林端權(quán),郭澤鑌,張　怡,傅維擎,鄭寶東

(福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,福建福州 350002)

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海洋生物活性肽的研究進(jìn)展

林端權(quán),郭澤鑌,張怡,傅維擎,鄭寶東*

(福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,福建福州 350002)

海洋生物活性肽具有功能多樣、來(lái)源廣泛、特異性強(qiáng)、毒副作用小等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為當(dāng)今食品界的研究熱點(diǎn)。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)海洋生物活性肽進(jìn)行了大量研究,本文從來(lái)源與制備(包括直接提取與可控酶解等)和功能(包括抗疲勞、抗腫瘤、抗氧化、抗高血壓等)兩個(gè)角度,對(duì)近幾年的研究成果進(jìn)行綜述。最后,從目前研究中存在的問(wèn)題出發(fā)作出展望。

海洋生物活性肽,來(lái)源,制備,功能

肽(peptides)是由20種天然氨基酸以不同組成和排列方式構(gòu)成的,從二肽到復(fù)雜的線性或環(huán)形結(jié)構(gòu)的多肽的總稱。它是分子結(jié)構(gòu)介于氨基酸和蛋白質(zhì)之間的一類化合物。每一種肽都具有獨(dú)特的組成結(jié)構(gòu),不同的組成結(jié)構(gòu)決定了其功能;其中可調(diào)節(jié)生物體生理功能的肽稱為功能肽或生物活性肽,如抗菌肽、抗疲勞肽、抗腫瘤肽、抗氧化肽、降血壓肽、免疫調(diào)節(jié)肽、抗炎性肽等[1-5]。近100多年來(lái),從肽轉(zhuǎn)運(yùn)可能性的提出到雙甘肽跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)再到寡肽吸收機(jī)制的證實(shí),研究者們最終明確了蛋白質(zhì)能以肽的形式被人體吸收和利用,這極大地促進(jìn)了生物活性肽和肽營(yíng)養(yǎng)學(xué)的發(fā)展[6]。到目前為止,共發(fā)現(xiàn)了約1200多種的生物活性肽[7]。

地球的海洋面積約占全球總面積的71%,海洋的總體積約為13.7億立方公里,在這浩瀚的空間中蘊(yùn)藏著巨大的生物資源。海洋生物資源按種類分,包括魚類資源、軟體動(dòng)物類資源、甲殼類動(dòng)物資源、哺乳類動(dòng)物資源、植物類(以海藻為主)資源和微生物類資源。根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織最新的每?jī)赡暌淮蔚募Z食展望報(bào)告,全球海洋浮游生物的年生產(chǎn)量(鮮重)為5000億噸,2015年的魚品總產(chǎn)量預(yù)計(jì)將達(dá)1.686億噸,在不破壞生態(tài)平衡的情況下,海洋每年可向人類提供300億人食用的水產(chǎn)品,然而2013年世界捕撈水產(chǎn)品的年產(chǎn)量?jī)H為9280萬(wàn)噸左右,這是一座極其誘人的人類未來(lái)食品庫(kù)。海洋生物長(zhǎng)期生活在一個(gè)高鹽閉鎖的特殊環(huán)境中,有些生物甚至還生存在高壓、高溫或者低溫等極端條件下,使得海洋生物在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中形成了結(jié)構(gòu)新穎、功能獨(dú)特的生物活性物質(zhì)。海洋所具有的生物種類的多樣性、生物資源的豐富性和活性物質(zhì)的特殊性促使越來(lái)越多的學(xué)者研究開發(fā)海洋生物活性物質(zhì),已分離鑒定的海洋生理活性物質(zhì)主要為肽類、生物堿類、萜類、大環(huán)聚酯類、聚醚類、多糖類、多烯類不飽和脂肪酸等化合物[8]。因此,相比于陸地生物活性肽,海洋生物活性肽具有來(lái)源更加廣泛、結(jié)構(gòu)更加新穎、功能更加獨(dú)特等優(yōu)勢(shì),是極具發(fā)展前景的功能因子;利用海洋資源開發(fā)生物活性肽也是當(dāng)前國(guó)際食品界最熱門的研究課題之一。

表1　常用蛋白酶的特性及適宜反應(yīng)條件[23]

1　海洋生物活性肽的來(lái)源與制備

海洋生物活性肽的來(lái)源主要有兩個(gè):一是天然存在于海洋生物體內(nèi)的活性肽,主要包括肽類激素、組織肌肽、神經(jīng)多肽等,此類活性肽被稱為內(nèi)源性海洋生物活性肽;二是通過(guò)水解海洋蛋白質(zhì)資源所獲得的具有各種生理功能的活性肽,此類活性肽被稱為外源性海洋生物活性肽[9]。

1.1直接提取制備海洋生物活性肽

目前關(guān)于內(nèi)源性海洋活性肽的研究主要集中于海鞘多肽[10]、?？舅囟嚯腫11]、海藻多肽[12]、芋螺多肽[13]和魚精蛋白[14]等,這些生物活性多肽具有顯著的抗腫瘤、抗菌、鎮(zhèn)痛等活性。然而內(nèi)源性海洋生物活性肽的制備方法主要是溶劑萃取法,在提取過(guò)程中使用了大量的有機(jī)溶劑(多為丙酮、乙醇等),因此會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染并且存在有機(jī)溶劑殘留給活性肽帶來(lái)毒性的問(wèn)題,例如程林友等[10]在提取玻璃海鞘多肽的過(guò)程中在提取液里加入了三倍體積的丙酮溶劑用于沉淀多肽,李燕等[15]先用3倍體積的5%硫酸溶液進(jìn)行抽提之后又利用3倍體積的95%乙醇沉淀來(lái)制備魷魚魚精蛋白;另外,由于內(nèi)源性活性肽在生物體內(nèi)含量很少,對(duì)下游技術(shù)(特別是分離純化技術(shù))要求苛刻并且要獲得純度較高的、足量的產(chǎn)物會(huì)造成極大的資源浪費(fèi),并不適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)[8],比如宋麗艷等[16]對(duì)毛蚶抗腫瘤天然活性肽進(jìn)行了研究,以PBS(pH8.0,10 mmol/L)為溶媒,勻漿3 min后蛋白質(zhì)得率僅為2.21%,可預(yù)見的是再經(jīng)過(guò)分離純化后其肽得率將很小,但是毛蚶經(jīng)過(guò)蛋白酶酶解之后,蛋白質(zhì)得率大幅度地提高了。由于直接提取內(nèi)源性活性肽存在以上所述的缺陷,因此通過(guò)酶解法制備外源性海洋生物活性肽就成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。

1.2可控酶解制備海洋生物活性肽

外源性海洋生物活性肽的制備方法主要是可控酶解法,蛋白質(zhì)的可控酶解是采用內(nèi)切肽酶對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行水解,并通過(guò)控制水解條件和水解度,以獲得盡可能多的目標(biāo)分子量分布的肽類產(chǎn)物。在營(yíng)養(yǎng)蛋白的多肽鏈內(nèi)部可能普遍存在著功能區(qū),通過(guò)可控酶解技術(shù),就有可能把蛋白質(zhì)中所蘊(yùn)藏的功能區(qū)肽片段釋放出來(lái),制備出具有各種各樣生理活性的生物活性肽[17]。可控酶解的優(yōu)點(diǎn)包括:一是酶解條件比較溫和,可以很好地保存酶解產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,安全性極高,無(wú)任何對(duì)人體有害的副產(chǎn)物產(chǎn)生;二是可以通過(guò)控制水解條件實(shí)現(xiàn)可控酶解,增加目的肽段的產(chǎn)生,對(duì)于多肽工業(yè)化生產(chǎn)具有非常大的價(jià)值;三是生物一般通過(guò)免疫系統(tǒng)識(shí)別自身蛋白與外來(lái)蛋白非功能區(qū)的差異來(lái)清除異己,酶解切除了蛋白中非功能區(qū)的肽段,可以有效地避免免疫排斥反應(yīng)的困擾;四是可以利用一些海洋生物的下腳料生產(chǎn)生物活性肽,從而增加副產(chǎn)物的商業(yè)價(jià)值,提高資源利用率[17-19]。

蛋白酶的選擇是酶解法制備海洋生物活性肽的關(guān)鍵,每種蛋白酶都有特定的酶切位點(diǎn),使用不同的蛋白酶酶解同種蛋白所產(chǎn)生的水解產(chǎn)物的理化和功能性質(zhì)不盡相同[20-22],表1列出了酶法制備海洋生物活性肽常用蛋白酶的特性及適宜反應(yīng)條件[23]。Jiang等[24]對(duì)堿性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、胃蛋白酶和胰蛋白酶水解藍(lán)圓鲹蛋白的特性進(jìn)行了研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)這五種酶水解產(chǎn)物的DPPH自由基清除率和還原力差異不顯著,但是O2·-清除率存在顯著性差異:中性蛋白酶(25.25%±1.58%)>堿性蛋白酶(23.06%±1.50%)>木瓜蛋白酶(20.78%±1.44%)>胰蛋白酶(18.85%±1.67%)>胃蛋白酶(7.57%±1.25%)。Chi等[25]利用胰蛋白酶、中性蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶、木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶和胃蛋白酶水解馬面魚魚皮蛋白,結(jié)果表明堿性蛋白酶水解液的DPPH自由基清除率、羥基自由基清除率和超氧負(fù)離子清除率均大于其他五種酶。

1.3超聲波、微波輔助酶解制備海洋生物活性肽

雖然可控酶解法制備海洋生物活性肽具有條件溫和、易于控制、安全性高、專一性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),但是酶法提取常需要在酸、堿、有機(jī)溶劑等反應(yīng)介質(zhì)易使酶變性失活,因此酶解效率較低。近幾年,研究者們將微波或者超聲波等物理手段與酶解法相結(jié)合應(yīng)用于海洋生物活性肽的制備,其作用原理主要是:采用微波輔助處理蛋白質(zhì),可使其結(jié)構(gòu)變得更松散,暴露出更多的作用位點(diǎn)與酶結(jié)合,使酶解反應(yīng)更快更有效地進(jìn)行,最終使酶解度得以提高;超聲波對(duì)酶解反應(yīng)的影響主要是空化效應(yīng),即超聲波可在體介質(zhì)中形成微泡,其破裂伴隨能量的釋放,以此提高許多化學(xué)反應(yīng)的速度,此法的優(yōu)點(diǎn)主要是可以獲得更加豐富的目標(biāo)肽段,同時(shí)提高產(chǎn)物的生物活性。陳純馨等[26]將超聲波技術(shù)應(yīng)用到波紋巴非蛤多肽制備的酶解反應(yīng)中,在輻照時(shí)間4 h、輻照溫度55 ℃、超聲功率140 W、固液比1∶2(g/mL)的條件下,短肽產(chǎn)率為樣品的5.15%,是無(wú)超聲波作用下的短肽產(chǎn)率的1.1倍?？涤婪宓萚27]利用超聲波-微波協(xié)同酶解鮭魚膠原蛋白制備鮭魚抗氧化肽,其最佳條件為微波功率500 W、超聲功率100 W、超聲波-微波處理時(shí)間9.7 min、超聲波-微波處理溫度41 ℃,在此條件下,超氧陰離子自由基清除率可達(dá)到67.2%,高于未經(jīng)超聲波-微波處理的酶解液(54%左右)。

2　海洋生物活性肽的功能

2.1抗疲勞

疲勞是機(jī)體復(fù)雜的生理生化變化過(guò)程,是指腦力或體力到達(dá)一定階段時(shí)必然出現(xiàn)的一種正常的生理現(xiàn)象;它既標(biāo)志著機(jī)體原有工作能力的暫時(shí)下降,又可能是機(jī)體發(fā)展到疾病狀態(tài)的先兆。在當(dāng)代社會(huì)高速發(fā)展的背景下,人們的生存壓力越來(lái)越大,因此研究與開發(fā)具有抗疲勞功效的產(chǎn)品具有重要而普遍的社會(huì)意義,抗疲勞肽也將成為抗疲勞研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。海洋生物活性肽具有抗疲勞功能的原因可能有:

海洋生物活性肽能夠作為能量來(lái)源,從而提高機(jī)體的抗疲勞能力。機(jī)體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,需要不斷消耗能量,以此來(lái)維持血糖含量的穩(wěn)定、保證機(jī)體組織正常運(yùn)作,海洋生物活性肽大多是小分子短肽,具有易吸收、利用率高等特點(diǎn),是一種很好的能源物質(zhì),可以有效緩解運(yùn)動(dòng)機(jī)體的疲勞。因?yàn)榭蛊陔脑跈C(jī)體肌肉組織中會(huì)進(jìn)行一系列的氧化脫氨反應(yīng)為機(jī)體提供能量,所以在機(jī)體疲勞狀態(tài)下可快速有效的補(bǔ)充氮源供機(jī)體利用,有利于疲勞的迅速消除[28]。方富永[29]和施佳慧等[30]研究發(fā)現(xiàn),翡翠貽貝肉與鮐鲅魚的酶解液能使小鼠的肝糖原含量顯著提高,都具有較好的抗疲勞效果。

南寧市地處亞熱帶氣候區(qū)，雨量充沛，短歷時(shí)降雨量較大，據(jù)實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，年最大24 h降雨量321 mm（1934年），內(nèi)外江雨洪遭遇時(shí)段最大24h降雨量 217.7mm（1974年）。沿內(nèi)河兩岸的違規(guī)搭建建筑物比較多，擠占、占用河道和抬高河床，嚴(yán)重影響行洪。因此，邕江防洪堤建成后，如何保證內(nèi)河流域的城區(qū)水安全，確定內(nèi)河水系功能是首要問(wèn)題。

海洋生物活性肽能夠及時(shí)清除體內(nèi)的代謝廢物,從而提高機(jī)體的抗疲勞能力。機(jī)體在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí),因氧氣、能量供應(yīng)不足會(huì)使機(jī)體中的丙酮酸還原成血乳酸同時(shí)消耗蛋白質(zhì)產(chǎn)生尿素氮。血乳酸會(huì)導(dǎo)致機(jī)體的pH下降,破壞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài),而活性肽能夠降低血乳酸和血尿素氮的含量,緩解機(jī)體的疲勞。徐愷等[31]發(fā)現(xiàn)高劑量南極磷蝦脫脂蛋白肽的血乳酸清除率明顯高于對(duì)照組,具有抗疲勞能力。

海洋生物活性肽能夠有效清除體內(nèi)的自由基,增加機(jī)體的抗氧化能力,從而提高機(jī)體的抗疲勞能力。自由基的產(chǎn)生與積累會(huì)導(dǎo)致組織脂質(zhì)過(guò)氧化作用加強(qiáng),生物膜遭到破壞,線粒體受到攻擊,使機(jī)體產(chǎn)生氧化性疲勞。已有的研究表明,活性肽的抗疲勞能力與抗氧化能力具有一定的相關(guān)性,活性肽能夠清除或阻斷自由基的鏈?zhǔn)缴?對(duì)組織細(xì)胞形成防護(hù)。王雪芹等[28]對(duì)鮐魚多肽的抗氧化活性與抗疲勞作用進(jìn)行了研究,相比于對(duì)照組,小鼠在灌胃了各劑量組的鮐魚多肽后,其體內(nèi)的抗氧化物酶體系SOD和GSH-Px的活力分別提高11%～15%和9%～13%,同時(shí)各劑量組中小鼠力竭游泳時(shí)間與GSH-Px的活力之間的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.912,說(shuō)明鮐魚多肽的體內(nèi)抗氧化活性與抗疲勞作用之間有很好的相關(guān)性。Ding等[32]的研究也同樣說(shuō)明海蜇膠原蛋白水解物既能提高小鼠的抗疲勞能力,同時(shí)相比于衰老模型組,也能提高實(shí)驗(yàn)組小鼠體內(nèi)SOD和GSH-Px的活力。

2.2抗腫瘤

在抗腫瘤功能方面,海洋生物活性肽因其具有分子量小,易被人體吸收和滲透到組織中;與一般的藥物相比對(duì)腫瘤細(xì)胞具有更強(qiáng)的親和力與特異性;還有毒副作用小、治療效果好、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn),近幾年備受關(guān)注。

已有的研究表明:親水性多肽(含有Arg、Asp、His、Lys、Glu、Ser、Gln、Thr等親水性氨基酸)可通過(guò)靜電吸引方式,特異性作用于腫瘤細(xì)胞,導(dǎo)致其細(xì)胞膜迅速破裂,細(xì)胞內(nèi)容物滲漏,最終引起細(xì)胞死亡[33]。S Umayaparvathi等[34]從牡蠣酶解液中分離出一個(gè)多肽:Leu-Ala-Asn-Ala-Lys(SCAP1,MW=515.29 u)并對(duì)該多肽的抗腫瘤活性進(jìn)行了研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)SCAP1對(duì)正常細(xì)胞無(wú)毒副作用,但能明顯抑制克隆癌細(xì)胞(HT-29 cells)的生長(zhǎng),促進(jìn)其細(xì)胞凋亡,增加其DNA損傷。Eun-Kyung Kim等[35]研究發(fā)現(xiàn)菲律賓蛤經(jīng)胰凝乳蛋白酶酶解之后,其水解液對(duì)前列腺癌細(xì)胞具有較強(qiáng)的抑制作用(相比于其他七種酶);之后作者對(duì)多肽進(jìn)行分離純化并鑒定出了一個(gè)抗腫瘤多肽的氨基酸序列為:Ala-Val-Leu-Val-Asp-Lys-Gln-Cys-Pro-Asp,該多肽能有效地誘導(dǎo)前列腺癌細(xì)胞、乳腺癌細(xì)胞和肺癌細(xì)胞的凋亡,而對(duì)正常的肝細(xì)胞影響較小。此外,多肽的抗腫瘤活性還與其分子結(jié)構(gòu)中的堿性氨基酸、肽鏈的α-螺旋結(jié)構(gòu)等密切相關(guān)[36-38]。

2.3抗氧化

目前,對(duì)于以海洋生物為原料的抗氧化肽的研究,主要集中于羅非魚[44]、扇貝[45]、藍(lán)圓鲹[46]等。并且,近幾年,全球資源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重,越來(lái)越多的科研工作者致力于研究從海洋食品工業(yè)副產(chǎn)物中分離提取生物活性物質(zhì)。Zhang等[47]從羅非魚魚皮水解液中分離鑒定出兩個(gè)具有抗氧化活性的肽段:Glu-Gly-Leu(317.33 u)和Tyr-Gly-Asp-Glu-Tyr(645.21 u),它們羥基自由基清除力的IC50值分別為4.61 μg·mL-1和6.45 μg·mL-1。劉永等[48]采用響應(yīng)面法優(yōu)化了羅非魚魚鱗抗氧化肽的制備工藝,在最佳工藝條件下抗氧化肽的羥自由基清除率達(dá)82.29%,同時(shí)具有較好的抗脂質(zhì)過(guò)氧化能力。此外,從大黃魚內(nèi)臟[49]、鯊魚皮[50]、梭子蟹下腳料[51]中也能提取出具有較高活性的抗氧化肽。

對(duì)于抗氧化肽的構(gòu)效關(guān)系,大部分學(xué)者認(rèn)為抗氧化肽通常在N端含有疏水性氨基酸如Val或Leu,并且序列中含有Pro、His、Tyr、Trp和Cys等氨基酸[52],來(lái)源于海洋生物的抗氧化肽也基本遵循此構(gòu)效關(guān)系。Sekar Sudhakar等[53]發(fā)現(xiàn)印度烏賊的胰凝乳蛋白酶水解液具有較強(qiáng)的抗氧化活性(相比于胃蛋白酶和木瓜蛋白酶水解液);之后作者對(duì)酶解液中的肽進(jìn)行分離純化和結(jié)構(gòu)鑒定,確認(rèn)其氨基酸序列為Trp-Cys-Thr-Ser-Val-Ser。Chi等[54]利用木瓜蛋白酶-堿性蛋白酶復(fù)合酶解大黃魚肌肉,從酶解液中分離鑒定出三個(gè)肽段:Tyr-Leu-Met-Ser-Arg(PC-1)、Val-Leu-Tyr-Glu-Glu(PC-2)和Met-Ile-Leu-Met-Arg(PC-3),研究發(fā)現(xiàn)這三個(gè)肽段都具有較強(qiáng)的抗氧化活性,其中PC-1與PC-2的抗氧化效果比PC-3更好,這是因?yàn)镻C-1與PC-2的N端都含有疏水性氨基酸,這些疏水性氨基酸的脂肪烴側(cè)鏈?zhǔn)箍寡趸呐c多不飽和脂肪酸的相互作用增強(qiáng),或易于與自由基結(jié)合,從而抑制脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)。另外,王繼宏[55]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果同樣表明Val、Ile、Leu、Pro等疏水性氨基酸與南極磷蝦多肽的抗氧化性能呈正相關(guān),即這些氨基酸含量越多,對(duì)應(yīng)多肽的抗氧化性能越好。由此可見,抗氧化肽的活性與它的氨基酸含量與組成有著密切聯(lián)系。

2.4降血壓

在全球范圍內(nèi),高血壓是一類患病率極高的疾病,目前大約有25%的成年人患有此病,到2025年這一比例將高達(dá)29%[56]。血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE)會(huì)催化非活性血管緊張素Ⅰ向活性血管緊張素Ⅱ轉(zhuǎn)換,同時(shí)使緩激肽失活,從而導(dǎo)致血壓升高。因此,ACE抑制劑能通過(guò)抑制ACE活性來(lái)起到降血壓的作用。目前,人們已經(jīng)從海洋生物中分離出多種具有抑制ACE活性作用的降血壓肽,主要為貝類(紫貽貝[57]、厚殼貽貝[58]、馬氏珠母貝[59]等)、羅非魚[60]、紫菜[61]等降血壓肽。

降血壓肽的構(gòu)效關(guān)系目前還沒有弄清楚,但已有的研究表明:肽鏈的C端含有芳香族或脂肪族的氨基酸(如:Pro、Phe或Tyr)以及N端含有Val或Ile的短肽具有明顯的降血壓作用[62-63]。賈俊強(qiáng)等[64]對(duì)270種降血壓肽進(jìn)行了序列分析,發(fā)現(xiàn)有7種氨基酸在降血壓肽的N端出現(xiàn)的頻率較高,它們分別為Arg、Tyr、Gly、Val、Ala、Ile和Leu,其中Leu出現(xiàn)頻率最高為13.7%;有5個(gè)氨基酸在降血壓肽的C端出現(xiàn)的頻率最高,它們分別為Pro(23%)、Tyr(15.2%)、Phe(10.4%)、Leu(10.0%)和Trp(8.1%)。來(lái)源于海洋生物的降血壓肽也基本遵循此構(gòu)效關(guān)系。Seok-Chun Ko等[65]對(duì)海洋小球藻中的降壓肽進(jìn)行了研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)堿性蛋白酶水解液具有最強(qiáng)的ACE抑制作用;之后作者再對(duì)其進(jìn)行純化和結(jié)構(gòu)鑒定,找到了一個(gè)降血壓四肽:Val-Glu-Gly-Tyr(MW:467.2 u,IC50:128.4 μmol/L)。Jung Kwon Lee等[66]用胰蛋白酶水解法和色譜法從大馬哈魚魚皮中發(fā)現(xiàn)了一種降壓肽:Gly-Leu-Pro-Leu-Asn-Leu-Pro(MW:770 u,IC50:18.7 μmol/L)。伍善廣等[67]研究了不同分離純化方法對(duì)長(zhǎng)蛇鯔降壓肽分離結(jié)果的影響,作者用IEC/RP-HPLC、RP-HPLC/RP-HPLC/RP-HPLC和IMAC/RP-HPLC三組分離技術(shù)發(fā)現(xiàn)了三個(gè)不同序列的降壓肽:Arg-Val-Cys-Leu-Pro、Ser-Pro-Arg-Cys-Arg和Arg-Tyr-Arg-Pro,它們的IC50值分別為175、41、52 mol/L。

2.5其他

抗凍蛋白是一類抑制冰晶生長(zhǎng)的蛋白質(zhì),其在食品工業(yè)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在可以有效減少冷凍貯藏的食品中冰晶的形成和重結(jié)晶,而提高低溫冷鏈系列食品的質(zhì)量[68]。許多魚類能夠存活于低溫環(huán)境中,一些學(xué)者認(rèn)為這些魚類血清中的抗凍蛋白(AFPs)發(fā)揮了重要作用,它能夠有效阻止血液結(jié)冰。1969年DeVries[69]從極地海魚的血液中提取出抗凍糖蛋白,這是關(guān)于魚類抗凍蛋白的首次報(bào)道。此后,關(guān)于魚類抗凍蛋白的研究報(bào)道便大量涌現(xiàn),根據(jù)氨基酸組成和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的差異,目前發(fā)現(xiàn)的魚類抗凍蛋白大致可以分為五類:抗凍糖蛋白、Ⅰ型抗凍蛋白、Ⅱ型抗凍蛋白、Ⅲ型抗凍蛋白和Ⅳ型抗凍蛋白[68]。然而,這些抗凍蛋白大多是存在于魚類血液中的內(nèi)源性蛋白,這樣得到的抗凍蛋白含量甚微。近幾年,也有一些學(xué)者通過(guò)酶解法從魚皮中獲得抗凍肽,因?yàn)轸~皮作為魚體與外部環(huán)境直接接觸的媒介,其中極有可能存在抗凍物質(zhì)。Shaoyun Wang等[70]利用酸性蛋白酶酶解鯊魚皮獲得酶解液,之后利用凝膠過(guò)濾色譜法和反向高效液相色譜法對(duì)酶解液進(jìn)行分離純化,最終純化的鯊魚皮多肽能夠使在低溫狀態(tài)下(-20 ℃)放置24 h的保加利亞乳桿菌的存活率從0.44%(添加純凈水)提高至90.28%,具有較好的抗凍效果。

長(zhǎng)久以來(lái),病原菌的耐藥性問(wèn)題一直困擾著科學(xué)界,而不易引起耐藥性的肽類抗生素的發(fā)現(xiàn)為研制新型抗生素提供了可能。相比于化學(xué)抗菌劑,此類天然抗菌劑還具有低毒性、高特異性等優(yōu)點(diǎn),因而引起科學(xué)界的關(guān)注。迄今,已從各種動(dòng)物中獲得超過(guò)1500多個(gè)抗菌肽的序列信息,它們大多來(lái)自于真菌、昆蟲、尾索動(dòng)物、甲殼動(dòng)物、魚類、兩棲類動(dòng)物、鳥類和哺乳動(dòng)物(包括人)[71]。在過(guò)去的20多年中,對(duì)于海洋生物活性抗菌肽的研究也已取得了長(zhǎng)足發(fā)展,雖然這些抗菌肽的一級(jí)結(jié)構(gòu)存在很大的差異性,但絕大多數(shù)海洋生物抗菌肽是含半胱氨酸的陽(yáng)性多肽。然而,目前對(duì)海洋抗菌肽的研究主要針對(duì)于內(nèi)源性抗菌肽,它們?cè)谏矬w內(nèi)含量甚微,這給抗菌肽的發(fā)現(xiàn)、分離與鑒定帶來(lái)諸多困難,因此科研工作者們逐漸將目光投向了基因工程技術(shù),另外利用酶解法從海洋生物蛋白中剪切出具有抗菌活性的肽段也是一個(gè)有效途徑。Chuan-li Qin等[72]利用反相高效液相色譜法從厚殼貽貝血淋巴中分離出一個(gè)大小為6297.55 u的抗菌肽,之后對(duì)其進(jìn)行cDNA克隆,并發(fā)現(xiàn)其表達(dá)物具有較強(qiáng)的抗菌活性。

此外,科研工作者們發(fā)現(xiàn)海洋生物活性肽還具有降血脂、降血糖、抗凝血、免疫調(diào)節(jié)、鎮(zhèn)痛等功效[73-76]。丁進(jìn)鋒等[73]利用木瓜蛋白酶酶解海蜇膠原蛋白制得海蜇膠原蛋白肽,研究表明海蜇膠原蛋白肽能顯著降低模型小鼠的肝系數(shù)和脂肪系數(shù),也能顯著降低血清中TC、LDL-C含量,顯著提高HDL-C含量。

3　展望

海洋生物活性肽因其功能多樣、來(lái)源廣泛、特異性強(qiáng)、毒副作用小等獨(dú)特優(yōu)勢(shì),具有廣闊的前景。目前,人們對(duì)海洋生物活性肽已經(jīng)進(jìn)行了大量研究,但仍然存在以下幾個(gè)問(wèn)題:一研究領(lǐng)域存有失衡性,當(dāng)前的研究較多集中于抗氧化肽、降血壓肽和抗菌肽等少數(shù)幾種功能肽,對(duì)抗疲勞肽、減肥肽等其他幾類活性肽的研究還相對(duì)匱乏;二研究維度存有局限性,當(dāng)前的研究模式大多是從活性肽的制備工藝、分離、純化到結(jié)構(gòu)鑒定,對(duì)活性肽的構(gòu)效關(guān)系、作用機(jī)理、分子修飾等方面的研究還不夠深入;三理論與實(shí)踐存在脫節(jié)性,當(dāng)前對(duì)海洋生物活性肽的研究還處在實(shí)驗(yàn)室階段,雖然從海洋生物中分離鑒定出多種活性肽,但真正應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)和臨床應(yīng)用中的卻很少。不過(guò),隨著研究的不斷深入,當(dāng)這些問(wèn)題慢慢得到解決之后,相信海洋生物活性肽在新型海洋保健食品、功能性食品以及醫(yī)藥行業(yè)中將發(fā)揮重要作用[77]。

[1]Tavares T G,Contreras M M,Amorim M,et al. Optimisation,by response surface methodology,of degree of hydrolysis and antioxidant and ACE-inhibitory activities of whey protein hydrolysates obtained with cardoon extract[J]. International Dairy Journal,2011,21(12):926-933.

[2]Ahn C,Cho Y,Je J. Purification and anti-inflammatory action of tripeptide from salmon pectoral fin byproduct protein hydrolysate[J]. Food Chemistry,2015,168:151-156.

[3]Zhang L,Li J,Zhou K. Chelating and radical scavenging activities of soy protein hydrolysates prepared from microbial proteases and their effect on meat lipid peroxidation[J]. Bioresource Technology,2010,101(7):2084-2089.

[4]Chi C,Hu F,Wang B,et al. Antioxidant and anticancer peptides from the protein hydrolysate of blood clam(Tegillarcagranosa)muscle[J]. Journal of Functional Foods,2015,15:301-313.

[5]Ennaas N,Hammami R,Beaulieu L,et al. Purification and characterization of four antibacterial peptides from protamex hydrolysate of Atlantic mackerel(Scomber scombrus)by-products[J]. Biochemical and Biophysical Research Communications,2015,462(3):195-200.

[6]王竹清,李八方. 生物活性肽及其研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)海洋藥物雜志,2010,29(2):60-68.

[7]Singh B P,Vij S,Hati S. Functional significance of bioactive peptides derived from soybean[J]. Peptides,2014,54:171-179.

[8]林偉鋒,趙謀明,程朝陽(yáng). 海洋生物活性肽的制備及其研究狀況[J]. 食品工業(yè)科技,2003,24(9):90-93.

[9]李勇. 生物活性肽研究現(xiàn)況和進(jìn)展[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè),2007,33(1):1-9.

[10]程林友.玻璃海鞘多肽的分離純化及抗腫瘤機(jī)制研究[D]. 青島:中國(guó)科學(xué)院海洋研究所,2011.

[11]禚如朋,付宏征,仲崇波,等. ?？舅囟嚯牡姆蛛x和初步表征[J]. 生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展,2001,28(4):514-518.

[12]李景喜,高麗潔,尹曉斐,等. 海藻中多肽(PC_2～PC_4)的測(cè)定及對(duì)Zn～(2+)誘導(dǎo)響應(yīng)[J]. 海洋環(huán)境科學(xué),2015(5):754-758.

[13]趙重甲,戴秋云. 芋螺鎮(zhèn)痛多肽研究進(jìn)展[J]. 藥學(xué)學(xué)報(bào),2009,44(6):561-565.

[14]胡曉璐,劉淑集,吳成業(yè). 魚精蛋白的提取純化及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 福建水產(chǎn),2011,33(2):84-88.

[15]李燕,汪之和,王麟,等. 魷魚魚精蛋白的抑菌作用及在保鮮中的應(yīng)用[J]. 食品科學(xué),2004,25(10):80-84.

[16]宋麗艷.海洋生物毛蚶活性肽的研究[D]. 杭州:浙江大學(xué),2010.

[17]劉云國(guó),李八方,汪東風(fēng),等. 各種肽(天然、酶解)-海洋生物活性肽研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)海洋藥物雜志,2005,24(3):52-57.

[18]Luna-Vital D A,Mojica L,González De Mejía E,et al. Biological potential of protein hydrolysates and peptides from common bean(PhaseolusvulgarisL.):A review[J]. Food Research International,2015,76(1):39-50.

[19]Zarei M,Ebrahimpour A,Abdul-Hamid A,et al. Identification and characterization of papain-generated antioxidant peptides from palm kernel cake proteins[J]. Food Research International,2014,62:726-734.

[20]Sarmadi B H,Ismail A. Antioxidative peptides from food proteins:A review[J]. Peptides,2010,31(10):1949-1956.

[21]Su G,Ren J,Yang B,et al. Comparison of hydrolysis characteristics on defatted peanut meal proteins between a protease extract from Aspergillus oryzae and commercial proteases[J]. Food Chemistry,2011,126(3):1306-1311.

[22]Zhou K,Canning C,Sun S. Effects of rice protein hydrolysates prepared by microbial proteases and ultrafiltration on free radicals and meat lipid oxidation[J]. LWT-Food Science and Technology,2013,50(1):331-335.

[23]叢艷君,薛文通. 活性蛋白質(zhì)和酞的制備及在功能食品中的應(yīng)用[M]. 北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社,2011.

[24]Jiang H,Tong T,Sun J,et al. Purification and characterization of antioxidative peptides from round scad(Decapterusmaruadsi)muscle protein hydrolysate[J]. Food Chemistry,2014,154:158-163.

[25]Chi C,Wang B,Hu F,et al. Purification and identification of three novel antioxidant peptides from protein hydrolysate of bluefin leatherjacket(Navodonseptentrionalis)skin[J]. Food Research International,2014,73:124-129.

[26]陳純馨,孫恢禮,吳嘉輝,等. 超聲波技術(shù)在波紋巴非蛤酶解反應(yīng)中的應(yīng)用[J]. 食品科學(xué),2010,31(20):152-158.

[27]康永鋒,康俊霞,吳文惠,等. 超聲波、微波對(duì)鮭魚肽結(jié)構(gòu)及抗氧化性的影響[J]. 食品工業(yè)科技,2013,34(5):66-71.

[28]王雪芹.鮐魚多肽的抗氧化活性與抗疲勞作用研究[D]. 青島:中國(guó)科學(xué)院大學(xué),2014.

[29]方富永,苗艷麗,程誠(chéng),等. 翡翠貽貝肉復(fù)合酶解物的抗疲勞作用[J]. 中國(guó)食品學(xué)報(bào),2012,12(11):20-23.

[30]施佳慧,朱加進(jìn),陳文聰,等. 鮐鲅魚水解產(chǎn)物抗疲勞作用效果研究[J]. 中國(guó)食品學(xué)報(bào),2010,10(6):77-80.

[31]徐愷,劉元,王亞恩,等. 南極磷蝦脫脂蛋白肽抗疲勞和耐缺氧實(shí)驗(yàn)研究[J]. 食品科學(xué),2011,32(11):310-313.

[32]Ding J,Li Y,Xu J,et al. Study on effect of jellyfish collagen hydrolysate on anti-fatigue and anti-oxidation[J]. Food Hydrocolloids,2011,25(5):1350-1353.

[33]王維民,謝書越,穆利霞,等. 抗腫瘤活性肽的研究進(jìn)展[J]. 食品工業(yè)科技,2015,36(2):368-372.

[34]Umayaparvathi S,Meenakshi S,Vimalraj V,et al. Antioxidant activity and anticancer effect of bioactive peptide from enzymatic hydrolysate of oyster(Saccostreacucullata)[J]. Biomedicine & Preventive Nutrition,2014,4(3):343-353.

[35]Kim E,Kim Y,Hwang J,et al. Purification and characterization of a novel anticancer peptide derived from Ruditapes philippinarum[J]. Process Biochemistry,2013,48(7):1086-1090.

[36]Chernysh S,Irina K,Irina A. Anti-tumor activity of immunomodulatory peptide alloferon-1 in mouse tumor transplantation model[J]. International Immunopharmacology,2012,12(1):312-314.

[37]Wang K,Zhang B,Zhang W,et al. Antitumor effects,cell selectivity and structure-activity relationship of a novel antimicrobial peptide polybia-MPI[J]. Peptides,2008,29(6):963-968.

[38]高捷.鷹嘴豆肽生物活性及構(gòu)效關(guān)系解析[D]. 天津:天津大學(xué),2012.

[39]Gu M,Chen H,Zhao M,et al. Identification of antioxidant peptides released from defatted walnut(Juglans Sigillata Dode)meal proteins with pancreatin[J]. LWT-Food Science and Technology,2015,60(1):213-220.

[40]Chi C,Wang B,Wang Y,et al. Isolation and characterization of three antioxidant peptides from protein hydrolysate of bluefin leatherjacket(Navodonseptentrionalis)heads[J]. Journal of Functional Foods,2015,12:1-10.

[41]Wang B,Gong Y,Li Z,et al. Isolation and characterisation of five novel antioxidant peptides from ethanol-soluble proteins hydrolysate of spotless smoothhound(Mustelusgriseus)muscle[J]. Journal of Functional Foods,2014,6:176-185.

[42]Chi C,Hu F,Wang B,et al. Antioxidant and anticancer peptides from the protein hydrolysate of blood clam(Tegillarcagranosa)muscle[J]. Journal of Functional Foods,2015,15:301-313.

[43]Senphan T,Benjakul S. Antioxidative activities of hydrolysates from seabass skin prepared using protease from hepatopancreas of Pacific white shrimp[J]. Journal of Functional Foods,2014,6:147-156.

[44]張玉鋒.羅非魚皮抗氧化肽的制備與分離純化[D]. 昆明:昆明理工大學(xué),2013.

[45]劉媛,王健,牟建樓,等. 扇貝貝肉抗氧化肽制備及體外抗氧化實(shí)驗(yàn)研究[J]. 食品工業(yè)科技,2014(8):206-209.

[46]蔣海萍.藍(lán)圓鲹蛋白制備抗氧化肽的研究[D]. 南寧:廣西大學(xué),2014.

[47]Zhang Y,Duan X,Zhuang Y. Purification and characterization of novel antioxidant peptides from enzymatic hydrolysates of tilapia(Oreochromisniloticus)skin gelatin[J]. Peptides,2012,38(1):13-21.

[48]劉永,梁仕華,洪秀榕,等. 羅非魚鱗抗氧化肽的制備與抗脂質(zhì)過(guò)氧化性能[J]. 食品工業(yè),2013,34(11):133-136.

[49]李致瑜,張翀,田玉庭,等. 大黃魚內(nèi)臟抗氧化肽的穩(wěn)定性研究[J]. 現(xiàn)代食品科技,2016,32(1):151-158.

[50]江勇,汪少蕓,饒平凡. 鯊魚皮明膠水解肽的制備、分離純化與抗氧化活性研究[J]. 中國(guó)食品學(xué)報(bào),2012,12(3):28-33.

[51]范建鳳,王澤南,楊柯,等. 蟹抗氧化肽的分離純化及活性研究[J]. 食品科學(xué),2010,31(13):48-51.

[52]張暉,唐文婷,王立,等. 抗氧化肽的構(gòu)效關(guān)系研究進(jìn)展[J]. 食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào),2013,32(7):673-769.

[53]Sudhakar S,Nazeer R A. Structural characterization of an Indian squid antioxidant peptide and its protective effect against cellular reactive oxygen species[J]. Journal of Functional Foods,2015,14:502-512.

[54]Chi C,Hu F,Wang B,et al. Purification and characterization of three antioxidant peptides from protein hydrolyzate of croceine croaker(Pseudosciaenacrocea)muscle[J]. Food Chemistry,2015,168:662-667.

[55]王繼宏.南極磷蝦抗氧化肽制備和純化的研究[D]. 上海:上海海洋大學(xué),2015.

[56]Ngo D,Kang K,Ryu B,et al. Angiotensin-I converting enzyme inhibitory peptides from antihypertensive skate(Okamejeikenojei)skin gelatin hydrolysate in spontaneously hypertensive rats[J]. Food Chemistry,2015,174:37-43.

[57]張艷萍,戴志遠(yuǎn),張虹. 紫貽貝酶解物中降血壓肽的超濾分離[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè),2010,36(9):46-51.

[58]張婷.厚殼貽貝酶解物的制備及其降血壓肽的分離純化、結(jié)構(gòu)表征[D]. 杭州:浙江工商大學(xué),2011.

[59]張政委,劉旭輝,周俊峰,等. 酶解馬氏珠母貝肉制備降血壓肽工藝條件優(yōu)化[J]. 海洋科學(xué),2008,32(8):25-29.

[60]吳靖娜,許永安,王茵,等. 羅非魚魚皮膠降血壓肽的初步分離及性質(zhì)研究[J]. 食品工業(yè),2012,33(11):90-93.

[61]劉淑集,王茵,吳成業(yè),等. 壇紫菜降血壓活性肽的分離純化及分子質(zhì)量測(cè)定[J]. 食品科學(xué),2011,32(2):213-217.

[62]Kapel R,Rahhou E,Lecouturier D,et al. Characterization of an antihypertensive peptide from an Alfalfa white protein hydrolysate produced by a continuous enzymatic membrane reactor[J]. Process Biochemistry,2006,41(9):1961-1966.

[63]Wijesekara I,Qian Z,Ryu B,et al. Purification and identification of antihypertensive peptides from seaweed pipefish(Syngnathusschlegeli)muscle protein hydrolysate[J]. Food Research International,2011,44(3):703-707.

[64]賈俊強(qiáng),馬海樂,王振斌,等. 降血壓肽的構(gòu)效關(guān)系研究[J]. 中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2009,24(5):110-114.

[65]Ko S,Kang N,Kim E,et al. A novel angiotensin I-converting enzyme(ACE)inhibitory peptide from a marine Chlorella ellipsoidea and its antihypertensive effect in spontaneously hypertensive rats[J]. Process Biochemistry,2012,47(12):2005-2011.

[66]Lee J K,Jeon J,Byun H. Antihypertensive effect of novel angiotensin I converting enzyme inhibitory peptide from chum salmon(Oncorhynchusketa)skin in spontaneously hypertensive rats[J]. Journal of Functional Foods,2014,7:381-389.

[67]伍善廣.長(zhǎng)蛇鯔魚肉蛋白制備分離降血壓肽研究[D]. 南寧:廣西大學(xué),2013.

[68]汪少蕓,趙珺,吳金鴻,等. 抗凍蛋白的研究進(jìn)展及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J]. 北京工商大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011,29(4):50-57.

[69]金周筠,劉寶林. 抗凍蛋白及其應(yīng)用前景[J]. 食品研究與開發(fā),2014,35(20):142-146.

[70]Wang S,Zhao J,Chen L,et al. Preparation,isolation and hypothermia protection activity of antifreeze peptides from shark skin collagen[J]. LWT-Food Science and Technology,2014,55(1):210-217.

[71]丁云超,張士璀. 海洋動(dòng)物抗菌肽研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)海洋藥物,2013,32(6):87-96.

[72]Qin C,Huang W,Zhou S,et al. Characterization of a novel antimicrobial peptide with chiting-biding domain from Mytilus coruscus[J]. Fish & Shellfish Immunology,2014,41(2):362-370.

[73]丁進(jìn)鋒,蘇秀榕,李妍妍,等. 海蜇膠原蛋白肽的降血脂及抗氧化作用的研究[J]. 天然產(chǎn)物研究與開發(fā),2012,24(3):362-365.

[74]張輝.牡蠣活性肽降血糖和抑制ACE作用研究[D]. 南寧:廣西醫(yī)科大學(xué),2009.

[75]張巖,吳燕燕,李來(lái)好,等. 酶法制備海洋活性肽及其功能活性研究進(jìn)展[J]. 生物技術(shù)通報(bào),2012(3):42-48.

[76]伊鵬,李英新,張萌萌,等. 海洋多肽類化合物研究進(jìn)展[J]. 藥物生物技術(shù),2014,21(3):264-269.

[77]Uhlig T,Kyprianou T,Martinelli F G,et al. The emergence of peptides in the pharmaceutical business:From exploration to exploitation[J]. EuPA Open Proteomics,2014,4:48-69.

Research progress on the marine bioactive peptides

LIN Duan-quan,GUO Ze-bin,ZHANG Yi,FU Wei-qing,ZHENG Bao-dong*

(College of Food Science,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,China)

Marine bioactive peptides have become a hot research topic in food industry,because they have many advantages,such as functional diversity,extensive sources,strong specificity,small poisonous side effects,etc. At present,a lot of researches on marine bioactive peptides are carried out both at home and abroad. This paper summarized the results of the research in recent years from two angles including sources(e.g. direct extraction and controllable enzymatic hydrolysis)and functions(e.g. anti-fatigue,anti-tumor,anti-oxidant,anti-hypertension,etc). Finally,the prospect based on the problems of the present researches was made.

marine bioactive peptides;source;preparation;function

2016-02-23

林端權(quán)(1991-)，男，碩士研究生，研究方向：食品營(yíng)養(yǎng)與化學(xué)，E-mail：lduanquan11@163.com。

鄭寶東(1967-)，男，博士，教授，研究方向：食品科學(xué)與工程，E-mail：zbdfst@163.com。

福建農(nóng)林大學(xué)高水平大學(xué)建設(shè)項(xiàng)目(612014043)；福建省高等學(xué)校科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)支持計(jì)劃(閩教科[2012]03號(hào))。

TS254.1

A

1002-0306(2016)18-0367-07

10.13386/j.issn1002-0306.2016.18.062