基于肽组学策略解析大豆发酵驱动天然神经保护肽的生成机制

【字体: 时间:2025年05月19日 来源:Current Research in Food Science 6.2

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  为解析发酵对大豆功能特性的影响,研究人员采用 LC-MS 肽组学策略,对发酵大豆中天然肽进行鉴定。发现 714 种天然肽(含 561 种新肽),多数源于致敏蛋白,且部分肽具 MAOs 抑制活性及神经保护作用,为功能食品开发提供依据。

  在食品科学与健康医学的交叉领域,发酵食品的功能活性成分研究一直是热点与难点。大豆作为重要的植物蛋白来源,其发酵产物中蕴含的生物活性肽对健康有着潜在益处。然而,天然肽的鉴定面临着大小和电荷异质性强的挑战,传统方法依赖酶解可能产生非天然序列,难以准确反映发酵食品的真实活性成分。此外,发酵如何影响大豆蛋白降解生成功能性肽,以及这些肽在神经保护等健康领域的作用机制尚需深入探究。为解决这些问题,国内研究团队开展了相关研究,其成果发表在《Current Research in Food Science》,为发酵食品的功能挖掘提供了新视角。
研究人员运用基于 LC-MS 的肽组学策略,结合从头测序(de novo sequencing)和数据库搜索,对发酵大豆中的天然肽进行全面分析。实验样本来自国内 11 个省份的发酵大豆和黑豆,通过超高效液相色谱 - 四极杆飞行时间质谱(UHPLC-Q-TOF/MS)进行分离检测,并利用分子对接和体外细胞实验验证肽的生物活性。

3.1 基于 LC-MS 肽组学的天然肽快速鉴定


通过特征分子网络(FBMN)和 LC-MS 优化,研究人员在发酵大豆中鉴定出 714 种天然肽,其中 561 种为首次发现。这些肽由 2-19 个氨基酸残基组成,74.37% 为小肽(2-6 个氨基酸)。结合从头测序和数据库搜索,发现发酵显著增加了肽的数量和长度多样性,且多数肽来源于大豆主要致敏蛋白大豆球蛋白(glycinin)和 β- 伴大豆球蛋白(β-conglycinin),部分来自毒性蛋白凝集素(lectin)。

3.2 发酵对肽组成的影响


发酵使大豆肽含量从 3.08% 提升至 4.85%,肽数量增加 216.4%。主成分分析(PCA)显示发酵前后肽组成差异显著,发酵产生 495 种特有肽,42 种肽显著上调。肽长度多样性从非发酵的 10 种增至 17 种,最长肽达 19 个氨基酸。进一步分析表明,83.33% 的上调肽来源于 glycinin 和 β-conglycinin 的水解,提示发酵通过蛋白降解生成功能性肽。

3.3 分子对接筛选潜在 MAOs 抑制肽


针对单胺氧化酶(MAOs,包括 MAO-A 和 MAO-B)这一神经保护关键靶点,研究人员对发酵后新增或高丰度肽进行分子对接。33 种肽与 MAOs 具高结合亲和力,其中七肽 IPPGVPY 对 MAO-A 和 MAO-B 结合能分别为 - 8.2 kcal/mol 和 - 9.2 kcal/mol,二肽 FL 亦表现出潜在活性。值得注意的是,从凝集素水解产生的 13 肽 PLDLTSFVLHEAI(PI-13)对 MAO-A 抑制活性显著,为后续功能验证提供了候选分子。

3.4 体外 MAOs 抑制活性验证


通过体外实验验证,PI-13 对 MAO-A 的半数抑制浓度(IC50)为 0.073 mM,选择性指数达 26,显示出对 MAO-A 的高选择性抑制。与已知活性肽 PLYSN 相比,PI-13 活性更强,提示其作为抗抑郁功能成分的潜力。此外,IPPGVPY 和 EAYQ 也表现出一定抑制活性,进一步支持发酵大豆肽的神经保护潜力。

3.5 神经保护效应的细胞水平验证


在小鼠神经母细胞瘤 N2A 细胞模型中,PI-13 和 DVIS(DI-4)显示出显著的神经保护作用。20 μM PI-13 可逆转氧葡萄糖剥夺 / 复氧(OGD/RP)诱导的细胞活力下降,10 μM DI-4 亦有显著保护效果,表明这些肽通过抑制 MAOs 或其他机制发挥神经保护作用,为改善神经退行性疾病和心理健康提供了实验依据。

本研究通过肽组学策略系统揭示了发酵大豆中天然肽的多样性及生成机制,发现发酵可将致敏蛋白和毒性蛋白转化为具 MAOs 抑制活性和神经保护作用的功能肽。关键结论包括:①建立了 LC-MS 结合从头测序和数据库搜索的天然肽鉴定方法,首次报道 561 种发酵大豆新肽;②证实发酵显著增加肽的数量、长度多样性及功能活性;③发现 PI-13 等肽通过抑制 MAOs 发挥神经保护作用,为发酵食品作为功能食品开发提供了科学依据。研究不仅拓展了对发酵食品活性成分的认知,也为功能性肽的筛选和功能食品设计提供了新方法和靶点,对推动健康食品产业发展具有重要意义。

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