20191015 周二

Food Funct (IF: 3.2，1区)

推荐人|史晨杉

内容介绍

●研究背景

这篇综述着重于动物副产品和肉类废物中生物活性肽（BP）的鉴定。首先，描述肽可能具有的主要生物活性，并讨论其评估方法。其次，研究这些BP的各种来源。然后，将详细介绍生成BP的技术和工具，以便在最后一部分讨论如何使用和吸收肽。BP具有多种生物活性，可以替代合成分子。电脑是了解和预测蛋白质释放的BP及其潜在活性的有用工具。但是，通常需要进行体外验证。尽管BP的使用受到有关应用领域的严格规定的强制，但它们的生物利用度和生物利用度也受到限制。因此，胃肠消化过程中测试肽的稳定性也是十分必要的。

●研究内容

图：不同生物活性肽的作用机制。(a)抗高血压肽对肾素/血管紧张素系统(RAS)的作用机制。血管紧张素转换酶。(c)抗菌肽的作用机制。(d)抗糖尿病肽的作用机制。(e)抗癌肽机制的例子。(f)抗炎肽的作用机制。(g)抗胆固醇肽的作用机制。

1.主要生物活性肽

抗高血压活性肽：这种肽主要作用于肾素血管紧张素系统(RAS)，通过控制肾素和血管紧张素转换酶(ACE)。抗高血压作用取决于氨基酸的组成。事实上，肽越小，活性越强。高效的ACE肽主要由疏水性氨基酸组成或n端支链氨基酸以及c端脯氨酸、芳香、支链或碱性氨基酸。例如，Rao等人设计了高效的抗高血压肽Ile-Lys-Pro。利用定量结构活性关系(QSAR)方法可以部分地发现这些抗高血压肽的特异性(以及进一步的活性)。评估抗高血压活性有多种方法。IC50(一种机制中50%的抑制浓度被BP所抑制)的测量是一种参考测量方法，无论BP的活性如何，都可以用来估计其效率。此外，还可以利用自发性高血压大鼠(SHRs)来评估体内的抗高血压活性。根据文献，降压活性是BPs释放最多的活性。BIOPEP数据库中3786条肽段里有947个抗高血压序列。

抗氧化肽：抗氧化肽可以通过阻止自由基的产生或清除活性氧(ROS)来防止或抑制氧化。每一个BP可能被证明对特定类型的自由基具有特异性的抑制作用。包含3到16个氨基酸的肽比较大的肽具有更好的抗氧化活性。抗氧化肽可以由金属离子螯合氨基酸、巯基和芳香族氨基酸组成，这样可以使自由基获得质子。此外，n端支链氨基酸组成，增加了它们的疏水性。c末端的色氨酸或酪氨酸具有更高的清除自由基的活性。疏水性氨基酸，如缬氨酸和亮氨酸，与抗氧化活性呈正相关。具有抗氧化活性的内源性肽也有报道。例如，肌肽和鹅肌肽是含组氨酸的二肽，主要分布在骨骼肌上。到目前为止，已经有29种不同的试验被用来测量抗氧化活性。每一种都有自己的特异性，可以靶向特定的氧化途径和自由基抑制，如DPPH清除，脂质过氧化(LPO)抑制。在BIOPEP数据库中，在3786条序列中抗氧化序列622条，是抗高血压肽序列的1.5倍。

抗菌活性肽：迄今为止，抗病毒药、抗菌肽、抗真菌肽和抗寄生虫肽已经成为一大类抗菌肽的组成部分。它们是一类不断增长的天然和合成肽，可以针对病毒、细菌(革兰氏阳性和革兰氏阴性)、真菌或寄生虫。一般来说，AMPs可以通过抑制蛋白质、DNA和RNA的合成、与细胞内某些靶分子相互作用或破坏细胞膜的完整性(与带负电荷的细胞膜相互作用)来杀死细胞。抗菌肽应由至少由7 - 8个氨基酸组成，以形成两亲分子。与ACEi肽相比，AMPs被认为是长肽。事实上，一个经过修饰的肽序列可能会导致其初始活性的丧失，甚至形成一个具有新特性的新的BP，这可能是有毒的。此外，二级结构对这种特定的活性也很重要。其中,α-helixβ-sheet结构是最常见,但最普遍的研究多肽α-helix抗菌肽。因为他们可以更容易地与目标交互细胞膜。此外，肽的活性取决于其氨基酸组成。而大多数抗菌肽是疏水性和阳离子性的。测定抗菌活性有不同的方法，如测定最低抑菌浓度(MIC)。到目前为止，还没有一种基于抑制特定微生物效应的方法被开发出来，例如，可以产生抗氧化剂或抗高血压活性的方法。根据BIOPEP数据库，在3786个报道的生物活性序列中，548个AMPs已被识别。

抗糖尿病活性肽：具有双肽肽酶-4抑制剂活性(DPP-4i)的BPs对2型糖尿病患者有积极作用，因为这些BPs可以控制血液中的葡萄糖水平。这种肽可以阻断双肽肽-4 (DPP-4)酶，导致激素的激活。疏水残基和脯氨酸在肽的第1、2、3、4个n端位置对抑制DPP-4活性具有重要作用。为了表征生物肽的抗糖尿病活性，一种有效的基于抑制DPP-4的体外实验常被使用。根据BIOPEP数据库，在列出的3786个生物活性序列中，有439个是抗糖尿病序列。

其他活性：免疫调节活性；抗胆固醇肽；饱腹感的活性；具有感官特性的肽。

2.生物活性肽的来源

动物制品是最有前途的BPs来源。事实上，众所周知，与植物性食物蛋白相比，动物蛋白具有完整的氨基酸组成。肉制品和副产品是BPs鉴定的最大研究领域之一。

3.生物活性肽的生产

产品内部：老化及肉的发酵。

外部加工：人工合成：人工合成包括两个主要的合成过程:质粒的表达和合成肽的制备。方法的选择取决于所需肽的大小；化学水解。化学水解在酸或碱的存在下，在较高的温度下发生，形成水解物，但应用较少；酶法水解：酶解是最常用于产生BPs的方法。

通常，生物组学方法用于模拟模型，预测性能，并确定所需的分离和纯化步骤。营养基因组学、食品蛋白质组学和食品肽组学是用于BP生产的分析工具，用于研究和确认功能肽的化学、生物学和理化特性。为了评估蛋白质来源产生具有明显生物活性肽的潜力，在体外实验之前可以进行网络研究。但网络数据库有局限性，因此，酶解结合网络分析是利用目标蛋白源的最佳方法。

4. 肽的应用

BP的限制：胃肠环境对血压稳定的影响：一旦肽被吸收，就会面临多种的物理化学环境来使其降解。摄食始于胃，胃的酸性条件或胃酶都可能是化学水解的来源。然后，一旦肽进入小肠近端，pH值的急剧变化(从2到7)和胰酶的存在也可能改变肽的结构。

肽运输机制：一旦BPs进入胃肠道，它们必须被吸收才能到达目标位置。在吸收过程中，肽段通过四种不同的机制进入体循环。

药理学应用：口服给药：口服给药比肠外途径更容易整合生理机制，但也可能引起周围效应。

食品工业的应用：传统食品集合了人们日常消费的所有天然产品，如酸奶、奶酪、牛奶和泡菜。研究表明，这些产品是BPs的天然来源，对人体健康有不同的生理作用，不需要任何特殊作用。BPs也可以用作新型食品。这类食品包括经过加工以改善营养特性的食品。BP在食品工业中的第三类应用是功能性食品的生产，它将食品的固有特性与特定功能结合起来。此外，通过严格的监管程序，BPs还可以用于特殊用途的食品，如弱势群体(婴儿和老年人)的食品。最后，对于食品工业的进一步应用，补充食品是一个值得考虑的有趣类别。它们包括通过添加外源性化合物来增强食物的营养特性。如：香肠可以补充抗糖尿病水解物。