文献综述生物活性肽及其在军用功能性食品中应用展望何永水(总后勤部军需装备研究所,北京100010)摘要:在种类繁多的功能性因子中,生物活性肽以其生理功效明显、来源丰富、安全性高,成为目前军用功能性食品的研究热点。
基于此,文中简要介绍了生物活性肽的概念及基本特性,对几种食物来源的生物活性肽,如大豆多肽、谷胱甘肽、酪蛋白磷酸肽、白蛋白肽等的主要生理功能进行了阐述,并从现代高技术战争对军人体力、智力和心理承受能力影响的角度,阐述了军用功能食品对于增强部队官兵战场应激适应能力的重要性,展望了生物活性肽在现代军用功能性食品中的应用前景。
关键词:生物活性肽;肽吸收;军用功能性食品;应激适应能力中图分类号:R821.6,R151文献标识码:A文章编号:1001-5248(2007)06-0457-03军用功能性食品是指按军队规定的技术标准生产、筹措、供部队在特殊条件下食用的具有特定生理调节功能的食品,是现代军用食品的重要组成部分。
现代科技的进步极大地推动了军用功能性食品的发展,军用功能性食品的战、技术水平得到显著提高。
在种类繁多的功能性因子中,生物活性肽以其生理功效明显、来源丰富、安全性高,成为目前军用功能性食品的研究热点。
基于此,本文阐述了生物活性肽的基本营养学特性,并根据军人在特殊环境下的营养需要,选择介绍大豆多肽、谷胱甘肽、酪蛋白磷酸肽以及白蛋白肽等4种具有代表性的食物来源生物活性肽,并展望生物活性肽在现代军用功能性食品中的应用前景。
1生物活性肽的概念氨基酸彼此以酰胺键相互连接形成的化合物称作肽,其中含10个以上氨基酸残基的肽称为多肽,而含10个以下的称为寡肽(低聚肽)。
由于肽的分子相对于蛋白质小得多而生物活性很高,因而又称之为生物活性肽。
生物活性肽是对机体有益或具有一定生理功能的肽,在生命活动中起着传递生理信作者简介:何永水(1958-),男,研究生,硕士,处长,高级工程师。
从事军需装备与管理研究。
息,调节生理功能的作用,对维持人体正常的生理活动具有重要意义。
近年来,已有100多种生物活性肽被发现和识别,有些已应用于食品工业11-32。
2生物活性肽的来源与吸收人体内生物活性肽的来源主要有两个方面,一是外源性的,即食物在消化过程中蛋白质分解产生的多肽;二是内源性的,即体内细胞利用蛋白质的降解产物氨基酸直接合成。
多肽和蛋白质的基本组成单元都是氨基酸,从氨基酸营养的角度来分析,两者没有区别。
但是多肽的分子量比蛋白质小很多,并具有一些蛋白质所没有的生理调节功能。
由于营养、消化、疾病等原因,或处于一些特殊环境下时,为保持良好状态,提高机体应变能力,就有必要对人体补充外源性的生物活性肽。
相对于结构复杂的蛋白质大分子,生物活性肽分子量小,结构简单,能够以完整的形式被机体吸收,在微量或低浓度的情况下即可发挥生物调节作用14-52。
胃肠道对生物活性肽的吸收是主动吸收过程,一些二肽、三肽甚至可直接进入血液循环,具有低耗能或不需消耗能量的特点,生物利用率高。
目前,获得的生物活性肽主要来源有3种:(1)存在于生物体中的各类天然活性肽(如肽类抗生素、激素等);(2)消化过程中产生的或体外酶解蛋白质产生的肽类;(3)通过化学法、酶法或重组DNA技术合成的肽类。
酶解蛋白质法以其技术成熟、投入较低而成为生物活性肽的主要生产方法。
3食物来源的生物活性肽及其生理功能3.1大豆多肽大豆多肽是大豆蛋白经蛋白酶水解后,利用分离、脱色、脱臭等工艺精制而成的低分子肽(分子量<1000Da),其氨基酸组成几乎与大豆蛋白完全一样。
大豆多肽具有许多独特的生理功能,如易消化、低抗原、抗疲劳、降血压、降血脂等。
研究发现,当膳食中蛋白质不足时,补充大豆多肽能够有效预防/负氮平衡0所引起的不良反应,增加肌红蛋白的合成,缓解机体的缺氧症状,达到抗疲劳的效果162。
大豆多肽还具有明显的降血压作用。
由于大豆多肽能够有效抑制血管紧张素转换酶(Angiotensin converting enzyme,ACE)的活性,对于因ACE引起的人体血压升高具有一定的控制作用。
而且源于食品的大豆多肽只对高血压患者起降压作用,对血压正常者无影响,安全性很高172。
此外,大豆多肽能刺激甲状腺激素的分泌量增加,促进胆固醇的胆汁酸化,从而阻碍肠道内胆固醇的再吸收并促使其排出体外,由此起到降低血液胆固醇水平的作用。
胰蛋白酶水解大豆蛋白的酶解物中可分离出一种六肽和四肽产物,能够通过提高巨噬细胞和多核白细胞的吞噬功能,达到免疫调节的作用182。
3.2谷胱甘肽谷胱甘肽(Glutathion,GSH)是一种具有重要生理功能的活性三肽,它由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸组成。
GSH广泛存在于动、植物组织中,以酵母、谷物种子胚芽和动物肝脏中含量最高。
GSH的主要生物学功能是保护生物体内蛋白质的巯基(-SH),从而维护蛋白质的正常生物学活性,同时它又是多种酶的辅酶。
近年来的研究发现,GSH具有清除自由基、保护细胞、解毒、维持肝细胞正常功能等重要生理功能192。
在GSH分子结构中含有一个活泼的巯基,是其重要生理功能的结构基础,具有很强的亲和力,能够与多种化学物质及人体代谢产物结合,这一特异结构使GSH成为人体内的超氧阴离子和其它一些自由基清除剂,从而保护细胞膜的完整性,使细胞免受脂质过氧化作用。
GSH还可阻止过氧化氢氧化血红蛋白,保护活性巯基,保证血红蛋白能良好地发挥输氧功能,缓解缺氧症状。
GSH的解毒作用表现在可与某些毒物如重金属离子等直接结合并排出体外,或者在谷胱甘肽转硫酶作用下,这些有毒物质与GSH结合成水溶性的无毒大分子,分解后排出体外,从而起到解毒保肝的作用。
临床上已利用GSH来缓解丙烯腈、氟化物、一氧化碳、重金属及一些有机溶剂等的中毒症状1102。
GSH分子能够有效保护酶分子中的巯基,防止外源有害因素如放射线、抗肿瘤药物对细胞DNA的损害,防止由此所带来的机体免疫力下降、血细胞减少等不良反应。
3.3酪蛋白磷酸肽酪蛋白磷酸肽(Casein phos-phopeptides,CPPs)分布在酪蛋白的不同区域,其活性中心是磷酸丝氨酸和谷氨酸簇1112。
C PPs促进机体钙质吸收的机制在于CPPs分子带有较高负电荷,既可以抵抗消化道中各种酶的水解,又可以在中性和碱性(pH\7)环境下,通过磷酸丝氨酸与钙结合成可溶性物质,被肠粘膜细胞吸收后再以小分子释放出来,从而有效地避免了钙在小肠偏碱性环境中被沉淀成不溶性钙盐而影响吸收。
除钙元素外,CPPs 对锌、铁等矿物质的吸收也有显著促进作用1122。
在早期研究中,因为CPPs具有令人难以接受的苦涩味而使其在食品工业中的应用受到限制。
近年来,随着制备技术及纯化工艺的不断改进,利用超滤法及脱乙酰壳聚糖离子交换法等可去除CPPs中的大部分苦味肽,明显改善CPPs的风味,使其应用范围得到拓展1132。
3.4白蛋白肽白蛋白肽(Albumin polypeptide,AP)是将卵清蛋白通过定向酶切技术制成的小分子多肽,其氨基酸序列与人体血清蛋白极为相似,生物利用率高达90%以上。
其主要生理功能在于补充基础营养、改善血液品质、维护细胞活力、调整免疫功能、提高身体素质、促进疾病康复,是一种品质优良的生物活性肽。
除上述品种外,食物来源的肽通常还包括玉米肽、小麦肽、鱼肉肽、各种乳源肽等等,并表现出各自的特殊生理功能。
例如,玉米肽是玉米蛋白的水解产物,水溶性高,易于机体吸收,具有降血压、降血脂、抗疲劳、改善肝脏功能、促进体力恢复的作用;水解小麦蛋白可得到低聚合度的小麦肽,因其抑制ACE活性的作用显著,而成为降压肽应用于保健食品与医疗领域;鱼肉肽则具有分子量低、腥味淡、致敏性弱、吸收利用率高的特点;乳源肽主要为乳中蛋白质的水解产物,通过采用不同水解方式分离得到多种乳源肽,具有提高机体兴奋性、促进金属离子吸收、降血压、免疫调节、抗血栓形成、促细胞生长以及抗菌防腐等功能114-162。
4生物活性肽在军用食品中的应用前景现代战争是高度对抗的高技术战争,对参战人员的体力、智力和心理承受能力提出了更高要求。
为增强作战人员对战场及其他特殊环境的适应能力,消除或降低不良因素对机体和心理的损害,各种军用功能性食品应运而生,并得到了快速发展。
除具备食品的基本特性外,针对官兵在不同环境中战斗和训练时生理代谢特点,军用功能性食品还应具有促进疲劳恢复、调节胃肠机能、抗晕船(机)、抗焦虑等生理和心理调节功能,并强调起效快、功效强、安全性高的特性。
生物活性肽种类繁多、来源丰富、安全性高、生理功能多样、生物利用率高,在军用功能性食品中具有广阔的应用前景。
例如,大豆肽具有易消化、抗氧化、免疫调节、抗疲劳的特点,可应用于军用抗疲劳食品的研制。
目前,大豆肽已在我军的军用压缩干粮、体力恢复剂、能量棒等产品中得到应用,其功效明显;利用GSH解毒保肝、保护细胞、抗缺氧的特性,将其添加于军用食品中,一定程度上可提高机体对生化武器损伤及缺氧环境的抵御能力;CPPs可用于钙、铁、锌等矿物质强化的军用功能性食品中,以促进机体对这些元素的吸收。
此外,利用某些生物活性肽的抗菌性,与常规抗生素联用,可防止抗生素耐药性的发生,提高机体对致病微生物的抵抗能力,增强抗感染效果,加速伤口愈合,促进身体恢复1172。
除此之外,某些活性肽如美味肽、甜味肽、鱼精蛋白、溶菌酶等,除表现出一定生理活性外,还具有呈味及保鲜防腐功能,可有效改善军用功能性食品的感官接受性,提高耐贮藏性1182。
随着蛋白质科学研究的不断深入,发现食物来源的蛋白质多肽链中普遍存在功能区,运用酶工程及生化分离技术可有选择地将这些具有生理活性的多肽释放并纯化,生物活性肽也将在提高军用食品功能性方面发挥越来越重要的作用。
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