生物活性多肽研究進展

趙　萱　付　榮　強海燕　楊春嚴　張敬偉

生物活性多肽研究進展

趙萱付榮強海燕楊春嚴張敬偉

（沈陽師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院遼寧沈陽110034）

生物活性多肽種類眾多，功能各異，具有吸收快、效率高和無毒等優(yōu)點，學(xué)者們不斷探索生物活性多肽在抗癌、降壓、美容等方面的功效。文章介紹了近年來生物活性多肽生物學(xué)功能及其提取純化方法方面的研究進展，為生物活性多肽的深度開發(fā)利用提供參考借鑒。

生物活性多肽；提取、純化

生物活性多肽是一類對生物體具備特別生理作用的肽類化合物。一般由20 個天然氨基酸經(jīng)過不同的排列組合形成，其功能也由氨基酸的組成順序來決定。與蛋白質(zhì)相比，生物活性多肽的分子量較低、構(gòu)造相對簡單、抗原較弱、不良反應(yīng)較低且易被人體所吸收，具有較強的生理活性，并且在生物的各種細胞中發(fā)揮著作用。隨著生物活性肽的抗菌、抗氧化、抗腫瘤、可免疫、調(diào)節(jié)神經(jīng)信息傳遞、降血壓、降膽固醇、運輸微量元素等功能已被研究發(fā)現(xiàn)[1]，它在醫(yī)學(xué)、食物等鉆研范疇更具有廣泛的發(fā)展前景。

1 生物活性多肽的種類

生物活性多肽一般由20個天然氨基酸經(jīng)過不同的排列組合形成，按照獲取的來源不同，可分為內(nèi)源性生物活性多肽和外源性生物活性多肽兩大類。外源性生物活性多肽通常從動物食物中的蛋白質(zhì)直接或者間接提取，內(nèi)源性生物活性多肽則是由動植物體內(nèi)提取的肽類激素，如腦垂體分泌的生長激素、胰腺分泌的胰島素等[2]。在提取生物活性多肽時又可根據(jù)原料來源分為海洋生物肽和陸地生物肽等。

2 生物活性多肽的功能

生物活性多肽具有抗菌、抗氧化、抗腫瘤、可免疫、調(diào)節(jié)神經(jīng)信息傳遞、降血壓、降膽固醇、運輸微量元素等功能。針對其功能的不同，可分類命名為抗菌肽、抗氧化肽、抗腫瘤肽、免疫活性肽、神經(jīng)活性肽、抗高血壓活性肽、降膽固醇肽、礦質(zhì)元素結(jié)合肽等。廣義的抗菌肽是指能夠殺死或者抑制微生物生長的寡肽和多肽，當生物體在被病菌感染時，抗菌肽主要通過刺激巨噬細胞增殖、提高免疫力及防止病原微生物入侵來發(fā)揮抗菌作用。抗菌肽的優(yōu)點有其分子量小，抗菌譜廣,利于吸收，熱穩(wěn)定性好等[3]。如最早發(fā)現(xiàn)的動物抗菌肽天蠶素，細菌產(chǎn)生的桿菌肽、乳鏈菌肽，都是殺菌作用很強的抗菌肽。抗氧化肽是具備革除自由基活性功能的一類多肽，能革除生物體內(nèi)的自由基、較強的抑制體內(nèi)脂質(zhì)過氧化，從而保護機體組織細胞免受某些外界因素和自由基引起的損傷。研究發(fā)現(xiàn)，在加入等量酶的情況下，用7種蛋白酶水解魷魚蛋白，從而制備抗氧化活性肽，其中采用中性蛋白酶去水解，會得到活性最高的抗氧化肽[4]。抗腫瘤肽能提高免疫應(yīng)答、抑制腫瘤轉(zhuǎn)移、腫瘤新生血管生成及調(diào)控蛋白降解。1987 年日本學(xué)者 Odani在大豆種子提取物中首次發(fā)現(xiàn)并鑒定了一個由大豆 GM2S-1 基因編碼的含有43個氨基酸的抗腫瘤多肽[5]。免疫活性肽具備免疫功能并能加強巨噬細胞的吞噬能力，將人的乳蛋白進行酶解可獲得具有免疫活性的肽段，該肽段還可強化小鼠巨噬細胞的吞并能力。神經(jīng)活性肽則是一類能夠與體內(nèi)特異性受體結(jié)合，對神經(jīng)信息傳遞進行調(diào)節(jié)的生物活性多肽,主要存在于牛奶、魚和谷物等蛋白水解物中。抗高血壓活性肽是可將原來的AngⅠ轉(zhuǎn)化為AngⅡ，同時降解激肽，使之失活，以此抑制了ACE的活性，從而抵抗高血壓的產(chǎn)生。降膽固醇肽能作用于腸道，阻礙其吸收膽固醇，并可以有效使其排出體外，現(xiàn)在的降膽固醇肽大部分來自大豆。礦質(zhì)元素結(jié)合肽有個顯著特征，那就是一定都帶有磷酸基團。礦質(zhì)元素結(jié)合肽有酪蛋白磷酸肽等。

3 生物活性多肽的提取

首先是利用適當?shù)娜軇┛梢灾苯訉⒕邆湟欢ㄉ韺W(xué)功能的天然活性肽浸提出來，該方法比較常見，提取出的生物活性多肽特異性強、活性高、具有較高的安全性。但此方法的提取率不高，提取成分復(fù)雜，目前僅限于提取一些特殊功效的多肽，例如，β-防御素、P-insulin等。酶解法則是利用特定的一種蛋白酶或復(fù)合酶通過選擇合適的酶解時間、酶含量和pH來水解蛋白從而提取到具有生物活性多肽的方法，使用不同的酶進行酶解會產(chǎn)生不同的氨基酸序列，因此，水解酶的選擇很重要。此外，化學(xué)合成法、基因重組法及發(fā)酵法也可以獲得不同類型的生物活性多肽。化學(xué)合成法用于合成已知氨基酸序列的多肽，通過設(shè)計模板重組高效合成多肽。基因重組法是指將目的基因?qū)肽繕思毎崛〖兓繕嘶虮磉_的多肽產(chǎn)物[5]。發(fā)酵法通過利用微生物代謝產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物及特殊的蛋白酶類對大分子蛋白質(zhì)進行水解，產(chǎn)生一些小分子多肽類產(chǎn)物再通過分離純化得到多肽。

4 生物活性多肽的純化

生物活性多肽的純化技術(shù)眾多，其中包括超濾技術(shù)、反向高效液相色譜技術(shù)、離子交換色譜技術(shù)、凝膠過濾色譜技術(shù)、電泳法和鹽析法等。超濾技術(shù)是使用超濾膜純化分離水溶性蛋白的一種技術(shù)[5]，具有操作簡單、耗時短等優(yōu)點。反向高效液相色譜技術(shù)可以根據(jù)多肽分子疏水性的差異在兩相中分離不同的多肽。樣品中的混合物在通過固定相顆粒的空隙時，會因為疏水作用或極性相互作用而吸附在固定相中，從而達到分離多肽的目的。這種方法不僅可以用來純化，還可以進行克量肽的制備。離子交換色譜技術(shù)應(yīng)用多肽所帶電荷和數(shù)量的不同，與固定相的交換能力也不同的原理，來達到分離目的,這種技術(shù)在純化青養(yǎng)蛋白抗氧化肽等方面具有很好的應(yīng)用。凝膠過濾色譜技術(shù)利用多孔凝膠作為固定相，使直徑小于凝膠空隙的物質(zhì)通過，通常用來篩選出分子大小不同的大豆生物活性多肽等。研究者利用電泳法，根據(jù)多肽所帶電荷的形狀和大小的不同分離純化了蛹蟲草子實體多肽[5]。另外還可以利用鹽析法通過增加鹽的含量來降低多肽的溶解度，純化處理鹿茸多肽等。

5 問題展望

生物活性多肽研究領(lǐng)域迅速發(fā)展，并不斷應(yīng)用于食品及臨床藥物中。例如，抗菌活性肽具有強效廣譜的抗菌能力，因此生物活性肽被用作抗菌藥物的設(shè)計原料；在農(nóng)業(yè)上，用基因工程的手段將抗病活性肽導(dǎo)入植物體內(nèi)，可提高其抗病性，或以飼料添加劑的形式增強動物抗病能力。然而隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進步，人們對食品和藥品等的要求不滿足于現(xiàn)狀，變得越來越高，無毒害、純天然、效果好的食品或藥品更受人們的歡迎，而生物活性多肽的產(chǎn)品就具有這樣的特點，因此研究者不斷提高獲得生物活性多肽的手段，迎合市場需求。一些研究新手段、新想法的應(yīng)用,使得不斷有新的生物活性多肽被發(fā)現(xiàn)并可以食品及臨床藥物中。雖然生物技術(shù)一直是國家重點關(guān)注和開發(fā)的領(lǐng)域，但是天然活性多肽藥物開發(fā)仍面對很多技術(shù)難題，例如，如何提高提取質(zhì)量、保證純度、簡化提取純化過程等，都是亟須研究解決的技術(shù)問題；此外，不同的材料提取出來的生物活性多肽會有不同的功能，其生物學(xué)功能還有待深化鉆研，深度開發(fā)。

[1]梅斯杰,王笑穎.多肽的功能及結(jié)構(gòu)的研究進展[J].食品安全導(dǎo)刊,2016(24):143-146.

[2]蘇秀蘭.生物活性肽的研究進展[J].內(nèi)蒙古醫(yī)學(xué)院學(xué)報,2006(5):471-474.

[3]李燕,王嘉榕,孫紅賓.抗菌肽的制備和抗菌機制研究進展[J].生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志,2015,32(2):465-469.

[4]Odani S,Koide T,Ono T. Amino acid sequence of a soybean (Glycine max) seed polypeptide having a poly(L-aspartic acid) structure.[J]. Pubmed,1987,262(22):66.

[5]黨儀安,王文亮,弓志青,等.食用菌生物活性肽制備及功能活性研究進展[J].食品工業(yè),2019,40(8):228-231.

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2095-1205(2020)03-29-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2020.03.17