白酒丟糟的綜合利用和生物活性肽的研究綜述

伍 強，萬 常，袁巧玲，余有貴

(邵陽學院 食品與化學工程學院，湖南 邵陽 422000)

白酒丟糟是以高粱、玉米等原料經固態發酵、蒸餾提取酒精和香味成分后的殘留物，據統計，全國每年白酒丟糟產量在2500萬噸以上[1]。近年來，關于白酒丟糟的綜合利用主要集中于提取蛋白質、動物飼料、丟糟酒、調味品、纖維素、食用菌培養基、酒精燃料等粗加工方面的研究[2]。高血壓是威脅人類健康的主要疾病之一，與腦中風、心力衰竭和冠心病等一系列心腦血管疾病高度關聯而備受關注。據統計，世界各國高血壓平均發病率為10%～20%，全球每年因高血壓死亡人數達1200萬[3]。2002年我國高血壓成人患者為1.39億人，而到2014年已上升至2.92億，目前正呈現出年輕化的趨勢[4]。血管緊張素轉化酶(Angiotensin I-converting enzyme，ACE)能催化機體內的血管緊張素I轉化成具有血管收縮作用的血管緊張素II；同時，它可降解緩激肽而使其失去血管舒張作用，最終使血壓升高。此外，由于機體內產生的氧自由基未被及時清除，將導致機體內細胞信號傳導異常和DNA氧化損傷。目前，癌癥也是危害人類健康較為嚴重的疾病，最常見的腫瘤為肝癌、結腸癌、乳腺癌及白血病等。來源于食物蛋白的生物活性肽，具有天然安全、無毒副作用、人體易吸收等優點，可有效抑制ACE活性而降低血壓，清除氧自由基以減少氧化損傷和抑制癌細胞增殖等作用。而目前，以白酒丟糟為原料制備生物活性肽的研究仍處于空白狀態。

1 白酒丟糟的綜合利用

白酒丟糟的水分含量及酸度較大，容易腐敗而難于貯存，若直接扔棄或焚燒，將造成嚴重的環境污染；白酒丟糟中粗蛋白含量占14%～22%，淀粉含量占10%～13%，脂肪含量占17%～21%，并含有豐富的氨基酸、維生素、有機酸等有機成分[5]。從環保、經濟和操作難易程度等方面考慮，利用固態白酒丟糟生產飼料、食用菌等是目前較為可行的利用方式。牛廣杰等[6]通過微生物菌劑對白酒丟糟進行處理，能顯著提高該飼料中的蛋白質含量。劉軍等[7]在添加0.5%尿素條件下，利用黑曲霉、白地霉、米曲霉、熱帶假絲酵母、產朊假絲酵母等菌種進行混合協調發酵，發酵丟糟中蛋白質含量提高了8%。但袁頡等[8]考慮到好氧發酵過程中某些微生物可能分泌毒素物質，因而利用酵母菌、乳酸菌等進行混合厭氧發酵，生產蛋白飼料。姜福佳等[9]采用響應面法獲得丟糟蛋白質醇-堿提取的最優工藝：固液比(g/mL)為1∶42.3，醇堿比為1∶2.7，提取時間為87.2min。白酒丟糟中蛋白質的利用是主要傳統的加工方式，但由于丟糟總量的巨大和當今社會經濟、環境方面壓力的日益增加，探討更為高效的白酒丟糟利用途徑顯得十分重要。

2 食源性生物活性肽的研究

2.1 ACE抑制肽

來源于食物蛋白的ACE抑制肽，可有效地抑制ACE活性，從而起到降血壓作用，具有分子量小、安全易吸收等特點。采用純天然、無任何毒副作用的ACE抑制肽控制高血壓患者的血壓，可最大限度地避免合成降血壓藥物產生毒副作用。近年來，國內外研究者不斷從動植物性蛋白中獲得ACE抑制肽，并通過高血壓模型原發性高血壓大鼠(Spontaneously Hypertensive Rats，SHR)進一步驗證其體內降血壓功效。Je等利用SP-Sephadex C-25柱、Sephadex G-25及RP-HPLC等系列純化手段獲得綠鱈ACE抑制肽(Phe-Gly-Ala-Ser-Thr-Arg-Gly-Ala)，測得其IC50為14.7 μg/mL[10]；Li等利用定向酶解技術制備泥鰍ACE抑制肽，測得其IC50為613.2 μg/mL，并進一步對其進行分離純化[11]；Herregods等對動物明膠ACE抑制肽的體外ACE抑制活性和體內動物實現進行了研究，發現該活性肽具有有效地降血壓功效[12]；Holder等研究了酪蛋白ACE抑制肽，并對活性較高的ACE抑制肽進行了分離純化[13]；Tomatsu等純化獲得IC50為1.9 μg/mL大豆蛋白ACE抑制肽，并鑒定其氨基酸序列為FFYY[14]，本項目組也先后從鮑魚加工下腳料[15]、紅毛藻藻紅蛋白[16]中分離純化獲得高活性、高純度的ACE抑制肽。但目前，國內外尚未有利用白酒丟糟制備ACE抑制活性肽的報道。

2.2 抗氧化肽

抗氧化活性肽，是具有清除自由基活性的肽類，最先于1960年被Marcuse[17]發現。隨后來源于動植物的酶解產物或多肽均具有較強的抗氧化活性，包括米糠、葵籽蛋白、苜蓿葉蛋白、酪蛋白、蛋黃蛋白、鯖魚肌肉蛋白質等，它們通常為自由基(ABTS自由基，DPPH自由基，氫氧根自由基及過氧根自由基等)清除劑、氧化酶抑制劑、脂質過氧化反應抑制劑以及金屬螯合劑。抗氧化肽的抗氧化活性與其氨基酸組成、分子量、結構以及疏水性有關。Dávalos等[18]報道含有Trp，Tyr和Met等氨基酸殘基的多肽其抗氧化活性最高，其次為Cys，His和Phe。此外， Gómez-Guillén等[19]報道魷魚皮水解物中分子量較低的肽組分其抗氧化活性最高；Yang等[20]證實，經膜過濾后分子量<7000 Da的軍曹魚多肽其抗氧化活性遠高于該酶解產物。此外，抗氧化活性與多肽氨基酸殘基在多肽中的順序有關。因此，利用酶法制備抗氧化肽，其蛋白酶的選取尤為關鍵。

2.3 抗腫瘤肽

腫瘤生物學及細胞生物學表明細胞癌變是由于機體內細胞增殖異常、分化失調以及基因表達紊亂所造成的，主要表現為細胞生長繁殖失去控制，從原發部位迅速向它處擴散，進而損害關鍵器官和引發器官衰竭，最終導致死亡。ACPs能迅速與腫瘤細胞膜結合，使腫瘤細胞不穩定而引發其壞死。與正常的真核細胞相比，腫瘤細胞質膜攜帶著磷脂酰絲氨酸和O型-糖蛋白而呈現較強的負電效應。當陽離子或親水脂性肽類與腫瘤細胞質膜接觸時，腫瘤細胞質膜的負電體系遭到破壞而失去穩定，最終導致腫瘤細胞壞死。由于此肽類對腫瘤細胞具有良好的親和性，它亦能抵抗腫瘤細胞的多抗藥性[21]。此外，Cruciani等[22]指出腫瘤細胞膜電位對ACPs的抗腫瘤活性至關重要。Apponyi等[23]已從青蛙中純化獲得引發腫瘤細胞壞死的相關肽段。Livant等[24]表明乙酰化及酰胺化PHSCN作為一種競爭性抑制劑，能阻止PHSRN和血清誘導的癌細胞侵襲，包括人前列腺腫瘤細胞DU145、前列腺癌MATTLyLu大鼠以及整合素α5β1對前列腺腫瘤細胞的黏附作用。此外，肽段YIGSR能結合腫瘤細胞中超表達的67 kDa層粘連蛋白受體，以阻止基底膜退化及癌細胞擴散[25]。Erez等[26]報道環肽MN-Ac-CHAVC-NH2能干擾鈣粘蛋白介導的內皮細胞作用而導致腫瘤細胞凋亡。

3 總結與展望

丟糟是中國傳統白酒固態發酵生產的副產物，富含粗蛋白、多肽、氨基酸等有機物質。大量白酒丟糟的排放，不僅造成環境污染，也是對資源的浪費，更不利于釀酒行業經濟的持續健康發展。生物活性肽是一類具有潛在降血壓、抗氧化衰老、抗腫瘤的多肽物質，以其高效安全、人體易吸收等優點獲得廣泛關注。目前，普遍采用商業蛋白酶降解食源性蛋白的定向酶解技術制備生物活性肽。由于蛋白酶底物特異性，不同蛋白酶制備的酶解產物其生物活性活性存在差異。因此，充分利用白酒丟糟蛋白質，選擇合適的蛋白酶制備生物活性肽，對于白酒釀造下腳料的高值化利用及釀酒行業的發展將具有重要的理論及應用價值。