邵剑钢,钱 平,刘 晋,韩培涛,李晓莉
(1 军事经济学院,武汉 430035;2 总后军需装备研究所,北京 100010)
小麦低聚肽的功能作用研究进展及应用前景展望
邵剑钢1,钱 平2,刘 晋2,韩培涛1,李晓莉1
(1军事经济学院,武汉 430035;2总后军需装备研究所,北京 100010)
综述小麦低聚肽抗氧化、调节免疫功能、降血压等功能作用的研究进展和应用展望,为小麦低聚肽的进一步开发利用提供思路。
小麦低聚肽;抗氧化;免疫调节
近年来,生物活性肽的功能性质和应用引起了人们的广泛关注,研究指出[1-5],低聚肽比蛋白质更易消化,吸收也比氨基酸吸收速度快。低聚肽进入消化道后不需要消化,可以直接吸收,转运速度快、耗能低、不易饱和,同时能够消除与游离氨基酸的吸收竞争,这是原蛋白质和氨基酸所不具备的。我国是小麦生产大国,小麦资源丰富,从小麦中提取生物活性肽成为了人们关注的焦点。小麦低聚肽来源于小麦蛋白,成本低、加工性能好,是一种优良的营养补充剂,具有极大的市场开发利用价值[6]。
小麦低聚肽是以谷朊粉为原料、经过定向酶切及特定的小肽分离技术获得的小分子多肽类混合物,主要成分是由2~6个氨基酸分子构成的小肽,味苦、水溶性好、分散稳定、易吸收、生物活性强等。小麦低聚肽中氨基酸含量均衡,几乎与小麦蛋白一样,其中谷氨酸的含量最高,大部分以谷氨酰胺的形式存在[2]。
小麦低聚肽水解前以非活性状态存在于蛋白质长链中,经过适当的蛋白酶水解后,其活性被释放出来[1],且分子量越小,其功能特性越明显[7]。国内外相关研究关于小麦低聚肽的功能特性均有大量的报道。
2.1 抗氧化
小麦低聚肽是一种抗氧化肽,可以很好地清除体内自由基,保护细胞的氧化应激[8-10]。小麦低聚肽能够增强抗氧化酶活性,抑制脂质过氧化,加速体内自由基清除[11],同时有关体外抗氧化实验表明小麦低聚肽具有体外还原能力[12]。关于小麦低聚肽抗氧化原理,国内外有不同的观点。Chen等人[10]认为,肽的抗氧化活性的强弱与某氨基酸的组成和结构有关。Rival等人[12]研究发现,抗氧化肽优先与脂肪酸自由基结合,使自由基链式反应中止,从而抑制脂质过氧化。代卉等人[13]研究认为,小麦低聚肽的抗氧化功能与其含有疏水基团(Glu、Leu、Tyr)或碱性氨基酸(His、Arg、Lys)有关。曾瑜等人[11]研究指出,小麦低聚肽含有丰富的具有抗氧化活性的氨基酸,如谷氨酸、脯氨酸、亮氨酸、蛋氨酸和组氨酸等。由于人体生理活动的复杂性,小麦低聚肽抗氧化活性的具体机理还有待进一步的研究。
2.2 调节免疫功能
小麦低聚肽的免疫活性已得到证实,用Alcalase碱性蛋白酶水解小麦蛋白,水解物中含有刺激小鼠体外淋巴细胞增殖作用的活性肽[14]。相关研究对其机理进行了报道,小麦低聚肽含有丰富谷氨酰胺,能够刺激机体淋巴细胞的增殖,增强巨噬细胞的吞噬功能,提高机体抗感染能力,有效提高机体免疫力[15]。代卉等人[13]则认为,小麦低聚肽的免疫活性可能与其含有疏水性氨基酸或碱性氨基酸有关。
2.3 降血压
小麦蛋白经蛋白酶水解后产生的小麦低聚肽含有血管紧张素转化酶(ACE),ACE是能够催化水解血管紧张素Ⅰ转化成高血压因子——血管紧张素Ⅱ,也能分解降压物质缓激肽,使其失去活性。小麦低聚肽通过抑制ACE活性可以起到调控血压的作用[16-17]。Toyama等人[15]在酸性条件下利用蛋白酶水解小麦麦谷蛋白,得到了具有ACE抑制活性的三肽,并采用固相合成法合成了此肽,且同样具有ACE抑制活性。辛志宏[18]也采用酶解小麦胚蛋白方法生产出了降血压肽。黄现青等人[19]指出,Matsul T采用5种蛋白酶直接水解小麦胚粉提取出降血压肽。
2.4 调节血液胆固醇
小麦低聚肽具有调节血液胆固醇的作用[20-23]。现有研究对大豆低聚肽的降胆固醇作用研究较多,对小麦低聚肽的降胆固醇作用研究相对较少。刘文颖等人[24]在观察不同浓度的小麦低聚肽对人肝癌细胞株HepG2胆固醇代谢的影响后得出结论,认为不同浓度的小麦低聚肽均能提升HepG2细胞内LDLR mRNA水平和降低HMGCR mRNA水平,从而起到降低胆固醇的作用。
2.5 阿片样活性
小麦低聚肽具有阿片样活性,能够起到镇痛作用[1,5,25,26]。Christine Z等人[27]在1979年就发现用胃蛋白酶水解小麦谷蛋白,可获得具有阿片样活性的肽类物质(外啡肽),可有效调节神经,起到镇痛作用[28]。
2.6 其他
小麦低聚肽还具有抗过敏、抗癌等活性。马涛等人[29]证实,小麦肽具有较高的抗过敏活性、对头敏质酸梅具有较强的抑制作用。研究指出[22],小麦肽中含有的谷胱甘肽过氧化酶能催化还原有机过氧化物,使体内化学致癌物质失去毒性,进而起到一定的预防癌症的效果。小麦低聚肽中丰富的谷氨酰胺,是优良的谷氨酰胺补充剂,具有调节血糖、抗疲劳、保护大脑、增强记忆力、调节胃肠功能[30]等生物功能。
2012年9月4日卫生部批准小麦低聚肽作为新资源食品(中华人民共和国卫生部公告2012年第16号)。小麦低聚肽具有良好的水溶性、稳定性、配伍性,价格低廉,加工性能极好,且含有丰富的谷氨酰胺,是优良的谷氨酰胺制剂,能够调节机体骨骼肌细胞中蛋白质的含量,因此,可以将小麦低聚肽添加到饮料中,用于生产双蛋白饮料,调配酸性乳饮料、中性调味乳饮料、运动饮料等液体饮料,也可用于生产蛋白粉、配方奶粉等固体饮料。小麦低聚肽具有增强免疫力、抗氧化、降血压、降血脂、降血糖等生理活性功能,可以将小麦低聚肽添加到预防疾病、降胆固醇、抗氧化、降血压等保健食品中。小麦低聚肽可用于焙烤食品、小麦制品的改良剂,改善风味,软化食品,延长保质期此外,小麦低聚肽还以其特定的功能特性可以应用到新型发酵食品、饲料、营养粉等行业。小麦在世界上的产量大,用食物蛋白酶水解小麦蛋白制备生物活性肽,成本低、安全性好,便于工业化生产。
将小麦低聚肽作为功能性食品基料,具有广阔的发展前景,但是,其发展过程中面临的问题使小麦低聚肽的应用受到限制。我国要发展小麦低聚肽产品,应从生产工艺和应用两方面着手,攻关关键技术,推动小麦低聚肽的应用扩展。在生产工艺方面,主要解决蛋白质预处理技术、肽的定向酶解技术、功能肽的分离及功能检测技术、生物工程技术在活性肽制备中的应用研究等。在应用方面,注重小麦低聚肽在功能食品和医药品中的开发。同时也要注重脱苦技术的应用,制备的小麦低聚肽味较苦,探索有效的脱苦技术,去除或掩埋小麦低聚肽的苦味,是小麦低聚肽应用在食品中需要解决的一个困难。安全评价方面,深入研究小麦低聚肽的生理功能、释放机制、分子结构与生理功能的关系,制定合理的功能评价体系和方法。◇
[1]樊金娟,张幼竹.植物源低聚肽的研究进展[J].食品科技,2009,34(7):175-178.
[2]王延州,等.高谷氨酰胺低聚小麦肽制备用酶的筛选[J].现代食品科技,2014,30(2):177-181,187.
[3]潘兴昌,蒋宝石,谷瑞增,等.补充小麦肽对模拟高原训练大鼠骨骼肌蛋白质的影响及IGF-1的调节作用[J].中国运动医学杂志,2012,31(12):1092-1097.
[4]易维学.大豆低聚肽的功能性质及其应用[J].中国食品工业,2001,2:36.
[5]杨闯.生物活性肽在营养保健中的应用[J].食品科学,2003,24(11):153-154.
[6]金振涛,马永庆,刘艳,等.小麦低聚肽粉中谷氨酰胺含量测定方法及其临床应用前景[J].食品与发酵工业,2011,37(11):189-193.
[7]齐慧,徐君.低聚肽功能的研究进展[J].甘肃农业科技,2002,11:33-36.
[8]Kexue zhu,et al.Antioxidant and free radical scavenging activities of wheat germ protein hydrolysates(HGPH) prepared with alclase [J].Process Biochemistry,2006,41:1296-1302.
[9]张亚卓,姜思萌,魏颖,等.小麦低聚肽对体外肠上皮细胞氧化应激损伤的保护作用[J/OL].http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1802.TS.20141119.1601.004.html,2014-11-19.
[10]CHENHM,et al.Atioxidant activity of designed peptides based on the antioxidatixe peptide isolated from digests of soybean protein[J].J Agri Food Chem,1996,44(9):2617-2623.
[11]曾瑜,等.大豆低聚肽对老龄小鼠抗氧化功能的影响[J].卫生研究,2013,42(3):470-473.
[12]RIVAL S G,BOERIU C G,et al.Caseins and aseins hydrolysates lipoxygense inhibitory properties[J].J Agri Food Chem,2001,49(1): 287-294.
[13]代卉,等.小麦低聚肽免疫活性及抗氧化作用的研究[J].天然产物研究与开发,2009,21(3):473-476.
[14]张亚飞,等.小麦蛋白Alcalase水解物免疫活性肽的研究[J].食品与机械,2006,22(3):44-46,93.
[15]柳小军,等.小麦源生物活性肽研究进展及其应用[J].农产品加工·学刊,2009,3: 81-84,96.
[16]Junqiang Jia,at al.The use of ultrasound for enzymatic preparation of ACE-inhibitory peptides from wheat germ protein [J].Food Chemistry,2010,119:336-342.
[17]Hirofumi Motoi,et al.Isolation and characterization of angiotensin I-cinverting enzyme inhibitory peptides from wheat gliadin hydrolysate[J].Nahrung Food,2003,5:354-358.
[18]辛志宏,等.从麦胚蛋白质中制备降血压肽的研究[J].食品科学,2003,24(10):120-123.
[19]黄现青,等.谷类蛋白质来源生物活性肽研究进展[J].粮油加工,2008,21(3):473-476.
[20]贾连群,杨关林,罗莹,等.化淤祛痰方及其拆方对HepG2细胞胆固醇代谢的影响及其机制研究[J].中国实验方剂学杂志,2012,18(16):158-162.
[21]殷微微,任学坤,郝为民,等.小麦胚芽蛋白酶解物体内抗氧化性评价[J].粮食与油脂,2011,5:23-25.
[22]蒋宝石.小麦肽对模拟高原训练大鼠骨骼肌蛋白质合成的影响及其机制的研究[D].江苏:扬州大学,2012.
[23]汪飞.小麦肽对模拟高原训练大鼠心肌线粒体的影响及其机制的研究[D].江苏:扬州大学,2012.
[24]刘文颖,等.小麦低聚肽对HepG2细胞胆固醇代谢的影响[J].食品工业科技,2014,7:126-129.
[25]王竹清,李八方.生物活性肽及其研究进展[J].中国海洋药物杂志,2010,29(2):60-68.
[26]张锐昌.酶解小麦蛋白制备多肽及功能性质的研究[D].陕西:西北农林科技大学,2006.
[27]Christine Z,et al.Streaty.Opioid peptides derived from food proteins[J].J.of Biol.Chem.,1979,254(7):2446-2449.
[28]金融,王恬.植物源生物活性肽的研究开发进展[J].饲料研究,2006,2:26-28.
[29]马涛,林峰,林单,等.食源性低聚肽抗过敏活性研究[J].2014,39(2):27-30.
[30]Yin Hong,et al.Protective effect of wheat peptides against small intestinal damage induced by non-steroidal anti-inflammatory drugs in rats[J].Journal of Integrative Agriculture,2014,13(9):2017-2019.
(责任编辑 李婷婷)
Research Advancement and Application Prospect of Function Properties of Wheat Oligopeptides
SHAO Jian-gang1,QIAN Ping2,LIU Jin2,HAN Pei-tao1,LI Xiao-li1
(1Military Economy Academy,Wuhan 430035,China;2Quartermaster Equipment Institute,Beijing 100010,China)
This paper reviewed the research advancement and application prospect of wheat opligopeptides from the physicochemical composition,function,including antioxidant,immune-modulatory,antihypertensive,to present ideas for the further development and utilization of wheat oligopeptides.
wheat oligopeptides;antioxidant;immune-modulatory
邵剑钢(1989— ),男,在读博士研究生,研究方向:军需勤务。
李晓莉(1972— ),女,博士,博士生导师,教授,研究方向:特殊营养与功能食品。