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金笔奖 | 玉米肽的制备及生物活性

https://www.cphi.cn   2020-11-27 10:32 来源:CPhI制药在线 作者:沙罗

玉米肽是以玉米蛋白为原料,经酶水解或微生物发酵得到的具有生物活性的小分子多肽,热稳定性好,在很宽的pH范围内水溶性好;玉米肽中氨基酸含量非常高,可不经胃肠消化直接吸收,是一种安全可靠的天然食用蛋白。

       金笔奖

       玉米蛋白是玉米加工副产物的主要成分,其水溶性较差,缺乏赖氨酸、色氨酸等必需氨基酸,一直以来利用率很低。玉米肽是以玉米蛋白为原料,经酶水解或微生物发酵得到的具有生物活性的小分子多肽,热稳定性好,在很宽的pH范围内水溶性好;玉米肽中氨基酸含量非常高,可不经胃肠消化直接吸收,是一种安全可靠的天然食用蛋白。研究显示玉米肽具有降血压、抗氧化、醒酒保肝、抗肿瘤和抗疲劳等多种生物活性。

       玉米肽的制备

       玉米肽的制备方法主要包括酶解法和微生物发酵法。

       酶解法:酶解法分为单一酶法和复合酶法。单一酶法是使用一种酶水解玉米蛋白来制备玉米肽。复合酶法则是将不同种类的酶按照最佳搭配方式混合后制取玉米肽。国外很早就利用碱性蛋白酶水解玉米蛋白,并考察了温度、pH 值、酶浓度和蛋白 粉粒度对水解的影响。日本用酶解法水解玉米醇溶蛋白分离到Leu-Pro-Pro序列多肽,其降压效果与卡托普利相媲美,是迄今水解玉米蛋白得到的最强的血管紧张素转换酶(ACE)抑制肽。

       微生物发酵法:利用微生物发酵对玉米蛋白进行水解制备多肽。有报道利用枯草芽孢杆菌水解玉米蛋白 粉,并确定了枯草芽孢杆菌生产玉米肽的最优条件。但是目前国内对于利用微生物发酵制备玉米肽的技术还不够成熟,相关研究还较少。

       玉米肽的生物活性

       1. 降血压活性

       高血压是当今社会较为常见的一种疾病, ACE在调控血压方面发挥着重要作用,卡托普利、依那普利等西药都是通过抑制ACE活性来实现降血压效果的。研究发现玉米肽中的二肽(Ala-Tyr)具有很强的抑制ACE活性。此外,有研究者通过不同的超滤膜处理,对不同分子量片段的玉米肽(Mw<1kDa)、玉米肽(Mw<2kDa)、玉米肽(Mw<3kDa)进行降压实验,发现玉米肽(Mw<3kDa)具有最强的ACE抑制活性,在自发性高血压大鼠模型中 100mg玉米肽(Mw<3kDa)与2mg卡托普利具有相同的降压效果。

       2. 抗氧化活性

       大量研究表明玉米肽具有很强的抗氧化能力。结果显示,玉米肽能够抑制自由基诱导的肝线粒体MDA生成和大鼠肝线粒体肿胀。采用木瓜蛋白酶水解玉米醇溶蛋白所得多肽在低浓度下具有与抗坏血酸、BHA以及α-生育酚相近的抗氧化活性。而使用复合酶酶解玉米蛋白,经过纯化得到的Leu-Pro-Phe,Leu-Leu-Pro-Phe和Phe-Leu-Pro-Phe序列的玉米肽能有效清除羟自由基、DPPH自由基、ABTS自由基和超氧阴离子,同时抑制脂质过氧化。

       3. 醒酒保肝

       我国受酒文化影响颇深,饮酒已成为生活中不可避免的问题。酒精进入机体后大部分被吸收后经血液循环进入肝 脏中氧化代谢,只有少部分(约2%)经呼吸道或者其他体液直接排出体外,长期大量饮酒会导致酒精性肝炎、肝硬化等,对肝 脏造成极大损害。乙醇进入肝 脏组织后,首先在胞质内经过乙醇脱氢酶(ADH)和过氧化小体内的触酶过氧化氢酶(CAT)催化氧化生成乙醛,乙醛在线粒体内经乙醛脱氢酶(ALDH)氧化代谢为乙酸,最终被氧化代谢生成二氧化碳和水。但如果机体内ADLH酶活性降低时,还没有来得及在肝 脏中被代谢的乙醛就会经肝静脉进入血液循环引起双硫仑样反应,因此,如果能提升ADH和ALDH的活性,就能在一定程度上加速酒精代谢,达到醒酒保肝的目的。

       体外实验中经Alcalase酶水解玉米蛋白得到的多肽对ADH的激活率达27.1%,对ALDH激活率可达50.0%。动物实验中玉米肽能激活小鼠肝 脏细胞中的ADH、ALDH,并提升血液中丙氨酸、亮氨酸、苏氨酸和脯氨酸的含量。有研究发现玉米肽还能有效促进大鼠肝上皮样干细胞(WB-F344)、大鼠正常肝细胞(BRL)等细胞增殖,减少酒精诱导的肝细胞凋亡,此外玉米肽可通过增强肝 脏细胞线粒体的能量代谢达到保肝效果。人体实验中玉米肽可以增加血清中超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性,还可以降低血清中总胆固醇、甘油三酯、丙二醛和TNF-α水平以及丙氨酸转氨酶和天冬氨酸转氨酶活性,防止人体中肝细胞的氧化受损和避免炎症反应的发生。

       4. 抗肿瘤活性

       体外实验中用玉米肽处理人肝癌HepG2细胞 48h后,观察到HepG2细胞出现明显的细胞凋亡特征;采用玉米肽治疗H22荷瘤小鼠,研究玉米肽体内抗肿瘤效果,结果显示玉米肽能抑制H22荷瘤小鼠体内的肿瘤生长,还能增加小鼠胸腺指数和脾 脏指数,并且不影响体重正常增长。

       5. 抗疲劳活性

       小鼠游泳和爬杆实验结果显示玉米肽能增强小鼠游泳耐力、延长爬杆时间,降低血乳酸及尿素氮含量,提高肝糖原和肌糖原含量,证实了玉米肽的抗疲劳活性。

       玉米肽具有降血压、抗氧化、醒酒保肝、抗肿瘤和抗疲劳等生物活性,且制备原料廉价易得,成为食品加工和保健品研究领域的热点,市场前景非常广阔。日本很早就已经利用玉米肽粘度低、水溶性好等特点开发出了功能饮料,还开发出了具有降血压作用的玉米肽产品。韩国也应用玉米肽开发出了醒酒及护肝类药品等。近年来,玉米肽凭借其多种生物活性在国内也受到越来越多的关注,目前国内已开发出多款醒酒保肝类产品,市场反应良好。随着研究的深入,玉米肽不仅在食品和保健品领域的应用会越来越广,在医药研究领域也会有很大的发展空间。

       参考文献:

       [1]曾凡珂,李伟,陈运娇,吴晖,应帆,郭泳静,曹庸. 玉米醒酒肽构效关系及机理研究进展[J]. 中国粮油学报,2019,34(03):133-140.

       [2]曹慧英,柴媛,肖志刚,高育哲,段玉敏. 玉米活性肽的研究进展[J]. 食品安全质量检测学报,2019,10(19):6587-6591.

       [3]朱晔. 玉米肽制剂的解酒保肝作用研究[D].河南大学,2019.       

       作者简介:沙罗,中药研发工作者,毕业于广东药科大学中药学院,中药学硕士,现就职于国内某药物研发公司,致力于中药新药的研究开发。

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