許 旻，喬 琨，路海霞，陳 貝，劉淑集，潘 南，劉智禹

[福建省水產(chǎn)研究所，國家海水魚類加工技術(shù)研發(fā)分中心(廈門)，福建省海洋生物增養(yǎng)殖與高值化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建省海洋生物資源開發(fā)利用協(xié)同創(chuàng)新中心，福建 廈門 361013]

海洋多肽功能活性與氨基酸組成的研究進(jìn)展

許 旻，喬 琨，路海霞，陳 貝，劉淑集，潘 南，劉智禹*

[福建省水產(chǎn)研究所，國家海水魚類加工技術(shù)研發(fā)分中心(廈門)，福建省海洋生物增養(yǎng)殖與高值化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建省海洋生物資源開發(fā)利用協(xié)同創(chuàng)新中心，福建 廈門 361013]

海洋生態(tài)系統(tǒng)具有高壓高鹽、常年低溫低光照、營養(yǎng)寡且競爭大的特點(diǎn)，因此海洋生物在其生長與代謝過程中產(chǎn)生了大量化學(xué)結(jié)構(gòu)特殊、生理活性與功能特殊的物質(zhì)。其中，海洋生物活性多肽因具有抗高血壓、抗氧化、抗凝血以及抗菌等活性，引起了研究者的極大興趣。目前，從魚類、貝類、甲殼類等動物中提取的生物多肽或類似物，部分已上市或已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。本文主要對這些生物多肽在功能性食品、營養(yǎng)食品和藥物中的作用進(jìn)行綜述。

海洋多肽；生物活性；氨基酸組成

海洋覆蓋地球的面積達(dá)70%以上，因而在這浩瀚的空間中，蘊(yùn)藏著巨大的生物資源。2015年，全國海洋水產(chǎn)品產(chǎn)量達(dá)3 409.61×104t，海洋捕撈(不含遠(yuǎn)洋)產(chǎn)量達(dá)1 314.78×104t，可見未來海洋生物的發(fā)展前景十分廣闊[1]。

海洋生物因長期生活在高壓、高鹽、低溫等極端環(huán)境中，產(chǎn)生了許多特有的結(jié)構(gòu)新穎、高效低毒的生物活性物質(zhì)，目前已分離鑒定的海洋生物活性物質(zhì)主要有多糖類、多肽類、萜類、皂苷類、不飽和脂肪酸類等。因此，海洋生物被認(rèn)為是開發(fā)新型海洋藥物和功能食品的重要來源[2]。

近年來，研究人員廣泛關(guān)注生物活性多肽的結(jié)構(gòu)、組成成分和序列，發(fā)現(xiàn)有三種方法可以產(chǎn)生海洋生物活性多肽，包括溶劑萃取法、酶水解法以及微生物發(fā)酵法。生物活性多肽通常包含了3～20個氨基酸殘基，根據(jù)分子大小、氨基酸的組成和排列，不僅能產(chǎn)生各種生物學(xué)功能，如抗高血壓、抗血栓形成、抗氧化、抗癌和抗菌活性、免疫調(diào)節(jié)活性等[3-6]，而且還可以用于補(bǔ)充營養(yǎng)等[7-8]。除此之外，一些生物活性多肽基于結(jié)構(gòu)和其他因素如疏水性、電荷性或微量元素的結(jié)合性質(zhì)能展示出多功能活性[9-10]。

大量海洋生物活性多肽的來源，除了可以從海洋生物中產(chǎn)生外，還可以從海洋生物加工副產(chǎn)物中提取分離，其提取大多采用酶水解法，其中應(yīng)用的蛋白酶主要有動物蛋白酶、植物蛋白酶以及微生物蛋白酶等，在酶解過程中，通過調(diào)節(jié)溫度、時間、pH等因素條件，能夠獲得更高活性的產(chǎn)物[11]。此外，影響生物活性多肽具有理想功能的重要因素之一是肽的分子量，而超濾膜系統(tǒng)可截留不同分子量的物質(zhì)，同時起到濃縮和分離純化的作用[12]，因此可通過兩者的結(jié)合，分離純化出具有一定功能活性的海洋多肽，并且能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。

本文描述了海洋多肽的主要功能活性，包括抗氧化、降血壓、抗菌、保肝、抗腫瘤等，以及氨基酸組成，并概述了其作為功能性食品、營養(yǎng)食品和藥品原料方面的潛在應(yīng)用。

1 海洋多肽的主要功能活性

1.1 抗氧化活性

目前，使用的外源性抗氧化劑大多為化學(xué)合成物，如丁基羥基茴香醚(BHA)、特丁基對苯二酚(TBHQ)、沒食子酸丙酯(PG)等。近年來，人們逐漸認(rèn)識到人工合成的抗氧化劑可能存在毒性和致癌性，于是對天然抗氧化劑越來越關(guān)注，因此具有抗氧化活性的多肽，作為一類非酶類自由基清除劑，在醫(yī)藥、保健品、食品等領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景[14]?，F(xiàn)有的制備海洋生物源抗氧化多肽的蛋白來源廣泛，主要來自日本對蝦、魚類、牡蠣、蛤和紫貽貝以及海藻類等(表1)。海洋多肽的抗氧化作用主要是通過清除氧自由基、提高氧化防御蛋白質(zhì)和酶的表達(dá)、減少活性氧的形成、抑制脂質(zhì)氧化等途徑完成。研究表明，海洋多肽的抗氧化活性與其氨基酸的組成具有很高的相關(guān)性。目前提取、純化獲得的抗氧化多肽的N-端通常為疏水性氨基酸殘基，這使其更易接近疏水性的脂質(zhì)自由基，從而發(fā)揮抗氧化作用[19]。

多數(shù)食品中，特別是肉制品中蛋白質(zhì)和脂肪的含量相對較高，在加工和儲藏過程中，容易發(fā)生氧化反應(yīng)，從而影響產(chǎn)品品質(zhì)。其中，脂肪氧化是導(dǎo)致食品品質(zhì)下降的主要原因，其使食品酸敗，大大了縮短貨架期。而食物中脂肪氧化所形成的羥自由基會奪取蛋白質(zhì)分子的氫離子，從而使蛋白質(zhì)開始了與脂肪氧化類似的自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。Rajapakse等從烏賊中提取的生物多肽的抑制亞油酸過氧化的活性高于VE，但略低于2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)[21]。Pownall等從厚殼貽貝中提取的抗氧化多肽，具有高于抗壞血酸和-生育酚的抗多不飽和脂肪酸氧化的活性[22]。

表1 海洋生物抗氧化多肽

1.2 降血壓活性

高血壓被稱為“無聲殺手”，是全世界最常見的心血管疾病之一，具有很強(qiáng)的隱蔽性，也是導(dǎo)致冠心病、中風(fēng)、動脈硬化和各種并發(fā)癥的主要危險(xiǎn)因子。目前，商品化的抗血壓藥物大都是人工合成的藥物，如卡托普利、硝苯地平等，但這些藥物往往會出現(xiàn)疼痛、發(fā)燒、惡心、干咳等副作用。研究表明，來源于海洋生物的具有降壓功能的多肽具有安全、無毒副作用且不會導(dǎo)致降壓過度等優(yōu)勢。血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑，主要作用于機(jī)體腎素-血管緊張素系統(tǒng)和激肽釋放酶-激肽系統(tǒng)兩個調(diào)節(jié)血壓的系統(tǒng)中，通過抑制血管緊張素轉(zhuǎn)化酶活性而減少血管緊張素的產(chǎn)生，從而降低血壓，具有這種活性的多肽被稱作為ACE抑制肽[23]。研究發(fā)現(xiàn)，魚類、貝類、微藻類等海洋生物均是ACE抑制肽的主要來源(表2)。

表2 海洋生物ACE抑制肽

ACE抑制肽的活性，首先和分子量大小呈一定的相關(guān)性，已經(jīng)鑒定出大多數(shù)ACE抑制肽都具有短的包含2～12個氨基酸的相關(guān)性序列。其次，與其氨基酸序列和組成也密切相關(guān)。經(jīng)研究表明，C-端為脯氨酸或者芳香族氨基酸(如色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸)的ACE抑制肽能夠抵制消化酶的降解，相對于游離氨基酸能夠被更快地吸收，從而表現(xiàn)出較高的ACE抑制活性[30]。C端殘基上帶有正電荷的氨基酸對提高ACE抑制活性也有重要作用，如Wijesekara等從薛氏海龍中制備得到的六肽[31]、Gu等從大西洋鮭魚中制得的二肽[32]、Lee等從斑鰩中制得的八肽[25]，其C端殘基均含有帶正電荷的精氨酸。

對ACE抑制肽的評價分為體外活性評價和體內(nèi)活性評價，體外活性評價主要以HHL為底物，與ACE反應(yīng)生成血管緊張素II的模擬物馬尿酸，馬尿酸在喹啉存在的條件下和苯磺酰氯發(fā)生反應(yīng)，生成的產(chǎn)物在波長492 nm處有特征吸收峰，其吸光度與馬尿酸的生成量具有相關(guān)性，根據(jù)生成量來確定ACE抑制肽的活性。體內(nèi)活性評價主要采用原發(fā)性高血壓大白鼠(SHR)，通過SHR大鼠的動脈收縮壓變化，可知ACE抑制肽是否發(fā)揮作用。利用這種大鼠，進(jìn)行ACE抑制劑(ACEI)的短效和長效測試，通過胃插管法或靜脈注射的方式給SHR喂食或注射不同劑量的降血壓產(chǎn)品，短效測試一次給藥，長效給藥為每天一次或每周一次連續(xù)給藥幾周到十幾周觀察收縮壓變化。同時以ACE抑制劑(ACEI)如卡托普利為對照組。值得注意的是，ACE抑制肽在攝入體內(nèi)后存在一個與消化道內(nèi)蛋白酶或ACE相互作用的過程，導(dǎo)致ACE抑制肽的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而使體外試驗(yàn)與體內(nèi)試驗(yàn)測得的活性存在差異[33]。另外，為了證明酶解產(chǎn)物的ACE抑制活性，還需要進(jìn)一步做人體臨床試驗(yàn)。

1.3 抗菌活性

抗菌肽是生物應(yīng)對外界刺激，產(chǎn)生免疫應(yīng)答反應(yīng)，在體內(nèi)產(chǎn)生具有與抗生素相似抗菌活性的一類小分子多肽。近年來，由于大量抗生素的不當(dāng)使用而產(chǎn)生的細(xì)菌耐藥性問題日益嚴(yán)重，使自然界各種來源的天然抗菌肽受到人們的關(guān)注，其已成為人們研發(fā)新型抗生素的希望。大部分抗菌肽不僅對細(xì)菌生長和繁殖具有抑制和殺滅功能，還具有抗真菌、殺死腫瘤細(xì)胞、抗病毒、天然免疫等生理功能[34]。目前，已發(fā)現(xiàn)的海洋生物抗菌肽主要來源于海洋無脊椎動物，包括環(huán)節(jié)動物、軟體動物、甲殼動物、貝類、海鞘類和魚類等。Pan等從沙蠶中分離純化出的抗菌肽，對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌都具有明顯的抗菌活性[35]；Stensvag等從蜘蛛蟹中分離出1個富含脯氨酸和精氨酸的典型抗菌肽，也能夠抑制革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的生長[36]；Lee等從柄海鞘中發(fā)現(xiàn)了一個富含苯丙氨酸的抗菌肽[37]。

抗菌肽通常為陽離子性，富含堿性氨基酸，如精氨酸、賴氨酸等。除此之外，抗菌肽還含有疏水性氨基酸，使抗菌肽具有兩親性，增加了抗菌肽與膜系統(tǒng)的作用，進(jìn)而提高了抗菌肽活性。因此，來源不同的抗菌肽的空間結(jié)構(gòu)和氨基酸序列具有較強(qiáng)的保守性。抗菌肽與抗生素作用機(jī)制完全不同，抗生素是作用于細(xì)菌的生理代謝過程，通過破壞細(xì)菌的正常生理代謝過程而起到抗菌作用，并且作用時間長；而抗菌肽一般作用于細(xì)菌的細(xì)胞膜，通過改變細(xì)菌的膜結(jié)構(gòu)而殺死細(xì)菌，作用迅速，且不易產(chǎn)生耐藥性[38]。

常用于抗菌肽體內(nèi)研究的小鼠模型有急性腹膜炎模型、菌血癥模型、傷口感染模型、器官感染模型等。除此之外，體內(nèi)毒性評價也是體內(nèi)活性研究必不可少的步驟，常采用寇氏法和Bliss法測定LD50評價抗菌肽體內(nèi)急性毒性[39]。

1.4 保肝活性

肝臟是人體新陳代謝的主要場所，在促進(jìn)脂類消化和吸收、調(diào)節(jié)血糖濃度、合成機(jī)體所需的蛋白質(zhì)等方面起著重要的作用。近年來，病毒性肝炎、脂肪肝、酒精肝等肝病發(fā)病率不斷上升，肝病的危害極大，使人們不得不引起重視。研究發(fā)現(xiàn)，海洋生物活性肽主要通過穩(wěn)定肝細(xì)胞膜、加強(qiáng)組織修復(fù)、抑制自由基等作用，起到保護(hù)肝細(xì)胞的作用。

Bing等研究表明海洋膠原蛋白肽通過改善抗氧化應(yīng)激及脂肪代謝來抑制雄性老鼠酒精肝損傷[40]。Kong發(fā)現(xiàn)鱉甲中分子量小于6 kD的多肽，具有治療四氯化碳(CCl4)誘導(dǎo)的肝纖維化模型大鼠的作用，其抗肝纖維化的作用機(jī)制可能是小分子多肽能提高機(jī)體的降解能力，抑制TGFβ-1、TIMP1的表達(dá)及HYP、PC III的合成，最終達(dá)到肝纖維化程度減輕的效果[41]。

對保肝護(hù)肝機(jī)理的研究，很大程度上要依賴試驗(yàn)動物模型，其中經(jīng)典模型主要有兩種。一種是D-氨基半乳糖肝損傷，氨基半乳糖誘發(fā)的動物肝損傷在形態(tài)學(xué)和功能上被認(rèn)為與人的急性劇癥肝炎相似。另一種是四氯化碳肝損傷，是最經(jīng)典的化學(xué)性肝損傷動物模型，準(zhǔn)確反映肝損傷的功能、代謝與形態(tài)學(xué)變化[42]。

1.5 其他活性

海洋多肽還有抗癌、抗凝血、降血糖、減肥及與微量元素結(jié)合等活性。

近年來的研究表明，親水性多肽(含有精氨酸、組氨酸、賴氨酸等親水性氨基酸)可通過靜電吸引方式，特異作用于腫瘤細(xì)胞，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞膜迅速破裂，內(nèi)容物滲漏，最終殺死腫瘤細(xì)胞；這類多肽可來源于魚類、海參、海兔、魷魚等。

Parolini C等發(fā)現(xiàn)鮭魚的水解蛋白質(zhì)能夠通過抗粥樣動脈硬化、調(diào)節(jié)脂代謝和抗炎等作用，從而減少心血管疾病發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)[43]。

肥胖已經(jīng)成為現(xiàn)今嚴(yán)重的公眾健康問題。肥胖會導(dǎo)致許多與飲食相關(guān)的慢性病風(fēng)險(xiǎn)，如II型糖尿病、心血管疾病、高血壓、中風(fēng)、部分癌癥以及睡眠呼吸紊亂等。而從鯽魚中提取的蛋白質(zhì)能夠抑制胰蛋白酶和淀粉酶的分解，從而防止肥胖[44]。

鈣結(jié)合肽適用于減輕乳糖不耐受、抗癌治療或降低骨質(zhì)疏松風(fēng)險(xiǎn)。瑞士諾華公司的鮭降鈣素，是臨床上治療骨質(zhì)疏松癥的首選藥物之一，具有降低血鈣、擴(kuò)張血管、作為中樞系統(tǒng)神經(jīng)遞質(zhì)等作用。有研究表明，鈣結(jié)合肽存在自由羧基，可以被機(jī)體直接吸收，因而可增加血清中骨鈣素和骨特異性堿性磷酸酶的含量，從而促進(jìn)雄性大鼠的長骨發(fā)育[45]，并且能調(diào)控破骨細(xì)胞分化因子和骨保護(hù)素的表達(dá)以及抑制炎性細(xì)胞因子的分泌，預(yù)防去卵巢大鼠的骨質(zhì)流失[46]。

2 小結(jié)

我國擁有豐富的海洋蛋白質(zhì)資源，但利用率不高。隨著研究手段的不斷更新和方法的不斷改進(jìn)，特別是隨著蛋白質(zhì)工程和酶工程技術(shù)以及膜工程技術(shù)的迅速發(fā)展，海洋生物更進(jìn)一步地精深加工，必將不斷獲得新的海洋生物功能活性多肽。目前，活性多肽的氨基酸組成、結(jié)構(gòu)與生物活性的關(guān)系、作用機(jī)理、分子水平的調(diào)控機(jī)制尚不完全清楚，因此還有待進(jìn)一步的研究。其次，有關(guān)海洋多肽的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)和安全性方面的研究不夠深入。此外，如何更高效利用海洋多肽，開發(fā)功能性食品、營養(yǎng)食品和天然藥物的研究也具有重要的意義。

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Developmentofthefunctionalactivityandaminoacidcompositionofmarine-derivedbioactivepeptides

XU Min，QIAO Kun，LU Haixia，CHEN Bei，LIU Shuji，PAN Nan，LIU Zhiyu*

[National Research and Development Center for Marine Fish Processing(Xiamen)，Key Laboratory of Cultivation and High-value Utilization of Marine Organisms in Fujian Province，F(xiàn)ujian Collaborativ Innovation Center for Exploitation and Utilization of Marine Biological Resources，F(xiàn)isheries Research Institute of Fujian，Xiamen 361013]

Marine ecological system has the following characteristics：high pressure and high salt，low temperature and low light all the year round，less nutrition and more competition.So the marine organisms in their growth and metabolic process produce a large amount of materials with special chemical structure，special physiological activity and function.The activity of marine bioactive polypeptides，which have anti-hypertensive，anti-oxidation，anticoagulant and antibacterial activity，arouse great interest of scientific researchers.Currently，some of the polypeptides or analogs extracted from fish，shellfish and crustaceans have been listed or entered into clinical trials.This article reviewed the role of these bioactive peptides in functional foods，nutritional foods and drugs.

marine peptides；biological activities；composition of amino acid

2017-07-18

福建省科技重大專項(xiàng)(2014NZ0001-1)；福建省屬公益類科研院所基本科研專項(xiàng)(2015R1003-10，2016R1003-9)；國家海洋公益科研專項(xiàng)(201405016)；福建省海洋經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新發(fā)展區(qū)域示范項(xiàng)目(2014FJPT01)；閩海洋高新[2016]07.

許 旻(1987-)，女，助理研究員，碩士，研究方向：海洋生物活性評價.E-mail：xumin1315@foxmail.com

劉智禹(1971-)，男，教授級高工，研究方向：水產(chǎn)品加工與綜合利用研究.E-mail：13906008638@163.com

許 旻，喬 琨，路海霞，等.海洋多肽功能活性與氨基酸組成的研究進(jìn)展[J].漁業(yè)研究，2017，39(6)：502-508.

R151.1

A

1006-5601(2017)06-0502-07