油料饼粕中活性肽的提取及生理功能研究进展

郭婷婷，万楚筠，黄凤洪，曾 涛

(1.中国农业科学院油料作物研究所，武汉 430062； 2.油料脂质化学与营养湖北省重点实验室，武汉 430062)

综合利用

油料饼粕中活性肽的提取及生理功能研究进展

郭婷婷1，万楚筠1，黄凤洪1，曾 涛2

(1.中国农业科学院油料作物研究所，武汉 430062； 2.油料脂质化学与营养湖北省重点实验室，武汉 430062)

饼粕作为油料作物生产加工的副产物，是一种优质蛋白质资源，可通过水解制得活性肽。介绍了油料饼粕中活性肽的提取，详细阐述了其降血压、抗氧化、降血脂和降胆固醇、抗肿瘤活性，并就目前研究状况对其前景进行了展望。

油料饼粕；活性肽；提取；生理功能

饼粕是油料作物经压榨、浸提等工艺加工后的副产物，每年产量近2 200 万t。在我国，由于饼粕深度开发水平较低，甚至相应理论的研究尚未完成，限制了其附加值的提升，常被作为畜禽饲料低值出售。随着学者对饼粕的深入研究，发现饼粕可用于提取一系列功能因子。饼粕成分随品种、加工条件等因素的不同而有较大差异。通常饼粕中蛋白质含量为30%～50%，脂肪含量为1%～8%，灰分含量为5%～10%。

饼粕蛋白是一种来源广泛、营养价值较高的植物蛋白，经酸碱或酶水解后可得到活性多肽。研究发现饼粕多肽在抗氧化、降血压、抗肿瘤、增强免疫及降血脂等方面有较高的生物活性。饼粕多肽具有优良的理化特性[1]:①低黏度，低相对分子质量的多肽在50%的高浓度下仍然保持较好的流动性；②高溶解性，饼粕蛋白与其他蛋白质一样，在等电点处易形成沉淀，但多肽仍会保持溶解状态；③强吸水性，一般饼粕多肽的吸水性要高于蛋白质；④低渗透压，多肽被人体摄入后不会出现腹泻的情况。

1 油料饼粕活性肽的提取

1.1 饼粕蛋白原料前处理

蛋白质的结构是各种吸引和排斥相互作用的净结果，在天然状态的生理条件下是热力学最稳定的状态，其吉布斯自由能最低。蛋白质在热、机械、静液压等处理后，分子将产生一个新的平衡结构，其构象会发生不同程度的变化。蛋白质经适当热处理，可引起活性基团的暴露，增加蛋白质与酶之间的交互作用，利于水解。当热处理温度为100℃时，菜籽蛋白水解度最大；且随着热处理时间的延长，菜籽蛋白水解度增大，最大可达18.51%[2]。此外，田珍珍等[3]利用双螺杆膨化机处理双低菜籽粕发现经挤压膨化加工后，菜籽粕中蛋白质总量基本没有变化，但其分散指数会有一定程度的降低。物料进行膨化加工时，膨化腔的高温、瞬时的高压以及剪切力都会导致蛋白质发生变性。蛋白质变性之后表面疏松多孔，使蛋白酶更容易进入蛋白质的内部，对蛋白酶的水解有促进作用。

1.2 饼粕活性肽的制备

目前，工业上水解油料饼粕蛋白制备多肽最常用的方法为酶解法。同一底物在不同的蛋白酶作用下，水解效率、水解程度以及水解产物的组成及功能会有所不同。选择合适的蛋白酶，有利于提高蛋白质的水解效率和获得理想特性的水解产物。应用于饼粕蛋白水解制备多肽的蛋白酶主要有碱性蛋白酶(内切酶，作用于疏水性氨基酸-COOH)、中性蛋白酶(内切酶，作用于Try-、Phe-、Tyr-COOH)、木瓜蛋白酶(内切酶，作用于含巯基氨基酸)、胰蛋白酶(内切酶，作用于Lys、Arg-COOH)、胃蛋白酶(内切酶，作用于Try-、Phe-、Met-COOH)、风味蛋白酶(内切酶，一般与其他酶复合使用)、复合蛋白酶等[4]。

2 油料饼粕活性肽的生理功能

现代营养学研究发现，蛋白质经消化酶水解后，以短肽(2～7个氨基酸)形式被机体直接消化吸收的比例远大于以游离氨基酸形式的吸收[9]。肽的吸收主要是由依赖H+浓度或Ca2+浓度的主动转运过程、具pH依赖性的非耗能性Na+/ H+交换系统[10]以及谷胱甘肽转运系统[11]完成的，且短肽的直接吸收可避免氨基酸之间的竞争吸收，效率更高，利于机体中不同组织和器官的利用。即短肽的生物效价和营养价值比氨基酸更高。

2.1 降血压活性

肾素-血管紧张素系统(RAS)和激肽释放酶-激肽系统 (KKS)一直以来就被认为是血压调节中的主要系统。其调节机制如下：RAS途径中，血管紧张素原在肾素作用下水解为血管紧张素-Ⅰ(AT-Ⅰ)。AT-ⅠC端二肽(His-Leu)由血管紧张素-Ⅰ转化酶(ACE)切割成为活化状态的血管紧张素-Ⅱ (AT-Ⅱ)。AT-Ⅱ是目前研究证实的最强血管收缩剂。AT-Ⅱ可导致血管收缩，刺激醛固酮分泌，促进人体肾脏对Na+、K+的吸收，血压升高。血管的收缩压和舒张压升高将直接促进KKS中血管舒缓激肽的合成与激活，导致一氧化氮合成酶(NOS)的激活，产生一氧化氮，促进血管舒张，从而抗血压升高。此外，研究表明ACE使舒缓激肽失活[12]，即增加ACE可导致双重作用：防止血管舒张，激活血管收缩。

最早的ACE抑制剂是由Ferreira等[13]在蛇(Bothropsjararaca)毒中发现的活性短肽，其后进一步证实其他来源的多肽同样具有ACE抑制功效。短肽的ACE抑制活性与其相对分子质量大小密切相关。研究发现，低相对分子质量肽降血压效果优于高相对分子质量肽。Aluko[14]水解菜籽粕得到了相对分子质量低于1 kD的降血压肽。冷榨花生粕肽经超滤分离后相对分子质量低于1 kD的组分ACE抑制效果最好，相对分子质量高于5 kD的组分抑制活性最差。建立ACE抑制动力学模型(Lineweaver-Burk)，花生短肽对ACE的抑制模式为竞争性抑制[15]。短肽的ACE抑制活性还与其分子结构有关。对自发性高血压大鼠(SHR) 一次给予1～10 mg/kg芝麻粕多肽，发现其有显著的降血压作用，分离鉴定抑制ACE活性肽段结构为Leu-Gln-Pro，Leu-Lys-Tyr和Leu-Val-Tyr，抑制常数(Ki)分别为0.50、0.48 μM和0.92 μM[16]。Li等[17]认为肽链的C端的氨基酸，对抑制活性有重要作用，尤其是C端为芳香族氨基酸如Try、Phe和Pro时，抑制活性很强。龚吉军[18]对碱性蛋白酶Alcalase酶解所得油茶粕多肽(MW<3 kDa)进行分析，发现C端Phe和Leu含量很高，进一步动物实验结果显示该多肽SHRs的动脉ACE活性受到显著抑制。

需要强调的是虽然目前动物及体外实验证实抗血压升高肽可抑制ACE活性达到降血压功效，但机体血压升高的过程非常复杂，原因更加复杂，更多的体内实验及临床数据还有所欠缺，有关解决高血压问题的有效方法仍需不断摸索。

2.2 抗氧化活性

由于生物体具有多个抗氧化系统，其相互关系并不清楚，无法真实模拟生理环境，故目前评价功能因子抗氧化能力多采用体外测定方法，且各方法都仅测定了抗氧化能力的某一方面，无法评估多条抗氧化途径综合能力。

2.3 降血脂和降胆固醇活性

心血管疾病是人类健康最大的威胁，据世界卫生组织报道全球死于心血管疾病的人数占死亡总数的30%，且随着社会经济的发展，预计心血管疾病将成为人类死亡的单个首因。根据现代中医临证经验和现代医学实验研究发现，引发心血管疾病的主要原因是动脉内膜过量血脂、血糖及血液其他成分沉积造成的动脉粥样硬化[22]。

龚吉军[18]利用碱性蛋白酶酶解油茶粕制得多肽，建立SD大鼠高血脂模型，结果表明低、中、高剂量的油茶粕多肽均可显著降低血清中总胆固醇(TC)与甘油三脂(TG)含量、动脉硬化指数(AI)，提高高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平，提示油茶粕多肽具有良好的降血脂功效，可有效降低动脉粥样硬化的风险。Cho等[23]酶解大豆蛋白分离到一种八肽(FVVNATSN)，该肽对离体培养的HepT9A4人肝细胞的低密度脂蛋白受体(LDLR)具有极强的激活作用。推测这可能是大豆小肽具保肝、护肝功效的原因之一。有学者采用基因定点诱变和酶解技术，从大豆蛋白中水解分离了多种具有降低胆固醇活性的肽段，如LPYPR、LPLPR等[24]。日本批准大豆肽作为降低胆固醇的特定保健食品。

豆粕多肽发挥降血脂、降胆固醇活性主要有以下几种途径[25-26]：①增强血液中的脂酶及载脂蛋白A-1(Apo AI)含量，降低载脂蛋白B(Apo B)含量，提高肝脏对脂蛋白的转运、转化，防止脂肪过量沉积； ②阻止LDLR表达，促进胆汁酸合成，降低机体对胆固醇的重吸收，增加其粪便排泄；③促进LDLR合成及脂质合成酶基因表达，抑制脂肪酸的合成，刺激甘油三脂的降解。

饼粕多肽相对分子质量大小、氨基酸序列及肽链空间结构与其降血脂活性都有重要的关系。目前相关研究鲜有报道，需对其结构进行进一步追踪，更深层次地研究其构效关系，为更有效控制蛋白质水解获得活性靶肽提供指导。

2.4 抗肿瘤活性

研究表明，植物活性多肽可抑制肿瘤生长，降低癌症死亡率。Kim等[27]证实了豆粕多肽具有抗肿瘤活性，其活性多肽结构及氨基酸序列为X-Met-Leu-Pro-Ser-Tye-Ser-Pro-Tyr。肿瘤的产生是多种因素综合作用的结果，饼粕多肽的抗肿瘤机制也是多方面的。薛照辉[28]以双低油菜籽脱壳饼粕(华杂3号)为原料，经复合蛋白酶水解、纯化制备功能性多肽RSP，结果发现100、150 mg/(kg·d)的RSP能抑制移植性肿瘤S180的生长，同时RSP使荷瘤小鼠血清中的SOD值升高，MDA值降低，说明RSP可能是通过其抗氧化性和提高小鼠的免疫能力来抑制肿瘤生长。另外，菜籽饼粕多肽有诱导肿瘤细胞凋亡作用。MTT实验证明，RSP对宫颈癌Hela细胞增殖有明显抑制作用，并呈时间-效应和剂量-效应关系。RSP处理后的Hela细胞荧光双染色后出现凋亡细胞典型特征，TUNEL检测发现阳性特征，并且所出现的凋亡特征均和RSP处理浓度呈正相关。对大豆中提取的抗有丝分裂肽的抗肿瘤情况进行分析，发现其对有丝分裂、细胞增殖的抑制起到抗肿瘤的作用[29]。

2.5 其他功能活性

与其他生物活性肽类似，饼粕多肽除了抗氧化、降血压、降血脂和降胆固醇、抗肿瘤功效外，还具有其他方面的活性。如增强免疫、调节神经、抗艾滋病病毒(HIV)活性[30]、抗菌活性等。龚吉军[18]用环磷酰胺(Cy)处理小鼠建立免疫抑制动物模型，不同剂量油茶粕多肽均可对抗由Cy所致免疫降低的作用，HC50、巨噬细胞的吞噬指数和吞噬率显著提高。中、高剂量的油茶粕多肽还可缓解模型组小鼠免疫脏器的损害，并呈剂量-效应关系。HIV 蛋白酶在HIV复制过程中起着重要作用，是装配新HIV分子所必需的关键酶。Yust等[31]用碱性内切酶水解菜籽蛋白得到目标多肽，测定大肠杆菌表达HIV蛋白酶的增长来评价抑制活性。结果表明，菜籽多肽可以被培养基中细胞吸收，有效抑制HIV蛋白酶。利用尺寸排阻色谱法纯化可收集到两个富含HIV蛋白酶抑制肽的肽段。Das等[32]用酶膜反应器制备了芝麻蛋白水解产物，超滤得到多肽。研究其对绿脓杆菌和枯草芽孢杆菌的抗菌作用发现低相对分子质量肽段均能抑制两种致病菌的生长，且对绿脓杆菌的抑制效果优于枯草芽孢杆菌。提示该类短肽有作为抑菌剂的开发潜力。

3 展 望

油料饼粕作为一种新型活性肽原料，加强对其进一步深加工及充分开发利用研究具有非常重要的意义。就目前研究来看，我国对其研究存在一些不足。首先是短肽功能性科研与市场化有较大脱节。大多数深入研究还处于实验室小试阶段，未能大规模生产，而市面上的短肽类产品只能作为辅助原料应用，对其具体功能活性及应用效益了解甚少。现在市场上几乎没有特定功能活性的肽类产品。再者就是不同原料肽的特定功能活性有待明确。尽管一般蛋白原料具有多种活性，但其最强生理功效有所不同，需通过研究相应短肽的功能活性与氨基酸序列或分子结构之间的关系来确定其专门活性，以期实现其功能高效生产。

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Advance in extraction and physiological function of active peptide in oil cake and meal

GUO Tingting1，WAN Chuyun1，HUANG Fenghong1，ZENG Tao2

(1.Oil Crops Research Institute，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Wuhan 430062，China；2.Hubei Key Laboratory of Lipid Chemistry and Nutrition，Wuhan 430062，China)

As the main by-products in oilseeds production，oil cake and meal are a kind of excellent protein resource，and can be hydrolysed to prepare active peptide.The extraction of active peptide in oil cake and meal was introduced and its physiological functions were elaborated in detail，such as reducing blood pressure，anti-oxidation，reducing blood lipid，lowering cholesterol and anti-tumor.Moreover，the development on studies of active peptide was prospected.

oil cake and meal; active peptide; extraction; physiological function

2016-05-16；

2016-10-24

国家自然科学基金(31501409)；中国农业科学院科技创新工程(CAAS-ASTIP-2013-OCRI)

郭婷婷(1989)，女，硕士，研究方向为饼粕蛋白生物酶法制取新技术(E-mail)Tingtinguo23@sina.com。

万楚筠，博士(E-mail)tomwan@vip.qq.com；黄凤洪，研究员，博士生导师(E-mail)huangfh@oilcrops.cn。

TS229;TS218

A

1003-7969(2017)02-0120-05