寡肽营养学 — 人参肽概述

人参——具天地之灵气,纳纳日月之精华,是大自然赐予人类的神奇植物,是我国甚至全世界珍贵的中药材。自古以来,世界各国的人们都在寻求人参的奥秘所在,对人参化学成分的研究已有近百年的历史,并取得了很大的进展,但是千百年来对于人参的神奇功效并没有被据示得淋漓尽致。

近年来,随着肽营养学的发展和各种制备技术的进步,肽类物质尤其是低聚肽类物质引起学者的特别关注。因此,学者试图从人参中找寻肽类的活性成分,尝试从生命物质的角度揭示其生物活性作用的物质基础和机理理。随着小分子肽类的研究给肽营养学注入了的新鲜活力,学者们试图从低聚肽的全新角度重新审视天下奇药——人参,以便进一步揭示和解释传统人参的传奇,赋予人参这一古老的生物以新的生命活力,促进人参乃至人参文化的传承和发展,甚至推动全人类健康事业的发展。

人参蛋白及多肽的研究始于20世纪60年代，主要集中于人参肽的提取方法。人参中肽类物质存在相对较少,但其组成却很复杂,从单个氨基酸到二肽、三肽…十五肽甚至分子量更大的多肽都有不同文献记载。1963年,德国的 Gstirnor等人首次从人参根中检测出多种氨基酸:谷氨酸、半胱氨酸、酪氨酸等；1966年他们又采用电泳的方法从高丽白参的甲醇水提取液中分离得到5个小肽，但未能确定出一级结构。1980年，日本人Ando和 Okada等将人参水提取液经过分离，检测得到一个14肽,其氨基酸组成为2Asp，Thr，Ser，3Glu，3Gly，Ala，Val，Leu，Ile,但未能分析出一级结构。1994年,Yagi等人从人参中分离纯化得到一种四肽,其成分为:Vaa-D-Gilu-D-Arg-Gly。魏俊杰等人从生晒参中分离出两种人参肽,相对分子质量分别为1k的11肽和相对分子质量为1.3k的12肽。Chen等人利用水醇提取法,通过进一步分离纯化,得到到六种含α-氨基酸酸的小肽。随着对人参肽的研究深入，从人参中提取制备出另外一种14肽，其结构为:Glu-Thr-Val-Glu-Ile-Ile- Asp-Ser-Gly-Gly-Asp-Ala。

由于人参肽具有的多种生物活性被证实,人参肽的研究发展达到了空前的热度。其中研究较早的14肽现已应用基因工程手段进行了重组表达。将已测序人参肽重组构建成表达质粒pPIC9-Gsp,经电穿孔将该质粒转化为毕赤酵母GS115(His4^-Mut⁺),挑选His⁺Muts型菌株进行重组蛋白胞外表达研究,表达蛋白经 Tricine-SDS-PAGE凝胶电泳分析确定了相对分子质量的正确性,其氨基酸测序显示与天然肽类序列一致。另外,很多人参肽也已经通过化学方法合成。

生物活性肽可来源于各种生物体,例如动物、植物、微生物等。人参肽即通过现代制备技术从人参中或其人参蛋白质分解产物中获取的具有生物活性功能的成分,包括:人参多肽及小分子的人参寡肽,又称为人参低聚肽。

多肽,是分子结构介于氨基酸和蛋白质之间的一类化合物。它由氨基酸构成,作为基础营养物质,多肽比氨基酸更易吸收,生物利用度更高。某些低分子的肽类,还还同时具有防病、治病,调节人体生理功能的功效,对人体具有非常重要的不可替代的调节作用,这种作用几乎涉及人体的所有生理活动。

据测定,人参中蛋白质含量达6%,而人参肽类含量则不高。不同种类的人参中多肽含量不同,并且人参中多肽含量随着产地和生长年份的不同而有所不同。有报道关于中国吉林省部分地区人参中多肽的含量的分析,就生晒参品种,汪清、敦化、通化、抚松4年生的人参多肽含量分别为12.73mg/g，13.1 mg/g，14.3mg/g，13.5mg/g，而其5年生的人参中多肽含量略高于4年生，分别为12.9mg/g，13.7mg/g，16.1mg/g，13.8mg/g。对于红参和其他品种人参来讲,延边、白山、通化产的4年生的红参,其多肽含量为12.3mg/g，9.8mg/g，11.6mg/g，而5年生的含量分别为12.5mg/g，10.2mg/g，11.9mg/g，虽然人参中肽类的含量随品种、产地、年份等影响较大,但可以肯定的人参肽类是极具营价值和保健价值的健康原料。

而对于人参中的游离氨基酸,学者们们做了比较全面和系统的研究。不同产地人参所含氨基酸种类及含量也有显著的差异103。杨柳研究表明,人参根中不仅含有20种蛋白氨基酸,还含有一些非蛋白氨基酸。20种氨基酸中,精氨酸含量最高,其次为脯氨酸、谷氨酰胺等。水解后的人参提取液中可检测出16种以上的氨基酸。其中以Arg含量最高,其次为Glu,再次为Asp。对于不同生长期,人参总氨基酸含量为5年生(1132%)>4年生(10.04%)>3年生(9.14%)14。向东山等人以竹节人参为原料,采用氨基酸自动分析仪对样品各种氨基酸的含量进行检测,并对其组成进行比较与分析(表3-3-1),竹节人参中总氨基酸含量较高,各种人体必需氨基酸种类齐全,且比例均衡。

有学者报道,人参中还含有其他非蛋白氨基酸,包括γ氨基丁酸(GABA),β-草酰基La,B-二氨基丙酸(β 3-odap,1)及其异构体x-草酰基-Lα,β-二氨基丙酸(a-ODAP,2)并检测出鸟氨酸的存在。

人参肽的分子量和氨基酸根据不同种类的人参肽而定,并且不同种类的人参、不同产地和年份的人参,其开发出的人参肽也有不同。根据活性成分要求不同,以及制备技术的不同,相信人参肽的家族也会逐渐壮大。随着现代科技的发展以及对于活性成分开发的需求相信会有更多种类的人参肽被开发出来,因此,对于人参肽的分子量和氨基酸构成不是固定的。但是,在人参肽发展的历史中,具有代表性的人参肽,包括:日本人Ando与 Okada等发现的具有降脂功能的人参14肽,其氨基酸组成为：2Asp，Thnr，Ser，3Glu，3Gly，Ala，Val，Leu，Ile。张今发现的具有胰岛素作用的14肽,结构为:Glu-Thr-Val-Glu-Ile-Ile-Asp-Ser-Glu-Gly-Gly-Asp-Ala。白求恩医学院从人参中分离出的12肽和11肽,其分子组成分别为：2Asp，2Ser，3Glu，3Gly，Ala，Lys和2Asp，2Ser，3Glu，2Gly，Ala，Pro。

随着人参低聚肽的生物活性的证实,有研究者从人参中分离制备出三肽,其结构为Gln-Thr-Ser。Chen对人参水提物进行分离后,鉴定出六种寡肽,分别为:N-谷氨跣胺半胱氨酰双-甘氨酸,氧化型谷胱甘肽,N,N'-双y谷氨酰胺半胱氨酰甘氨酸,γ谷氨酰胺甘酰胺二硫半胱氨酰,谷氨酰胺半胱氨酰二硫甘氨酸,γ谷氨酰胺精氨酸。有学者提出,在人参中肽类物质可能存在着类似人参皂苷的分组行为,即人参肽不是单一存在的,而是由许多肽群所组成的一个庞大的“家族”,同一肽群内的不同组分结构和生物活性相似。未来的研究是要将人参肽个体从群体中分离出来,研究个体与群体之间,个体与个体之间的结构与活性关系,这将是一个具有重大意义的课题。

人参肽理化性质

人参蛋白的稳定性较差,其随着加热温度的升高而发生聚集和解聚,各种蛋白亚基的热敏感性各不相同。在50℃时,人参蛋白亚基的含量基本不随加热时间变化而变化,但会形成有着较为稳定的亚基组成的大分子聚合物,这一聚合物的浓度随加热时间的延长而不断升高。但来自于人参蛋白水解产物的人参多肽具有疏水性和耐热性的特性기,然而随着水解度的升高,人参低聚肽的水溶性相应增加。

在蛋白质的水解过程中,肽键的降解导致了三个主要方面的变化:①可离解的基团(NH₄⁺,COO^-)数目的增多,导致了亲水性及净电荷数量的增加;②分子结构的改变,导致了包埋在内部的疏水性残基暴露于水相中;③多肽链长与相对分子质量的降低,导致了肽的许多关键性参数,如溶解性、黏度、乳化作用、起泡性、胶凝性和风味等较之完整蛋白完全不同。人参肽的性质与分子大小或水解度(DH值)、所用蛋白酶特性、母本蛋白物理和化学性能、水解条件以及最终产物的组成因子等许多因素相关联。人参肽的理化性质是影响其加工、贮存稳定性、口感质量和最终产品的营养和生物效价的重要因素。其理化特性主要包括:溶解性、稳定性、乳化性、渗透压和流变性等。

溶解性溶解性是人参肽最重要的理化性质之一,是在大幅度的pH、温度、离子强度、氮浓度范围围内的可溶性。研究表明:水解使其溶解度增加,可能是由于水解物分子量的下降和水解新产生的可解离的氨基和羧基基团,增加了水解物的亲水性。溶解性的增加扩大了肽的应用范围。

稳定性稳定性指的是肽类的热稳定性、与其他组分共存时稳定性及贮存稳定性。白酶水解物,经100℃处理30min后,仍保持稳定。而贮存稳定性对于肽的应用很重要,它可以作为澄清果汁饮料中氮以及功能性的强化剂,其稳定性极佳。

乳化性许多研究者对在不同酶、不同水解条件下所得到的蛋白质水解物的乳化性进行了系统研究,结果表明,通过水解度的适度控制可以提高蛋白水解物的乳化性,但是寡肽的乳化稳定性不如多肽强。另外蛋白酶的选择对水解产物的乳化性能影响显著。选择作用于亲水氨基酸残基肽键得到的蛋白水解物、其乳化性及乳化稳定性高于选择疏水性氨基酸残基的蛋白水解物。

渗透压与氨基酸相比,肽具有较小的渗透压。一般高渗透压产品会从小肠中吸取大量水分,会引起腹泻、甚至脱水和破坏电解质平衡,而利用肽来取代氨基酸,必会极大地降低最终产品的渗透压并减少其引发不适症的可能性到。

流变学性能蛋白质中的肽键的断裂降低了肽的疏水性,增加了净电荷,使肽产品缺乏蛋白胶凝时应有的疏水性及静电作用的平衡,与蛋白质相比黏度急剧下降,且肽溶液黏度通常不受加热处理的影响,不易产生胶凝,因此,肽的生产可以不受蛋白制品生产时的种种限制。

综合以上肽的理化性质,表明肽尤其是低聚肽与之相应的母体蛋白相比,有更优越的理化特性,即溶解性、稳定性有一定程度的增加、渗透压降低低,不易形成凝胶,因此,这些性质大大扩大了其应用的范围。

正因为生物活性肽丰富的营养功能以及优良的加工特性,使其越来越受到科学家的关注。目前,研究肽的来源越来越广,肽的生物活性越来越多地被证实。研究者们开始放眼于用活性肽的角度去开发人参,填补人参肽研究的空白。