营养资源-生物活性肽

 

营养，是指人体摄取、消化、吸收和利用食物中的营养物质以满足机体生理需求的生物学过程。营养素是指食物中可给人体提供能量，机体构成成分和组织修复以及生理调节功能的化学成分。概括来说人体所需7大营养素为：水、蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素、膳食纤维。而作为宏量营养素的蛋白质，在人体营养结构中占据着非常重要的地位。

蛋白质在人体中所起的作用有：

1、为细胞和组织的形成提供基本原料；

2、促进机体的新陈代谢；

3、为机体提供能量；

4、维持体液的酸碱平衡；

5、输送营养和氧气；

6、保证正常的血液渗透压；

6、补充蛋白营养、提高免疫力。

从体外摄取的蛋白质要经过消化吸收才能被人体所利用，大分子的蛋白质在人体消化道中经过各种消化酶酶解形成多肽、低聚肽和游离氨基酸，游离氨基酸作为一种小分子的活性物质可以直接被细胞所利用，而随着对肽理论的释放和吸收研究的深入，研究发现小分子肽具有比氨基酸吸收快、生物功能性高、吸收效率好、分子量＜1000D的低聚肽可以百分百被主动吸收，不会增加肠道负担的特点。因此，人类对蛋白质的应用研究在经历了原始的富含动植物蛋白的食物到动植物蛋白粉、逐渐过渡到后来的动植物蛋白肽粉阶段；探寻的蛋白源越来越广，研究深度也越来越深。当前，随着生活水平的提高，人们对食物的消费量逐渐增加，对食物营养的认识需求越来越多，而活性肽作为一种优于蛋白质的功能性物质，必将被人们所了解和应用。

 

1. 生物活性肽简介

 

生物活性肽(BioactivePeptides,BAP)是指一类天然存在于动植物和微生物等生物体内，由两个或两个以上氨基酸组成，具有生物活性的长链状或环状多肽，而且常经过糖苷化、磷酸化或酰化衍生对生物机体的生命活动有益或是具有生理作用，是一类相对分子质量小于6000Da，具有多种生物学功能的多肽。其分子结构复杂程度不一[1]，是介于氨基酸与蛋白质之间的分子聚合物，小至由两个氨基酸组成，大至由数十个氨基酸通过肽键连接而成[2]，而且这些多肽可通过磷酸化、糖基化或酰基化而被修饰[1]。多数生物活性肽是以非活性状态存在于蛋白质的长链中，当用适当的蛋白酶水解时，其分子片段与活性被释放出来[3]。

 

1.1肽的发展史

19世纪末到20世纪初，是活性肽发展史上的开端。英国科学家发现了第一个生物活性肽，认为几乎所有的细胞都能合成肽并受肽的调控；伦敦大学医学院的两位生理学家Bayliss和Starling在动物胃肠里发现了一种能刺激胰液分泌的神奇物质，并把它称为胰泌素，这是人类第一次发现多肽物质，也由此开创了多肽在内分泌学中的功能性研究。这些发现激发了科学家们对活性肽的作用机理、作用范围以及制取的广泛研究。20世纪中期，科学家们对多肽的研究出现了惊人发展，主要集中在动植物体内各种多肽的发现及对其结构的分析和生物功能性的认证，如降血压肽、促生长肽等的发现；肽对动物尉脑分泌激索的调节和控制及相应功能肽的分离提取和合成，如Vigneand第一次完成了生物活性肽催产素的合成、Merrifield发明了多肽固相合成法、我国科学家完成了牛结晶胰岛素的合成，这是世界上第一次入工合成多肽类生物活性物质及从羊和猪的下丘脑分离得到TRH。70年代，神经肽的研究进入高潮，脑啡肽及阿片样肽相继发现，进入了多肽影响生物胚胎发育的研究。80年代中，肽的研究发展成为独立的专业，它几乎涉及了生命科学中的全部学科。90年代后期，科学家开始关注肽营养。21世纪初随着对人类基因的破译，人们发现所有基因表达的生命现象都由蛋白质实现，特别是人类蛋白质组计划的实施，科学家发现与蛋白质相同的一类化合物——肽，其结构远比蛋白质简单，而且对它们的改造和复制应用比蛋白质简单许多，近年来，肽已经应用到了人类生活的各个领域，包括生物制药、保健食品、食品、生物试剂、植物生长激素、生物肥料、动物饲料等等。

 

1.2 生物活性肽的营养学价值

动物摄入的蛋白质在肠道内消化可释放出游离氨基酸和寡肽。分子量范围在180～1000Da之间的称为小肽、寡肽、低聚肽，也称为小分子活性肽。陈黎龙等指出，与氨基酸相比，肽的吸收具有转运快、吸收效率高、耗能低、载体不易饱和、不竞争载体等优点，同时，作为中间产物可直接被组织蛋白质合成利用，参与组织蛋白质的合成与调节。肽在人体合成中的合成概率较氨基酸高26％，而由20种左右氨基酸残基形成的多肽链，是一个具有天文数字般庞大的家系，其序列的多样性足以产生生物体所有复杂的生理调节功能，也就是说，理论上所有的生物功能肽都可能以短肽的形式找到[4]，所以肽的吸收比游离氨基酸更具重要意义。

生物活性肽是蛋白质发挥作用的活性基因部分。肽是以短肽的形式通过内在物质或外界给予的同源营养物质在生物体内产生功能性作用，是获得易吸收的营养物质的基础。这些短肽就是生物活性肽，它们具有多种多样的生理功能，如激素作用、免疫调节、抗血栓、抗高血压、降胆固醇、抑菌、抗病毒、抗癌作用等[3]。这些功能是原蛋白质或组成氨基酸所不具备的独特的生理机能，且许多活性肽的组成氨基酸并不一定是必需氨基酸。这就为利用蛋白质资源，特别是那些原本认为生物效价不高的蛋白质资源利用提供了新的机遇[2]。因此，动物从日粮中吸收肽与吸收游离氨基酸合成体蛋白一样重要。肽可激活体内的有关酶系而促进中间代谢或膜的通透性，或通过控制DNA转录或翻译而影响特异蛋白的合成，产生特定的生理效应或发挥其药理和活性作用。肽具有极强的活性和多样性，可充分发挥人体的生理功能，增强人体生理活性。肽是重要的生理调节物，涉及人的细胞、酶系、分泌系统、神经系统、器官组织、激素分泌、生殖功能等多种领域。人体的许多活性物质都是以肽的形式存在的，没有肽，人体就没有活性，没有活性也就没有生命动力。近年来，替代医学，天然药物、自然疗法已开始被东、西方社会认识。而肽营养学（肽营养疗法）作为一门新兴学科已广泛引起多方关注。

 

1.3生物活性肽的应用价值

人体从食物中吸收的蛋白质、氨基酸已不缺乏，但人体中的肽却很缺乏。因为肽的缺乏，使得人出现了“现代病”、“富贵病”、“亚健康”等多种常见病。因此，人必须从外源获取肽，以维护人体的健康。

生物活性肽有许多生理功能，如:①类吗啡活性肽(神经活性肽)可起到镇痛及调节人体情绪、呼吸、脉搏、体温的作用；②具有激素或调节激素的功能，这些肽通过自身作为激素或调节激素反应而产生多种生理作用；③具有免疫活性；④做为酶的调节剂；⑤促进矿物质的吸收利用。酪蛋白磷酸肽可作为无机离子的载体促进肠膜对钙、铁、硒、锌等，尤其是钙的吸收和利用，提高动物受精能力，调节血压，还具有明显的抗蛀牙、防止钙质流失等诸多生理功能[5]；⑥具有抗氧化作用。谷胱甘肽在体内与过氧化物酶共轭，使体内的过氧化氢和过氧化脂质还原，防止体内生成过氧化脂质、具有保护生体膜、守卫生体的作用[6]。这些显著的生物功能性，使得人们对于活性肽的应用范围越来越广。

随着生物技术的快速发展，利用先进的生物技术可生产出大量的生物活性肽并投入到应用中，目前肽的应用已涉及到食品配方、食品添加剂、功能食品、药品、化妆品以及无公害饲料等领域。生物活性肽是一座宝库，有待于人类去发掘，它必将为人类的健康事业做出越来越大的贡献。

 

1.4 生物活性肽的来源及分离纯化

概括起来，生物活性肽有四大来源[7]：

第一，由动物体的内分泌细胞分泌的肽类，如促生长激素释放激素、促甲状腺素、催产素及肝脏合成的类胰岛素生长因子（IGF）；

第二，乳源性生物活性肽，如初乳中的表皮生长因子、IGF及酪蛋白水解物酪啡肽和酪蛋白磷酸肽（CPPS）；

第三，从动物体或微生物中提取的活性肽，如胸腺肽、胰多肽、抗菌肽；第四，来源于饲料蛋白质经专一蛋白酶水解而产生的肽类，如各种蛋白质原料的蛋白酶水解物。

多肽类物质种类繁多，实际的分离纯化工作需要根据其各自不同的理化性质选择不同的纯化方法，生物活性肽的生产制备的方法和途径有3条：

①从自然界的生物体中提取其本身固有的各种天然活性肽类；

②通过蛋白质降解途径可获得具有各种生理功能的活性肽；

③合成的方法制备生物活性肽，包括化学合成法、酶合成法和重组DNA技术合成法。

从天然生物体可提取出生物活性肽，但生物体含量很低，加工成本却很高，而且大量提取会造成物种资源的萎缩，另外提取的生物活性肽残存的有机溶剂又带来毒性问题。化学合成法常用于合成高营养价值、中等长度的医药用肽。但采用这种方法制取活性肽反应底物和反应剂价格高，反应过程中能产生有害物质。酶合成法相对有很多优点，如反应温和，酶催化位置有方向性等，但反应副产物多，最适酶缺乏及产率过低等因素都制约着它的发展，而使用DNA重组技术只能合成大分子肽类和蛋白质。对人类主要需求的具有感觉和营养价值的小肽，这种方法也受到一定限制，此外，近年来欧美等国消费者普遍反对经过基因生物工程而生产的食品[8]。国外对蛋白质水解的研究始于100多年前，从1886年开始把蛋白质水解物应用于食品业，当时把酸水解的HVP作为调味剂添加到食品中[9]。蛋白质水解的研究主要是针对如何改善蛋白质的加工功能特性如水溶性、乳化性、气泡性、热稳定性以及风味特性等。过去采用酸水解，工艺简单、成本低，但因氨基酸受损严重，水解难控制而且还存在安全问题，故而转向酶水解的方向上[10]。若采用酶解方法生产生物活性肽一是可以生产大量的小肽而且造价低；二是反应底物、反应剂和反应环境没有危害。酶解方法又分为单一酶的一步反应和多种酶和复合物进行底物保护和激活、底物去保护过程和激活过程的多步反应。目前最基本的方法是使用蛋白酶进行简单的水解，此种方法不仅可制取具有功能性的食品蛋白而且不会损坏其营养价值。除可释放出各种为人类所需要的生物活性肽之外，将食物降解为不同接长的肽还可以使其更加容易消化。但这种酶解法的不利方面是产品其它功能如粘性、乳化力和吸水性会受到影响。需要通过调整水解参数来改善产品的特殊性能和去除不良的味觉成分。在实际生产中，对一些特殊肽类的生产需要对反应底物、酶、反应条件作特殊的要求[8]。酶法水解生产活性肽，由于高效且对蛋白质营养价值破坏小，无异味，产品安全性极高，生产条件温和，可定位生产特定的肽，成本低，已成为活性肽最主要的生产方法。酶法生产活性肽工艺一般流程为：选择原料蛋白→预处理→酶解→分离→精制→成品。

 

2.中海海洋科技股份有限公司海洋鱼活性肽产品

 

海洋存在许多极端环境，如高压（深海）、低温（极地、深海）、高温（海底火山口）和高盐等，为适应这些极端的海洋生境，海洋生物蛋白质无论氨基酸的组成或序列都与陆地生物蛋白有很大的不同，潜在着许多具有生物活性的氨基酸序列，可通过一系列手段释放出有活性的肽段。海洋蛋白作为一种优质蛋白，具有植物蛋白所不具有的特殊功能性，且海洋资源广袤而丰富，随着传统的营养资源的匮乏，开发海洋功能性营养产品已经成为一个大趋势。

从营养角度评价，小肽被人体消化吸收的效率要比同一组成的氨基酸高，因此可作为食品添加物。小肽的渗透压较氨基酸低，而且在人体小肠部位的通透性也比氨基酸高，因此可提高吸收率。此外，小肽的风味一般要优于单个氨基酸，也不易产生过敏。海洋鱼活性肽因含有多种生物活性物质、富含人体所必需的氨基酸，尤其是赖氨酸、蛋氨酸含量比植物性蛋白高出几倍而具有独特的营养价值和功能性，可用于各种功能性营养食品的研究与开发。作为特殊膳食食品，可改善特殊人群蛋白营养状况；作为保健食品，具有抗过敏、降血压、降胆固醇、抗衰老、抑制肿瘤细胞生长等功效，也可预防骨质疏松、预防关节炎；作为美容食品，能够及时有效地为皮肤补充营养，促进皮肤健康，延缓皮肤老化，能有效解决皮肤及肌肉水分减少问题，使皮肤保持年轻，使眼角膜保持湿润透明，增加眼睛透明度；作为运动营养食品，能够促进肌肉和肌腱组织的修复，并具有抗氧化作用，能减少自由基的损害，有助于改善运动后的疲劳状况。

鱼类是人们最早食用的海洋生物之一，其体内含有丰富的蛋白质成分，营养价值相当高。海洋鱼活性肽取自深海鱼类，避免了陆地上生物的激素饲养，也没有动物疫情对于鱼肉污染的担忧，其所受到的生物性污染也更小。目前通过蛋白酶解生产的活性肽主要来源于陆地的蛋白源，而来自海洋蛋白源酶解的活性肽非常少，海洋蛋白作为一种优质蛋白，具有植物蛋白所不具有的特殊功能性，且无论在种类还是在数量上都远远大于陆地蛋白资源，随着传统的营养资源的匮乏，开发海洋功能性营养产品已经成为一个大趋势。

海洋鱼活性肽不仅能提供人体生长发育所需的营养物质，且同时具有重要的原蛋白质或组成氨基酸所不具备的生理功能：海鱼中（沙丁鱼）含有的牛磺酸在脑神经细胞发育过程中起重要作用，能明显促进神经系统的生长发育和细胞增殖、分化，促进婴幼儿脑组织和智力发育；提高神经传导和视觉机能；抑制血小板凝集，降低血脂，保持人体正常血压和防止动脉硬化（对正常人群无降血压作用）；保护心肌细胞，抗心律失常；可以改善内分泌状态，增强人体免疫；抑制白内障的发生发展；改善记忆；使钙质与骨细胞紧密结合；优化肠道内细菌群结构；抗氧化、延缓衰老；保护及强化内脏功能，促进急性肝炎恢复正常；抑制血清谷丙转氨酶的升高；可镇静、镇痛和消炎，对冻伤、KCN中毒及偏头疼有防治作用。

中海海洋科技股份有限公司通过对低脂浓缩海洋鱼蛋白粉进行脱盐、酶解、膜过滤分离浓缩、喷雾干燥等工序，制备出一种具有生物活性的海洋鱼蛋白粉。是目前国内唯一一家打通利用海洋低值生物资源生产高附加值海洋生物制品全产业链企业，走在整个国际海洋原料行业产业化应用的前列，现已全面掌握整个低值海洋生物产业链高值化加工过程的全部关键技术：高效节能环保鱼蛋白粉低温干燥技术、新型鱼蛋白生产技术、鱼蛋白脱脂浓缩生产技术、海洋鱼蛋白肽制备技术、高分子膜过滤分离技术、鱼汁液蛋白回收技术、饲料级鱼油生产技术、食品级海洋鱼油连续生产技术、高纯度DHA/EPA工业纯化制备技术等。

中海海洋立足海洋蛋白精深加工，建立并不断完善低值海洋生物资源全产业链。公司现有各类专业技术研发人员68人，公司技术团队拥有博士生导师3人、国家学术带头人2人，博士5人。成立青岛市海洋蛋白与海洋油脂工程研究中心和青岛市海洋蛋白海洋油脂专家工作站。同比利时根特大学、挪威SINTEF科技工业研究院建立战略合作关系。经过多年努力，突破多项技术瓶颈，探索出一条低值海洋生物资源由传统加工行业向环保高效高值化转型升级可行之路，深度发掘出海洋低值生物资源的潜在巨大价值。公司在产品创新、技术创新上获得国际海洋原料组织首届唯一创新奖，获得全国商业科技进步奖一等奖，获得国家和地方政府的一系列政策扶持。公司自2017年开始主导筹备修制订海洋蛋白系列国家标准，也积极参与国际相关贸易标准的修制订。

中海海洋助力国家食物营养开发和应用，加快转变渔业发展方式和生产方式，加快实现渔业现代化，实现资源的高效可持续利用，真正形成环保可持续发展的海洋经济循环模式，彻底解决人类食品营养安全问题。

 

参考文献

 

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