羊胎盘肽研究与利用进展

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(1.兰州理工大学生命科学与工程学院,甘肃兰州 730050;2.甘肃省中藏药筛选评价及深加工重点实验室,甘肃兰州 730050)

我国是世界第一养羊大国,目前羊的存栏量接近4亿只左右,羊肉产量超过500万吨,每年可供利用的羊胎盘潜藏量高达450万个。但目前国内对羊胎盘的加工利用率不足3%,直接废弃不仅造成资源浪费,而且还容易引发环境污染[1]。据《本草纲目》记载,胎盘又称紫河车或胞衣,味甘、咸、温,入肺、肝、肾三经,有益气养血、补肾益精之功效[2]。现代医学研究表明胎盘中含有胶原蛋白、免疫球蛋白、肾上腺分泌激素、雌激素、白细胞介素、干细胞生长因子、转化生长因子等生物活性物质[1]。羊胎盘肽的主要成分是易被人体吸收的小分子肽,研究发现其含有17种氨基酸(必需氨基酸8种)、14种微量元素,同时具有修复组织损伤、养颜美容、抗衰老、增强免疫、抗肿瘤、护肝、抗氧化等作用[3],被广泛用于功能食品、护肤化妆品和中药制剂等领域。本文主要综述了国内外羊胎盘及其羊胎盘肽的研究利用进展情况,以期为羊胎盘活性成分的基础研究和资源化利用提供参考。

1 羊胎盘的基本营养成分

羊胎盘的营养结构以及组成与人胎盘最为接近,且不会感染肝炎类病毒,与人类产生交叉感染,是动物胎盘的首选[4]。羊胎盘含有丰富的蛋白质、维生素、脂多糖、磷脂、微量元素(表2)和氨基酸(表3)等成分,同时还含有抗氧化肽、免疫活性肽、细胞因子、生长因子及调节代谢的酶类、激素等小分子肽类物质[5],这些活性物质有的可以直接从胎盘提取,有的需要通过酶法降解技术获得[6],分子量小,易吸收,具有提高机体免疫力、改善机体消化功能、抗氧化、抗疲劳、延缓衰老等生理功能。

表1 羊胎盘的基本营养成分Table 1 Nutrients of sheep placenta

表2 羊胎盘中的微量元素组成及含量(mg/g)Table 2 Trace element composition and content of sheep placenta(mg/g)

表3 羊胎盘中的游离氨基酸组成及含量(mg/g)Table 3 Free amino acid composition and content in sheep placenta(mg/g)

2 基于CiteSpace的羊胎盘研究发展趋势分析

利用CiteSpace软件对以主题=(羊胎盘),时间跨度=(1996～2018),数据库=(CNKI)检索到的359篇羊胎盘文献进行共被引分析,共获取13个聚类(图1)。结合图2的共被引聚类时区分析可知,研究早期(2006年以前)主要集中在污染物致突变性检测试验(#12)、胎盘素(#9)、E玫瑰花环(#2)、B淋巴细胞(#8)等方面;2006年以后,羊胎盘转移因子注射液(#1)、免疫功能(#4)、胎次(#11)、羊胎盘(#10)研究较为集中,与此同时,近几年的研究主要聚焦在抗氧化(#0)、抗氧化肽(#7)、免疫活性(#5)、胎盘(#3)等方面。由此可见,羊胎盘肽的抗氧化作用、免疫调节作用等功能活性长期以来一直都是研究的热点,已有研究人员对羊胎盘肽进行了大量的理化分析和生物活性的测定,并主要对与抗氧化和免疫功能相关的疾病做了一定研究,为羊胎盘肽在临床上的应用奠定了基础。通过近20年文献分析,本文将详细阐述羊胎盘肽的制备方法、功能活性及应用领域。

图1 关键词共被引聚类视图Fig.1 The view of co-cited key words注:图中每个节点表示一个不同的关键词,节点大小代表关键词出现的频次,节点间连线代表关键词之间的共现关系[12]。

图2 关键词共被引聚类时区图Fig.2 The time-zone view of co-cited key words cluster

3 羊胎盘肽的研究与利用进展

3.1 羊胎盘生物活性肽的制备

生物活性肽(Bioactive peptides,BAP)是具有特殊生理作用或能调节机体生命活动的多功能肽,其分子质量很小,尽管在生物体内含量很低,但具有明显的抗疲劳、抗菌、抗病毒、抗氧化、激素调节、降血脂、免疫等生物活性[13]。目前,生物活性肽的制备方法主要包括分离提取法、化学水解法、酶解法、微生物发酵法和合成法等[14]。为了保持羊胎盘的生物活性成分,羊胎盘活性肽的制备主要采用酶法和生物发酵法[13]。

3.1.1 基于羊胎盘的抗氧化肽制备及其活性研究

3.1.1.1 抗氧化肽制备工艺 介于一定分子量范围的小肽是一种良好的抗氧化剂,能有效清除体内过多自由基,对维护人体健康具有重要意义[15]。羊胎盘抗氧化肽主要通过酶解大分子蛋白质或发酵法制备,其中酶解法生产条件温和、安全性高、易于控制,被广泛用于抗氧化肽的制备[16]。周洁静等[17]研究发现,风味蛋白酶、碱性蛋白酶和中性蛋白酶制备羊胎盘抗氧化肽的效果较好。Li Ming[18]等采用4种不同的蛋白酶对羊胎盘副产物进行水解发现,木瓜蛋白酶水解液1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH·)自由基清除活性最高,并经纯化鉴定后得到出抗氧化活性最高的肽(Glu-Pro-Val-Ser-His-Phe)。刘旺旺等[19]以DPPH自由基清除率为指标,对黑曲霉发酵制备羊胎盘多肽的工艺条件进行了优化,在最佳发酵工艺条件下,DPPH清除率可达83.78%。Teng等[20]发现山羊胎盘经胃蛋白酶水解后制备的分子量为3～10 kDa抗氧化肽的还原能力最强。高闪闪[21]采用高速冷冻离心和超滤相结合的方法制备抗氧化肽,发现第Ⅱ胎次羊胎盘提取物中的多肽含量和抗氧化活性要高于第Ⅰ胎次和第Ⅲ胎次。但根据上述制备方法得到的抗氧化肽大多数为粗肽,其分子量分布宽泛,且具体的氨基酸序列尚未全面了解,亟需通过相关色谱技术对多肽类物质进行分离纯化和结构表征,为深层次了解羊胎盘肽的构成提供有效帮助。

3.1.1.2 抗氧化活性的研究 抗氧化活性肽能清除细胞中多余的活性氧、螯合金属离子、促进过氧化物分解、从而保护机体免遭氧化破坏,达到抑制脂质过氧化的目的[13]。周洁静等[1]通过体外实验发现,羊胎盘肽具有良好的抗氧化活性。高闪闪[21]发现奶山羊胎盘肽能使小鼠血清、肝、心脏、脑组织总超氧化物歧化酶、总抗氧化能力、过氧化氢酶含量显著提高,丙二醛含量显著下降。王炳祥等[22]将羊胎盘小分子肽注射到小鼠体内,发现小鼠血清中超氧化物歧化酶含量升高,而丙二醛含量降低。郭秋平等[23]也发现羊胎盘复合物能减少老年小鼠血液中丙二醛含量,提高谷胱甘肽和超氧化物歧化酶的含量。王善辉等[24]将山羊胎盘喂食幼犬后发现,幼犬血清总抗氧化能力、血清谷胱甘肽过氧化物酶活性及超氧化物歧化酶活性均有明显增强。尽管诸多学者通过体内外试验研究证实羊胎盘肽具备较强的抗氧化活性,但其构效关系尚不完全明确,抗氧化活性与其分子量分布、氨基酸序列构成等之间的机理关系仍需进一步研究。

3.1.2 基于羊胎盘的免疫肽制备及其活性研究

3.1.2.1 免疫活性肽的制备工艺 免疫活性肽是一类存在于生物体内具有免疫功能的细胞信号传递物质,在食品、药品等领域应用广泛,可以作为安全无副作用的免疫调节剂[25]。小分子羊胎盘免疫活性肽又称为免疫调节因子[26],制备方法包括发酵法、酶解法和化学合成法[25]。侯银臣等[7]利用枯草芽孢杆菌发酵法制备羊胎盘免疫活性肽,并对其制备工艺进行优化,得到的免疫活性肽对小鼠脾淋巴细胞的刺激指数达到23.26%。周洁静等[8]采用响应面法优化了中性蛋白酶和风味蛋白酶复合酶解参数,发现酶解制备的活性肽对小鼠脾细胞的单独刺激指数为26.12%。刘隆兴等[27]和吴开平等[28]利用反相高效液相色谱和凝胶层析分离技术,从羊胎盘提取液中分离纯化得到了纯度较高、有免疫调节活性的小分子多肽。

3.1.2.2 免疫活性 羊胎盘肽不仅有良好的抗氧化活性,而且还有提高机体免疫力、刺激淋巴细胞增殖、增强巨噬细胞吞噬等多种生理功能[29],但到目前为止,有关羊胎盘肽发挥免疫活性的生理机制目前尚不清楚。蔡英姬等[30]认为胎盘肽对小鼠T、B淋巴细胞增殖反应有明显促进作用,并可使免疫功能低下小鼠巨噬细胞的吞噬指数和吞噬系数得到恢复。张海燕等[31]研究发现,犬服用一定剂量的羊胎盘转移因子后,能有效提高其机体免疫球蛋白、补体C3、C4和白细胞、红细胞含量,从而提升机体免疫效果。方廖琼等[32]发现羊胎盘免疫调节因子能显著促进脾淋巴细胞的增殖,提高小鼠迟发超敏反应和血清IgG生成。张华等[33]认为羊胎盘免疫调节因子有促进腹腔巨噬细胞吞噬中性红能力作用,且能显著提高腹腔巨噬细胞对MTT(3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐)的还原能力,增加一氧化氮(NO)和白细胞介素-1(IL-1)分泌量。

3.2 羊胎盘活性肽的应用

羊胎盘肽具有良好的抗氧化和提高免疫活性的能力,被广泛用于功能食品、护肤品和中药制剂等领域。目前以羊胎盘为原料开发出的产品主要有羊胎盘全粉、羊胎素(胶囊)、羊胎盘护肤品、羊胎盘中药制剂等。

3.2.1 基于羊胎盘护肤品的开发 利用科学方法从羊胎盘中提取、纯化的小分子肽活性物质,含有大量表皮细胞生长因子、透明质酸钠刺激因子等生物活性因子及多种促进和改善组织新陈代谢的酶,因其具有延缓衰老、易吸收、安全营养等功能特点,被广泛用于护肤品中[34]。因此,将羊胎盘水解液作为化妆品添加剂能产生独特的效能,在护肤、营养皮肤、防止皮肤衰老等方面获得满意的效果。目前发明的羊胎盘护肤品主要有蜂王浆羊胎盘护肤霜[35]、具有抗辐射和改善皮肤水分的羊胎盘温和护肤液[36]、羊胎盘抗氧化乳液[37]、具有美白抗皱功能的羊胎盘蚕丝面膜[38]、羊胎盘美白洗面奶[39]、羊胎盘生物祛痘淡痕修复乳液[40]等。

3.2.2 基于羊胎盘的中药制剂 中医理论认为胎盘能入肺肝肾三经,益气养血,益精补肾,是一种常用的滋补强壮药。医学古籍和现代科学研究已经证实,羊胎盘具有补血、镇静、滋养皮肤、增强人体免疫力以及抗疲劳、延缓衰老的作用[41]。将羊胎盘提取物辅以其他原料配成中药制剂以达到一定的功效,是目前羊胎盘中药制剂开发的主要形式。赵倬[42]发明了一种由26味原料药组成的抗疲劳和抗衰老中药。张保钢[43]发明了一种能有效缓解疲劳、美化肌肤的中药胶囊。程兴林[44]发明了一种含羊胎盘的对阳热性癫痫有很好疗效的中成药。王少平[45]发明了有助于预防和治疗月子病的中药。赵国贤[46]发明了一种由羊胎盘和中草药组成的速效催眠汤。李振举[47]发明了一种由中药组成的具有延年益寿、调节内分泌作用的中药制剂。

3.2.3 功能性食品 功能性食品是指一类具有防御、调节生理节律、预防疾病、促进健康等作用的特殊食品。羊胎盘作为主要基料被广泛用于胎盘胶囊、羊胎盘口服液、胎盘保健酒、胎盘美颜汤、胎盘针制剂及胎盘饮片等功能食品中(表4)。

表4 以羊胎盘为原料的功能性食品Table 4 Functional food based on sheep placenta

4 结论和展望

羊胎盘不仅能够满足人体的营养需求,而且经酶解后的多肽还发挥着多种不同的生物学功能,对人体健康有着极其重要的作用。就目前研究情况来看,羊胎盘具有极高的膳食、医疗和商业价值,在护肤品、中药制剂和保健品等产品开发方面已有广泛应用;羊胎盘肽的研究主要集中于制备工艺参数优化及其功能活性的科学验证和评价,但有关羊胎盘功能活性肽的结构组成、氨基酸组成及其序列、相对分子量分布等构效关系尚需深入研究,需要采用色谱技术等分离纯化方法深入分析活性肽的功能本质。

总之,尽管现阶段对羊胎盘肽的诸多医学、营养学等作用机理了解有限,但羊胎盘在食品、保健品和化妆品中的潜在市场价值是不言而喻的。相信未来随着对羊胎盘肽功能活性作用机理的进一步解析,羊胎盘的开发利用将展现出更广泛的应用前景。