蛋白质的消化吸收及其功能评述.pdf

专题论述 食品科学 2013,Vol.34,No.09 375蛋白质的消化吸收及其功能评述庞广昌，陈庆森，胡志和，解军波(天津市食品生物技术重点实验室，天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津300134)摘 要：蛋白质及其肽类食品，不仅是人体重要的营养物质，而且具有重要的健康功能。大量研究表明，单独食用蛋白质或氨基酸，尽管其氨基酸组成是均衡的，也不如食用酶解肽，这说明蛋白质经过酶解不仅可以为机体提供氨基酸营养，还可以产生多种功能肽，对机体健康发挥重要功能。但是，机体是一个自我调节、自我更新和自稳定系统，它的免疫防御系统不允许异己分子的生物大分子进入机体，特别是蛋白质或多肽，因为它们有可能是入侵者。即使少量蛋白分子可以偶尔进入体内，那主要是因为机体需要从肠道中采集样品，以便认识周围的物质世界，从而针对它们提前构成其获得性免疫防御系统。进入体内的蛋白质或多肽并不是为了让他们发挥功能，而是很快被处理和酶解，由抗原提呈细胞将其抗原决定簇提交给T细胞，由微皱褶(M)细胞负责将完整蛋白传递给B细胞作为抗原表位，激活B细胞，从而构成机体的获得性免疫的基础。本文经过对相关研究成果的综合分析认为：酶解肽主要是通过和胃肠系统中的微生物和受体相互作用发挥其生物功能。另外，和氨基酸相比，短肽，特别是二、三肽更容易被其运载体(PepT1)吸收，而且效率更高，更有利于机体中不同组织和器官的利用，从而构成氨基酸营养吸收和利用的基础，同时对机体营养和吸收控制发挥重要的调节作用。通过对蛋白质的消化和吸收及其功能的评述试图为肽类功能性食品开发提供理论依据和参考。关键词：酶解肽；肽的吸收；肽类运载体(PepT1)；生物活性肽；功能性食品；专用食品Bioactive Peptides:Absorption,Utilization and FunctionalityPANG Guang-chang，CHEN Qing-sen，HU Zhi-he，XIE Jun-bo(Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology,College of Biotechnology and Food Science,Tianjin University of Commerce,Tianjin 300134,China)Abstract：Dietary proteins and their enzymolytic products exert a wide range of nutritional,functional and biological activities for human health.A large number of data showed that protein hydrolytic products are absorbed and transited more effectively than intact protein or free amino acids alone,supporting the notion that digestion is important for its uptake and circulation even if the amino acid compositions are exactly balanced.Furthermore,when the protein was administered orally as a hydrolysate instead of in an intact form or free amino acid,the healthy functions can be observed,suggesting that bioactive peptides can be liberated by proteolytic enzymes.However,the body is a self-regulatory,self-renew,and self-stabilization system,so the immune defense system never allows any dissident biomacromolecules,especially diet proteins and peptides to be taken in,for that maybe some invaders.Even if a small amount of intact proteins are occasionally taken up,which is due to the molecule structure recognition of substances around by sampling from intestinal tract.The major functions are to establish as the adaptive immunity defense system for specific antigens.After absorbed,these peptides will be rapidly hydrolyzed and processed by antigen presenting cells(APC)to present the antigenic determinants to Th cells.The membranous microfold(M)cells can bring intact protein to B cells as antigen epitopes for antibody class switching and secreting.Base on these investigations,diet proteins and corresponding enzymolytic peptides mainly offer their functions by the interaction with gastrointestinal mucosal systems and intestinal microorganisms.On the other hand,the accumulated data have demonstrated that transport of di-and tripeptides is a faster and effective route of uptake per unit of time than their free AA or intact protein by intestinal peptide transporter,PepT1.Furthermore,the di-and tripeptides are more efficiently than free AA or intact protein with the same respective AA compositions,and these peptides may be transported by circulation to different tissues or organs and used for different purpose more efficiently.This review will also provide a theoretical basis for the research and exploitation of bioactive peptides for special foods.收稿日期：2013-03-11基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAD29B07)；天津市科技支撑计划项目(10ZCKFNC01800)作者简介：庞广昌(1956)，男，教授，博士，主要从事食品生物技术和免疫信号通路研究。E-mail：376 2013,Vol.34,No.09 食品科学 专题论述生物活性肽是功能性食品研究的焦点领域，这主要是因为大多数生物功能都是由蛋白质或者多肽行使。而且，现代文明病(现代代谢综合征，或现代生活方式症)的发展和蔓延，使人们谈糖色变、谈脂肪色变，唯独蛋白质，似乎它们从来就是正确生物功能的执行者，从来没有人怀疑它会有什么副作用，这可能就是生物活性肽受到现代人和科学工作者追捧的主要原因。诚然，蛋白质属于大营养，其酶解和消化终产物-氨基酸是机体合成自身所需蛋白质的原料，特别是必需(和半必需)氨基酸，缺少就会患营养缺陷型疾病。但是正因为蛋白质是主要生物功能的执行者，生物必须自主合成蛋白质和多肽，而不能接受其他与自己不同的蛋白质和多肽，以保证自身的稳定性和独立性。而且，包括病毒在内的所有生物，都是由不同的蛋白质构成，允许异源蛋白质进入体内就意味着失去了独立性，默认其他生物对自己的入侵。所以，科学家一直把食物蛋白质作为营养看待，认为食入后都要经过胃肠道消化成氨基酸才能被吸收。如果从这个角度来认识食物蛋白质，只要其氨基酸构成合理(平衡)，所有蛋白质的食用价值都应该是一样的，只要我们给机体提供复合、平衡的氨基酸，机体就应该能够很好地生存。但是，大量事实告诉我们，即使有充足、平衡的氨基酸，生物仍然不能很好地生存！这似乎又告诉我们：食物蛋白没有只提供平衡的营养膳食那么简单，换言之，食物蛋白质不仅仅是为机体提供基本的氨基酸营养，应该还有重要功能。于是产生了一个最基本的问题：食物蛋白质发挥什么功能？如何发挥功能？早在20世纪70年代，Gardner等1就证明了，肠道把短肽吸收进血液循环中是普遍存在的，不仅如此，其吸收速度甚至超过游离氨基酸。这无疑为我们解释短肽可以通过被机体选择性吸收发挥功能提供了重要依据。但是，后来的大量实验又证明：负责吸收和转运这些二肽和三肽的蛋白质是一个PepT家族，其中只有PepT1分布在肠道和肾部；PepT2分布在肾、肺、脑、乳腺和支气管上皮；hPTR3分布在肺、脾、胸腺、脑、肝、肾上腺和心脏；PTR4则分布在脑、视网膜和胎盘。它们显然主要是以二肽和三肽的形式运送氨基酸营养，这些短肽的命运是被体内或细胞内的酶系统降解为氨基酸作为营养2，就象葡萄糖被吸收到体内，再通过血液循环运送到各个器官和组织一样。事实上，PepT1可以传递所有400种二肽和8000种三肽3，说明其不存在选择性和特异性，从而间接证明其主要功能是氨基酸营养的吸收和控制，而不是功能性短肽发挥功能。问题转了一圈似乎又回到了原点：食物蛋白质和肽类即使被消化成二肽或三肽吸收和转运，并不能证明其发挥功能，那么到底是通过什么途径发挥功能的呢？另一个观点是：尽管多数蛋白质食物都被酶解为氨基酸或短肽吸收，但是仍然会有小部分蛋白质或多肽被完整吸收，也许正是由于它们发挥了重要生物功能。已经有大量研究表明，通过哺乳，母亲可以将自己的获得性免疫能力，如免疫球蛋白(IgG)传递给婴、幼儿，口服疫苗也正是因为口服抗原的吸收才可能产生对该抗原的特异性免疫。现在日益引起全世界，特别是发达国家重视的食物过敏问题本身也说明了食物蛋白可能被完整地吸收到体内。事实上，研究证明机体也许正是通过饮食认识了周围的物质世界，从而获得足够多的对周围物质世界的免疫和识别能力。但是，研究同时证明这些蛋白质或多肽的吸收是通过一种微皱褶细胞(M-cell)的吞噬和处理作用来实现的，它是肠道免疫识别异体抗原表位的基础，也是食物过敏、黏膜免疫防御和食源性病原菌感染与致病的基础。可见它很难成为食物蛋白或者多肽发挥生物功能的主要依据。但是，研究结果一再证明，食物蛋白或多肽的确不只为机体提供氨基酸或短肽营养，而是发挥重要的生物功能，例如蜂王之所以是蜂王完全是因为她是吃蜂王浆长大的，是因为蜂王浆中的一种57kD的蛋白质(royalactin，Rol或E-royalactin，ERol)的作用改变了蜂王的信号通路，并通过这些信号改变了她的染色体，改变了表观遗传性状4。这也正是本文要重点讨论的问题。1 体内或体外酶解蛋白质可以获得多种生物活性肽笔者曾经发表文章提出5：营养和贮藏蛋白作为食物蛋白的主要来源，可能蕴含着多种功能序列，所以适当的酶切或消化可以把它们释放出来。其主要理论依据是：营养和贮藏蛋白可能起源于功能蛋白结构域的不同组合，因为在生物进化的历程中，越原始的生物越需要功能蛋白(肽)的简约化，使其有限的编码能力尽量编码生存和繁殖所必需的功能蛋白(酶)。随着生物从简单到复杂的进化，特别是高等动、植物，它们需要为后代提供充足的营养以保证繁衍生息，所以才进化出营养和贮藏蛋白。而这些蛋白质并不是凭空制造出来的，它应该来自功能蛋白或结构域的组合。从生物进化和适应的角度来Key words：enzymolytic peptide；peptide absorption；peptide transporter(PepT1)；bioactive peptides；functional food；special food中图分类号：R151.41 文献标志码：A文章编号：1002-6630(2013)09-0375-17doi:10.7506/spkx1002-6630-201309074专题论述 食品科学 2013,Vol.34,No.09 377推断，这些营养蛋白如果能在为后代提供良好的营养需求之外，也能够提供一些其适应环境所必需的功能多肽当然更具有生存优势。根据这些原理我们不难推测，构成营养和贮藏蛋白的结构域应该具有如下功能：抗微生物、抗氧化等防御功能；各种微量元素、矿物质的结合与传递功能；后代的发育、分化和信号传递功能等。1.1 乳源生物活性肽近年来，已经有大量研究集中在酶解营养和贮藏蛋白释放多种功能的生物活性肽方面。其中最多的研究则聚焦在乳源生物活性肽的研究与开发上。乳品是特殊食品，它是满足婴幼儿营养、发育、分化、提高免疫力等所必需的。这方面已经有大量研究结果和综述性文章发表6-7，在此不再作详细综述。但是需要强调：既然乳是哺乳动物为其婴、幼儿提供的专用食品，是否也能作为成年人群的最佳功能性食品是值得我们深入研究的一个重要课题，因为所有的哺乳动物都不可能一生靠哺乳生存，更不能因为其对婴、幼儿成长和发育有益，而推断其对成年人也具有健康功能。需要对其功能成分，特别是多肽，包括酪蛋白酶解肽的健康功能进行系统研究，特别是体内研究才能科学运用和开发其功能性食品。很显然，乳的功能主要是和婴幼儿发育有关，其中的乳铁蛋白及其酶解产物-乳铁素、免疫球蛋白、先天免疫成分、各种细胞因子等主要用于婴、幼儿发育、分化和免疫防御功能。乳的特异性成分-酪蛋白，曾经被认为只是全营养(高营养价)蛋白，但是近年的研究表明，通过适当酶解可以释放出多种生物活性肽，而且其功能非常广泛，特别是刺激婴幼儿的发育、分化和免疫预防功能。例如，酶解酪蛋白可以释放出多种免疫调节肽、抗微生物肽等，可以提高机体的免疫与防御能力；释放出阿片肽类，可以抗疲劳、改善睡眠、给婴幼儿安慰感，同时可以调节免疫，不产生依赖性；释放出矿物质载体肽(例如：酪蛋白磷酸肽，亦即CPPs)可以促进钙、铁、镁、锌等重要矿物质的吸收，对婴、幼儿骨骼发育具有重要作用；释放出抗血压升高肽，用来抑制血压的过渡升高；释放出酪蛋白糖巨肽发挥抗感冒、控制体质量、调节免疫等多种功能。1.2 卵源生物活性肽和乳相似，卵也是重要的生物活性肽资源，其原因是卵必须为受精卵细胞发育和分化准备好所有的营养、分化和发育条件。在卵生动物孵化过程中，不仅需要足够的全营养，而且随着其代谢过程，应该能够通过酶解其乳白蛋白、乳球蛋白、卵黄等为其发育和分化提供必要的营养和生物活性成分，特别是生物活性肽。除此之外，在卵生动物发育早期，免疫系统尚未健全，所以其先天免疫和获得性免疫的发育、分化和调节是至关重要的。已经有大量卵源生物活性肽开发出来，特别是通过酶解卵蛋白释放生物活性肽方面已经取得了大量研究结果，并有不少相关的综述性文章发表。1.3 其他动物源生物活性肽其他动物，特别是水生生物蛋白，经过适当的酶解也能释放出多种生物活性肽，例如抗微生物肽、抗肿瘤肽、抗血压升高肽、抗氧化肽等。由于水生生物特殊的生态环境，不同的生物个体共同处在一个水域中，互相之间的生存竞争发生在水溶液中，其相互作用也需要在水中进行。这种特殊的相互关系可能进化出很多生物活性成分，特别是食物活性肽。其中最典型的是抗微生物肽，这是几乎所有生物所必需的，特别是水生生物和生活在复杂、肮脏的环境中的动物生存和繁殖所必需的。除此之外，具有毒性作用的成分，肽类也是生存竞争的必要条件。近年来，已经有大量的，各种功能的生物活性肽通过酶解释放出来，其中抗微生物肽、毒素、神经活性肽、氧化还原调节和风味肽最具代表性。1.4 植物源生物活性肽植物的种子是重要的种质资源，是植物抗逆、过冬和繁衍生息的基础。和动物的卵相似，为了保证其胚胎的生存、生长和发育，必需为其子代贮存足够多的营养和活性成分。已经有不少酶解种子及其贮藏蛋白释放生物活性肽的报道。比较集中的研究成果在大豆蛋白酶解肽方面。大豆的特殊性并不仅仅在于其作为重要的植物蛋白资源，还在于其特殊的生理代谢。豆科植物本身就是一个和根瘤菌形成彼此互惠的共生体系，不仅如此，固氮菌固氮所需要的厌氧环境和大豆本身所需要的好氧环境能够实现很好的结合也是豆科植物的最大特性。这个特性需要解决一系列代谢问题。推测恰恰是这些特殊的功能要求导致了大豆蛋白及其酶解肽具有重要的生物功能。近年来，已经报道了很多来自大豆蛋白的生物活性肽，这些不仅使大豆蛋白本身成为人类重要的植物类食品蛋白资源，而且作为功能肽的重要来源。从大豆蛋白酶解释放的生物活性肽以抗肿瘤肽和抗血压升高肽最具特色，与此同时，大豆蛋白已经成为当今最受青睐的具保健功能的蛋白食品之一。2 食源性生物活性肽的主要功能已经报道了多种生物活性肽，其功能可能涉及几乎所有生理功能，其分类也多种多样，很不统一，互相交叉甚至矛盾，急需学术界通过讨论进行规范。有根据其生理活性进行分类的，如抗微生物肽、阿片肽、抗氧化肽等；也有根据人类的感受进行分类的，如鲜味肽、咸味肽、甜味肽或者呈味肽等；还有根据其健康功能(多数是推测)进行分类的，如：抗血压升高肽、抗肿瘤肽、抗血栓形成肽等6。这里仅对有代表性的食源性生物活性肽及与健康的关系进行简单的评述8。378 2013,Vol.34,No.09 食品科学 专题论述2.1 抗血压升高肽(antihypertensive peptides)抗血压升高肽也有人称为降压肽，但是笔者认为按照英文翻译比较准确，因为这类肽只有在血压升高时才会通过抑制血管紧张素转化酶的作用抗血压升高，而不是直接降血压。血压的生理调节(physiological regulation of blood pressure)是通过肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensin system，RAS)和激肽一氧化氮(the kinin NO)系统，一个重要的神经内分泌系统。RAS包括血管紧张素原(angiotensinogen)通过高血压蛋白酶原的蛋白酶水解激活转化为血管紧张素-(angiotensin，AT-)。该反应是RAS途径的第一个关键性调节步骤。AT-接着在碳端组氨酸残基处由血管紧张素-转化酶(angiotensin-converting enzyme，ACE)切割成为活化状态的AT-。AT-是一个血管收缩因子通过结合到相应的受体上发挥作用。这种受体分布在机体的所有组织，从而引起生理上的级联放大作用，导致血管收缩，血压升高。但是过高的AT-水平可能会产生严重的血管收缩，从而使血管的收缩和舒张压升高到非正常水平。此外，激肽-NO系统则涉及到血管舒缓激肽(bradykinin)合成与激活，它可以通过细胞内钙离子浓度的提高导致一氧化氮合成酶(nitric oxide synthases，NOS)的激活，产生NO，促进血管舒张，从而具有抗血压升高的作用。ACE可以降解缓激肽，所以增加ACE可以导致双重作用：防止血管舒张，激活血管收缩。可见通过ACE的抑作用可以实现抗血压升高药物或食品的初步筛选9。另外，直接抑制高血压蛋白原酶(renin)，防止AT-的合成并转化为AT-可能具有比ACE抑制剂更直接的抗血压升高的作用。称此途径为ACE-非依赖性补救糜酶-催化途径(ACE-independent alternative chymase-catalyzed pathway)10。需要强调的是：这些方法的特点是可以实现抗血压升高肽的高通量的初步筛选，但这仅仅是体外实验，和体内实验是两回事。因为机体血压升高的过程非常复杂，原因更加复杂，有关高血压的病因学问题仍然不断困惑着我们。2.1.1 ACE-抑制食物蛋白酶解肽通过ACE抑制活性筛选RAS调节肽的创建性工作是在蛇(Bothrops jararaca)毒中作出的11，之后，很快得到了广泛关注，迅速用来进行食源性抗血压升高肽的筛选研究。已经先后在植物、动物、微生物等非常广泛的食物资源中筛选出多种此类生物活性肽。当然研究最多的还是集中在乳、鱼、蛋、大豆蛋白。与此同时，对其分离方法12、氨基酸序列和活性的关系、半抑制浓度、构效关系等也有大量报道13。2.1.2 高血压蛋白原酶-抑制食源性酶解肽最近的研究已经证明在ACE抑制的基础上进一步通过高血压蛋白原酶的抑制活性可以筛选到系列食源性抗血压升高肽，而且证明其治疗高血压的潜力明显好于仅仅通过ACE抑制所筛选的肽。最初的报道是通过蛋白酶水解亚麻仁蛋白后，进行超滤获得低分子质量组分，然后再进行高血压原酶活性抑制筛选，获得了一个组分，其IC50达到1.222.81mg/mL14。该组分再经过ACE抑制筛选也表现出较低的半抑制质量浓度。这种具有双重抑制活性的组分可以潜在地增加抗血压升高作用。之后，其他相似的研究，如酶解豌豆和火麻仁种子蛋白所进行的抗血压升高肽的双重筛选研究15获得高血压蛋白原酶半抑制质量浓度(IC50)达到0.81mg/mL，ACE的IC50达到0.67mg/mL。此外，Li等16从豌豆蛋白酶解肽中分离到3种二肽：Ile-Arg，Lys-Phe和Glu-Phe，它们分别具有较弱的半抑制活性(IC50：9.2、17.8、22.6mmol/L)，但是其组合在一起的活性则很高，证明它们具有增效作用。与此同时，科学家也进行了大量构效关系、序列与活性关系的研究17。2.1.3 食源性抗血压升高肽的体内研究只有通过食用才是真正意义上的食品。所以笔者认为体外实验的参考价值十分有限，对于药物或者纯粹的基础理论研究只是不得已而为之，但是对于食品科学研究，只有体内实验才具有科学意义。体外的RAS酶抑制剂筛选方法为我们提供了一个高通量的离体筛选系统，但是只有经过体内实验研究才有一定的参考价值。近年来，ACE-和高血压蛋白原酶抑制剂-大麻籽蛋白水解物诱导的对血压升高的抑制作用分别通过自发性高血压大鼠(spontaneously hypertensive rats，SHR)实验得到了证明15。早在1995年18，来自乳蛋白酶解的三肽：Ile-Pro-Pro和Val-Pro-Pro的实际降压作用也得到了动物实验验证。此外，70个高血压的高加索人每天服用7.5mg的Ile-Pro-Pro，连续4周，其血压得到了明显控制19。这些抗血压升高肽的作用可能与服用形式、剂量和时间长短以及遗传背景，特别是高血压的病因有复杂的关系。例如，也有研究表明，本来具有降压作用的乳源三肽在高血压前期患者服用后24h跟踪器血压变化并没有显著性改善20。显然，跟踪检测血压变化所得到的结果可以为我们提供更可靠的材料。可见，食源性生物活性肽的抗血压升高作用可能通过多条途径，不仅仅是RAS酶活性。而且高血压的产生原因也异常复杂，包括饮食、体质量、情绪和生理状态等因素都会影响血压，而现在的抗血压升高药物或食物筛选的体内实验也仅仅是通过高血压动物模型做出的，人为的高血压实验动物模型只能代表一种病因，对这种高血压有作用并不能表明对所有其他病因所引起的高血压都有作用。2.2 食源性抗氧化肽饮食中的抗氧化物可以为机体内源性酶和非酶抗氧化系统抵御氧化应激提供补充。虽然合成的抗氧化制剂已经被广泛用于食品工业中的食品保藏和贮运，但是食专题论述 食品科学 2013,Vol.34,No.09 379源肽类可能为我们提供天然的抗氧化添加剂。其实蛋白酶解物早就被广泛用于食品和实验系统的保护作用，例如浓度越高的蛋白质稳定性也就越好，牛血清白蛋白常常用作蛋白质，特别是抗体的封闭和保护剂。从生物化学角度，这些保护作用可能正是由于其抗氧化和众数作用。但是，对食源性抗氧化肽的系统研究则只有近年来才引起了学术界的关注。植物和动物蛋白来源的抗氧化肽包括：豌豆、大豆、鱼类、亚麻籽、奶酪、乳清和蛋类。抗氧化肽的特性包括：清除反应性氧(reactive oxygen species，ROS)/自由基和抑制ROS诱导的生物大分子，如脂肪、蛋白质和DNA的氧化和损伤作用。食源性抗氧化肽对自由基的淬灭作用主要是通过参与单电子传递反应21，因此，丰富的可以传递电子的氨基酸侧链对于在生理条件下清除自由基，对于抗氧化肽的抗氧化能力有重要贡献。其他抗氧化机制可能包括：过渡金属螯合物的活性和铁的还原作用。事实上，氨基酸侧链中真正能发挥氧化还原作用的并不多，能够转移电子或金属离子的侧链也有限，所以包括蛋白质及其酶解肽对大分子的保护作用应该还有其他机制，如蛋白质及其酶解肽之间的相互作用所造成的空间位阻、由于其亲水作用所产生的水化层、疏水作用或亲脂作用所产生的膜样结构以及氢键、离子键、范德华力等物理化学性质可能都在其抗氧化和保护中发挥作用。氨基酸侧链的组氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、脯氨酸和芳香族氨基酸都对食源性肽的抗氧化活性有贡献。疏水性氨基酸往往对抗氧化起重要的增强作用，因为它们可以增加抗氧化肽对细胞靶分子的亲和力，例如生物膜上的多不饱和脂肪链22。但是，还不清楚这些抗氧化的氨基酸残基对食物酶解肽复合物的具体贡献，也不清楚这些酶解肽带正或负电荷的具体作用。含巯基的半胱氨酸也可以作为合成谷胱甘肽的前体，谷胱甘肽是一个普遍存在的细胞抗氧化三肽，具有保持系统的氧化还原状态，蛋白质的结构和功能维护等重要生物活性，因此在体内、外发挥重要的生理抗氧化防御作用23。另外，食源性肽也可以通过诱导基因表达，通过细胞组分的变化来抵御氧化应激所产生的损伤作用。在内皮细胞中，一种从沙丁鱼肌肉蛋白制备的二肽Met-Tyr可以刺激血红蛋白加氧酶-1(heme oxygenase-1)和铁蛋白的表达，从而保护细胞免受氧化应激损伤24。最近的研究表明，干酪素不同蛋白酶的水解物表现出不同的抗氧化活性，不依赖于其水解度，在人类T淋巴细胞中它可以增加细胞过氧化氢酶活性和还原型谷胱甘肽的量，但是对超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性没有作用25。虽然干酪素水解物显示出人类T淋巴细胞的剂量依赖性减少，但是，低剂量仍然表现出适度的抗氧化作用。在D-半乳糖-诱导的老化ICR小鼠中，口服水母胶原蛋白水解物可以诱导SOD的增加和谷胱甘肽过氧化物酶合成，并伴随血清和肝脏丙二醛(一种氧化应激标志物)的减少26。虽然上述研究已经取得了一定的研究进展，但是除在食品保藏与加工过程中的应用外，作为保健食品的研究与应用还有很多问题需要解决，特别是体内实验和人体实验。在其作用机制方面也还是需要进行深入研究。2.3 食源性钙调蛋白肽(food protein-derived calmodulin，CaM)Ca-结合肽，亦即CaM，是一种遍在的带负电荷148个氨基酸残基(16.6kD)组成的Ca2+-结合蛋白，具有可以增加细胞内Ca2+的浓度等一系列重要或性27。一些临床上十分重要的酶都需要Ca2+/CaM激活作用，包括：内皮和神经元细胞的一氧化氮合成酶(NOS)、环化核苷酸磷酸二酯酶-1(cyclic nucleotide phosphodiesterase-1，CaMPDE)、三磷酸腺苷酶(adenosine triphosphatase)、磷脂酶(phospholipase A2)、腺苷酸环化酶和蛋白激酶-(protein kinase)28。很多天然的CaM结合蛋白和肽的氨基酸序列揭示出在钙结合位点存在着重复的带正电荷和疏水氨基酸29。带正电荷侧链使得阳离子肽靠电荷作用结合钙，称为CaM结合因子30。食源性阳离子肽也可以结合CaM，从而抑制CaM-依赖性酶活性。早期的工作是从酪蛋白酶解分离到的一种CaM结合肽31，对应s2-酪蛋白的f164179，f183206，f183207和f90109片段，可以抑制CaMPDE活性，IC50分别为38、6.9、1.1、1.0mol/L，对未结合钙的PDE没有作用。在此基础上，s2-酪蛋白水解肽以及来源于其他蛋白质酶解的富含正电荷的CaM结合肽也得到了相关研究。Li等32报道了酶解豌豆蛋白所获得的阳离子肽，并证明可以抑制CaM-依赖性蛋白激酶-活性，为竞争性抑制。从碱性蛋白酶水解亚麻籽蛋白获得的2种阳离子肽也可以结合CaM，并可以抑制内皮和神经元细胞的NOS33，分别属于混合型和非竞争性抑制。此外，近来的研究还显示，来自蛋清溶菌酶的阳离子肽既可以抑制CaMPDE也可以抗氧化34。2.4 降血脂和降胆固醇肽食物蛋白质酶解也可以释放具有降低胆固醇和血脂作用的肽。食源性降血脂和降胆固醇肽，这些蛋白质包括大豆蛋白35、乳蛋白36、荞麦蛋白37、卵白蛋白38和鱼类蛋白39。然而，酶水解也可能导致抗降血脂肽的产生40。大多数这方面的研究工作集中在大豆蛋白水解肽或水解液。大豆蛋白水解肽的降胆固醇和降血脂作用的动物和人体实验室分别由Aoyama41和Hori42等用7S大豆球蛋白(-conglycinin，-伴大豆球蛋白)做出的。该蛋白的一个亚基可以强烈上调低密度脂蛋白(low-density lipoprotein，LDL)受体表达，从而提高低密度脂蛋白的吸收和降解43。380 2013,Vol.34,No.09 食品科学 专题论述该肽负责激活作用的结构域已经鉴定来自-亚基，并进行了序列测定44。这是一种24个氨基酸残基构成的肽，对应于-亚基的127150序列，对体外培养的Hep G2细胞可以通过增加LDL受体介导的LDL吸收调节胆固醇代谢平衡。此外，Cho等35也从大豆蛋白酶解液中分离到一种八肽(FVVNATSN)，对离体培养的HepT9A4人肝细胞的LDL受体具有极强的激活作用。这可能也是大豆蛋白酶解所释放的小肽具有保肝、护肝作用的原因之一。这些作用也在研究中得到证实，该项研究工作用细菌蛋白酶水解无大豆异黄酮的7S-伴大豆球蛋白获得一种生物活性肽，命名为ApoB-100，具有极低密度脂蛋白(very low-density lipoprotein，VLDL)及其降解并减少其合成的作用。这些研究结果支持先前有关大豆-伴大豆球蛋白有益于人体血浆三酰甘油控制45的研究结果。除改变基因表达之外，大豆蛋白酶解液和肽组分还表现出降胆固醇活性，这种活性是通过在肠道中结合胆酸和中性固醇类，从而通过增加排泄和清除作用来实现46。大豆蛋白水解液可以依赖其疏水性结合到胆酸上生成不溶性大分子47，最早观察到的是荞麦蛋白的胰蛋白酶酶解肽所形成的高分子质量组分48。这说明，即使生物活性肽不能大量跨过肠道上皮进入血液循环，也可以发挥其降血脂作用。因为它可以通过和胆酸以及外在的胆固醇结合依赖其疏水作用清除它们。有两种大豆来源的抗癌多肽-Lunasin(Lunasin XP-R和LunaSoyTM)已经进行了商业化生产，主要用于降胆固醇食品添加剂。Lunasin是一种43个氨基酸残基的多肽，分子质量5.4kD，存在于大豆、大麦、黑麦和小麦中49。Lunasin通过阻断组蛋白H3的Lys4残基的乙酰化作用从而降低3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶(HMG-CoA reductase)生成，从而减少胆固醇的生物合成发挥其降胆固醇活性。Lunasin还可以增加细胞LDL受体的合成，从而促进血浆LDL胆固醇的去除。进一步的研究应该集中在其作为食品口服后对高胆固醇血症群体的实际治疗和预防作用。2.5 食源性抗肿瘤肽具有抗癌作用的肽被称为抗癌肽，或抗肿瘤肽，来自食物蛋白酶解的此类肽也经常报道。大量有关抗癌肽的研究来自大豆抗癌肽-Lunasin。Lunasin的抗癌作用主要表现在对化学和病毒癌基因所引起的癌症，其作用机制是通过抑制组蛋白乙酰基转移酶(histone acetyl transferase，HAT)对组蛋白进行的特异性乙酰化和脱乙酰化途径的调节作用。H3和H4的乙酰化抑制作用可以抑制细胞周期进程，使之停留在G1/S期，从而诱导癌细胞凋亡。虽然Lunasin在细胞培养中显示出非常好的抗癌潜力，但是其分子质量对于其口服后的吸收和活性以及实际的抗癌作用仍然存在很多问题。据Dia等50报道，在口服含Lunasin的大豆蛋白的人体实验中，Lunasin吸收率为4.5%。他们还在血浆中测定到其他的Lunasin衍生肽的序列，认为这些肽可能是在胃肠道和血浆中被蛋白酶降解所产生的。另一项研究报道，来自黑麦的Lunasin可以有效地吸收进血液并到达肝、肾，而且保留了母体分子的抗癌HAT抑制活性51。有人认为，在富含Lunasin的食品中存在的蛋白酶抑制因子可能起到保护Lunasin免遭胃肠道消化作用。进一步的研究需要弄清楚Lunasin的作用机制、吸收到血液循环的动力学、代谢动力学、作用的靶细胞以及作为抗癌食品的实际治疗和预防效果。除Lunasin之外，其他大豆来源的生物活性肽也有显示出抗癌作用。据Wang等52报道，不同种类的大豆蛋白酶解肽也具有抑制离体培养的白血病细胞(L1210)生存的能力，其IC50为3.5mg/mL到6.2mg/mL，显著低于Lunasin(其IC50为0.078mg/mL)。此外，富含Lunasin的苋属植物(Amaranthus hypochondriacus)谷蛋白的胰蛋白酶酶解组分可以诱导HeLa细胞凋亡，1g/mL和5g/mL剂量处理的凋亡率分别达到30%和38%53。一个相似的研究还证明，大豆蛋白酶解肽的一个组分对离体培养的巨噬细胞样小鼠肿瘤细胞系(P388D1)具有抑制细胞分裂的作用(使靶细胞停留在G2/M期)，其IC50达到0.16mg/mL54。最近，Hsu等55从金枪鱼肉的木瓜蛋白酶和蛋白酶XXII酶解物中分离到2种多肽，其序列分别为：Leu-Pro-His-Val-Leu-Thr-Pro-Glu-Ala-Gly-Ala-Thr和Pro-Thr-Ala-Glu-Gly-Gly-Val-Tyr-Met-Val-Thr，这两种肽表现出剂量依赖性抑制离体培养的乳腺癌细胞(MCF-7)增殖的作用，其IC50分别为：8.1mol/L和8.8mol/L。由此可见，酶解食物蛋白的确可以释放具有抗癌功能的生物活性肽。Amaranthus mantegazzianus蛋白经过酶解之后的抗癌作用比未酶解蛋白提高了两倍以上56。来自一种太平洋牡蛎蛋白酶解短肽对BALB/c小鼠移植恶性肉瘤具有剂量依赖性抑制作用，并证明其作用机制可能是通过增加免疫。不过，目前最关键的问题是体内实验和体外实验有根本的区别，而且动物实验和人体实验也有很多不同。随着有关抗癌药物和医学研究的不断深入，科学家越来越清醒地认识到，癌症发生过程是一个极端复杂的过程。但是尽管如此，通过饮食和功能性食品来预防和治疗癌症仍然具有非常广阔的前景。2.6 食源性免疫调节和抗炎症肽免疫调节涉及到人类免疫功能的抑制和刺激作用。笔者曾经多次提到提高免疫力可以治百病的错误言论。免疫是一把双刃剑，太弱了会造成体弱多病和反复感染；而太强了则会引起自身免疫性和相关性疾病。特别是目前困扰着生命科学、食品科学、营养学和医学领域的现代文明病(代谢综合征，或称为现代生活方式症)，往往是由于营养过多和免疫过强所造成的。食源性免疫调节肽是通过上调或下调免疫系统，包括细