鄒仙果,關(guān)曉倩,鄭淼,曹宇欽,鄧澤元,楊開*,能靜*

1(浙江工業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,浙江 杭州,310014)2(南昌大學(xué) 食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西 南昌,330047)

亞麻是亞麻科亞麻屬的一年或多年生草本植物,可分為纖維用亞麻、油用亞麻和油纖兼用亞麻3種類型,在我國至少有1 000年的栽培歷史,主要種植于北方和西南地區(qū),也被稱作胡麻。亞麻的皮和莖最早被用作天然纖維的原料,亞麻的種子稱作亞麻籽(LinumusitatissimumL.),是可食用的最古老油料作物之一[1]。日常生活中亞麻籽既可加工成亞麻籽粉食用,也可榨成亞麻籽油食用。

早年,我國對(duì)于亞麻籽的研究主要在飼料方面,從2000年開始,研究學(xué)者關(guān)注到亞麻籽中的營養(yǎng)和功能性成分。亞麻籽中的主要營養(yǎng)成分約包括40%的油脂、28%的總膳食纖維、20%的蛋白質(zhì)、10%的水分和2%的灰分,主要功能活性成分有脂肪酸、亞麻籽膠、木酚素和環(huán)肽等[2]。相關(guān)報(bào)道顯示,亞麻籽具有抗炎、抗癌、抗高血壓和預(yù)防心血管疾病等多種功效[3]。本文將對(duì)亞麻籽中的主要功能成分及生物活性,特別是亞麻籽中獨(dú)特結(jié)構(gòu)的環(huán)肽作主要論述,以期為亞麻籽在功能食品領(lǐng)域的深入研究和開發(fā)利用提供參考。

1 不飽和脂肪酸

亞麻籽油中多不飽和脂肪酸含量最高(73%),其次是單不飽和脂肪(18%)和飽和脂肪酸(9%)。其中α-亞麻酸(alpha-linolenic acid,ALA)含量高達(dá)53%,亞油酸含量為17%。以α-亞麻酸為母體的ω-3多不飽和脂肪酸在人體內(nèi)可通過特定的脫氫酶和碳鏈延長酶代謝產(chǎn)生二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid,EPA)和二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA),以亞油酸為母體的ω-6多不飽和脂肪酸可代謝出γ-亞麻酸(gamma-linolenic acid,GLA)、花生四烯酸(arachidonic acid,AA)等,AA又會(huì)衍生出前列腺素、血栓烷和白三烯[4]。飲食中高比例的ω-6多不飽和脂肪酸會(huì)導(dǎo)致包括心血管疾病、炎癥和自身免疫等各種疾病的產(chǎn)生,而高比例的ω-3多不飽和脂肪酸可以抑制這些疾病的發(fā)展[4]。因此,在日常飲食中,應(yīng)該攝入比例均衡的ω-3和ω-6必需脂肪酸,膳食推薦比例為1∶1～1∶4[4]。大多數(shù)植物油中ω-6脂肪酸含量較多,ω-3脂肪酸含量較低,如核桃油、菜油、大豆油,這些油中ω-3脂肪酸的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于亞麻籽油(53%),所以對(duì)于素食者來說,亞麻籽是獲取ω-3多不飽和脂肪酸的一個(gè)重要途徑,這也是為什么近年來亞麻籽備受關(guān)注的原因之一[2]。

ω-3多不飽和脂肪酸有降低膽固醇和心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)的作用,GON?ALVES等[5]采用高脂飼料喂養(yǎng)小鼠,發(fā)現(xiàn)膳食補(bǔ)充α-亞麻酸可減少小鼠胰島素抵抗、炎癥和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激,并且可有效預(yù)防肝臟脂肪變性。BUCKNER等[6]研究了亞麻籽油的抗癌作用,發(fā)現(xiàn)被亞麻籽油處理的癌細(xì)胞生長被抑制,而非惡性細(xì)胞生長增加;α-亞麻酸、DHA、EPA混合脂肪酸和木脂素也能抑制癌細(xì)胞生長。此外,亞麻籽油處理還可使B16-BL6和MCF-7細(xì)胞的線粒體功能紊亂。以上研究結(jié)果表明,亞麻籽油能夠特異性的抑制癌細(xì)胞生長,并誘導(dǎo)某些癌細(xì)胞凋亡。

對(duì)于ω-6多不飽和脂肪酸對(duì)機(jī)體健康的影響仍存在許多爭議,主要是對(duì)心血管疾病、2型糖尿病帶來的影響。其下游的花生四烯酸可能會(huì)導(dǎo)致患炎癥疾病的風(fēng)險(xiǎn)增加,環(huán)氧合酶催化的花生四烯酸及其代謝產(chǎn)物前列腺素可能會(huì)促進(jìn)癌癥的發(fā)生[7]。RUTTING等[8]分別評(píng)估了ω-3、ω-6多不飽和脂肪酸、飽和脂肪酸或肥胖相關(guān)腫瘤壞死因子TNF-α對(duì)患有慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)和不患病的人肺細(xì)胞炎癥和特異性的反應(yīng),結(jié)果表明ω-6脂肪酸花生四烯酸增加了COPD疾病的炎癥反應(yīng),但抑制細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的表達(dá)。此外,來自澳大利亞的研究團(tuán)隊(duì)評(píng)估了亞油酸和其代謝物花生四烯酸作為生物標(biāo)志物與2型糖尿病發(fā)病的關(guān)系,結(jié)果表明,亞油酸生物標(biāo)志物占總脂肪酸比例較高時(shí),患2型糖尿病的總體風(fēng)險(xiǎn)較低,而花生四烯酸的水平與疾病發(fā)生沒有明顯的關(guān)聯(lián)[9]。針對(duì)目前存在的爭議,需要更多的研究來評(píng)估ω-6多不飽和脂肪酸與炎癥及癌癥的相關(guān)性。

2 亞麻籽膠

亞麻籽中含有約28%左右的可溶性纖維和不可溶性纖維[2],兩者的比例主要在20∶80～40∶60,不同的種子和提取方法會(huì)導(dǎo)致這兩種纖維的比例存在一定的差異[10]。可溶性纖維也被稱作亞麻籽膠,由兩種不同類型的多糖組成,即酸性的類果膠物質(zhì)和中性的阿拉伯木聚糖,酸性部分由L-半乳糖、L-鼠李糖、L-巖藻糖和D-半乳糖醛酸組成,中性部分又分別由D-半乳糖、D-木糖和L-阿拉伯糖組成[11]。

YANG等[12]以亞麻籽膠為原料,采用酶解法制備亞麻籽低聚糖,發(fā)現(xiàn)亞麻籽低聚糖比亞麻籽膠的抗氧化活性更好,且對(duì)HepG2和HeLa癌細(xì)胞表現(xiàn)出顯著的劑量依賴性活性,這表明亞麻籽低聚糖具有作為抗氧化劑和抗腫瘤藥物的可能性,然而其結(jié)構(gòu)及體內(nèi)的抗腫瘤機(jī)制有待進(jìn)一步研究。BONGARTZ等[13]評(píng)估了兩種劑量的亞麻籽膠在減輕超重和中度肥胖者體重方面的益處和耐受性,發(fā)現(xiàn)服用亞麻籽膠高劑量(2 560 mg)和低劑量(1 280 mg)的兩組患者體重均比服用安慰劑組的患者體重減輕幅度大,且腰圍和臀圍均顯著減少。這項(xiàng)研究中,總膽固醇和甘油三酯水平略有下降,攝入亞麻籽膠對(duì)體重和體脂減少的積極影響可能會(huì)改善血脂狀況、降低血壓和減少患2型糖尿病的風(fēng)險(xiǎn),結(jié)果表明服用亞麻籽膠對(duì)超重和中度肥胖者均有安全有效的減肥作用。

作為一種親水性膠體,亞麻籽膠的流變性和保水能力較好,具有黏稠性、乳化性、膠凝性、抗氧化等特性,常被用作食品添加劑來改善食品品質(zhì)[14]。還能夠延緩胃排空、改善血糖和膽固醇水平,并且對(duì)胃腸道黏膜也有保護(hù)作用[15]。BASIRI等[16]在攪拌的酸奶中分別添加了亞麻籽膠和亞麻籽膠與羧甲基纖維素(carboxymethyl cellulose,CMC)的組合后,兩種添加方式均可增加酸奶的黏稠度和彈性,降低酸奶的脫水程度,且對(duì)酸奶的感官品質(zhì)有一定影響,由此可得出亞麻籽膠有作為天然穩(wěn)定劑的潛能來改善攪拌型酸奶的質(zhì)構(gòu)。此外,亞麻籽膠還被廣泛應(yīng)用于食品涂料和食品包裝材料中,DE PAIVA等[17]將亞麻籽膠和聚乙烯醇混合制成薄膜,產(chǎn)生的膜阻力和剛性較小,柔韌性更強(qiáng),具有較高的熱穩(wěn)定性且與純膠膜相比不改變水蒸氣阻隔性能。亞麻籽膠作為一種從農(nóng)業(yè)產(chǎn)品中提取的天然產(chǎn)物,無毒、無刺激性且具有良好的生理活性調(diào)節(jié)作用,將亞麻籽膠用作食品添加劑或食品包裝材料方面的應(yīng)用值得更多的研究。

3 木酚素

木酚素是一種植物雌激素,也稱為木脂素,主要存在于植物的木部和樹脂中,亞麻籽中的木酚素含量為6.1～13.3 mg/g,是谷物的75～800倍[10],開環(huán)異落葉松脂酚二糖苷(secoisolariciresinol diglycoside,SDG)是其中最主要的一類,木酚素具有抗氧化活性,還可以預(yù)防骨質(zhì)疏松、心臟和肝臟疾病以及癌癥,特別是乳腺癌,對(duì)于體內(nèi)的激素水平也有調(diào)控效果[18]。

AQEEL等[19]研究了SDG對(duì)醋酸鉛腎毒性的保護(hù)作用,發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比,SDG治療后大鼠腎臟的相對(duì)重量有明顯變化,醋酸鉛在腎臟的蓄積明顯減少,且SDG治療可顯著降低血尿素和肌酐水平,恢復(fù)白蛋白水平。此項(xiàng)研究表明SDG對(duì)醋酸鉛所致的腎病模型具有保護(hù)作用。HAJIBABAIE等[20]發(fā)現(xiàn)從亞麻籽中提取的SDG和α-亞麻酸可以逆轉(zhuǎn)糖尿病心臟功能障礙,并可為心血管疾病提供新的潛在治療方法。GUO等[21]研究了96.1%的SDG和50%的SDG聚合物對(duì)大鼠高膽固醇血癥的治療作用,發(fā)現(xiàn)SDG及其聚合物具有降脂作用,脂肪變性和非酒精性脂肪性肝病的發(fā)生程度降低,且SDG聚合物具有潛在的替代高純度SDG治療高膽固醇血癥的作用,且成本更低。ROM等[22]發(fā)現(xiàn)SDG可直接抑制血腦屏障與炎癥細(xì)胞的相互作用,降低白細(xì)胞的炎癥狀態(tài),具有潛在的治療神經(jīng)炎癥性疾病的能力。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)SDG具有治療幾種疾病的功能活性,不過其調(diào)控機(jī)制還需要更進(jìn)一步研究。

SDG在腸道中被代謝為兩種木酚素衍生物enterodiol(END)和enterolactone(ENL),TANNOUS等[23]研究了亞麻籽木酚素SDG、END和ENL在體外對(duì)急性髓系白血病細(xì)胞的影響,發(fā)現(xiàn)隨著濃度的增加,ENL通過促進(jìn)DNA的斷裂和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡起到抗癌的作用。木酚素可以改變機(jī)體中的性激素水平,從而對(duì)乳腺癌的發(fā)展起到影響。加拿大多倫多一團(tuán)隊(duì)對(duì)99名絕經(jīng)婦女進(jìn)行了試驗(yàn),干預(yù)組持續(xù)7周每天攝入15 g磨碎的亞麻籽,對(duì)照組維持正常的飲食。通過對(duì)血清中木酚素生物標(biāo)志物和14種性激素監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)食用亞麻籽的婦女與對(duì)照組相比,血清中木酚素標(biāo)志物水平的變化與2-羥雌酮和2-羥雌酮與16α-羥雌酮比例的變化呈正相關(guān),與催乳素的變化呈負(fù)相關(guān)。這表明亞麻籽會(huì)影響某些性激素的水平,可能有預(yù)防乳腺癌的作用[24]。DI等[25]研究發(fā)現(xiàn),亞麻籽木酚素可以顯著增強(qiáng)化療藥物對(duì)SKBR3和MDA-MB-231乳腺癌細(xì)胞的抑制作用。結(jié)果表明通過亞麻籽木酚素的輔助治療可以提高乳腺癌的化療效果?，F(xiàn)有研究表明,亞麻籽及其木酚素提取物對(duì)大多數(shù)成年人群是安全的,但孕婦應(yīng)該限制攝入量。

4 環(huán)肽

亞麻籽中還存在著一類特殊的生物活性物質(zhì)——亞麻籽環(huán)肽,不同于其他種類的多肽,提取后往往需要水解才能得到肽段,亞麻籽環(huán)肽是一類天然存在于亞麻籽中的環(huán)狀多肽。根據(jù)TAN等[26]綜述,高等植物中共發(fā)現(xiàn)了屬于26科、65屬、120種的共約455個(gè)環(huán)肽,特別是石竹科和鼠李科的植物普遍含有環(huán)肽。他們根據(jù)植物環(huán)肽的結(jié)構(gòu)骨架和在植物中的分布情況,提出了植物環(huán)肽的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類,將其分為兩大類、5個(gè)亞類和8個(gè)類型。根據(jù)骨架結(jié)構(gòu)的不同,環(huán)肽可分為雜環(huán)肽和均環(huán)肽兩大類;根據(jù)環(huán)數(shù)可將其分為雜單環(huán)肽、雜雙環(huán)肽、均單環(huán)肽、均雙環(huán)肽和均多環(huán)肽5個(gè)亞類;最后,根據(jù)環(huán)和來源可將其分為8種類型,詳細(xì)分類如圖1所示。亞麻籽環(huán)肽屬于Ⅵ型石竹科環(huán)肽[26]。

圖1 TAN等[26]對(duì)植物環(huán)肽的分類Fig.1 Classification of plant cyclopeptides by TAN et al[26]

第一個(gè)亞麻籽環(huán)肽[1-9-NαC]-linusorb B3(CLA)是KAUFMANN等[27]在1959年從亞麻油料中發(fā)現(xiàn)的,此后,陸續(xù)有人從亞麻籽油、根和種子中分離出其他環(huán)肽。亞麻籽環(huán)肽具有免疫抑制、抗瘧疾、抗炎和抗癌的活性作用,且不同種類的環(huán)肽作用功能不同[28]。亞麻籽環(huán)肽容易被氧化,這也是亞麻籽油放置時(shí)間久后產(chǎn)生苦味的原因,正是這種苦味在一定程度上影響了消費(fèi)者的接受度[29]。

4.1 環(huán)肽的結(jié)構(gòu)及命名級(jí)標(biāo)題

亞麻籽環(huán)肽是一類由8～10個(gè)氨基酸組成具有特殊環(huán)狀結(jié)構(gòu)的天然疏水性物質(zhì),其特點(diǎn)是N-和C-連接而不是二硫鍵相連,分子質(zhì)量約為1 kDa,現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)的亞麻籽環(huán)肽有30多個(gè)不同結(jié)構(gòu)類型。起初是將脯氨酸殘基(Pro)作為環(huán)肽序列中第一個(gè)氨基酸開始編號(hào)的;后來DNA序列揭示了異亮氨酸(Ile)是環(huán)肽[1-9-NαC]-linusorb B3(CLA)的第一個(gè)殘基;甘氨酸(Gly)是環(huán)肽[1-9-NαC]-linusorb D1(CLS)、[1-9-NαC]-linusorb E1(CLX)、[1-10-NαC]-linusorb E2(CLV)、[1-10-NαC]-linusorb E3(CLU)的第一個(gè)氨基酸;蛋氨酸(Met)或其氧化產(chǎn)物是其余環(huán)肽的第一個(gè)氨基酸殘基[30]。此前,環(huán)肽被簡單地以3個(gè)大寫字母命名,也有文獻(xiàn)用加粗的數(shù)字來表示不同的環(huán)肽,后來,SHIM等[31]根據(jù)國際理論與應(yīng)用化學(xué)家聯(lián)合會(huì)(International Union of Pure and Applied Chemistry,IUPAC)系統(tǒng)命名有機(jī)化合物的方法和蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(UniProt)對(duì)亞麻籽環(huán)肽進(jìn)行了系統(tǒng)命名,如下(1)所示。

(1)

其中[1-#-NαC]表示在第1個(gè)氨基酸和第 # 個(gè)氨基酸之間通過α-氨基,即N-C環(huán)化相連接;[#-Xaa,#-Xaa]為前綴表示,它代表了修飾氨基酸在多肽中的位置和類型;-linus為分類名縮寫,根據(jù)UniPot物種名單,用其屬名稱的前3個(gè)字母和種名稱的前兩個(gè)字母來表示環(huán)肽的起源;通用后綴-orb是環(huán)狀化合物(orbitide)的縮寫;最后的 # 代表了氨基酸殘基的編號(hào),殘基編號(hào)從環(huán)肽的N-末端的氨基酸殘基開始。

根據(jù)IUPAC對(duì)于蛋氨酸及其硫化產(chǎn)物的表示方法,將蛋氨酸硫氧化物(methionine S-oxide)稱為蛋氨酸亞砜(methionine sulfoxide),英文縮寫表示為MetO,而將蛋氨酸二硫氧化物(methionine S,S-dioxide)稱為蛋氨酸砜(methionine sulfone),英文縮寫表示為 MetO2[2]。

具體對(duì)于環(huán)肽的舊稱及系統(tǒng)命名法如表1所示。

表1 亞麻籽環(huán)肽的種類及命名Table 1 The species and nomenclature of flaxseed cyclolinopeptides

4.2 環(huán)肽的提取、分離及檢測方法

環(huán)肽在亞麻籽中的含量低,約為0.1%,所以通常采用溶劑提取結(jié)合柱層層析的方法來分離環(huán)肽[28]。KAUFMANN等[27]通過溶劑萃取法在亞麻籽油沉淀物中獲得[1-9-NαC]-linusorb B3(CLA)。MORITA等[32]將亞麻籽甲醇提取物經(jīng)柱層析洗脫,收集甲醇洗脫部分得到環(huán)肽[1-9-NαC]-linusorb B2(CLB)。接著MORITA等[33]又用熱甲醇和硅膠柱層析從亞麻籽的根部提取得到CLA至CLE五種環(huán)肽。MATSUMOTO等[34]用熱甲醇結(jié)合硅膠柱的方法,從亞麻籽油中提取得到了CLF、CLG、CLH、CLI四種環(huán)肽。STEFANOWICZ[35]通過丙酮提取磨碎的亞麻籽,然后混合物溶于甲醇,用100 g/L的KOH水解,最后用乙酸乙酯萃取含有肽的部分,得到了兩種新的環(huán)肽CLF和CLG,此方法無需進(jìn)一步純化。BRüHL等[36]將亞麻籽在低于60 ℃的溫度下冷榨獲得亞麻籽油,然后將其溶于庚烷,用甲醇/水(6∶4,體積比)提取,通過感官鑒定將亞麻籽油中呈苦味的部分分離出來,然后用硅膠進(jìn)行分離,接著用制備型HPLC純化了餾分中更強(qiáng)烈的苦味物質(zhì),經(jīng)鑒定為環(huán)肽CLE,CLE正是使亞麻籽油產(chǎn)生苦味的原因之一,也將其稱為苦味肽。JADHAV等[37]將含老化亞麻籽油的二氧化硅與正己烷混合后用不同級(jí)分的洗脫劑洗脫,得到了環(huán)肽CLJ和CLK。OKINYO-OWITI等[38]提出了一種模擬移動(dòng)床技術(shù),用于分離環(huán)肽CLC和CLE,但該方法應(yīng)用了8個(gè)制備柱,成本較高,可重復(fù)性較低。BURNETT等[39]將亞麻籽油先經(jīng)硅膠吸附再用溶劑洗脫回收,從中提取并鑒定到5個(gè)新的環(huán)肽,分別命名為環(huán)肽U、V、W、X和Y。由于環(huán)肽種類多、含量少,以上的提取方法往往需要大量的操作,通過純化才能夠獲得單一種類的環(huán)肽,且得率較低。LIU等[40]建立了一種新型的同時(shí)分離12種環(huán)肽的方法,該方法采用制備型高效液相色譜法制備亞麻籽環(huán)肽,通過MS/MS檢測到12個(gè)純度為95.5%以上的環(huán)肽。這些環(huán)肽的純化方法主要采用制備液相、中高壓液相等,然而這些方法對(duì)儀器的要求和經(jīng)濟(jì)成本都較高,我們研究了一種通過生成環(huán)肽晶體制備高純度環(huán)肽單體的方法,以純度不高的粗環(huán)肽為原料,特定質(zhì)量體積比的熱純甲醇為溶劑溶解粗環(huán)肽,冷卻靜置后可得到純度≥96%的環(huán)肽晶體,且無任何有機(jī)溶劑殘留[41]。

目前已經(jīng)有多種方法可以檢測和鑒定亞麻籽提取物中的環(huán)肽,主要有質(zhì)譜法(ESI-MS、ESI-MS-MS、ESI-TOF-MS、LC-MS)、圓二色譜(CD)、紅外光譜(IR、FTIR)、高分辨率快速原子轟擊質(zhì)譜儀(HR-FABMS)、核磁共振(13C NMR,1HNMR)以及用高效液相分析氨基酸。ESI-MS和ESI-MS-MS具有樣品制備簡單、靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍大等優(yōu)點(diǎn),是分析環(huán)肽的首選方法。雖然MS和MS/MS的應(yīng)用范圍十分廣泛,但這些方法只能提供未知化合物的分子質(zhì)量信息,不能提供結(jié)構(gòu)分析,并且確定氨基酸序列的能力可能有限。HR-FABMS可獲得準(zhǔn)分子離子峰用于分子式的測定。CD和NMR可以提供環(huán)肽在不同溶液中的構(gòu)象。紅外光譜確定了化合物中的某些官能團(tuán)[30]。BREWSTER等[42]用核磁研究了CLA的構(gòu)象,發(fā)現(xiàn)該環(huán)肽的主鏈為[1-9-NαC]-Ile-Leu-Val-Pro-Pro-Phe-Phe-Leu-Ile,溶液不含分子內(nèi)氫鍵,他們測量了NH質(zhì)子的交換及NH化學(xué)位移隨溫度的變化,發(fā)現(xiàn)7個(gè)NH質(zhì)子中有5個(gè)暴露在溶劑中,其余2個(gè)交換速度較慢的質(zhì)子可能位于環(huán)的內(nèi)部。TANCREDI等[43]研究了環(huán)肽CLA在乙腈溶液中的離子絡(luò)合能力,發(fā)現(xiàn)CLA具有與金屬離子(Ba2+、K+、Na+、Mg+、Ca+)形成絡(luò)合物的能力,其中與Ba2+的結(jié)合更緊密,這一發(fā)現(xiàn)表明環(huán)肽具有成為離子輸送載體的潛力。MORITA等[33]和MATSUMOTO等[34]分別用二維核磁共振結(jié)合HR-FABMS、IR和氨基酸分析的方法鑒定了環(huán)肽B、C、D、E、F、G、H、I的結(jié)構(gòu)。STEFANOWICZ[44]采用電噴霧電離質(zhì)譜儀和中性損耗電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)直接對(duì)亞麻籽提取物進(jìn)行了分析,檢測到CLA和CLB,此外,在三重四極桿質(zhì)譜儀上進(jìn)行中性損失掃描可以有效檢測蛋氨酸氧化物和含蛋氨酸的環(huán)肽,該研究中還檢測到少量含有蛋氨酸氧化物的環(huán)肽CLC、CLD、CLE和CLG。BRüHL通過FT-IR、LC-MS、核磁共振和氨基酸分析確定了亞麻籽油中的苦味物質(zhì)為含蛋氨酸亞砜的環(huán)狀八肽CLE[36]。JADHAV等[37]通過HPLC-MS/MS、一維和二維核磁共振對(duì)從老化亞麻籽油中分離到的CLJ和CLK進(jìn)行了表征。OKINYO-OWITI等[38]經(jīng)HPLC-ESI-MS和LC-ESI-MS/MS鑒定了通過模擬移動(dòng)床分離的環(huán)肽CLC和CLE。FOJNICA等[45]首次將Q Exactive混合型四級(jí)軌道質(zhì)譜儀與反相高效液相色譜聯(lián)用用于環(huán)肽的鑒定,共鑒定出15個(gè)環(huán)肽。現(xiàn)有環(huán)肽結(jié)構(gòu)的鑒定方法較為成熟,但亞麻籽、亞麻籽油和亞麻籽粕中的亞麻籽環(huán)肽尚未完全發(fā)現(xiàn)。

4.3 環(huán)肽的功能活性

目前對(duì)于環(huán)肽的結(jié)構(gòu)和理化特性方面的研究較多,關(guān)于其功能活性的研究也逐步增多。不同種類的環(huán)肽因其結(jié)構(gòu)和氨基酸組成不同,其功能活性也不盡相同,主要集中在免疫抑制、抗炎、抗癌、抗瘧疾等方面。

對(duì)于環(huán)肽的活性研究最早在免疫抑制方面。MORIA等[32-33]發(fā)現(xiàn)從亞麻籽中分離到的環(huán)肽CLB和CLE均對(duì)刀豆蛋白A誘導(dǎo)的淋巴細(xì)胞(IC50:44 ng/mL)生長有中等程度的抑制作用,且與環(huán)孢菌素A的作用相當(dāng)。ZIMECKI等[46]將亞麻籽環(huán)肽CLA及其線性前體進(jìn)行肽鏈的截?cái)?、氨基酸替換或多肽鍵的修飾等,將修飾后的多肽與環(huán)孢素A和CLA進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)與環(huán)孢素A和母體CLA相比,CLA類似物具有更好的溶解性和更低的毒性,且在改善自身免疫性和炎癥性疾病方面可能具有治療的潛力。KATARZYSKA等[47]合成了CLA的新類似物,對(duì)CLA結(jié)構(gòu)的修飾形成了具有各種性質(zhì)的免疫抑制物,其中合成的8號(hào)多肽具有很強(qiáng)的抗增殖活性,但與母肽CLA相比失去了抑制脂多糖誘導(dǎo)的腫瘤壞死因子TNF-α的能力。以上研究表明,改性后的亞麻籽源環(huán)肽在治療免疫紊亂疾病和控制腫瘤的發(fā)展方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。不過這些研究仍然處于初步階段,還需要進(jìn)行更多的體外和體內(nèi)的免疫學(xué)評(píng)估。

環(huán)肽具有抑制破骨細(xì)胞增殖和分化的作用。KANEDA等[48]發(fā)現(xiàn)環(huán)肽具有抑制破骨細(xì)胞分化的活性,尤其是環(huán)肽CLF、H和I的活性較強(qiáng)。隨后他對(duì)這一作用機(jī)制進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)CLF對(duì)抑制RANKL誘導(dǎo)的破骨細(xì)胞生成具有劑量依賴性,且無細(xì)胞毒性作用,具體機(jī)制為CLF通過下調(diào)c-fos基因的表達(dá)抑制破骨細(xì)胞的生成,從而導(dǎo)致巨噬細(xì)胞刺激因子誘導(dǎo)的破骨細(xì)胞中RANKL的受體RANK的下調(diào)表達(dá)。

環(huán)肽對(duì)癌細(xì)胞具有抑制作用。我們研究了亞麻籽環(huán)肽[1-9-NαC]-linusorb B3(CLA)和含有蛋氨酸殘基的[1-9-NαC]-linusorb B2(CLB)對(duì)抗腫瘤活性,發(fā)現(xiàn)兩種環(huán)肽均對(duì)人胃癌細(xì)胞有抑制作用,具體表現(xiàn)為細(xì)胞存活率下降、凋亡率增加,細(xì)胞形態(tài)改變和細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白的調(diào)控[49]。而[1-9-NαC]-linusorb B3比[1-9-NαC]-linusorb B2有更強(qiáng)的抑制作用,這兩種環(huán)肽誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞凋亡的機(jī)制可能也不同,[1-9-NαC]-linusorb B3誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡可能涉及內(nèi)源性(線粒體)和外源性(死亡受體)途徑的激活,而[1-9-NαC]-linusorb B2誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡可能依賴于外源性(死亡受體)途徑的激活[48]。TANIGUCHI等[50]研究了抑制核因子受體激活劑κB配體信號(hào)通路的環(huán)肽對(duì)骨巨細(xì)胞瘤的抑制作用,發(fā)現(xiàn)環(huán)肽對(duì)建立的GCTB細(xì)胞系具有體外抗腫瘤作用。SUNG等[51]探究了[1-9-NαC]-linusorb B3(CLA)在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞中的抗癌作用及其機(jī)制,發(fā)現(xiàn)CLA通過抑制抗凋亡基因的表達(dá),以及促進(jìn)促凋亡基因的激活,來誘導(dǎo)C6細(xì)胞的凋亡且抑制其增殖。此外,CLA還延緩了C6細(xì)胞的遷移和C6細(xì)胞中原癌基因及其下游信號(hào)的激活。以上研究表明,環(huán)肽在治療癌癥疾病方面將大有可為。

環(huán)肽具有抗炎作用,且不同結(jié)構(gòu)的環(huán)肽作用效果不同。ALMOUSA等[52]發(fā)現(xiàn)環(huán)肽[1-9-NαC]-linusorb B3和[1-8-NαC],[1-MetO2]-linusorb B1(CLJ)可降低炎癥細(xì)胞的跨膜電阻;環(huán)肽[1-9-NαC]-linusorb B3可顯著增加PPAR-基因和蛋白表達(dá)水平,而[1-8-NαC],[1-MetO2]-linusorb B1對(duì)這一基因和蛋白表達(dá)影響不明顯。ALMOUSA等[52]還發(fā)現(xiàn)環(huán)肽混合物可抑制RAW264.7細(xì)胞ROS水平的增加,降低LPS誘導(dǎo)氧化應(yīng)激產(chǎn)生的MDA。環(huán)肽及其類似物具有抗瘧疾的活性,在BELL等[53]的研究中發(fā)現(xiàn),環(huán)肽的疏水性有助于抑制人類瘧原蟲的生存,CLA對(duì)細(xì)胞膜的影響會(huì)產(chǎn)生抗瘧活性,將其中的L-Phe替換成D-Phe其活性有所降低。

LIU等[54]發(fā)現(xiàn)亞麻籽環(huán)肽還具有抗菌活性,CLB和CLF通過破壞細(xì)菌細(xì)胞膜從而對(duì)單核細(xì)胞增生性李斯特氏菌具有很強(qiáng)的抗菌活性,他們將環(huán)肽應(yīng)用于牛肉的微生物污染研究中,發(fā)現(xiàn)環(huán)肽可以有效抑制核細(xì)胞增生性李斯特氏菌的生長從而延長牛肉的貨架期。劉尊等[55]向宛氏擬青霉和黃曲霉的培養(yǎng)基中添加亞麻籽環(huán)肽混合物,發(fā)現(xiàn)環(huán)肽對(duì)霉菌的生長起到抑制作用,且對(duì)高溫處理較為穩(wěn)定,具有良好的熱加工適應(yīng)性,優(yōu)于現(xiàn)有的抗菌肽,表明環(huán)肽有成為天然防腐劑的潛力。

對(duì)于亞麻籽環(huán)肽活性的研究主要集中在[1-9-NαC]-linusorb B3(CLA)和[1-9-NαC]-linusorb B2(CLB)中,且關(guān)于其免疫抑制及抗癌活性的研究較多,對(duì)于其他種類的環(huán)肽的活性作用也有待進(jìn)一步的深入研究,尤其是環(huán)肽的抑菌活性是較為新穎的研究方向。

5 總結(jié)與展望

亞麻籽具有極高的營養(yǎng)保健價(jià)值。國內(nèi)外對(duì)亞麻籽的研究主要集中于亞麻籽油及其不飽和脂肪酸、亞麻籽膠、木酚素,發(fā)現(xiàn)具有抗炎、抗癌、抗氧化、抗高血壓和心血管疾病等多種功效。其中具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的亞麻籽環(huán)肽的研究也日益增多,然而現(xiàn)有對(duì)亞麻籽環(huán)肽的提取及純化方法繁瑣,得率較低,因此,亟需開發(fā)一種簡單快速的亞麻籽環(huán)肽提取分離方法。亞麻籽環(huán)肽具有顯著的抗腫瘤和抗炎功效,但發(fā)揮功效的具體作用機(jī)制尚未完全闡明。線性肽在進(jìn)入機(jī)體后很快被胃腸道消化酶降解,在小腸中更多的以降解產(chǎn)物形式被吸收,而環(huán)肽在機(jī)體中經(jīng)歷了怎樣的消化過程,是否能被機(jī)體吸收尚不清楚,與對(duì)應(yīng)的線性肽相比,環(huán)肽的環(huán)狀結(jié)構(gòu)對(duì)肽的消化吸收有何影響,這些都值得進(jìn)一步探究。