大米多肽的功能及应用研究进展

马俊，王婷，刘海霞，任佳蕾，陆世海，李丕武*

（1.齐鲁工业大学 生物工程学院，山东省微生物工程重点实验室，山东 济南 250300；2.山东大树达孚特膳食品有限公司，山东 菏泽 274002）

我们国家是一个盛产稻谷的大国，在2019年全年国内稻谷的生产总量达到了2.1亿吨以上[1]，居于世界各国稻谷总产量的第一位，在国民经济中占有极其重要的地位[2]。大米中蛋白质的含量约为7.4%，主要存在于稻谷的米糠、碎米部分，在加工稻谷的过程中会产生大量的碎米和米糠，我国每年会产生2 000万吨的碎米和1 400万吨米糠[3]，其中绝大部分经过简单的烘干或粉碎处理后，直接作为蛋白饲料出售，经济效益没有得到充分发挥。近期大量的研究表明，制备的大米多肽分子量较小，更利于人体吸收，调节人体免疫[4]，可以作为制备提高人体健康水平的保健类产品，包括保健食品营养制剂、疫苗和特医食品等。大米多肽本身营养十分丰富，含有人体所需的各种氨基酸，且属于低抗原性蛋白，在满足人体对多种营养成分需求的同时不会造成身体的不良反应[5]。此外，大米多肽作为具有调节免疫功能的功能性食品，已经列入卫生部批准的产品目录[6]。在使用加工性能方面，大米多肽较其他来源的蛋白质或多肽更易吸收，在更宽范围的pH值内均可溶于水，对热较稳定[7]。近年来，随着对大米多肽研究地不断深入，发现其在各方面展示出了较大的优势，引起了更多消费者的关注，大米多肽的制备以及应用已经成为一个新的研究热点。

1 大米多肽功能的研究进展

1.1 免疫调节活性

免疫是人体的一种生理机能，能够抵抗病毒微生物等侵入人体，保护人体健康。最新的研究表明，大米多肽具有一定的免疫调节功能。Takahashi等[8]利用胰蛋白酶酶解大米蛋白获得一种新型的功能活性肽，具有收缩回肠功能以及抗阿片生物活性。Fang等[9]利用RAW264.7细胞模型筛选出富硒大米蛋白水解物中具有免疫调节功能的含硒肽，并对高活性蛋白水解物中的含硒肽进行纯化和鉴定，最终发现了一个新的TSeMMM含硒肽序列，该含硒肽的浓度为80 μg/mL时具有较强的免疫调节活性，有望成为改善人体健康的功能性食品添加剂。

1.2 预防年龄相关性认知功能衰退和痴呆

近年来，居民生活水平不断提高，然而在老年人群中，认知功能障碍和痴呆等老年病的发病率却显著提高[10-11]。Corpuz等[12]通过实验发现发酵大米肽（fermented rice peptide，FRP）可以通过调节海马区神经营养信号通路减轻东莨菪碱诱导的小鼠记忆障碍，防止记忆损伤。实验过程中将FRP注射进小鼠腹腔内，连续7 d向腹腔内注射东莨菪碱，在被动回避实验中发现，FRP可以抑制东莨菪碱所导致的认知障碍。与对照组相比，小鼠海马区经东莨菪碱处理后乙酰胆碱酯酶的活性显著升高，乙酰胆碱水平显著降低。这表明，FRP可以防止记忆损伤的潜在机制可能与ERK/CREB/BDNF信号通路的调节有关，FRP很可能成为一种潜在的预防年龄相关性认知功能减退和痴呆的药物。

1.3 抗衰老功效

抗衰老功效的评价方法有很多[13]，主要还是以清除自由基为基础，研究其抗氧化性。近年来，随着医美行业的兴起，生物多肽抗衰老功效的研究逐渐成为研究热点。李火云等[14]研究了大米多肽对3种自由基（DPPH自由基、超氧阴离子自由基、羟自由基）的清除效果，此外还做了人体功效实验，结果发现，将大米多肽添加到化妆品中，当添加量为4.0 g/kg且使用者连续使用4周以上时，能够达到很好的抗皮肤衰老的功效。由此可见，大米多肽具有一定的抗衰老功效，深入研究其抗衰老功效机理并将其应用到化妆品中，将来会有广阔的市场前景。

1.4 抗高尿酸活性

人体血液中尿酸的浓度升高，将会导致痛风症，造成人的关节疼痛红肿，严重影响人体健康。Liu等[15]从野生稻去壳果实的提取物中分离出一种新的抗高尿酸肽（rice-derived-peptide-1，RDP1），通过实验发现，摄入RDP1的大鼠的血尿酸和血肌酐含量显著降低，降低了患高尿酸血症肾病的概率。通过分子对接试验发现，RDP1会占据黄嘌呤氧化酶与黄嘌呤的结合位点，从而抑制尿酸形成，且该肽对大鼠并没有毒性，在多种温度下都比较稳定，因此该抗高尿酸肽为降尿酸药物的开发提供了新的选择。

1.5 预防牙周炎

自20世纪80年代末以来，人们越来越关注口腔健康不良对整体健康产生重大影响的可能性[16]。在这方面研究最多的口腔疾病是炎症性牙周病，通常以慢性牙周炎的形式出现，被认为是全球第二大口腔疾病[17]，在疾病全球负担清单上排名第四。Tamura等[18]研究发现，大米肽REP9和REP11能够明显抑制炎症和破骨细胞相关分子的转录活性，在结扎诱导的牙周炎小鼠中，用大米肽进行局部治疗可以抑制炎症性骨丢失，由此可见，大米多肽对于牙周炎有一定的保护作用，未来可能成为一种潜在的抗炎症药物。

1.6 其他生物功能活性

大米多肽除了具有以上生物功能活性外，还具有许多其他的生物功能。Michelke等[19]研究发现，大米蛋白水解后得到的含色氨酸和酪氨酸的混合肽对血管紧张素转换酶（angiotensin converting enzyme，ACE）具有一定的抑制作用，甚至有可能用来预防高血压。Qian等[20]从转基因水稻中提取了多种降压肽，将该降压肽灌胃给患有高血压的大鼠，随后发现其收缩压明显降低，未来大米多肽很有可能成为天然降压药的一种来源。Taniguchi等[21-22]从米糠蛋白（rice branprotein，RBP）的酶解产物中鉴定出具有抗菌和脂多糖中和活性的多功能阳离子多肽，并发现阳离子肽RBP-LRR、RBP-EKL和RBP-SSF在最佳浓度分别为10、10、0.1 mmol/L时能够促进伤口闭合，可作为伤口愈合剂的候选化合物。

2 大米多肽的生产工艺

大米多肽的制备方法主要有两种，分别是酶解法和碱法。其中，酶解法比较温和，酶解过程容易控制[7]，且安全性较高；碱法制备大米多肽的主要问题是高碱条件下蛋白质变性失活[23]，且对氨基酸有破坏作用，存在一定的安全性问题，因此还未得到广泛应用。近年来，越来越多的国内外科学家开始研究大米多肽的制备工艺，使用不同的酶制备并不断优化其工艺条件，从而使其产率达到最高。

Uraipong等[24]用碱性蛋白酶（60℃，pH8.0）、风味蛋白酶（50℃，pH6.0）、中性蛋白酶（45℃，pH7.0）和复合蛋白酶（50℃、pH7.0）4种商用蛋白酶在10 mmol/L磷酸盐缓冲液中对米糠白蛋白进行酶解，酶与底物比为 1∶100（质量比），振荡水浴，水解时间为 240 min，最终发现复合蛋白酶的酶解液水解度最高。

申衍豪等[25]对制备大米多肽的最佳水解酶进行了研究，采用了5种水解酶（枯草芽孢杆菌碱性蛋白酶、米曲霉中性蛋白酶、米曲霉酸性蛋白酶、复合酶、胰蛋白酶）分别对大米蛋白进行水解，并通过化学模拟体系评价了大米多肽的抗氧化性，最终研究表明枯草芽孢杆菌碱性蛋白酶能够很好地作用于大米蛋白，而其他蛋白酶的水解效果都不太理想，在其浓度达到5.00 mg/mL～50.00 mg/mL时还原能力较高。

李素云等[26]采用了一种辅助酶解的方式，利用超声波辅助加速大米蛋白的溶解，从而制备性质更为优越的大米多肽，其生理功能、营养特性和加工性能都显著提升，对工艺条件进行优化后，得出最优工艺条件为超声温度50℃、超声功率密度51.8 W/L，超声时间15 min。在此工艺条件下，大米多肽的得率达到了70.57%。

张君慧等[27]研究发现，经精制中性蛋白酶处理后的酶解效果较其他4种蛋白酶的效果更为优异，而后通过单因素试验和响应面分析得出精制中性蛋白酶酶解大米蛋白制备大米多肽的最佳酶解条件为底物浓度5.0%、酶底物比2.0%、pH7.0、温度37.5℃、时间4.16 h。

吕志佳[28]以大米多肽的得率为指标，研究了酶解pH值、时间、温度、加酶量以及料液比对大米多肽得率的影响，结果表明，在酶解初始pH11.0、反应4 h、温度55℃、加酶量0.8%以及料液比1∶12（g/L）时最有利于大米多肽的提取，在此条件下大米多肽的得率最高，为46.11%。

赵晓蕾[29]以大米渣为原料，利用蛋白酶K对其进行酶解，研究结果表明，酶解起始pH6.0、蛋白酶K添加量 6 000 U/g、料液比 1∶7（g/mL）、酶解温度 60 ℃以及反应时间为6 h时，大米多肽的转化率达到最高，为39.67%。

酶解法制备大米多肽的关键是蛋白酶的选择，由于蛋白酶的种类、来源不同，反应的产物差异性非常明显，单酶产率远远不能满足工业化生产的要求，多种蛋白酶组合是酶解法生产大米多肽的趋势，采用复合酶技术，大米多肽的产率可达85%以上，针对不同大米副产物，需要根据原料蛋白的特征，进行蛋白酶的复配组合，并借助多种辅助技术，提高大米多肽产率。

3 大米多肽的应用前景

随着研究方法和技术手段的不断提高，人们对大米多肽的生理功能、营养功能以及其他的一些功能的研究更加深入[30]，大米多肽已经被广泛地应用在生物化工、饲料产业、生物医药、食品工业、化妆品以及保健产品等领域中[31]。相信在不久的将来，大米多肽将为人类生命活动和健康做出巨大的贡献。

3.1 用作食品添加剂

近年来，研究发现大米多肽可以用作改善人体健康的潜在功能性食品添加剂[32]。日常生活中我们常会用冷冻面团发酵制作馒头等面食，然而冷冻会造成其面筋结构以及发酵特性发生一定的变化，解冻后面团所制作的食物品质严重下降。将大米多肽适当地添加到冷冻面团中，可以有效地减缓冷冻储藏对面筋结构以及酵母活力的破坏，提高使用冷冻面团所制作的面食的品质特性[33]。

3.2 用于制作功能饮料

大米多肽具有很好的溶解性，且具有降高血压的功效，黏度低，热稳定性好，能降低人们的疲劳程度，是非常好的运动恢复产品原料[34]，因此可以将其用于制作功能性饮料[35]。不仅提高了饮料的稳定性以及营养性，还可以增强免疫，降低高血压，维持人体健康。

3.3 制作营养保健品

大米多肽不仅能够为人体的生长发育提供所需要的营养，其在代谢调节和调控中也起着非常重要的作用[36]。大米多肽具有预防疾病、调节人体生理机能[37]的作用，可广泛应用于食补保健品中。大米多肽可以降低人体胆固醇，从而减少发生动脉硬化等相关症状的疾病，可以作为生产适合中老年人保健品的原料。此外，大米多肽还具有低致敏性、营养均衡等优点，适用于制作婴幼儿奶粉以及中老年人奶粉[38-39]，促进婴幼儿吸收营养，加快生长发育，同时利于中老年人吸收营养，维持身体健康。此外，相关学者研究证明，为了增强人体机能，健身人群每天可以适当地食用大米多肽，达到增强肌肉的效果[28]。

3.4 应用于化妆品

大米多肽具有降低血压、抗氧化以及延缓人体衰老的作用，可以用于生产化妆品等美妆产品。在化妆品美容行业中，将大米多肽作为原料添加进去，可以起到美白、保湿、抗衰老等功效，且研究证明80%大米多肽对皮肤不会产生刺激性或有毒反应，因此十分安全[40]。

3.5 用作起泡剂和乳化剂

大米蛋白的溶解性能较差，经蛋白酶酶解后，再经过水解和脱氨作用可以加速蛋白溶解，并使大米多肽的乳化能力和乳化稳定性显著增加，从而具有很好的起泡性能，可以用做起泡剂，也可以用作乳化剂[6，41-42]。

4 展望

近年来，生物活性肽的制备和研发在国内外已经成为一个深受关注的热点。将大米蛋白进行酶解，以此得到的大米多肽营养价值更高，且具有很高的生物效价，在人体内也更容易被吸收。大米多肽可以添加到保健食品、化妆品、医药等领域的生产中，从而提高产品的价值和功能，进一步促进人体健康，延缓衰老等。随着科技的发展以及科研技术水平的提高，大米多肽的发展前景广阔。