雞蛋中功能蛋白質及多肽研究現狀

賀娟妮，賀寶鋒，姚海偉，彭夢姣，李 婧

(1.陜西工業職業技術學院化工與紡織服裝學院，陜西 咸陽712000； 2.江蘇科技大學生物技術學院，江蘇 鎮江212100)

0 引言

雞蛋對人體健康非常有益。雞蛋中蛋白質、脂類、碳水化合物、維生素和礦物質等營養成分含量豐富，可為人類提供基本的營養物質。雞蛋具有良好的發泡性和乳化性，風味獨特，常常被用于食品加工。雞蛋中的蛋白質及其多肽具有許多重要的生物活性，如抗菌、抗氧化活性，免疫調節和抑制高血壓等，在疾病預防中有重要作用[1]。如果將蛋白質酶解形成多肽，其活性會大大增強，并且有利于機體的消化和吸收。因此，雞蛋中功能蛋白質的分離和生物活性肽的制備已頗受關注，且具有很高的研究價值[2]。本文從雞蛋的組成、生物活性成分、蛋白質分離及多肽制備3個方面對雞蛋中蛋白質及其多肽的研究現狀進行綜述，為充分利用我國豐富的禽蛋資源，提高蛋產品附加值，促進雞蛋產業發展提供技術支持。

1 雞蛋組成

1.1蛋清

雞蛋蛋清主要由蛋白質(10.4%)和水(88%)組成，占整個蛋質量的60%以上。蛋清中還含有痕量的脂質(0.02%)，以及S、K、Na、Cl、P、Ca、Mg、Fe等元素形成的化合物。碳水化合物在蛋清中的存在形式有兩種，分別是游離碳水化合物和化合碳水化合物。葡萄糖是蛋清中游離碳水化合物的主要成分，占比98%。

1.2蛋黃

蛋黃在雞蛋中的質量大約占28%，主要成分是脂質和蛋白質，含少量的礦物質和碳水化合物。脂質占蛋黃干質量的60%。蛋黃脂質主要包含甘油三酯、磷脂、膽固醇和腦苷脂。大多數蛋黃蛋白質有兩種存在形式：低密度脂蛋白(low-density lipoprotein，LDL)和高密度脂蛋白(high-density lipoprotein，HDL)，低密度脂蛋白在蛋黃蛋白質中占比60%。蛋黃中含有1.0%～1.5%的礦物質,其中以磷最為豐富。蛋黃中超過60%的磷存在于磷脂中。蛋黃中含有大約1%的碳水化合物，這些碳水化合物大部分都是甘露糖和葡萄糖胺[3]。

1.3蛋殼

蛋殼是一種高度精密有序的礦化結構，主要由礦物質、蛋白質和水組成，約占整個雞蛋質量的9.5%。礦物質占整個蛋殼質量的91%，是蛋殼的主要成分，包括鈣(98%)、鎂(0.9%)、磷(0.9%)等[4]。蛋殼分外層的角質層和內層的殼膜兩層，外層主要由蛋白質、少量的碳水化合物、脂質組成，內殼膜包含有少量的原卟啉。

2 雞蛋的生物活性成分

2.1蛋清

蛋白質是雞蛋蛋清中的主要活性成分，雞蛋蛋清中含有各種蛋白質，卵白蛋白(ovalbumin)含量最大，占蛋清中蛋白質的54%，其次是卵轉鐵蛋白(ovotransferrin)占比13%、卵類黏蛋白(ovomucoid)占比11%、卵球蛋白(ovoglobulin)占比4%、卵黏蛋白(ovomucin)占比3.5%、溶菌酶(Lysozyme)占比3.5%、卵糖蛋白(ovoglycoprotein)占比1%、卵巨球蛋白(ovomacroglobulin)占比0.5%等雞卵白蛋白[5]。

截至目前，蛋清中已鑒定出至少165種蛋白質，這些蛋白質在蛋清中的含量分布極不均衡，卵白蛋白、卵轉鐵蛋白、卵類黏蛋白、卵黏蛋白、溶菌酶和卵糖蛋白6種高密度蛋白質的含量占蛋清總蛋白含量的86%[6]。蛋清中的低密度蛋白質種類繁多，如伴侶族蛋白、抗菌蛋白Tenp、脂鈣蛋白CALγ、血清蛋白、免疫球蛋白、肌動蛋白、泛素蛋白和組蛋白等。如表1所示，蛋清中的蛋白質具有良好的生物活性[3]。

表1 蛋清中功能蛋白的生物活性

卵白蛋白和卵轉鐵蛋白均具有良好的抗氧化活性，有研究發現，將糖類與卵白蛋白混合，可以大大提高卵白蛋白本身的還原能力、DPPH自由基清除活性和抗氧化能力[7]。蛋清中的卵轉鐵蛋白酶解之后，其抗氧化活性也會顯著提高。溶菌酶及其酶解產物對革蘭氏陽性菌有非常明顯的抑制活性，常常被用作天然的食品防腐劑。卵白蛋白的酶解肽段對枯草芽孢桿菌有很強的抑制活性[8]。卵轉鐵蛋白，轉鐵蛋白家族的成員，是人體內一種重要的鐵元素載體，防止鐵被微生物感染，它對很多菌類都具有抑制活性，如假單胞菌、變異鏈球菌、金黃色葡萄球菌、蠟樣芽胞桿菌、李斯特氏菌和幽門螺桿菌等[9]。Cystatin和卵白素一直以來都是抗癌藥物研發領域的熱點，尤其是卵白素在癌癥治療的預先靶向方面有廣泛的應用，組織蛋白酶B和L可引發胃癌，經過純化的蛋清cystatin可以減少組織蛋白酶B和L的影響，預防胃癌。許多體內試驗表明，溶菌酶能有效抑制腫瘤的生長和轉移。通過一種簡單的去溶劑化技術可以形成自組裝納米溶菌酶，自組裝納米溶菌酶具有抗癌活性，并在較寬的pH值和溫度范圍下結構優異、功能穩定，用自組裝納米溶菌酶治療MCF-7乳腺癌時，基于活性氧物種的機制可以殺死95%的癌細胞[10]。由α亞基和β亞基組成，β亞基對腫瘤細胞有毒性，由鏈霉蛋白酶處理的卵粘蛋白產生的糖肽在雙移植腫瘤系統中顯示出抗腫瘤活性，來自鏈霉蛋白酶處理的卵粘蛋白的高度糖基化肽似乎具有抗腫瘤活性，并且用該肽治療腫瘤可有效防止水腫和新生血管生成[11]。蛋清中的卵轉鐵蛋白可以使用非硫醇還原劑自動分離，由此產生的多肽能顯著抑制HCT-116結腸癌細胞和MCF-7乳腺癌細胞的增殖，而且不影響正常人乳腺細胞[12]。JALILI-FIROOZINEZHAD S等[13]研究發現，卵轉鐵蛋白對人癌細胞系具有細胞毒性活性，并且在酶介導的水解后這種活性顯著增加，已經有許多報道描述了卵蛋白和多肽通過多種機制進行的免疫調節活性，經甲基乙二醛修飾后，蛋清中的卵清蛋白可刺激巨噬細胞分泌腫瘤壞死因子α[14]。此外，RUPA P等[15]報道，熱變性卵清蛋白影響CD4+T細胞中細胞因子的產生，熱變性卵清蛋白也能增加白細胞介素的產生，由卵清蛋白產生的肽(對應于區域aa 77-84和aa 126-134)引起巨噬細胞吞噬活性的增加，還報道了卵清蛋白肽在癌癥免疫治療中增強免疫反應。Cystatin通過嗜熱菌蛋白酶和胃蛋白酶酶解卵轉鐵蛋白，得到的IRW、IQW、LKP共3種活性多肽對血管緊張素轉化酶顯示出強的抑制活性，同時發現雞蛋蛋清中的溶解酵素水解液也能顯著抑制血管緊張素轉化酶[16]。

2.2蛋黃

蛋黃對于人類來說也是一種重要的營養來源，其消化率可與牛奶相媲美，雞蛋特別是蛋黃中存在大量活性物質，蛋黃中蛋白質的生物價值甚至優于牛奶，其生理功能成分的開發一直是國內外學者的研究熱點[17]。蛋黃中的蛋白質至少已有316種被鑒定，受蛋黃中脂類影響，蛋黃中蛋白質的研究難度較大，還有待于進一步研究[18]。蛋黃中卵黃高磷蛋白、卵黃球蛋白(IgY)、卵黃蛋白3種蛋白質的生物活性如表2所示。

表2 蛋黃中功能蛋白的生物活性

卵黃高磷蛋白具有強烈的金屬螯合作用，因此是一種強的抗氧化劑，同時，在DPPH自由基清除試驗和人結直腸腺癌細胞中，卵黃高磷蛋白經過胰蛋白酶的酶解形成的卵黃高磷蛋白磷酸化肽段顯示出了極強的抗氧化性，在亞油酸氧化體系下，蛋黃中蛋白質的水解產物表現出抗氧化活性[19]。卵黃高磷蛋白對人癌細胞系具有細胞毒性活性，眾所周知，DNA損傷與癌癥代謝有關，因此，防止脫氧核糖核酸損傷是預防癌癥的一種方法。CHALAMAIAH M等[20]研究發現，卵黃高磷蛋白對H2O2刺激引起的HeLa、HepG2細胞DNA損傷有保護作用。IgY對DR5蛋白具有良好的親和力，DR5蛋白誘導癌細胞配體的凋亡，有助于癌細胞中腫瘤壞死因子整體凋亡。因此，IgY可有效誘導MCF7細胞死亡，而且對正常細胞沒有毒性。同時，蛋黃來源的IgY已被證明在感染鼠傷寒沙門氏菌小鼠的腸粘膜中顯示出一些免疫調節活性[21]。蛋黃中的卵黃蛋白可以抑制LPS誘導的RA W 264.7巨噬細胞中促炎細胞因子如TNFα、I L-1β、IL-6和IL-10的產生，因此具有抗炎活性[22]。

2.3蛋殼

在蛋品加工行業，蛋殼往往被丟棄，不僅污染環境，而且浪費資源。蛋殼中生物學活性成分有溶菌酶、膠原蛋白、角蛋白、硫酸軟骨素、唾液酸和透明質酸等[23]。有研究表明，唾液酸有利于嬰幼兒大腦的發育，同時與癌癥、炎癥及衰老等有密切的關系[24-25]。角蛋白因富含苯丙氨酸、異亮氨酸、纈氨酸、甲硫氨酸和丙氨酸等疏水性氨基酸而不溶于水，由于角蛋白中存在大量的二硫鍵，因此具有較強的耐酸堿及抗酶解能力[26]。透明質酸具有較強的保濕、鎖水能力，是一種理想的天然保濕因子，憑借其天然、無過敏且與人體組織良好的相容性，被廣泛應用于化妝品、保健食品及醫藥領域[27]。膠原蛋白具有多種生物活性，包括參與細胞遷移、分化及增殖，同時可以使骨、腱、軟骨和皮膚具有一定的機械強度。有研究證明，膠原蛋白具有降低甘油三酯和膽固醇的作用[28]。

3 雞蛋蛋白質分離和多肽制備

從蛋清和蛋黃中分離純化蛋白質的方法很多。最初的方法是20世紀50年代用硫酸銨、氯化鈉、氯化鉀通過鹽析法分離卵白蛋白、卵轉鐵蛋白、卵黏蛋白和卵黃高磷蛋白[29]。但是這種方法分離的蛋白質純度很低，目前，色譜法是分離雞蛋蛋白質普遍采用的方法。FEENEY R E等[30]于1960年首次使用色譜法成功分離蛋白，之后各種色譜技術相繼用于蛋白的純化和鑒定研究，包括親和色譜、離子交換色譜、排阻色譜及其與質譜的聯用技術等。有研究者采用離子交換色譜法分離出卵白蛋白、溶菌酶、卵轉鐵蛋白、卵黃高磷蛋白，采用親和色譜分離出溶菌酶和卵轉鐵蛋白[31-32]。色譜法可以分離出高純度蛋白質，然而，色譜法因為費用高昂，進程緩慢，容量低并不適合大規模生產。超濾法是一種比較適合分離純化雞蛋蛋白質的方法，卵白蛋白、溶菌酶、卵黃免疫球蛋白在21世紀初期先后被采用超濾法分離出來[33]。但是超濾法操作過程煩瑣、復雜，操作過程中蛋白質很容易被污染，因此，即使超濾法可以分離出高純度(≥90%)蛋白質，依然不能應用推廣。另外，多種分離蛋白質的方法往往僅限于模擬樣品的分析，在實際樣品中應用較少。

雞蛋蛋白質轉換后得到的多肽不但有營養價值而且還具有多種生物活性。這些多肽在天然蛋白質中通常是沒有生物活性的，只有通過酶解或者水解之后才能顯示出其特有的生物活性，生產功能多肽最常用的制備方法是用商業酶制劑進行酶解[34]。常用于蛋白質水解的酶有蛋白酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶、α胰凝乳蛋白酶、堿性蛋白酶和木瓜蛋白酶等，這些商業酶制劑因為具有眾所周知的最適宜pH值、溫度、最佳切割位點，酶解時具有高效性[35]。同時，酶解時為提高效率也會采取高溫高壓的物理措施。非商業酶制劑也會用于雞蛋蛋白質的酶解生產功能多肽。那些非商業酶制劑價格便宜，可以降低成本。純化技術常常被用來提高多肽的純度，增強其活性。這些技術主要包括低分子量截留超濾膜法、凝膠過濾、離子交換色譜法和反相高效液相色譜法[36]。通過這些純化技術得到的多肽，他們的抗氧化活性和抑制高血壓活性比直接水解得到的多肽活性要高。

4 結束語

雞蛋不僅可以用作功能性食品材料，還可以用于藥物材料。研究雞蛋中蛋白質和多肽的生物活性和功能特性對促進雞蛋產業的發展具有重要意義。目前，許多雞蛋蛋白質和多肽的研究均是基于體外細胞系進行，為了加快雞蛋作為活性功能原料的使用，需要更多的體內試驗或者人體試驗，證明其在胃腸環境中的安全性、活性、穩定性。同時，雞蛋功能蛋白質及活性多肽的研究目前還停留在基礎研究階段，基礎研究成果順利工業化將成為未來研究的熱點和難點。