食物蛋白与生物活性肽:生物活性、应用与健康促进效应

《Foods》:Food Proteins and Peptides: Bioactivity, Applications and Health Benefits

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月25日 来源:Foods 6.0

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  食物蛋白(food proteins)日益被视为膳食氮(dietary nitrogen)和氨基酸(amino acids)的重要来源,同时也是具有广泛生物活性的肽类的重要前体。在酶解(enzymatic hydrolysis)和胃肠道消化(gastroint

  
食物蛋白(food proteins)日益被视为膳食氮(dietary nitrogen)和氨基酸(amino acids)的重要来源,同时也是具有广泛生物活性的肽类的重要前体。在酶解(enzymatic hydrolysis)和胃肠道消化(gastrointestinal digestion)过程中,食物蛋白可释放能够与不同生理通路相互作用并可能有助于维持人体健康的生物活性肽(bioactive peptides)。研究最为广泛的活性包括抗氧化(antioxidant)、抗高血压(antihypertensive)、抗炎(anti-inflammatory)、降胆固醇(hypocholesterolemic)、抗糖尿病(antidiabetic)和抗菌(antimicrobial)效应,凸显了蛋白衍生肽的广泛功能潜力。对这些化合物的兴趣日益增加,与寻找可用于功能食品(functional foods)和营养保健品(nutraceuticals)的可持续天然来源密切相关。在此背景下,来自常规及替代来源(包括豆类、油籽副产物和其他未充分利用的资源)的蛋白质正受到越来越多的关注。酶解、蛋白质组学表征(proteomic characterization)、生物信息学(bioinformatics)和肽鉴定(peptide identification)方面的进展促进了新生物活性序列的发现,并为提升食物蛋白的营养和功能价值提供了机会。同时,将这些发现转化为实际应用需考虑肽的稳定性(stability)、生物可及性(bioaccessibility)、胃肠道消化、安全性(safety)和生物功效(biological efficacy)。本期特刊(Special Issue)题为“食物蛋白与肽:生物活性、应用与健康益处”,汇集了近期探索来源于多种食物来源的蛋白衍生肽的生成、表征、生物活性及潜在应用的研究。本专集所收录的研究涵盖了该迅速发展领域的不同方面,从蛋白水解物(protein hydrolysates)的制备和表征到其生物学效应评估,以及它们在食品或益生菌系统中的掺入。总体而言,这些研究展示了食物蛋白和肽作为开发创新功能食品和营养保健品的多功能配料的潜力,同时也强调了需要进一步研究以将有前景的生物活性转化为经验证的健康应用。
食物蛋白不仅是人体膳食氮和氨基酸的重要来源,更是一类具有多种生物活性的肽类前体。在酶解和胃肠道消化条件下,食物蛋白可释放出能干预多种生理通路并潜在维护人体健康的生物活性肽,其中包括抗氧化、抗高血压、抗炎、降胆固醇、抗糖尿病和抗菌等活性。由于消费者对可持续、天然来源的功能性配料需求日益增长,豆类、油籽副产物及其他未充分利用资源中的蛋白质成为研究热点。然而,肽的稳定性、生物可及性、安全性及体内功效仍是阻碍其实际应用的关键问题。为此,本期特刊汇集了五项研究,旨在探索不同食物来源蛋白衍生肽的生成、表征、生物活性及潜在应用,为开发创新功能食品与营养保健品提供科学基础。

研究人员围绕五种蛋白质资源开展了系列研究。Huang等以大豆蛋白水解物(soybean protein hydrolysates, SPHs)为益生菌双歧杆菌的替代氮源,发现其富含低分子量肽,可促进Bifidobacterium breve 1206生长并增强其在冻干过程中的存活率。Anuduang等分析了泰国蚕(Bombyx mori)成熟蚕、吐丝蚕和蛹三个发育阶段的水解物,发现成熟蚕水解物具有突出的血管紧张素转换酶(angiotensin-converting enzyme, ACE)抑制活性,而蛹水解物表现出最强的抗氧化活性。Figueroa-Salcido等利用自发性高血压大鼠模型,证明优化鹰嘴豆蛋白水解物(optimized chickpea protein hydrolysate, OCPH)可产生持续降压效应,并可能通过上调ACE2和Mas1受体激活ACE2/Ang-(1–7)/Mas1通路。Garbacz等结合蛋白质组学与计算机模拟酶解,预测菜籽粕蛋白可释放大量具有ACE、二肽基肽酶IV(dipeptidyl peptidase IV, DPP-IV)抑制及抗氧化活性的肽段。Angeletti等将大麻籽蛋白水解物掺入牛肉和火鸡肉丸,发现AHM10(来自大麻籽粕的水解物)在牛肉系统中可有效抑制脂质氧化,且未产生明显感官劣变。

本研究所用关键技术方法包括:酶解制备水解物、分子量截留分级、营养组分与氨基酸谱分析、二维电泳联合MALDI-TOF/TOF质谱进行蛋白质组鉴定、BIOPEP-UWM和PeptideRanker数据库进行计算机模拟水解与活性肽预测、自发性高血压大鼠(样本来源)的5周灌胃干预与肾脏基因表达分析,以及冷藏肉丸中过氧化值(peroxide value, PV)和硫代巴比妥酸反应物(thiobarbituric acid reactive substances, TBARS)的测定和消费者感官接受度评价。各研究依据其目标合理选择上述方法。

研究结果分述如下:一、大豆蛋白水解物可促进益生菌生长与稳定性。通过将SPHs添加至双歧杆菌培养体系,发现低分子量肽(<3 kDa占94.61%)能显著提升B. breve 1206的增殖,并改善菌体形态完整性和酸耐受性;冻干存活实验进一步证明SPHs作为氮源可大幅提高菌株存活率。二、蚕丝发育阶段决定水解物生物活性。通过酶解不同发育阶段蚕体并进行分子量筛选,成熟蚕水解物中<3 kDa组分的ACE抑制率达97.01%,接近对照药依那普利;蛹水解物则因总酚含量最高而表现出最强抗氧化性。三、鹰嘴豆水解物通过ACE2/Mas1轴发挥降压作用。在自发性高血压大鼠中,OCPH连续补充5天即降低收缩压、舒张压和平均血压,并持续至实验结束;肾脏基因表达分析显示ACE2和Mas1表达上调,且ACE2表达水平与血压呈负相关,提示ACE2/Ang-(1–7)/Mas1通路参与其中。四、菜籽粕蛋白经计算机模拟可释放多种活性肽。利用二维电泳和MALDI-TOF/TOF鉴定出50个蛋白斑点,其中cruciferin为最丰蛋白;经papain、ficin和bromelain三种酶模拟水解,bromelain预测产生的活性肽最多(1592条),功能集中于ACE抑制、DPP-IV抑制和抗氧化,共覆盖39类生物活性类别。五、大麻籽水解物可在肉制品中发挥抗氧化作用。将AHM10和AHPI10(来自大麻籽分离蛋白的水解物)以0.4%掺入肉丸并在4℃储存14天,AHM10使牛肉丸的PV持续低于5.0 meq/kg油、TBARS低于1.8 mg MDA/kg油,效果优于合成抗氧化剂EDTA;感官测试显示含AHM10的牛肉丸异味检出率最低,且再次购买意愿比例最高。

讨论部分强调,替代蛋白源的价值化、活性肽的鉴定与多维度功能评价是当前食物蛋白研究的关键方向。尽管计算机模拟和体外实验提供了大量候选肽段,但需通过实验水解、胃肠道消化和体内验证来确证其真实效应。食品基质对肽活性的影响亦不容忽视,如大麻籽水解物在牛肉丸中效果好于火鸡肉丸,提示应用开发需结合具体产品体系进行优化。总体而言,本特刊所收研究共同表明,蛋白水解物和生物活性肽可作为多功能配料,在改善食品营养、支持益生菌和抗氧化保鲜等方面具有广阔前景,同时也为可持续和健康导向的食品创新提供了科学依据。研究结论指出,这些成果鼓励食品科学、营养学、蛋白质化学与微生物学等多学科融合,以推动基于蛋白质和肽的创新食品配料的开发及其健康应用的验证。
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