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菜籽蛋白活性肽研究

琦肽 2019-06-11 16:54:51

菜籽蛋白活性肽研究 

刘清,谢奇珍,师建芳(农业部规划设计研究院农副产品加工所,北京   

100026) 

 

摘要:目前国内外研究表明,菜籽蛋白通过适当蛋白酶水解或经一定化学改性可得到大量具有生物活性和功能特性肽类,主要为抗氧化肽、降血压肽等;这些活性肽发现为今后充分利用菜籽蛋白资源提供新的途径。 

关键词:菜籽蛋白;肽;生物活性肽 

我国是位居世界第一油菜籽生产大国,油菜籽资源十分丰富。菜籽粕是油菜籽制油后副产物,每年有近千万吨产量,其中含有35%~45%蛋白质。菜籽蛋白是一种优质蛋白,几乎不存在限制性氨基酸,营养价值可与酪蛋白和动物蛋白相媲美。此外,菜籽蛋白还具有良好功能特性,其吸油性、保水性和乳化性能均优于大豆蛋白:但菜籽粕中含有植酸、单宁和硫甙等抗营养因子严重制约菜籽蛋白开发利用。为提高菜籽蛋白利用价值,国内外进行大量研究,通过选育双低油菜品种、及对菜籽粕进行脱毒处理等技术措施,大大提高菜籽蛋白利用价值。 

氨基酸彼此以酰胺键相连接化合物称作肽,活性肽一般指分子量在2 000 Da以下具有功能性质肽类。现对植物蛋白及其活性肽研究日益成为食品、饲料及医药等领域热点,目前,国内外研究者已从菜籽蛋白中制取多种活性肽,这些研究将为菜籽蛋白深入开发利用提供新的途径。 

1  促细胞生长活性肽 

基于动物细胞培养对生物工程发展重要性,动物细胞培养基配制也备受关注。在动物细胞培养基中添加动物血清能补充营养成分,但也存在性质不稳定、成本高等缺点,还易感染细菌和病毒。欧美机构号召生物公司在生产加工培养基过程中尽量不使用动物血清,但对于血清在培养基中功能作用,需要有相应替代物,目前趋于选择作为短肽来源之一植物蛋白水解物以代替动物血清。 

菜籽蛋白可作为肽的良好来源用于动物细胞培养基。Departs等[1]将菜籽蛋白水解物添加到不含血清的培养基中,对昆虫细胞sf 9进行培养,结果表明,水解物添加对细胞生长具有促进作用。Haddani等[2]对在CHO细胞培养基中添加菜籽蛋白酶水解物通过膜过滤后不同肽类混合物效果进行研究,结果表明,虽总水解物和一些分离组分对CHO细胞动力学生长没有影响;但一组由大分子量肽(500~5 000 Da)和小分子量肽(< 500Da)组成混合物,当添加剂量为4g/L时,可明显促进细胞生长。此外,实验还表明,这个多肽组分可用于安全简单非蛋白培养基,在搅拌条件下也不会影响细胞生长,能明显降低细胞死亡率,使培养时间延长一倍;且能增加重组细胞γ-干扰素产生,缩短细胞适应无血清培养环境时间,实现细胞低温贮藏。

 2 降血压活性肽 

在众多生物活性肽中,具有降血压活性的血管紧张素转化酶(ACE)抑制剂成为最受关注肽之一。许多合成ACE抑制剂,如卡托普利、依纳普理等虽已用于临床治疗;但有丧失听觉、损伤肾脏和出现血管神经性水肿等副作用[3]。因此,从天然食物蛋白中分离ACE抑制肽凭借对正常血压无影响特点和出色安全性吸引众多研究者。 

国内外已有从菜籽蛋白水解物中分离出降血压活性肽报道。Marczak等[4]对菜籽蛋白枯草杆菌蛋白酶水解物进行研究后发现,该水解产物能显著降低自发性高血压大鼠血压,经口给药4小时后达抗高血压最佳效果;并从该水解产物中经分离纯化得到四种有效降血压肤:IY、RIY、VW和VWIS。IY和VW半抑制浓度分别为3.7μM和1.6μM,是真正ACE抑制肽。RIY和VWIS是新发现肽,它们半抑制浓度分别为28μM和30μM,属于ACE抑制肽前体, 经与ACE反应后可变为真正意义上ACE抑制肤。经口给药后,分离出四种肽类都能降低自发性高血压大鼠血压,除RIY最佳作用时间为给药4小时后外,其它肽最佳作用时间出现在给药2h后。Pedroche等[5]利用碱性蛋白酶Alcalase水解菜籽分离蛋白,获得具降血压活性菜籽肽,且发现,在酶水解时间为30 min时产物对高血压抑制活性最大。薛照辉等[6]采用葡聚糖凝胶过滤色谱((Sephadex G-25)对菜籽清蛋白水解物进行分离纯化,结果表明,菜籽肽(RSP-R)及分离三个组分(RSP-I、II和III)对高血压大鼠ACE活性都有明显抑制作用,其中组分RSP-III抑制能力最强,其在浓度1 mg/mL条件下,ACE抑制活性可达95.67%。


 3抗艾滋病活性肽 

人体免疫缺损病毒也称为艾滋病病毒(HIV)正快速成为世界上最致命病毒之一,而在各种抗HIV药物中,直接作用于HIV蛋白酶药物具有较大发展潜力。HIV蛋白酶在艾滋病病毒复制过程中起重要作用,它是病毒编码蛋白酶,可裂解“gag”和“gag-pol”蛋白多聚体成为成熟功能蛋白。由“gag”得到结构蛋白可形成包裹病毒RNA壳,而由“pol'’可得到病毒形成所需要一系列酶,如反转录酶、整合酶等[7]。茚地那韦作为HIV蛋白酶抑制剂,目前是用于治疗HIV感染药物,然而这种药物可带来脂肪堆积、肝炎、肾结石等副作用[8],这促使人们寻找新的抑制剂。现已有从一些天然来源物质中发现HN蛋白酶抑制剂报道,如从食用蘑菇中得到类木质素物质[9]。 

Yust等[10]用食用级内切蛋白酶Alcalase水解菜籽分离蛋白,然后用胃蛋白酶作为HIV蛋白酶替代物进行初筛,因胃蛋白酶与HIV蛋白酶都是天门冬氨酸内切酶,具有同样活性部位序列“Asp-Thr-Gly”(天门冬氨酸-苏氨酸-甘氨酸),结果表明,获得水解物具有抑制HIV蛋白酶活性。将水解物进一步用生物凝胶色谱P2进行分离纯化,将所得肽段添加至培养表达HN蛋白酶大肠杆菌培养基中。结果显示,有两个肽段添加可促进大肠杆菌生长,表明这两个肽段具有HIV蛋白酶抑制活性,且在培养基中可被细胞完全吸收。 

4抗氧化活性肽 

氧是人类生存必备条件,但氧所产生自由基也可导致细胞和组织损伤。研究表明,氧化损伤与动脉硬化、衰老、肿瘤等疾病密切相关,因此寻找安全、健康、天然抗氧化物质成为目前研究热点。抗氧化肽是其中一类,它具有抑制生物大分子过氧化和清除自由基功能,一般来自植物或动物蛋白,安全性高。 

郭兴凤等[11]发现利用枯草杆菌中性蛋白酶水解菜籽蛋白所得产物抗氧化活性要高于枯草杆菌碱性蛋白酶酶解产物抗氧化活性,且酶解产物添加量与抗氧化活性具有剂量效应。薛照辉等[12]对菜籽肽清除自由基作用进行研究, 采用碱性蛋白酶和复合风味酶分步酶解菜籽清蛋白得菜籽清蛋白粗品肽(RSP-R),然后经Sephadex G25凝胶柱层析分离纯化,得分子量依次降低的三个组分(RSP-1、RSP-2和RSP-3),通过对还原能力、清除经基自由基及活性氧能力测定,显示菜籽肽具有较强还原及清除羟基自由基能力,RSP-R和RSP-1还表现出一定抑制活性氧产生能力。薛照辉等[13]通过对小鼠腹膜注射菜籽肽,发现小鼠血清中MDA含量显著减少,高剂量组对MDA降低能达到极显著水平(p<0.01)。此外菜籽肽粗品及各组分对体外温育和H2O2诱导小鼠肝组织匀浆MDA生成有较强抑制作用,其中粗品RSP-R和组分RSP-1效果最好,且呈量效关系;而对Fe2+诱导MDA生成抑制作用稍差。RSP-R还可抑制大鼠红细胞氧化溶血程度,这表明菜籽肤在体内外都有明显抗氧化作用力测定,显示菜籽肽具有较强还原及清除羟基自由基能力,RSP-R和RSP-1还表现出一定抑制活性氧产生能力。薛照辉等[13]通过对小鼠腹膜注射菜籽肽,发现小鼠血清中MDA含量显著减少,高剂量组对MDA降低能达到极显著水平(p<0.01)。此外菜籽肽粗品及各组分对体外温育和H2O2诱导小鼠肝组织匀浆MDA生成有较强抑制作用,其中粗品RSP-R和组分RSP-1效果最好,且呈量效关系;而对Fe2+诱导MDA生成抑制作用稍差。RSP-R还可抑制大鼠红细胞氧化溶血程度,这表明菜籽肤在体内外都有明显抗氧化作用。


 5抗肿瘤活性肽 

肿瘤是危害人类健康和生命常见疾病,天然植物中存在抗致突变或抗肿瘤物质,安全无毒性,被认为是预防和治疗肿瘤药物最佳来源。曾晓波等[14]利用体外培养S180肿瘤细胞为模型,研究菜籽蛋白经酶水解产生菜籽肽(RSP)及三个分离组分(RSP-1、RSP-2和RSP-3)对其生长及其细胞膜影响。结果表明,菜籽肽不仅对S180肿瘤细胞增殖有抑制作用,同时还能降低肿瘤细胞膜上花生四烯酸含量,增加唾液酸产生能力,提高细胞膜流动性,通过对细胞膜作用以抑制肿瘤细胞。薛照辉等[15]以小鼠S180实体瘤模型为研究对象,通过观察小鼠肿瘤重量、淋巴细胞转化能力、脾细胞抗体形成及血清溶血素含量变化,研究菜籽清蛋白经酶水解产生菜籽肽(RSP)抑制小鼠体内S180肉瘤生长和对小鼠免疫功能影响。结果表明,与治疗肿瘤药物环磷酸胺相比,菜籽肽对S180肉瘤生长具有抑制作用,同时能明显增强小鼠免疫能力。 

6其它 

除以上活性肤外,国内外还将菜籽蛋白酶解液制 备酞化肚,通过酸化处理改善菜籽肚表面性质,增加 其乳化性,起泡性及泡沫稳定性,从而获得具有表面活性菜籽肚f 16-171。以脱皮脱脂富硒菜籽粕为原料还可 制备富硒菜籽蛋白肤,作为补充硒元素活性肤应用于 食品、医药等领域〔187。还有研究发现,用菜籽蛋白水解 物分离出短肤R)Y喂养小鼠,口服剂量为150 mg/kg 时,具有降低小鼠食物摄入量作用[l9] 

7结束语 

    我国菜籽蛋白资源丰富,充分利用菜籽蛋白,提 高其附加值,已成为巫待解决问题。虽目前国内外已 有一些关于利用菜籽蛋白开发活性肤研究,但都处于 研究起步阶段,菜籽活性肤大规模制备及应用在国内 尚处空白。因此需要加强菜籽活性肤相关产品开发和 应用研究,为促进发展我国油菜籽深加工,增加农业 经济效益作出贡献。            

    



菜籽

低聚肽是国家863计划科研项目,目前国内唯一一家获得食用肽粉的企业是江苏天琦生物科技有限公司。金纳米菜籽低聚肽是运用生物酶解技术将大分子的蛋白质水解成小分子肽类,保持完美的生物学活性,使人体更安全、高效吸收。




世界公认十字花科植物具有抗癌作用,而菜籽低聚肽从十字花科的油菜籽中提取制成,所以含有丰富的菜籽多酚,可以促使肿瘤细胞凋亡,防治癌症。

菜籽低聚肽含有17种氨基酸,其中的甘氨酸可以降低血液中的血糖值,防治糖尿病;谷氨酸参与脑的蛋白和糖代谢,促进氧化,改善中枢神经活动,维持和促进脑细胞功能,促进智力的增加;亮氨酸降低血液中的血糖值,治疗头晕;精氨酸具有治疗肝昏迷,保护肝脏的作用;蛋氨酸具有提高肌肉活力的功能,防止肌肉软弱无力,促进皮肤蛋白质和胰岛素的合成,参与组成血红蛋白、组织与血清,有促进脾脏、胰脏及淋巴的功能。


可以说菜籽低聚肽是所有多肽中效果最好,性能最安全,最易吸收的一种生物活性多肽之一。


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