張國(guó)治，許仕文，黃紀(jì)念

（1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，鄭州 450001；2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究中心，鄭州 450002）

芝麻作為一種油料作物已有幾千年的歷史了，它的營(yíng)養(yǎng)成分十分全面，除了油脂，芝麻中還含有19%～31%的蛋白質(zhì)和14%～18%碳水化合物[1]，并且芝麻蛋白是一種完全蛋白，并且含硫氨基酸含量比較豐富，其中蛋氨酸和色氨酸含量明顯高于其它植物蛋白[2]。但由于芝麻主要用于制作香油，而富含芝麻蛋白的芝麻粕遭到不同程度地破壞，大多用于飼料和肥料，資源利用率不高。雖然已有一些新型芝麻食品的開發(fā)和芝麻蛋白功能的研究，但為了提高芝麻蛋白資源的利用，人們開始關(guān)注芝麻多肽的功能特性。

1 芝麻多肽的功能特性

多肽是蛋白質(zhì)水解或微生物發(fā)酵得到的，由3個(gè)或3個(gè)以上氨基酸分子相互間通過肽鍵連接起來(lái)的氨基酸多聚物。隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，科學(xué)家將更多的注意力轉(zhuǎn)向生物活性肽的研究。生物活性肽是蛋白質(zhì)水解產(chǎn)生的具有一定生理功能的蛋白質(zhì)片段，由幾個(gè)到幾十個(gè)氨基酸組成[3]。研究表明，人類攝入的蛋白質(zhì)并不是只有被分解成游離氨基酸才能被吸收，大多數(shù)是以肽的形式被吸收利用[4]，而肽結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性和多樣性決定了其特有的理化性質(zhì)和功能特性。目前關(guān)于芝麻多肽功能特性的研究有：抗氧化活性、降血壓作用、金屬螯合作用和抗菌性等特性。

1.1 抗氧化活性

人體內(nèi)的自由基可引起的氧化損傷造成一系列的疾病，如關(guān)節(jié)炎、肺氣腫、動(dòng)脈硬化癥及癌癥等。通常情況自由基的氧化作用與機(jī)體的抗氧化系統(tǒng)維持著一種動(dòng)態(tài)的平衡，但機(jī)體衰老、生理功能退化等情況會(huì)破壞這種平衡狀態(tài)，進(jìn)而引起氧化損傷。通過補(bǔ)充抗氧化活性物質(zhì)，可以清除自由基或抑制自由基產(chǎn)生，減少其對(duì)人體的氧化損傷，維持機(jī)體平衡[5]。而芝麻多肽具有抗氧化、清除自由基的作用，目前關(guān)于芝麻多肽的研究也主要在其抗氧化活性方面。

袁艷超[6]等人以機(jī)械冷榨芝麻粕為原料制備芝麻多肽，通過測(cè)量多肽對(duì)DPPH自由基與OH自由基清除能力，研究芝麻多肽的抗氧化活性，結(jié)果表明，DPPH自由基清除率分別是71.38%、77.01%和87.62%，OH自由基清除率分別是68.43%、82.51%和92.46%。錢森和[7]等人研究了通過超聲波輔助酶法制取的芝麻多肽抗氧化活性，測(cè)得芝麻多肽羥自由基、超氧陰離子自由基和ABTS自由基清除率分別達(dá)到74.65%、62.41%和66.8%。李旸[8]等人研究了從發(fā)酵芝麻粕中提取的小肽在體內(nèi)的抗氧化能力，其結(jié)果表明從芝麻粕中分離出的三肽和四肽有較好的體內(nèi)抗氧化能力。邵元龍[9]等人研究了芝麻多肽抗氧化活性，結(jié)果表明芝麻肽具有較強(qiáng)的抗氧化活性和還原能力，濃度為0.2 mg/mL時(shí)對(duì)DPPH自由基的清除率為98.55%，0.8 mg/mL還原能力的吸光度為1.267，0.02%芝麻肽能明顯抑制豬油過氧化。

1.2 降血壓作用

當(dāng)今社會(huì)，高血壓的發(fā)病率處于持續(xù)增長(zhǎng)的狀況，全球約有20%的成年人和50%～60%的老年人受到高血壓的影響[10]。圖1是血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（Angiotensin converting enzyme，ACE）對(duì)血壓的調(diào)節(jié)作用過程。通過該過程可以看出，能夠抑制體內(nèi)血管緊張素轉(zhuǎn)化酶活性的物質(zhì)可以起到降血壓的作用。王振斌[11]等人通過優(yōu)化酶法制備芝麻餅粕ACE抑制肽，得到最佳條件為：pH 8.88，酶解溫度46℃，底物質(zhì)量濃度85 mg/mL，酶解時(shí)間24 min。袁東振[12]等人以亞臨界芝麻粕中提取的芝麻蛋白為底物，用酶解法制備ACE抑制肽。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Alcalase酶制備的ACE抑制肽效果最好，其最佳水解條件為：時(shí)間147 min、pH 8.24、溫度55℃、加酶量3 000 u/g蛋白、底物濃度3%，該條件下短肽的生成率為75.27%。

圖1 ACE對(duì)血壓的調(diào)節(jié)作用

1.3 其它功能特性

芝麻多肽除了抗氧化活性和降血壓作用，還具有金屬螯合作用和抗菌性等特性。汪嬋[13]等人研究了芝麻蛋白制備金屬螯合肽的酶解工藝，結(jié)果表明胰蛋白酶是制備金屬螯合肽的最佳酶，其最佳工藝條件條件為：底物質(zhì)量濃度5%，酶添加濃度20 u/g底物，水解時(shí)間5 h，得到的酶解產(chǎn)物與Fe2+的螯合率為90.9%，與Zn2+的螯合率為93.5%。Costa[14]等人利用氯化鈉和硫酸銨從芝麻中提取芝麻蛋白，通過質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)主要抗菌肽的分子量在5.8 kDa左右。而且在黑芝麻和白芝麻中發(fā)現(xiàn)了分子量約為5kDa的抗菌活性肽，其可以有效抑制引起人類肺炎和泌路感染的肺炎克雷伯氏菌。Moriguchi[15]等人發(fā)現(xiàn)Val-Glu-Pro-Ile-Pro-Tyr和三肽Glu-Leu-Phe有增強(qiáng)巨噬細(xì)胞功能和促進(jìn)抗體生成的作用。

2 芝麻多肽的提取分離

目前提取蛋白質(zhì)多肽的方法很多，用于芝麻多肽提取的方法有化學(xué)水解法、酶解法和微生物發(fā)酵法[16]。雖然化學(xué)水解法是一種簡(jiǎn)單高效的方法，但是其水解程度難以控制，肽鏈容易被分解為氨基酸，甚至影響肽鏈的結(jié)構(gòu)功能，得到的活性肽含量較低。而酶水解法和微生物發(fā)酵法作用條件溫和，已經(jīng)成為主流的提取方法[17-18]。

2.1 酶解法

酶解法是利用蛋白酶在最適條件下降解蛋白質(zhì)而得到肽，因?yàn)榈鞍酌阜N類繁多，故酶解法制備芝麻多肽的選擇性較強(qiáng)，酶解法還可以通過控制水解時(shí)間來(lái)控制水解過程，產(chǎn)物的可控性高。鄭華麗[19]研究了利用堿性蛋白酶酶解芝麻蛋白，得到最佳酶解條件為：pH 9.0，溫度51.5℃，酶與底物比2.38%，底物濃度3%，水解時(shí)間3 h。侯利霞[20]等人以冷榨芝麻蛋白為原料，利用木瓜蛋白酶對(duì)其水解制備短肽，得到最佳工藝條件為：底物濃度4%，加酶量1 500 U/g，pH 9.0，溫度 60℃，時(shí)間 3 h。

由于單酶的作用范圍有限，水解效率較低，為了提高多肽產(chǎn)品的得率，越來(lái)越多的人把研究的重點(diǎn)移向雙酶或多酶的復(fù)合酶解。LU Xin[21]等人為了探究芝麻蛋白抗氧化肽的序列、來(lái)源及構(gòu)效關(guān)系，利用Alcalase酶和胰蛋白酶對(duì)芝麻蛋白進(jìn)行復(fù)合酶解，得到了7種新的抗氧化肽。唐章暉[22]等人選擇堿性蛋白酶、中性蛋白酶和木瓜蛋白酶對(duì)芝麻粕進(jìn)行復(fù)合酶解，總氮回收率達(dá)到63.14%，三氯乙酸可溶性氮指數(shù)可達(dá)55.11%，多肽轉(zhuǎn)換率可達(dá)48.99%。

2.2 微生物發(fā)酵法

微生物發(fā)酵法是利用微生物生長(zhǎng)時(shí)產(chǎn)生的各種蛋白酶，對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行發(fā)酵水解，從而得到目標(biāo)多肽?，F(xiàn)在生物技術(shù)飛速發(fā)展，已經(jīng)篩選出很多能夠發(fā)酵蛋白質(zhì)生產(chǎn)生物活性肽的菌株。彭惠惠[23]通過單因素試驗(yàn)和L9（34）正交試驗(yàn)，優(yōu)化發(fā)酵條件。結(jié)果表明，最優(yōu)發(fā)酵條件為：料水比 (W:V)1:0.8、R-02與KG-109混菌發(fā)酵，發(fā)酵溫度為30℃、R-02與KG-109接種比例2:1、接種量8%、時(shí)間10 d。此條件下發(fā)酵后的植酸含量為0.08%，植酸降解率為86.21%。粗蛋白含量為49.85%、酸溶蛋白為9.07%、揮發(fā)性鹽基氮為207.55 mg/100 g。錢森和[24]等人選用枯草芽孢桿菌、啤酒酵母和黑曲霉，通過固態(tài)發(fā)酵確定了芝麻粕的最佳發(fā)酵條件。通過響應(yīng)面優(yōu)化得到最佳工藝為：培養(yǎng)基含水量30%，麩皮含量10%，黑曲霉和啤酒酵母接種比例1:1，接種量19.69%，發(fā)酵溫度34.50℃，發(fā)酵時(shí)間36.11 h。在此條件下，芝麻多肽含量為7.12%。雖然發(fā)酵法可直接利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)芝麻活性肽，減少了蛋白酶的純化和制備過程，但由于安全性問題，可用于食品開發(fā)的蛋白酶生產(chǎn)菌種有限，主要有米曲霉、黑曲霉、枯草芽孢桿菌等，在一定程度上限制了發(fā)酵法發(fā)展和應(yīng)用[25]。

2.3 芝麻多肽的分離純化

對(duì)于芝麻多肽，目前使用分離方法有超濾法和層析法。超濾是以壓力差為推動(dòng)力膜分離過程[26]，水和其它小分子溶質(zhì)透過膜，而大分子的蛋白質(zhì)或多肽留在膜內(nèi)，達(dá)到分離純化的目的。層析法又稱色譜法，是利用物質(zhì)在固定相與流動(dòng)相之間不同的分配比例，達(dá)到分離目的的技術(shù)[27]。朱秀靈[28]等人研究以堿提法壓榨芝麻餅為原料，通過超濾法對(duì)芝麻蛋白提取液進(jìn)行濃縮，結(jié)果表明，超濾提取的最佳工藝條件為：壓力 0.25 MPa，pH 10.0，超濾時(shí)間 15 min。 王振斌[29]等人采用超濾法制備芝麻多肽，對(duì)其氨基酸組成、肽譜、降血壓和抗氧化功能等特性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：所得到3個(gè)組分(相對(duì)分子質(zhì)量分布>10 ku、3～10 ku和<3 ku)必需氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著提高，分別為15.6%、14.9%、15.0%；血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)抑制活性和抗氧化活性也顯著提高。李佳[30]通過Sephadex G25對(duì)芝麻蛋白酶解物進(jìn)行分離純化，得到的4個(gè)組分均具有抗氧化活性，其中低于5 732 Da的3個(gè)組分是主要活性成分。彭惠惠[31]等人研究了芝麻粕固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)生小肽的抗氧化活性，通過SephadexG-15分離純化，得到了具有抗氧化活性的三肽、四肽和六肽。

3 展望

近些年來(lái)，關(guān)于芝麻多肽的研究逐漸增多，而且研究方向也得到很大的拓展，在藥品、食品和日用品等方面有巨大的開發(fā)利用價(jià)值。我國(guó)的芝麻資源豐富，且芝麻蛋白營(yíng)養(yǎng)豐富，是十分重要的蛋白質(zhì)資源。通過芝麻蛋白提取的多肽價(jià)格低廉安全性好，其良好的應(yīng)用前景引起了人們的注意。隨著對(duì)芝麻多肽更加完善的研究，充分利用芝麻餅粕蛋白資源的目標(biāo)就會(huì)越來(lái)越近，相信這會(huì)為社會(huì)帶來(lái)不可估量的效益。