《JOURNAL OF FOOD SCIENCE》：Research Progress on Bioactive Peptides From Diverse Sources: Preparation, Structure-Activity Relationship, and Applications
源于动物、植物和微生物蛋白质的生物活性肽（Bioactive Peptides，BAPs）因其潜在的抗氧化、抗高血压、抗菌和免疫调节活性而备受关注。然而，蛋白质基质结构、氨基酸组成和非蛋白组分的差异会影响肽的释放、结构特征、活性及食品应用潜力。本综述总结了来自不同来源的BAPs在制备、构效关系和应用方面的最新进展，特别强调仿生酶解和微生物发酵两种方法。从底物适应性、肽释放、下游加工、感官特性、可放大性和应用场景等方面对这两种方法进行了比较。本综述进一步讨论了分子量、氨基酸组成、序列排布、构象和翻译后修饰可能如何影响肽活性，同时强调来源层面的趋势并非普遍适用，需要针对具体序列和测定方法进行验证。最后，讨论了与胃肠道稳定性、生物可及性、安全性、法规要求、纯化、成本和商业化相关的当前挑战，以及人工智能辅助肽发现的潜力和局限性。
1 引言（Introduction）
本文采用来源-路线-结构-功能框架，系统考察了来源于动物、植物和微生物的生物活性肽（BAPs）。文中比较了仿生酶解、微生物发酵和合成生物学等制备路线，评估了分子量、氨基酸组成、序列排布、构象及翻译后修饰对活性的影响，并讨论了食品转化中的实际障碍，包括胃肠稳定性、生物可及性、安全性、法规、纯化负担及人工智能辅助发现的局限性，旨在支持路线选择和理性筛选，而非仅依据来源设定活性或生物利用度。
1.1 文献计量分析与网络可视化（Bibliometric Analysis and Network Visualization）
使用VOSviewer（1.6.21版）对Web of Science、Scopus、PubMed和CNKI中的去重记录进行术语共现分析。设置术语最小出现频次为5，采用分数计数法，并统一拼写变体和同义词。生成的网络图中，节点大小代表术语频率，连线粗细代表共现强度，颜色代表主题聚类。该可视化旨在描述主要研究主题和关系，不用于评价论文质量或影响力。
1.2 文献检索与证据选择方法（Literature-Search and Evidence-Selection Approach）
本综述遵循PRISMA 2020框架，在Web of Science、Scopus、PubMed和CNKI中检索至2026年7月31日，纳入中英文文献。共识别1633条记录，去重后剩1364条，经标题/摘要筛选和全文评估，最终纳入142项研究。由于各研究在底物、工艺、测定水平和结局类型上存在异质性，采用叙述性综合而非定量合并，按生物来源、制备路线、肽身份、测定水平和食品应用相关性组织综合。
2 生物活性肽的制备、下游加工与放大策略（Preparation, Downstream Processing, and Scale-Up Strategies for Bioactive Peptides）
蛋白质底物在组织结构、化学组成和空间构象上的异质性决定了BAPs释放的复杂性，不存在通用模型。例如，真菌的β-葡聚糖-几丁质细胞壁较坚韧，而动物肌肉纤维较易接触酶。蛋白质与非蛋白组分（如多糖、脂质）的相互作用也影响酶可及性。因此，BAPs制造已从对水解度（DH）的盲目追求转向精准定制策略，主要技术支柱包括仿生酶解、微生物发酵和合成生物学。
2.1 复杂构象动物源肽的仿生酶解策略（Bionic Enzymatic Hydrolysis Strategy for Complex Conformation of Animal-Derived Peptides）
动物源蛋白（如肉类、乳品、水产副产物）具有复杂的空间折叠，如胶原蛋白的稳定三螺旋结构，常掩盖酶切位点，形成“封闭活性中心”而抵抗蛋白水解。传统体外水解虽能提高消化性，但过度水解会导致长链功能基序丢失并积累疏水短肽，激活TAS2R14苦味受体，损害感官品质。仿生酶解通过模拟人胃肠（GI）级联，在生理温和条件下依次使用胃蛋白酶、胰蛋白酶和糜蛋白酶，使所得肽具有较高“生理相关性”，分子量分布和结构完整性更符合人体代谢特征，并能释放次级活性片段，例如从鱼皮和水蛭材料中提取的抗凝血肽组分，但其食品配料适用性仍需进一步验证。
2.2 植物及发酵来源肽的细胞壁破除与修饰发酵工程（Fermentation Engineering for Cell Wall Breakdown and Modification in Plant and Fermentation-derived Peptides）
植物蛋白（如大豆、小麦、谷物）存在抗营养因子和基质包裹，限制生物利用度。微生物发酵通过分泌碳水化合物活性酶（CAZymes）如纤维素酶和半纤维素酶，降解木质纤维素屏障，释放被隔离的蛋白质。乳酸菌（LAB）的复杂蛋白水解系统可将蛋白质水解为活性片段，并选择性降解富含疏水性氨基酸（HAAs）的基序以减轻苦味。该策略也适用于动物基质，例如乳酪蛋白经发酵释放抗高血压三肽IPP和VPP，展示LAB蛋白水解系统在产生心血管活性序列中的精准性。
2.3 合成生物学驱动的微生物肽靶向制备与精准表达（Synthetic Biology-Driven Targeted Preparation and Precise Expression of Microbial Peptides）
微生物肽（特别是细菌素）正从天然筛选转向工程化生产平台。利用大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、毕赤酵母等微生物细胞工厂，结合CRISPR基因组编辑、生物合成基因簇异源表达和代谢途径优化，实现高效可控的肽合成。“设计-构建-测试-学习”（DBTL）框架支持基于结构-活性关系的序列设计，并通过优化启动子和信号肽提高表达滴度。例如，通过合成生物学实现乳链菌肽（nisin）等复杂羊毛硫抗生素所需的翻译后修饰（如羊毛硫氨酸环形成），从而发挥膜破坏活性。这些平台是开发抗生素替代品和定制功能肽的关键工具。
3 多来源生物活性肽的构效关系（SAR）特征（Structure–Activity Relationship (SAR) Profiles of Bioactive Peptides From Diverse Sources）
蛋白质底物的结构异质性（包括一级序列、构象稳定性和蛋白水解敏感性）决定了BAPs的特征性“结构指纹”，如分子量分布、净电荷和N-/C端偏好。这些描述符不仅影响物理性质，还决定分子识别、代谢稳定性和功能表达，为AI辅助理性筛选和功能肽精准设计提供理论基础。
3.1 氨基酸组成的来源依赖性特征（Source-Dependent Characteristics of Amino Acid Composition）
氨基酸组成是BAPs活性的重要决定因素。部分动物和海洋源肽富含碱性残基，可能带正电荷；在膜结合相关序列中，阳离子残基可通过静电相互作用与阴离子细菌磷脂等靶标结合，有助于膜相关抗菌活性，但其与抗血栓或免疫调节的相关性需针对具体序列和模型验证。许多植物源肽含疏水或芳香残基，芳香残基可提供电子或氢供体而清除自由基，疏水残基可嵌入酶活性口袋（如血管紧张素转换酶（ACE））。然而，这些均为条件性趋势，并非来源层面的普遍规则。
3.2 分子量分布及其对生物利用度的影响（Molecular Weight Distribution and Its Impact on Bioavailability）
分子量（MW）影响肽的吸收动力学和代谢稳定性。动物源肽经仿生酶解后多在1-3 kDa范围内，可保留特定空间构象和多位点识别能力，并通过旁细胞或内吞途径转运。微生物发酵则使分子量分布偏向二肽和三肽，部分二/三肽可作为PepT1的底物，通过质子驱动转运吸收并避免过度肽酶降解。但生物利用度优势不能仅凭分子量推断，实际取决于序列、剂量、消化和转运条件。
3.3 序列排布在靶向活性中的决定性作用（The Determining Role of Sequence Arrangement in Targeted Activity）
特定序列拓扑，尤其是末端残基的空间分布，决定肽与靶标的相互作用。对于ACE抑制，C端序列是关键的“锚定基序”，脯氨酸（Pro）或疏水芳香残基（Phe、Tyr）可深入疏水活性口袋增强结合。N端疏水残基（如Val、Leu、Phe）作为“亲脂锚”，增强肽在脂双层中的溶解度并促进向活性氧（ROS）位点迁移。这种“末端效应”说明序列排布可精细调节肽的功能执行。
3.4 构象可塑性与环境响应性（Conformational Plasticity and Environmental Responsiveness）
BAPs虽分子量低，但具有显著构象可塑性。许多肽在溶液中呈无序状态，接触膜模拟界面后发生无序到有序转变，形成两亲性α-螺旋并插入脂质双层，导致膜穿孔或裂解。特定序列还可自组装成富β-折叠超分子纳米纤维，增强抗蛋白酶能力。构象受pH、离子强度和氧化还原电位影响，可能产生环境依赖的靶向选择性，但需在生理相关模型中验证。
3.5 翻译后修饰及天然修饰的功能放大效应（Post-Translational Modifications and Functional Amplification Effects of Native Modifications）
翻译后修饰（PTMs）扩展了肽序列的生物活性。例如，酪蛋白磷酸肽（CPPs）中的磷酸化（如Ser(P)
3-Glu
2）形成阴离子簇，促进矿物质螯合和肠道吸收；C端酰胺化稳定两亲性α-螺旋并增强抗羧肽酶能力。未来需结合化学酶合成和AI驱动的定量序列-结构-活性关系（QSSAR）模型，实现PTM增强功能肽的从头设计。
4 不同来源生物活性肽的功能优势与应用取向（Functional Advantages and Application Orientations of Bioactive Peptides From Different Sources）
生物活性肽的氨基酸组成、分子量分布、构象稳定性和翻译后修饰可影响其与生物靶标的相互作用及测得活性，但这些关系高度依赖情境，不应视为确定的来源-功能图谱。实际效应还取决于序列、浓度、加工历史、测定系统、消化命运和证据水平。
4.1 动物源生物活性肽在高强度靶向干预和临床营养支持中的应用（Animal-Derived Bioactive Peptides in High-Intensity Targeted Interventions and Clinical Nutrition Support）
动物源蛋白提供多种肽前体，包括胶原蛋白、肌肉、乳和海洋蛋白，但释放肽的性质因前体序列、工艺路线、纯化和测定条件而异。动物来源仅作为底物描述，不能证明更快或更优的疗效。功能声称需要序列确认、剂量依赖性实验、消化和转运研究以及动物或人体验证。
4.1.1 抗血栓活性与心血管支持（Antithrombotic Activity and Cardiovascular Support）
来自海洋和乳源的动物源肽可能通过抑制凝血酶和纤维蛋白原相互作用、抑制纤维蛋白凝块形成和血小板聚集而发挥心血管相关活性。部分序列在酶或细胞模型中显示ACE抑制活性，且C端疏水或芳香残基可能促进结合。但摄入后检测到肽片段并不能确定全身活性，需要药代动力学和功能证据，不能等同于药理抗凝剂。
4.1.2 抗菌与免疫调节功能（Antimicrobial and Immunomodulatory Functions）
阳离子两亲性动物源肽（如乳铁蛋白衍生序列）接触膜后发生无序至螺旋转变，通过“桶板”、“地毯”或“环形孔”机制破坏脂质双层，并调节宿主细胞因子谱。乳铁蛋白和酪蛋白衍生肽可抑制NF-κB过度活化，下调TNF-α和IL-6等促炎细胞因子。部分肽还靶向蛋白磷酸酶1（PP1A），精细调节免疫稳态。这些双功能特性支持其在活性包装和可食用涂层中的应用。
4.1.3 运动营养与组织再生（Sports Nutrition and Tissue Regeneration）
胶原蛋白和乳清蛋白衍生肽在运动营养和恢复中受到关注，但吸收和信号传导结果取决于肽序列、剂量、剂型、消化和研究设计。胶原蛋白衍生肽富含Gly-Pro-Hyp序列，研究涉及成纤维细胞活性、细胞外基质标志物和皮肤/骨骼肌指标；乳清蛋白水解物可提供快速可利用氨基酸，并通过亮氨酸敏感途径影响餐后蛋白质合成信号。但这些发现不代表所有此类肽均能改善临床恢复或运动表现。
4.2 植物及发酵来源肽用于长期膳食干预和代谢健康管理（Plant- and Fermentation-derived Peptides for Long-Term Dietary Intervention and Metabolic Health Management）
植物蛋白因包埋在木质纤维素细胞壁和抗营养因子（如植酸盐、单宁）中而存在生物可及性挑战。微生物发酵可通过产酶和蛋白水解改变植物蛋白基质，但结果取决于微生物、底物、发酵条件和下游处理。发酵可能增加小肽比例或改变感官特性，但消化稳定性、PepT1转运、生物可及性和持续代谢效应仍需验证。
4.2.1 抗高血压肽与心血管维护（Antihypertensive Peptides and Cardiovascular Stewardship）
大豆、大米和豆类等植物蛋白含有ACE抑制肽的前体，部分序列在酶、细胞或动物模型中显示活性，C端疏水或芳香残基可能参与ACE结合。乳酸菌发酵可在特定乳源和植物体系中释放或修饰抗高血压肽。但动物模型结果不能直接推断人体疗效，需评价剂量、消化、转运、感官和配方。
4.2.2 抗氧化活性与抗衰老潜力（Antioxidant Activity and Anti-Aging Potential）
植物源肽在化学和细胞试验中可能显示清除自由基或氧化还原相关活性，结果受序列、测定条件、剂量和基质组成影响。发酵可能改变肽谱或释放基质相关化合物，但任何肽-多酚相互作用及其对食品或人体健康的意义需在真实基质中验证。
4.2.3 肠道健康调节与代谢平衡（Gut Health Regulation and Metabolic Balance）
植物和发酵源产品可能通过多种途径影响代谢终点。部分短肽可被PepT1转运，而耐消化肽可与远端肠道菌群相互作用，但结果取决于序列、浓度、竞争底物和肠道条件。微生物组成、短链脂肪酸、屏障标志物或炎症信号的变化应在消化、转运、细胞、动物或人体模型中得到证明。一些豌豆蛋白衍生肽被研究为钙敏感受体（CaSR）和G蛋白偶联受体（GPCR）的配体，可影响GLP-1或CCK释放，但能否转化为食欲或糖耐量的持久变化仍需验证。
4.3 微生物源肽：精准工程与功能替代（Microbial-Derived Peptides: Precision Engineering and Functional Substitution）
核糖体合成和翻译后修饰肽（RiPPs），如细菌素和羊毛硫肽，可含非经典残基如硫醚桥接的羊毛硫氨酸，这可能影响特定序列的蛋白水解稳定性和靶标相互作用，但效应大小取决于肽架构和测试条件。微生物源肽的每个产品都必须证明其胃肠稳定性、病原体选择性、抗性谱和食品基质相容性。
4.3.1 抗菌肽作为传统抗生素的替代品（Antimicrobial Peptides as Alternatives to Conventional Antibiotics）
乳酸菌产生的细菌素是食品防腐和抗菌研究的候选物，但GRAS状态仅适用于特定菌株或制剂，不能自动扩展到所有肽产品。许多抗菌肽靶向阴离子细菌膜，乳链
