食源性降血压肽构效关系与制备研究进展

杨湘华，李江（湖北省荆州市中医医院，湖北荆州434000）



食源性降血压肽构效关系与制备研究进展

杨湘华，李江*
（湖北省荆州市中医医院，湖北荆州434000）

摘要：食物来源降血压肽的研究是近年来在降血压方面的热点研究领域，许多食物蛋白来源的降血压肽经体外实验和动物实验表明具有较强的血管紧张素转化酶抑制活性和显著的降压效果，这为研究开发新型安全高效的降血压产品提供了一条新途径。文章综述了食源性降血压肽的研究进展，重点探讨了以食物为原料制备降血压肽的工艺及降血压肽与结构之间的关系，并对食物源降血压肽的研究应用前景进行了展望。

关键词：食物源；降血压肽（AHP）；血管紧张素转化酶（ACE）；研究进展

中国中医学自古以来就有“药食同源”理论，这一理论认为许多食物既是食物也是药物，食物也能起到防治疾病作用，《黄帝内经太素》中写道：“空腹食之为食物，患者食之为药物”，即为“药食同源”思想的反映[1]。高血压是一种以动脉血压持续升高为主要表现的慢性疾病，常引起心、脑、肾等重要器官的病变并出现相应的后果，严重危害人类的健康。随着生活水平的不断提高，高血压呈不断增长的趋势，成为全球范围内重大公共卫生问题[2]。根据2007年中国心血管病报告估算，目前我国约有2亿高血压患者，约占全球高血压总人数的1/5，如何防治高血压已成为全世界食品医药界所面临的一项艰巨的任务[3-4]。降血压肽（AHP）是一类能够降低人体血压的小分子多肽，它通过抑制人体肾素-血管紧张素转化系统中血管紧张素转化酶（ACE）的活性从而起到降低血压的作用[5-6]。近年来的研究表明，来源于天然动、植物及微生物的降血压肽在降血压方面具有较好的效果，且对人体无毒副作用，因此成为在降血压领域的研究热点，这为研究开发安全高效“药食同源”的降血压产品提供了一条新的途径。

1　食物源降血压肽的研究现状

自从1979年Oshima等[7]采用细菌胶原蛋白酶水解明胶得到具有降血压作用的多肽以来，相继有许多研究表明食物源蛋白质水解多肽具有降血压功能。Maruyama等[8-9]以牛乳酪蛋白为原料，采用胰蛋白酶水解得到具有ACE抑制活性的肽，其IC50为77 μmol/L。Okamoto等[10]对大豆、干酪等多种经过发酵后食品的降血压活性进行了比较，发现发酵食品的降血压活性较高，特别是以大豆为原料的发酵食品具有较强的降血压活性。代春华[11]以脱脂黄粉虫幼虫为原料，从6种蛋白酶中筛选出Alcalase进行水解制备降血压肽，最适条件酶解液对ACE的抑制率IC50值为0.39 mg/mL。于阳阳[12]以东北核桃楸种仁为原料，选用木瓜蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶3种蛋白酶进行酶解，确定碱性蛋白酶为最佳酶制剂，最适工艺得到的水解物的ACE抑制率为72.48 %。Miyoshi等[6]以玉米醇溶蛋白为原料，利用嗜热菌蛋白酶水解得到降血压肽，并确定其一级结构为Pro-Pro-Val-His-Leu，并开发出玉米多肽混合物寡肽降血压功能食品。伍善广[13]以长蛇鲻鱼肉为原料，筛选出中性蛋白酶作为制备AHP的蛋白酶，其酶解产物对ACE抑制活性IC50为0.182 mg/mL。王茵[14]以紫菜为原料，筛选出AS.1398中性蛋白酶为制备紫菜降血压肽的最适蛋白酶；最适工艺条件得到的紫菜酶解产物的ACE抑制率达78.34 %。毋瑾超等[15]以贻贝为原料，采用均匀设计试验探讨了不同酶解条件对其ACE抑制活性的影响，其ACE抑制率最高达88.08 %。其他已经从海洋低值鱼虾中分离出来的降血压活性肽还有[16]：C11肽（沙丁鱼）：Tyr-Lys-Ser-Phe-Ile-Lys-Gly-Tyr-Pro-Val-Met；C8肽（金枪鱼）：Pro-Thr-His-Ile-Lys-Trp-Gly-Asp；C3肽（南极磷虾）：Leu-Lys-Tyr。这些研究都表明了ACE抑制活性物质在食品中的广泛存在。

2　降血压肽的构效关系与原料选择

降血压肽的活性与其氨基酸序列和组成有重要的关系，Cheung等[17]研究发现AHP作用主要在于C端氨基酸，C端氨基酸为色氨酸、酪氨酸或苯丙氨酸等芳香族氨基酸或脯氨酸时其降血压效果较好。另外，N端为缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸等疏水性氨基酸或碱性氨基酸的肽与ACE亲和力较强，表现出较强的ACE抑制活性。Maruyama等[9]用脯氨酸专性内肽酶水解AHP12得到由5个氨基酸组成的AHP5肽，其ACE抑制活性是AHP12的13倍。Miyoshi等[18]以玉米醇溶蛋白为原料，以嗜热菌蛋白酶酶解液中分离提取了Leu-Arg-Pro、Leu-Ser-Pro和Leu-Gln-Pro等C端为脯氨酸，N端为亮氨酸的AHP，其IC50分别为0.27、1.7 μM 和1.9 μM，大多显示了较强ACE抑制活性，其中活性最强的AHP其一级结构为Leu-Arg-Pro，并且采用固相合成的方法合成了这些肽，其中通过静脉注射的方法用Leu-Arg-Pro对原发性高血压大鼠进行注射给药，当用量为30 mg/kg时，血压下降了15 mmHg。Saito 等[9]从清酒和酒糟中分离得到C端含有色氨酸或酪氨酸的的AHP，并根据其结构分析认为ACE抑制肽序列中的疏水性氨基酸和肽段的C端氨基酸对其水解制备得到的AHP具有重要作用。另外，Suetsuna等[20]通过分析鱼贝类来源AHP的氨基酸组成，发现来源于鱼类的AHP含有丰富的天冬氨酸，谷氨酸，精氨酸，脯氨酸，异亮氨酸和赖氨酸等氨基酸，来源于贝类的则富含天冬氨酸，谷氨酸和赖氨酸等氨基酸。Arihara等[21]报道除了以精氨酸和赖氨酸结尾的肽段外，以脯氨酸、苏氨酸和天冬酰胺结尾的肽段均具有降血压活性。

综上所述，已发现的AHP虽然没有特定的氨基酸组成和片段序列，但原料来源对酶水解制备AHP的活性和得率是很关键的，不同的原料中蛋白质的结构不同，水解得到的AHP的结构和降血压效果也不同。从不同原料中已得到的AHP中发现，这些肽的C端一般为脯氨酸或其他疏水氨基酸残基，如果乳蛋白肽段的C端带有Pro-残基则可能具有强有力的ACE抑制活性。因此，疏水性氨基酸、芳香族氨基酸、脯氨酸含量高的原料可能适合作为酶水解法生产高活性AHP[5]。

3　降血压肽的制备

目前已经从多种食物源原料中分离出多种降血压肽，采用的工艺技术主要包括从食物原料蛋白酶水解物中进行提取。肽是蛋白质经酸、碱或蛋白酶作用后的水解产物，目前AHP的研究通常采用酶水解的方法进行。酶解时，根据不同的原料及工艺要求选择不同种类的酶，可以是用单一酶进行酶解，也可以用两种或多种酶共同进行反应。蛋白酶按其来源有植物蛋白酶，动物蛋白酶和微生物蛋白酶，这些酶化学性质、活性部位以及对底物的作用位点各不相同，能在不同的温度、酸碱度以及物料比等条件下酶解底物，得不同长度的肽链片段。因为中性、碱性蛋白酶几乎没有生成氨基酸的能力，内肽型的蛋白酶分解蛋白质成多肽的水溶性蛋白质及生成极微量的氨基酸，只有氨肽酶和羧肽酶才显示出生成氨基酸的能力。为了得到适宜的肽片段，选取两种或两种以上的复合酶进行水解，从而更好的起到水解作用。目前已经应用在降血压肽生产的蛋白酶主要有原蛋白酶[7]、碱性蛋白酶[6，11-12]、中性蛋白酶[14]嗜热菌蛋白酶[18]、胃蛋白酶[22]和胰蛋白酶[23]等。目前在酶解这一领域的研究热点是需要做到定向可控酶解，了解原料特性，清楚酶的作用位点，以提高AHP制备的效率和活性。

分离纯化是降血压肽制备的关键步骤，是当前制约降血压肽产业化生产的瓶颈。常用的肽类分离纯化方法包括：超滤、膜过滤、凝胶过滤层析、高效液相色谱（HPLC）、薄层色谱和毛细管电泳等。通过分离纯化，以得到最后可用于序列鉴定的活性组分。于阳阳[12]采用超滤和SephadexG-15凝胶层析相结合的方法对核桃楸种仁蛋白酶解液进行了分离纯化，得到了3个峰值，进一步实验表明分子范围在1 kDa以下的多肽较其他分子量范围的多肽来具有更好的ACE抑制效果。王茵[14]采用超滤、Sephadex G-15凝胶层析和RP-HPLC等分离技术对紫菜酶解液进行分离纯化，获得了成分较为单一的降血压肽组分，在以原发性高血压大鼠（SHR）进行一次性给药实验结果显示，紫菜降血压肽具有较好的降血压效果。Suetsuna等[24]用阳离子交换树脂Dowex 50 W（H+）、Sephadex G-25凝胶和SPSephadex G-25从裙带菜（wakame）的酶解产物中分离出降血压肽，并分析了其结构。Byun等[25]在Sephadex G-25凝胶层析和SP-Sephadex G-25离子交换层析的基础上，进一步采用ODS柱进行了反相高效液相色谱分离，从阿拉斯加鳕鱼皮酶解物中分离提取了降血压肽。通过分析已有的研究发现，在降血压肽的初步分离过程中，超滤法是较为常用的一种方法，其具有处理量大，无相变，分子不易失活等优点，但是因超滤过程中常存在分子量重叠，膜污染和堵塞等问题。因此要控制好操作条件，如料液浓度、操作压力和处理温度等，减少不利因素，降低膜污染，提高超滤效率。只要超滤膜的膜材料、孔径选择恰当、操作条件控制适宜，并及时清洗超滤膜，用超滤法对水解产物进行初步分离是可行的，而且超滤分离方法在实际生产中易于实现[26]。而在后期进一步分离纯化中，根据具体情况可以再结合离子交换层析、凝胶过滤色谱法、反相高效液相色谱法及毛细管电泳等方法达到更好的分离效果，获得高纯度的ACE抑制肽，按照要求再进行测序等工作，鉴定出结构。

如何实现降血压肽的产业化生产是在这一研究领域面临的最大难题，建立一套合适的分离纯化工艺是进行AHP产业化生产开发的必要条件。此外，对分离得到证实具有高活性的AHP，采用采用液相或固相化学合成法制进行制备以作药用。但化学合成法存在反应不完全，分离困难，成本高、副反应物及残留化合物多等诸多缺点因而也制约了其发展[27]。

4　前景展望

日本是对食源性降血压肽研究最多的国家，且已经有此类降血压肽的商品上市，日本仙味公司已经生产出主要成分为ACE抑制肽的沙丁鱼肽，可直接添加到各种食物中，用于防治高血压[28]。到目前，科学工作者已从多种动植物原料中通过发酵、酶解、自溶等方法经分离纯化得到了不同序列的降血压肽。我国是一个资源大国，食品原料十分丰富，尤其是食品加工过程中的一些下脚料，如能从中获得抗高血压肽，将会对国民经济的发展和人民生活水平的提高起到积极的推动作用。因此，扩大食品原料的选取范围，从新的原料中发现和分离鉴定新的降血压肽仍然是研究的一个重要方向。同时，在制备过程中采用多种层析技术是进一步高度纯化降血压肽的有效工具，采用多种分离方法分步骤结合使用，可以实现降血压肽的高度纯化。但是活性组分可能是几种一起存在时才表现了高活性，从食物加工的角度，将降血压肽添加到食品中作为一种保健功能因子将会有较好的效果。随着人们自我保健意识的提高，采用非药物疗法达到治病防病目的将为更多的人所接受。采用酶法水解得到的降血压肽只对高血压患者起降压作用，对血压正常者无降压作用，安全性高，适用于作为口服药剂或功能性食品基料添加到食品中做成保健食品的形式进行服用或食用，起到预防、缓解和辅助治疗高血压的作用，因而具有较好的开发与市场就用前景。

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The Research Progress of Structure-activity Relationship and Preparation of Antihypertensive Peptide Derived from Food

YANG Xiang-hua，LI Jiang*
（Jingzhou City Hospital of Traditional Chinese Medicine，Jingzhou 434000，Hubei，China）

Abstract：The research of antihypertensive peptide（AHP）derived from all kinds of foods was a hot topic in recent years because they showed strong angiotensin converting enzyme（ACE）inhibitory activity and significant antihypertensive effect in vitro experiments and animal experiments，so it supplied a new safe and effective way to produce antihypertensive product. In this paper，the research progress and general situation of antihypertensive peptide derived from food were summarized，and especially the technology of preparation and the relationship between the peptides and their structures were discussed and the prospect of AHP from the foods in the fields of research and application wasexpected.

Key words：food resource；antihypertensive peptide（AHP）；angiotensin converting enzyme（ACE）；research progress

收稿日期：2015-10-12

*通信作者：李江（1962—），男（汉），主任医生，本科，研究方向：高血压病的中医药治疗及健康防护。

作者简介：杨湘华（1962—），女（汉），高级营养师，本科，研究方向：人群营养与健康管理。

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.03.054