海洋生物活性肽生物学和功能特性的研究进展

海洋生物活性肽生物学和功能特性的研究进展

秦光宇

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广州华银医学检验中心有限公司

摘要：目前国际市场上已经出现了含有生物活性肽的产品。作为新型功能性食品的潜在来源，生物活性肽等生物活性化合物引起了众多研究者的兴趣。生物活性肽是一种对身体功能有积极影响并可能影响健康的特定氨基酸片段，是由几个至十几个氨基酸通过共价键连接而成的有机物质，虽然不同分子片段的复杂程度有所差异，但生物活性肽的分子质量都在6000Da以下。本文主要对海洋生物活性肽生物学和功能特性的研究进展进行论述，详情如下。

关键词：海洋生物；活性肽；生物学；功能特性

引言

近年来，海洋生物活性肽成为研究热点，其抗氧化、抗高血压和抗动脉粥样硬化等生物学特性以及溶解性、起泡性和乳化性等功能特性被广泛关注，这些特性缘于其化学组成和物理结构。目前生物活性肽最常用的制备方法是酶解法，其中应用较多的酶是胃肠酶。海洋资源是新型功能性成分的良好来源，如多糖、矿物质、维生素、抗氧化剂和多肽等。海洋生物活性肽可被应用于功能食品、药品或化妆品领域。

1海洋生物活性肽

生物活性多肽的来源非常广泛，主要有动物源和植物源。海洋生物被认为是生物活性肽的重要来源，可以发挥生物功能来预防和治疗各种疾病。最近的药理学研究报道了海洋生物活性肽的心脏保护、抗肿瘤、抗氧化、抗糖尿病等作用。海洋衍生生物活性肽是有助于消费者健康的合成成分的替代来源，是营养药品和功能性食品的一部分，得到了市场的广泛认可。对大鲵肉进行酶解，提取到的大鲵肉酶解肽分子量分布在5kDa以下，具有免疫调节活性和抗氧化活性。采用体外胃肠消化法从牡蛎蛋白质中提取出分子量为1.60kDa的强抗氧化肽，纯化后能有效地清除自由基，并能有效地防止因羟基自由基所致DNA损伤。利用酶解法从大眼金枪鱼暗肌中纯化出一种分子量为1222Da的抗氧化肽，可以有效清除自由基并抑制脂质过氧化，还能显著地清除细胞ROS，增强细胞活性。观察到分子量为928Da的康格海鳗抗氧化肽对自由基有较强的清除作用，比α-生育酚有更强的活性。对干明太鱼进行酶解，得到MW<1kDa的生物活性肽，结果表明，它对ACE的抑制作用和抗氧化能力都很强。提取出MW<1kDa并能延长雌、雄果蝇寿命的甲鱼抗氧化肽。以海蜇为原料用Alcalase酶解并超滤，发现MW<3kDa组分抗氧化能力最强。通过研究得出，鱿鱼多肽的分子量在2kDa以下，能有效地去除O2-•和OH•。制备出分子量为1.5~4.5kDa的阿拉斯加青鳕皮胶原蛋白肽，发现其抗氧化活性良好。

2海洋生物活性肽的生物学特性

2.1抗动脉粥样硬化活性

心血管疾病（CVD）是世界范围内导致死亡的主要疾病。动脉粥样硬化是一种多因素的慢性疾病，发病机制复杂，可导致心肌梗死、缺血性心肌病、中风和外周动脉疾病，是CVD的主要病因。在动脉粥样硬化中，动脉阻塞是由减少血流的病变或斑块的形成引起的。这些斑块主要由胆固醇等脂质在动脉膜空间中大量积累导致。

2.2抗癌活性

癌症是全球常见的主要死亡原因之一，是严重影响人类福祉的慢性疾病。癌症病例数量和死亡率不断增加，2020年，全球新发癌症1810万例，导致989万人死亡，预计在未来20年癌症病例将增加约50%。多年来，一些天然化合物已被证明具有抗癌作用，如类黄酮、类胡萝卜素、酚酸、异硫氰酸酯、姜黄素、白藜芦醇。抗癌肽和蛋白质数据库中约有3491种多肽具有抗癌活性，这些多肽通过与癌细胞特定位点结合，抑制癌细胞分裂或诱导癌细胞凋亡来发挥作用。

2.3RKLP生物活性和功能性质

以海蜇为原材料，优化海蜇双酶酶解工艺，确定海蜇小分子肽工艺流程。RKLP理化性质、生物活性和功能性质的研究，研制一种RKLP荸荠粉复合片剂产品。主要结论如下：（1）确定RKLP制备的工艺流程为：添加海蜇匀浆质量3%的碱性蛋白酶，调节pH为7.5，在50°C下酶解2h后在90°C下灭酶10min。再加入先加入海蜇质量1%的中性蛋白酶，调节pH为7，在50°C下酶解2h后在90°C下灭酶10min。待酶解液冷却后在9000rpm离心30min。取离心后上清液使其通过3500Da的超滤膜，并冷冻干燥，得到小分子海蜇肽RKLP。（2）RKLP理化性质研究表明：RKLP中含有17种氨基酸，含量最高的是谷氨酸和甘氨酸，疏水性氨基酸占比最高，其次是酸性氨基酸。鉴定出RKLP的结构中存在酰胺官能团，咪唑官能团等，以及含有肽键、醚和羟基，α-螺旋结构，β-折叠和无规卷曲二级结构。推断RKLP是肽类物质并具有良好的抗氧化活性。（3）RKLP生物活性和功能性质研究表明：RKLP对DPPH、O2-、ABTS+和OH有自由基清除作用，对DPPH•和O2-•的清除效果比对OH•和ABTS+•的清除效果好。RKLP对RAW264.7小鼠巨噬细胞的增殖有促进作用，具有ACE抑制作用，对红细胞有凝集作用，对N-乙酰-D-氨基葡萄糖、猪胃黏蛋白和牛甲状腺球蛋白糖溶液有抑制作用，对产气肠杆菌和大肠杆菌有抑制作用，对酿酒酵母细胞的生长有抑制作用，乳化活性和乳化稳定性较好。（4）RKLP荸荠粉复合片剂的最优压片配比为：RKLP:荸荠粉为1:2，辅料的最适添加比例：硬脂酸镁2%、微晶纤维素30%、羧甲基纤维素钠3%、赤藓糖醇60%。所制得的RKLP荸荠粉复合片剂表面光滑、无裂痕，呈浅黄白色，符合片剂指标质量标准并通过了稳定性试验。

2.4仿刺参胶原蛋白源二肽基肽酶抑制肽虚拟筛选及分子对接

目前口服降糖药可分为两类:(1)以促进胰岛素分泌为主要作用的药物;(2)通过其他机制降低血糖的药物,前者主要包括磺脲类、格列奈类、二肽基肽酶抑制剂等,其中DPP-Ⅳi作为一类新型口服降糖药物,具有低血糖风险低、对体重影响较小以及心血管安全性好的优势。海洋环境具有高盐、高压、低温、缺氧等异于陆地环境的特点,在此特殊的生长环境中,海洋生物在长期的进化过程中随之形成了特殊的蛋白序列。仿刺参,属刺参科,仿刺参属,是中国黄海、渤海的唯一养殖海参,蛋白含量高达66%是制备生物活性肽的优良原料来源。虚拟酶解发现木瓜蛋白酶比碱性蛋白酶具有更高的释放生物活性肽的潜力。在线网站ToxinPred预测虚拟酶解获得的潜在生物活性肽均未显示细胞毒性。仿刺参胶原蛋白是生产各种生物活性肽的良好前体,生物信息学分析可为蛋白质实际水解生产生物活性肽提供指导,具有高通量、方便快捷等优点,能够初步筛选具有潜在DPP-Ⅳ抑制活性的肽段;后续可进行寡肽定向合成与改性以及体外、体内实验验证降血糖活性,对某些具有多种生物活性的寡肽也可进行深入的机理研究。

结语

海洋物种作为生物活性化合物的来源，具有多种生物活性与功能，在制药、食品、营养和化妆品行业具有潜在应用价值。但目前在海洋生物活性肽领域的应用还很匮乏。因此，有必要进一步研究生物活性肽在最终产品中的应用，以更好地了解它们的性能、潜力和消费者接受度。海洋的生物多样性高，相关产品存在大量高蛋白含量的废弃物，因此，利用海洋物种生产活性肽可促进社会可持续发展，有助于促进其未来在功能食品、医药产品和化妆品中的开发与应用。

参考文献

[1]刘铭,刘玉环,王允圃,等.制备、纯化和鉴定生物活性肽的研究进展及应用[J].食品与发酵工业,2016,42(4):244-251.

[2]王玉帅.动物源活性肽调节拟南芥生长的活性及机理研究[D].福州:福州大学,2017:2-5.