酵母来源生物活性肽研究进展

董长勇，张 欣，谭海涛，于伟厚

（大连双迪科技股份有限公司，辽宁大连 116635）

生物活性肽是生物源蛋白质释放的对机体生命活动有益或具有生理作用的多肽类化合物，一般由2 ～20个氨基酸残基组成，这些蛋白质片段除具有营养价值外，还兼具生理活性和药理作用。因生物活性肽中的氨基酸组成、大小、序列和理化性质的不同，生物活性肽具有抗高血压、抗氧化、抗菌、矿物质结合、类阿片、减脂、降胆固醇、抗血栓及免疫调节活性等多种功效[1]。

酵母菌属于真核微生物，它不仅被用于食品发酵、生物合成及生物防治等，还可用于生产多种生物活性化合物，如生物活性肽、β-葡聚糖、谷胱甘肽、γ-氨基丁酸、有机硒和低聚糖等[2]。由于蛋白质占比高（占干重的35%～60%），酵母日益成为生产生物活性肽的可持续来源[3]。生物活性肽的释放方式有水解、发酵、消化等。近年来，工业副产品的再利用促使人们对酵母源肽的抗氧化、降压、降血糖、抗溃疡和抗恶性细胞增殖等特性进行研究。随着附加值的提升，酵母源肽在食品、制药和生物工程领域的重要性越来越显著[4-5]。

1 酵母生物活性肽的制备

1.1 酶解自溶提取

酵母胞质和膜中蛋白的释放需要破壁，但该过程会影响回收值以及提取物的生物活性，这也是酵母制品在生产中面临的难题[3]。细胞裂解方法中的酶解自溶法常用于酵母加工制品的生产，但其成本较高。自溶法利用终末周期细胞中内源性蛋白酶和氨肽酶介导的自噬机制，在温和条件下可确保细胞溶解，此时母体蛋白依次水解产生具有生物活性的较小片段（73%～75%），一般由二肽、三肽、四肽（＜600 Da）、寡肽（2 ～3 kDa）和较大的寡肽（＞3 kDa）组成[4]。

内源蛋白酶的水解活性受自溶条件的影响，产物肽的释放程度及生物活性会因提取方法的不同而产生差异[6]。肽的生物活性水平主要取决于氨基酸序列，水解程度和条件也会通过影响分子量和分布情况来间接影响其生物活性。因此需要严格控制酶种类、酶底比（E/S）及反应时间、pH 值、温度、底物浓度、酶活性等条件才能达到最佳水解效果。

1.2 酵母发酵生产

酵母在发酵产品的生产中起重要作用，能赋予产品独特的营养、质地和风味。乳制品也是生物活性肽的高质量来源，一些从发酵乳制品中分离的酵母菌株可表达羧肽酶和氨基肽酶，进而产生多种生物活性肽[7]。例如，哥伦比亚传统发酵乳制品Kumis中分离的马克斯克鲁维酵母菌株KL26A 具有高水平蛋白水解活性，可产生ACE-I 肽[8]。与乳酸杆菌单一发酵相比，κ-酪蛋白和α-S1-酪蛋白在乳酸杆菌、链球菌和克鲁维酵母（15 ∶15 ∶1）的混合发酵系统中降解程度更高，低分子量肽（＜1 kDa）含量显著增加[7]。可生产生物活性肽是酵母发酵过程的重要特性，因此新型生物活性肽生产的最佳发酵条件同样值得研究。与酶解法相比，发酵法的生产成本相对较低，但其低产量和低特异性阻碍了生物活性肽发酵工业的开发[9]。

1.3 酵母生长过程中释放

抗菌能力是衡量菌株益生菌潜力的重要指标[10]。发酵过程中，为保持其在复杂微生物群落中的活力和优势，酵母会产生多种具有抗菌活性的化合物[11]。其中抗菌肽是一种包含5 ～100个氨基酸的寡肽，对细菌、霉菌及部分病毒具有抗性。与传统抗生素不同，抗菌肽不易触发细菌的耐药性且具有较低的细胞毒性，因此有望成为抗生素替代品[12]。例如，THYAB 等[13]鉴定了一种由酿酒酵母ATCC 36858 产生的分子量为9.77 kDa 的耐热抗菌肽，该肽在pH 值4 ～7 时对枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、产气克雷伯氏菌和金黄色葡萄球菌等具有活性。

酵母细胞释放肽的抗菌活性发挥机制为阳离子肽可与阴离子膜化合物相互作用来杀灭微生物，而阴离子肽则通过跨膜转运使细胞膜透化并抑制DNA、RNA 合成，进而导致细胞死亡[14]。抗菌肽释放型酵母能够抑制腐败微生物的生长且成本较低，若选择性地利用可减少食品行业对化学防腐剂的需求。

2 酵母源肽的生物活性

2.1 抗氧化活性

高浓度的活性氧是人体衰老和一些疾病的诱因，天然抗氧化剂可使细胞免受氧化应激损伤，近年来被广泛研究[15]。JUNG 等[16]利用肽酶制剂Flavourzyme®水解酵母细胞并进行超滤，首次观察到酵母源肽的体外抗氧化能力。还有研究学者分别从酿酒酵母和马克斯克鲁维酵母中纯化得到了具有ABTS+·清除活性的肽序列[5]。除体外活性外，酵母源肽的细胞水平抗氧化活性也是当前和今后研究的主题。研究表明，胰蛋白酶水解获得的酿酒酵母抽提物中，分子量＜3 kDa 和3 ～5 kDa 的超滤肽组分有助于抑制Caco-2 细胞中H2O2介导的脂质和蛋白质氧化[17]。此外，酵母源肽还可以通过激活抗氧化酶，在降低蛋白质和脂质氧化方面发挥作用[18]。

2.2 抗高血压活性

来源于酵母蛋白的ACE-I 肽是化学降血压药物的天然替代品[19]。酵母中产生的ACE-I 肽类型由所用蛋白酶决定，溶壁酶及胃蛋白酶、胰蛋白酶、碱性蛋白酶等均已用于生产[5,20]。VIEIRA 等[21]研究发现，酿酒酵母自溶物中的生物活性肽（＜5 kDa 部分）可被胃肠道吸收，并具有抗氧化和抗高血压的潜力。自发性高血压大鼠口服含有疏水性氨基酸的三肽和四肽（＜3 kDa）水解物后，收缩压、舒张压和平均血压显著降低[3]。此外，使用由枯草芽孢杆菌粗酶获得的1 200 mg·kg-1酵母水解液处理大鼠4 h 后，收缩压从185.2 mmHg 下降到156.8 mmHg，给药15 d 后收缩压下降至20.5 mm Hg[20]。研究表明，酵母蛋白水解释放的ACE-I 肽能够以活性代谢产物形式发挥作用，可作为功能性药物或营养制剂的组成成分。

2.3 其他生物活性

除上述活性外，有报道还指出了酵母源肽在抗炎、抗糖尿病、抗溃疡和抗肿瘤等方面的特性。WILLIAMS 等[22]研究表明，啤酒酵母和面包酵母连续酶解后获得的富含糖肽的抽提物可通过谷氨酰胺酶、corolase PN-L、碱性蛋白酶、风味蛋白酶和胰蛋白酶抑制人体全血中IFN-γ 的产生，具有抗炎特性。JUNG 等[16]研究了通过风味蛋白酶（50 ℃，E/S：1/100）获得的酿酒酵母源肽的降血糖潜力，该水解物中环二肽His-Pro（CHP）含量高，在注射后的120 min 内，I 型和II 型糖尿病小鼠模型的血糖水平均显著降低。AMORIM 等[23]研究了酿酒酵母源肽对胃溃疡性病变的潜在保护作用，结果显示，＜3 kDa 的肽组分能够显著减少Wistar 溃疡大鼠模型的胃损伤。此外，该提取物在2.5 μg·mL-1浓度下抑制了＞50%的K-562 白血病细胞系的增殖，表明其在白血病防治方面具有潜在效果。

3 酵母源肽在食品领域中的应用

食品发酵用酵母通常具有多种不同类型的蛋白酶和肽酶，其能够将食物中的蛋白质水解为富含生物活性肽的提取物或游离氨基酸[8]。《酵母产品质量要求》（GB/T 20886—2021）规定，蛋白水解酵母菌株可生产具有特定健康益处的食源性生物活性肽，可用于功能性食品和保健食品。这些肽还能提高产品的保水性、起泡性、乳化性和溶解性。《特殊医学用途配方食品通则》（GB 29922—2013）规定，特医食品中非全营养配方食品的蛋白质（氨基酸）营养素组分来源可选择蛋白质水解物和肽类。

酵母中蛋白质和多肽的质量较高，是素食及动物蛋白敏感人群的理想选择。酵母蛋白质在细胞破碎加工过程中的酶解率高达94%，是一种优质的营养和功能补充物，具备食品应用性[24]。糊状酵母抽提物包含所有必需氨基酸及B 族维生素，可用于素食、谷类食品、蔬菜汁等需要富含这些营养的食品中[25]。目前，酵母肽已被应用于低GI 体重控制代餐粉的研发，可通过缓释葡萄糖来抑制人体血糖的上升速度[26]。此外，酵母抗菌肽可应用于易腐食品基质的保存。

4 结语

酵母富含优质蛋白，是有前途的经济型生物活性肽来源。传统生物活性肽制备方法主要包括酶解自溶和发酵，标准化是其发展趋势。从乳制品中获得酵母发酵产物肽更利于人体消化吸收。目前，生产肽含量高，RNA、多糖和纤维素含量低的酵母生物活性肽产品仍是一项挑战，快速高效的提取方法成为当前研究热点。随着工艺的完善，微波、超声辅助萃取等预处理技术及膜分离等回收技术与传统方法结合，可进一步提高低分子肽的产率[27]。未来，亚临界水水解等绿色安全可持续的新型加工方法也有望在酵母生物活性肽制备中得到应用[28]。

目前，将酵母源肽的功效潜力转化为商业应用的过程中，在生产效率、感官特性及体内有效性等方面仍然存在一定的挑战，今后的研究应集中于生物功能、生理特性和潜在机制的探索。同时，生产和纯化方法对其稳定性、安全性的影响同样亟待研究[29]。此外，借助生物信息学和组学工具、动物模型和人体临床研究预测设计具有特定功能的新肽序列，将加速酵母生物活性肽从实验室走向市场。