血壓調(diào)節(jié)作用機(jī)理

2 國(guó)內(nèi)外蛋白類(lèi)食物中ACE抑制肽的研究現(xiàn)狀

目前已有科研人員從乳類(lèi)蛋白、植物類(lèi)蛋白及海洋生物蛋白等多種食物蛋白中提取出了ACE抑制肽。

2.1 乳源ACE抑制肽

乳制品中的蛋白是其他蛋白營(yíng)養(yǎng)所不能比擬的，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高。據(jù)報(bào)道，乳及乳制品一方面為消費(fèi)者提供重要的營(yíng)養(yǎng)成分，另一方面還是多種功能性活性肽的主要來(lái)源材料。

2.1.1 乳酪蛋白源ACE抑制肽

牛乳中的蛋白質(zhì)含有酪蛋白和乳清蛋白兩種，但是主要成分是酪蛋白，占牛乳蛋白的80%[4]，其結(jié)構(gòu)分散程度大，許多結(jié)構(gòu)都暴露在外面，這樣多種蛋白酶就會(huì)分解這些蛋白質(zhì)形成功能性生物活性多肽，這也是科研人員比較關(guān)注的一類(lèi)蛋白質(zhì)。從酪蛋白中分解制備ACE抑制肽的方法很多，比較關(guān)注的還是通過(guò)各種酶對(duì)酪蛋白進(jìn)行水解獲得ACE抑制肽，除此之外也有發(fā)酵酪蛋白分解ACE抑制肽。楊銘等[5]采用胃蛋白酶、胰蛋白酶模擬人體消化系統(tǒng)，酶解酪蛋白制備ACE抑制肽，其水解液的IC50為560 μg/mL。王桂春[6]將酪蛋白經(jīng)胃蛋白酶酶解后再經(jīng)胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶酶解，其酶解后的肽具有高ACE抑制活性；后續(xù)利用大孔吸附樹(shù)脂、葡聚糖凝膠層析對(duì)酶解產(chǎn)物初步處理，吸附分離，并通過(guò)兩步半制備反相高效液相色譜法對(duì)生物活性肽進(jìn)行了分離純化。M Miguel等[7]使用胃蛋白酶酶解酪蛋白，并測(cè)定了酶解活性肽對(duì)原發(fā)性高血壓大鼠(SHR)血壓的功效。結(jié)果表明，酶解肽具有較強(qiáng)的ACE抑制活性。Aline Holder等[8]酶解膠束酪蛋白、β-酪蛋白制備ACE抑制肽，酶解肽經(jīng)純化后其抑制作用增大，IC50分別為109 μg/mL、98 μg/mL。Rebeca Rojas-Ronquillo等[9]使用乳酸菌(Lactobacillus casei Shirota)和嗜熱鏈球菌分別發(fā)酵酪蛋白，均得到ACE抑制肽。

2.1.2 乳清蛋白源ACE抑制肽

乳清蛋白占乳總蛋白質(zhì)的17%～20%，屬于全價(jià)蛋白質(zhì)，被稱(chēng)為“蛋白質(zhì)之王”。陳耿華等[10]采用中空纖維膜酶膜反應(yīng)器提取分離乳清蛋白ACE抑制肽，經(jīng)測(cè)定酶解產(chǎn)物的ACE抑制率為30%～50%，酶解物的活性、穩(wěn)定性較好。李朝慧等[11]采用多種蛋白酶酶解乳清蛋白制備ACE抑制肽，其中堿性蛋白酶酶解物的ACE抑制率最大，并確定了其最優(yōu)的酶解條件為：酶解溫度50℃、酶解物濃度為0.05 kg/L、酶與原料的質(zhì)量比5.5%、酶解時(shí)間6 h。田俊英等[12]采用胰蛋白酶酶解乳清蛋白，分析最佳水平為pH7.50、酶解溫度45.0℃、酶與原料質(zhì)量比0.059(即E/S=1:16.92)、底物濃度6%、酶解時(shí)間150 min，在最優(yōu)酶解水平下酶解8 h可以提取高ACE抑制率的酶解物，其抑制作用率可達(dá)61.23%，酶解物依次經(jīng)過(guò)超濾和葡聚糖凝膠 SephadexG-25、SephadexG-10層析后制得多肽組分，其ACE抑制率為75.95%。郭宇星等[13]選用瑞士乳桿菌(Lactobacillus helveticus)為作用菌株，探討了其酶解乳清蛋白的效果以及發(fā)酵產(chǎn)物ACE抑制活性。結(jié)果表明，瑞士乳桿菌對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期時(shí)提取發(fā)酵物最好，16 h提取時(shí)ACE抑制率高達(dá)44.17%，活菌數(shù)為107CFU/mL。用10000D分子量膜分離發(fā)酵產(chǎn)品，其ACE抑制活性與未用該分子膜作用前相比提高了2.5倍，IC50達(dá)到19.63 μg/mL。結(jié)果表明噴霧干燥和冷凍干燥對(duì)ACE抑制活性沒(méi)有明顯的作用，采用冷凍干燥產(chǎn)率往往較高，可達(dá)到106.08 g/L，且IC50為50.28 μg/mL。T.G．Tavares等[14]水解乳清蛋白，水解度為18%，IC50為105.4 μg/mL，經(jīng)分離分子量小于3KDa的部分IC50為25.6 μg/mL。Tania Tavares等[15]使用蛋白酶水解乳清蛋白，水解物IC50為52.9±2.9 g/mL，其中分子量低于3KDa的部分IC50為23.6±1.1 g/mL，然后將其經(jīng)反相高效液相得到六種具有ACE抑制活性的組分。

2.1.3 發(fā)酵乳源ACE抑制肽

二十世紀(jì)九十年代第一次探究了從發(fā)酵乳中分離、提純和鑒定ACE抑制肽，此后從發(fā)酵乳制品中提取制備ACE抑制肽的研究就不斷出現(xiàn)。姜曄[16]使用瑞士乳桿菌(1004、15019)、嗜熱鏈球菌(13957)三種菌聯(lián)合發(fā)酵10%脫脂乳，并測(cè)定其對(duì)原發(fā)性高血壓大鼠(SHR)血壓的影響。結(jié)果表明，大鼠經(jīng)灌胃后血壓會(huì)有明顯的降低，約在4-10h達(dá)到最低點(diǎn)，與單一菌株發(fā)酵得到的發(fā)酵乳相比，其降血壓影響更為顯著。王朝霞等[17]證實(shí)了傳統(tǒng)的酸馬奶中富含ACE抑制成分，為酸馬奶的降血壓影響和后續(xù)的研究開(kāi)發(fā)做了一定的鋪墊。姜瞻梅等[18]探討了促進(jìn)發(fā)酵乳中ACE抑制肽生成的外在影響水平。結(jié)果表明，菌株發(fā)酵凝乳(pH4.7-5.0)后，產(chǎn)生的肽含量迅速增加，ACE抑制活性大幅度升高，證實(shí)肽的提取率與ACE抑制活性呈正比例關(guān)系。與在42℃發(fā)酵水平相比較，37℃的發(fā)酵水平下發(fā)酵乳ACE抑制肽的產(chǎn)率會(huì)明顯增加；與4℃水平下冷藏比較，37℃恒溫對(duì)活化ACE抑制活性和肽產(chǎn)率影響死極顯著(P<0.01)。Fatemeh Nejati等[19]使用乳酸鏈球菌DIBCA2制得的發(fā)酵乳IC50為5±2 μg/mL，與植物乳桿菌PU11共同發(fā)酵得到的發(fā)酵乳IC50為0.70±0.07 mg/mL，且γ-氨基丁酸(γ-amino butyric acid)的含量達(dá)到144.5 mg/kg。Jeanette Otte等[20]分別使用乳酸鏈球菌及瑞士乳桿菌單菌發(fā)酵牛乳，測(cè)定其ACE抑制活性。結(jié)果表明，發(fā)酵溫度對(duì)其活性有明顯的影響，菌株生長(zhǎng)速率最快時(shí)其活性最高。Maryam Moslehishad等[21]使用鼠李糖乳桿菌PTCC 1637發(fā)酵牛乳和駱駝乳，經(jīng)21天冷藏，發(fā)酵駱駝乳的ACE抑制活性和抗氧化性比發(fā)酵牛乳要高。

2.1.4 干酪中的ACE抑制肽

干酪后期的貯藏中，酪蛋白被蛋白酶分解為大肽，再由肽酶的作用，使其分解為小肽和一些人體所需要的氨基酸。王潔等人將瑞士乳桿菌處理硬質(zhì)干酪[22]、高達(dá)干酪[23]中，并對(duì)后期貯藏過(guò)程中干酪的生物活性肽進(jìn)行了抗ACE活性的體外實(shí)驗(yàn)。證實(shí)了含瑞士乳桿菌的干酪其ACE抑制活性比對(duì)照組高，其活性和后期貯藏時(shí)間有一定的相關(guān)性。Wei Wu等[24]研究證明堿和熱處理牛乳干酪后，結(jié)果表明會(huì)影響牛乳干酪中ACE抑制肽的活性。J Meyer等[25]證實(shí)了七種瑞士干酪(Swiss cheese)成熟過(guò)程中ACE抑制活性與短肽纈氨酸-脯氨酸-脯氨酸(Val-Pro-Pro，VPP)、亮氨酸-脯氨酸-脯氨酸(Ile-Pro-Pro，IPP)的提取率呈現(xiàn)很好的一致性，隨著后期貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，多數(shù)其品種ACE抑制活性和VPP、IPP的含量會(huì)逐漸升高，但是Tilsiter和Gruyère干酪在貯藏后期ACE抑制活性和VPP、IPP含量會(huì)逐漸降低。Stephanie Rae Pritchard等[26]研究證明了三種澳大利亞切達(dá)干酪中的肽均有抑菌、抗氧化性和抗高血壓活性。

2.2 源于植物中的ACE抑制肽

從植物中分離的ACE抑制肽成本低，且分離和純化較為方便 。趙元暉等[27]對(duì)海地瓜蛋白酶解后進(jìn)行提取純化，提取出一些高活性的ACE抑制肽，其氨基酸序列為MEGAQEAQGD，IC50值為15.9 μmol/L。朱振寶等[28]采用中性蛋白酶0.8L酶解核桃分離蛋白的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究，在優(yōu)化后得出了最佳酶解水平為：酶解溫度55 ℃，pH 6.81，E/S 3.43%，底物濃度2%，酶解2 h，驗(yàn)證試驗(yàn)表明，在此條件下的最大DH為8.52%，最大ACE抑制率為67.94%。FengJun Wang等[29]選取膜過(guò)濾、葡萄糖凝膠層析法、反相高效液相色譜法從核桃中提取優(yōu)化ACE抑制肽，經(jīng)過(guò)消化試驗(yàn)后，IC50值分別是0.136μM/mL和0.173μM/mL，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示ACE抑制肽在消化過(guò)程中是相對(duì)穩(wěn)定的。侯雅坤[30]利用蛋白酶、木瓜蛋白酶、胃蛋白酶對(duì)核桃粕中的核桃蛋白酶解，研究了酶解液的生物活性，之后采用超濾、凝膠層析提取優(yōu)化獲取了ACE抑制肽。王碩[31]采用胃蛋白酶水解甘薯蛋白制備ACE抑制肽，經(jīng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)純化的甘薯肽有降血壓功能和作用，進(jìn)而為探究新型的功能食品提供了一定的條件和基礎(chǔ)。羅賢慧等[32]采用堿性蛋白酶2.4L酶解豆粕物質(zhì)，確定了ACE抑制肽的最佳提取水平為：底物濃度4%、酶活力1500 U/g、pH值8.5、溫度50℃，此時(shí)ACE抑制活性達(dá)到78.85%。并證實(shí)1%的β-環(huán)糊精(β-CD)對(duì)豆粕物酶解液有一定的脫苦和最大保留其ACE抑制活性的效果。Bahareh Sarmadi等[33]以可可粉為原料，去除脂肪、生物堿、多酚后，將其水解，水解物具有ACE抑制活性。V.K．Jimsheena等[34]分別采用胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、胰酶水解花生，其中結(jié)果表明胃蛋白酶提取的產(chǎn)物ACE抑制活性最大，經(jīng)純化后，五肽NAQRP的ACE抑制活性最大，其IC50為32±2 μmol/L。

此外，還有以小麥胚芽蛋白[35]、鷹嘴豆[36]、杏仁粕[37]、脫酚棉籽蛋白[38]、油茶粕蛋白[39]、燕麥蛋白[40]、碎米蛋白[41]等為原料，制備ACE抑制肽。

2.3 海洋生物中的ACE抑制肽

隨著社會(huì)的發(fā)展和人們對(duì)高水平生活的追求，大海中很多生物受到了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注，許多ACE抑制肽也逐漸在海洋類(lèi)生物中分離提取。周賀霞等[42]以巴沙魚(yú)皮為研究對(duì)象，探討酶法提取魚(yú)皮膠原ACE抑制肽的實(shí)驗(yàn)。數(shù)據(jù)表明，組合蛋白酶提取高ACE抑制活性的魚(yú)皮膠原肽效果最佳。林琳[43]以魷魚(yú)皮、鱈魚(yú)皮和鯉魚(yú)皮為原料，探究酶解提取ACE抑制肽的最優(yōu)水平為：酶與底物比為2%、pH為2.0、水解溫度為45℃、水解時(shí)間5h。且采取胃蛋白酶和堿性蛋白酶復(fù)合酶進(jìn)行提取得到的ACE抑制活性高于單酶提取得到。產(chǎn)物經(jīng)膜過(guò)濾提取，分子量小于2KDa(UF-2)和分子量2～6 KDa(UC-2)物質(zhì)對(duì)ACE的抑制率都很高，IC50可以達(dá)到0.71 mg/mL和0.79 mg/mL，較未經(jīng)超濾處理的水解原液來(lái)說(shuō)IC50有顯著降低。苑園園[44]以牡蠣為原料，得到了ACE抑制肽。Masomeh Ghassem等[45]分別采用K蛋白酶和嗜熱菌蛋白酶處理鯉魚(yú)肌纖維蛋白提取ACE抑制肽，其中嗜熱菌蛋白酶水解得到的水解產(chǎn)物ACE抑制作用最大，其IC50為0.033 mg/mL。

2.4 源于其他動(dòng)物蛋白的ACE抑制肽

于志鵬[46]以蛋清蛋白為研究對(duì)象，優(yōu)化了提取蛋清源ACE抑制肽的最佳條件，采取凝膠色譜法組合四極桿線(xiàn)性離子阱串聯(lián)質(zhì)(QTRAP)譜研究了蛋清源ACE抑制肽初級(jí)構(gòu)造為RVPSLM，TPSPR，DLQGK，AGLAPY，RVPSL，DHPFLF，HAEIN和QIGLF，并獲得了高活性肽序列。Roberta Di Bernardini等[47]使用木瓜蛋白酶水解牛胸肌分離的牛肌漿蛋白，粗提液具有一定的活性。此外，還有以蠶蛹蛋白[48]、豬骨[49]、鴨骨[50]、雞骨[51]、發(fā)酵醍魚(yú)醬[52]為原料，制備ACE抑制肽。綜上所述，ACE抑制肽食物中廣泛存在，主要研究酶解和水解食物中的ACE抑制肽的粗提液經(jīng)過(guò)分離純化后，研究其得率、分子量、結(jié)構(gòu)式和ACE抑制肽的體內(nèi)外活性。但是由于其分子量比較大，水溶性差，可以通過(guò)對(duì)其提取物進(jìn)行分子改性或分子包埋使其溶解性增大，有助于增加人體對(duì)ACE抑制肽的吸收率，促進(jìn)開(kāi)發(fā)吸收率高ACE抑制肽的降血壓食品提供一定的基礎(chǔ)。

3 ACE抑制肽的前景與展望

高血壓是威脅人類(lèi)健康的主要疾病之一，引起了人們的高度關(guān)注，發(fā)達(dá)地區(qū)和欠發(fā)達(dá)地區(qū)，高血壓疾病的發(fā)病率大幅度升高。隨著社會(huì)的發(fā)展和高水平生活的追求，人們的安全概念逐漸增強(qiáng)，食源性ACE抑制肽安全性很高，對(duì)人體無(wú)副作用，此類(lèi)降血壓肽更容易被人們所采納，因?yàn)槠渚哂薪笛獕旱墓δ苄?，可將其?yīng)用到乳制品和面制品等食品中，而ACE抑制肽來(lái)源廣泛，我國(guó)有很多的動(dòng)植物種類(lèi)及加工工業(yè)中產(chǎn)生的廢棄物料均可作為其原料來(lái)源，因而ACE抑制肽在我國(guó)具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，具有巨大的潛在市場(chǎng)和商機(jī)。

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[責(zé)任編輯：崔海瑛]

張東京(1987-)，男，河南商丘人，助教，主要從事農(nóng)產(chǎn)品深加工與保鮮。

安徽省教育廳自然科學(xué)基金資助項(xiàng)(KJ2013A242)；宿州學(xué)院平臺(tái)項(xiàng)目(2015ykf01)。

Q51

A

2095-0063(2016)06-0069-05

2016-05-25

DOI 10.13356/j.cnki.jdnu.2095-0063.2016.06.015