《抗氧化肽的研究進(jìn)展綜述論文》5100字

抗氧化肽的研究進(jìn)展綜述論文目錄TOC\o"1-1"\h\u28495抗氧化肽的研究進(jìn)展綜述論文 1139271.抗氧化肽簡(jiǎn)介 1146462.抗氧化肽的制備方法 1269283.抗氧化肽純化和鑒定 411775參考文獻(xiàn) 51.抗氧化肽簡(jiǎn)介抗氧化肽是各種生物體來源的能夠減輕人體過氧化反應(yīng)、中和自由基從而對(duì)人體健康產(chǎn)生積極影響的肽片段，其生理價(jià)值遠(yuǎn)超過我們已知的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[1]。不同抗氧化肽的生理活性由肽段的氨基酸的序列決定，它們通過與體內(nèi)蛋白質(zhì)相互作用，進(jìn)而調(diào)節(jié)生命過程[2]。目前，雖然很多生物活性肽的結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系尚不清楚，但現(xiàn)階段發(fā)現(xiàn)的生物活性肽大多具有一些共同的性質(zhì)。例如，這些肽大部分含有2-20個(gè)氨基酸，通常富含疏水性氨基酸[3]。在過去的幾年里，越來越多的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)生物活性肽具有多種特殊的生理活性，包括抗高血壓、抗菌、抗血栓、免疫調(diào)節(jié)、抗氧化等[4-5]，其中，抗氧化肽在保健品和功能食品中的應(yīng)用獲得了廣泛的關(guān)注。最近有很多研究致力于從食品中分離抗氧化肽，以及從以前未充分利用的富含蛋白質(zhì)的食品工業(yè)副產(chǎn)品中分離和生產(chǎn)抗氧化活性肽[6]。2.抗氧化肽的制備方法2.1酶水解法酶水解法是利用蛋白質(zhì)原料在一定溫度和pH值下進(jìn)行酶水解，具有生產(chǎn)周期短，便于擴(kuò)大生產(chǎn)，容易實(shí)現(xiàn)規(guī)?；葍?yōu)點(diǎn)，是一種優(yōu)于微生物發(fā)酵的生物活性肽制備方法[7]。酶水解時(shí)使用一種以上的蛋白水解酶對(duì)蛋白質(zhì)原料進(jìn)行水解產(chǎn)生含有多種氨基酸序列的水解產(chǎn)物。然而，酶的添加時(shí)間和添加順序取決于酶的最佳pH和最適溫度，多種蛋白酶也可以一個(gè)接一個(gè)地用于裂解蛋白質(zhì)生成短肽，但是，每種蛋白酶的溫度和pH值都需要優(yōu)化。研究發(fā)現(xiàn)枯草桿菌素水解往往能產(chǎn)生低分子量的肽，其中一些具有生物活性[8]。例如，枯草桿菌素水解的非洲蝸牛足蛋白比胰蛋白酶和木瓜蛋白酶水解的樣品具有更多的小分子多肽?？莶輻U菌素水解米糠蛋白產(chǎn)生的低分子量短肽數(shù)量最多，并表現(xiàn)出比半胱氨酸內(nèi)肽酶、木瓜蛋白酶和胃蛋白酶更高的生物活性[9]。同時(shí)，低分子量肽（<10kDa）相比于高分子量肽生物活性更強(qiáng)。由于常規(guī)的蛋白質(zhì)原料或其他原料中可能含有其他幾種非蛋白質(zhì)生物活性化合物，在進(jìn)行抗氧化肽制備時(shí)，最好將這些化合物從食物蛋白質(zhì)中分離出來，以避免產(chǎn)生干擾。例如，酚類化合物以其抗氧化、抗高血壓、抗糖尿病和抗菌能力而聞名[10]。因此，當(dāng)其存在于水解底物中時(shí)，會(huì)干擾所制備的抗氧化肽的活性測(cè)定。通過乙醇萃取、超臨界二氧化碳萃取、加壓水萃取、超聲輔助萃取、丙酮萃取等方法可從食品蛋白中分離出酚類化合物。在蛋白質(zhì)水解過程中釋放的質(zhì)子會(huì)使水解環(huán)境的pH值產(chǎn)生變化，造成水解環(huán)境變化，影響水解效率和水解終產(chǎn)物。雖然溶液的pH值可以通過加入適量的酸溶液或者堿溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是添加堿溶液通常會(huì)導(dǎo)致水解終產(chǎn)物鹽濃度過高。因此，目前的研究主要集中在緩沖體系中的水解[11]。酶的種類，水解的溫度和時(shí)間都會(huì)對(duì)水解效果產(chǎn)生影響，也可能會(huì)影響水解產(chǎn)物中多肽的種類和類型。所使用的酶的類型不同，肽序列及其生物活性可能有所不同，與枯草桿菌素相比，用桿菌素水解的水稻蛋白表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗炎和抗酪氨酸酶活性，以亮氨酸、木瓜蛋白酶、氨基肽酶和半胱氨酸內(nèi)肽酶水解的樣品活性最低[12]。研究發(fā)現(xiàn)糜蛋白酶或半胱氨酸內(nèi)肽酶水解大米蛋白具有更強(qiáng)的抗氧化能力[13]，酶水解后，將混合物離心，把含有低分子量肽的上清液從沉淀中分離出來，這些肽可以通過冷凍干燥、脫鹽、錯(cuò)流過濾、膜超濾或柱層析等方法回收，獲得生物活性肽的粗提取物[14-15]。2.2微生物發(fā)酵法微生物發(fā)酵法生產(chǎn)抗氧化肽是在一些蛋白質(zhì)原料上培養(yǎng)一些細(xì)菌或酵母菌，生長(zhǎng)中的細(xì)菌或酵母將其水解酶分泌到蛋白質(zhì)原料中，進(jìn)而產(chǎn)生抗氧化肽。通常，所選定的微生物需要在適合其生長(zhǎng)的環(huán)境中生長(zhǎng)到對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，然后收集活細(xì)胞，沖洗并重懸在無菌蒸餾水中，作為種子液按照一定比例接種到無菌蛋白發(fā)酵底物中[16]。蛋白質(zhì)底物的水解程度取決于所用的菌株、蛋白質(zhì)組成和發(fā)酵時(shí)間。由于不同微生物具有不同的蛋白水解系統(tǒng)，因此在不同的培養(yǎng)條件下，蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物的功能可能有所不同。研究發(fā)現(xiàn)，14種商品乳制品發(fā)酵菌種制劑在牛奶發(fā)酵后表現(xiàn)出蛋白水解程度、抗氧化活性的不同[17]。同一微生物種不同菌株的蛋白水解能力也可能不同，可能產(chǎn)生不同的水解效果。例如，用枯草芽孢桿菌（B.Subtilis）MTCC5480發(fā)酵大豆蛋白，比用枯草芽孢桿菌MTCC1747發(fā)酵的樣品具有更高的水解度和游離氨基酸含量[18]。用37株不同的瑞士乳桿菌發(fā)酵脫脂乳，表現(xiàn)出不同的水解程度、可滴定酸度和游離氨基氮[19]，這表明微生物發(fā)酵是一種及其復(fù)雜多變的抗氧化肽生產(chǎn)方式。目前，依靠天然菌株水解蛋白質(zhì)可獲得的抗氧化肽產(chǎn)量較低，而低效率的分離和提取方法進(jìn)一步增加了這些肽的獲取難度。除細(xì)菌發(fā)酵劑外，酵母[20-21]和絲狀真菌[22]也被用于生產(chǎn)生物活性肽，也取得了良好的效果。此外，蛋白質(zhì)發(fā)酵原料也可以用不同的細(xì)菌，甚至酵母和細(xì)菌的組合來共同培養(yǎng)，以加速蛋白水解過程[24]?；诓煌旰筒煌⑸锎嬖诓煌目寡趸男纬赡芰?，給基因工程操作改良提供了思路。通過基因工程技術(shù)和代謝調(diào)控技術(shù)相結(jié)合，能夠使發(fā)酵菌株在一定環(huán)境下達(dá)到最大的抗氧化肽酶的產(chǎn)出[25]。微生物發(fā)酵后，將混合物離心去除微生物，回收上清液，然后用蛋白水解酶進(jìn)一步水解上清液，得到純度較低的肽片段?；蛘?，上清液中的低分子量肽可以通過溶劑萃取或其他方法回收，純化后的氨基酸序列用質(zhì)譜法鑒定。2.3合成法生物活性肽的合成可以分為化學(xué)合成和生物合成。Fischer于1901年合成了第一種二肽，叫做甘氨酸，并創(chuàng)造了肽這術(shù)語(yǔ)[26]。五十年后，duVigneaud提出了一種生產(chǎn)多肽的策略：在多肽類激素催產(chǎn)素的合成過程中，在三功能氨基酸中引入了有機(jī)保護(hù)基團(tuán)，以保證其形成特定的酰胺鍵[27]，在均勻溶液中進(jìn)行合成，基于C端氨基酸的羧酸功能和N端氨基酸的氨基基團(tuán)的可逆阻斷，實(shí)現(xiàn)催產(chǎn)素的高效化學(xué)合成。但是這一方法不能連續(xù)反應(yīng)，所有的多肽中間體都必須被分離和純化才能用于進(jìn)一步的反應(yīng)步驟。雖然合成的肽具有較高的純度，但其合成效率和合成成本限制了其生產(chǎn)應(yīng)用。Enfuvirtide是一種有效的HIV膜融合抑制劑，由36個(gè)氨基酸組成，采用三氯乙烯樹脂合成的三種側(cè)鏈保護(hù)中間體，通過固相片段縮合，能夠?qū)崿F(xiàn)Enfuvirtide的大規(guī)模批量生產(chǎn)[28]。化學(xué)合成相比于其他方法，可以得到純度很高的肽片段，但是對(duì)于肽段序列未知的片段不能進(jìn)行合成，同時(shí)受到生產(chǎn)成本的影響。生物合成法是利用天然菌株體內(nèi)的多肽合成路徑，對(duì)其進(jìn)行體外改造和人工表達(dá)，在體外可控條件下高效合成生物活性肽。雖然一些生物合成基因簇（BiosyntheticGeneCluster,BGCs）在正常的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)條件下處于沉默狀態(tài)，但由于其存在獨(dú)特的天然宿主優(yōu)勢(shì)，包括合成機(jī)制、前體供應(yīng)、運(yùn)輸、自我抵抗、修飾和調(diào)控機(jī)制，天然宿主微生物是抗氧化肽的理想來源。有了這些優(yōu)勢(shì)，原生宿主不需要額外的修飾就可以從頭合成肽段，關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于提高肽產(chǎn)量。然而，天然宿主同時(shí)也存在一些缺陷，例如，大多數(shù)天然寄主可能不適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的培養(yǎng)條件，導(dǎo)致生長(zhǎng)緩慢，導(dǎo)致基因沉默或基因低表達(dá)。利用其它微生物作為宿主，通過發(fā)掘原生宿主的抗氧化肽BGCs，是一種更有效的方式。但是，由于宿主的限制性修飾系統(tǒng)的適應(yīng)性機(jī)制，生物合成基因在異源宿主中的表達(dá)可能會(huì)失敗?？寡趸腂GCs普遍存在于目前已測(cè)序的不同微生物的基因組中，但復(fù)雜的生物合成機(jī)制的共同特征仍不清楚。但是，由于缺乏可靠的遺傳操作工具和基因工程策略，控制由巨大基因簇編碼的生物合成途徑仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。合成生物學(xué)是生物學(xué)與工程學(xué)相結(jié)合的一門新興學(xué)科，致力于創(chuàng)造一種標(biāo)準(zhǔn)的、特征鮮明的、可控的天然產(chǎn)物合成體系。設(shè)計(jì)編碼目標(biāo)產(chǎn)物的生物合成途徑可以基于自下而上的原則，通過組裝一系列生物成分進(jìn)行重構(gòu)，以可靠、可預(yù)測(cè)、標(biāo)準(zhǔn)化的方式在微生物細(xì)胞中進(jìn)行精確調(diào)控[29]。無論使用代謝工程策略還是合成生物學(xué)方法來生產(chǎn)感興趣的化合物，都需要一些理想的宿主性狀來平衡微生物生長(zhǎng)和代謝產(chǎn)物合成。因此，開發(fā)肽合成的替代宿主是一個(gè)很有前途的策略。對(duì)于特定肽的生物合成，可通過通路設(shè)計(jì)、生物合成途徑重構(gòu)、合成路徑優(yōu)化改良肽合成[30]。3.抗氧化肽純化和鑒定3.1膜分離法膜分離法是在濾過膜兩側(cè)壓力差的驅(qū)動(dòng)下，樣品在膜系統(tǒng)中滲透和截留的過程，是從食品來源中分離抗氧化肽的最廣泛應(yīng)用的方法[31]。根據(jù)膜的孔徑大小，壓力驅(qū)動(dòng)膜分離工藝可分為四類（微濾、超濾、納濾和反滲透），其中超濾是一種快速、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的分離工藝[32]。在最近的一項(xiàng)研究中。然而，膜分離技術(shù)在使用過程中也存在巨大挑戰(zhàn)，如半透膜與疏水多肽之間的相互作用、膜的污染和堵塞、難以獲得高純度肽以及大量液體濃縮困難[33]。為了解決這些問題，膜過濾技術(shù)可以與電滲析等其他技術(shù)相結(jié)合[34]、多步循環(huán)膜反應(yīng)器[35]和色譜技術(shù)[36]聯(lián)用以獲得高純度的抗氧化肽。3.2色譜技術(shù)色譜法是一種用于分離和純化混合物中化合物的重要的物理化學(xué)方法，是基于化合物與流動(dòng)相和固定相的相互作用對(duì)混合物進(jìn)行分離純化。根據(jù)特定組分的分子特性，可將其分為離子交換、液固吸附、液液分配和尺寸排阻四種分離技術(shù)[37]。為了實(shí)現(xiàn)分離組分的快速識(shí)別，這些技術(shù)通常與紫外、二極管陣列、熒光和質(zhì)量探測(cè)器等不同探測(cè)器結(jié)合使用。盡管這些技術(shù)耗時(shí)且成本高昂，但可選擇性和高分辨率使它們適合于分離和純化復(fù)雜基質(zhì)中的多種生物活性肽。上述研究表明，色譜技術(shù)對(duì)多種多肽的分離和純化都是有效的。此外，它們需要與不同類型的物質(zhì)檢測(cè)器相結(jié)合，為多肽的大量分離、辨別以及純化提供強(qiáng)有力的支撐手段。3.2毛細(xì)管電泳毛細(xì)管電泳法（CapillaryElectrophoresis,CE）是一種基于m/z值分析多肽的技術(shù)，采用一種簡(jiǎn)單的熔融石英毛細(xì)管進(jìn)行電泳分離，具有速度快、有機(jī)溶劑消耗低、操作成本低、效率高、分辨率高、選擇性高等優(yōu)點(diǎn)。因此，該技術(shù)通常被認(rèn)為是色譜方法的補(bǔ)充技術(shù)[38]。例如，domingues等[39]人開發(fā)了一種通過CE-MS/MS串聯(lián)質(zhì)譜（CE-MS/MS）確定多種脫酰胺肽的組成的新方法。最近，Pero-Gascon等[40]開發(fā)了一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、高通量的CE-MS方法，用于富集組氨酸肽。綜上所述，毛細(xì)管電泳技術(shù)以其高效、拆分、選擇性等優(yōu)點(diǎn)在抗氧化肽的分離中越來越受到重視。然而，與CE相關(guān)的缺點(diǎn)，如靈敏度不足和低檢測(cè)限低等問題急需解決。參考文獻(xiàn)ChelliahR,WeiS,DaliriEBM,etal.Theroleofbioactivepeptidesindiabetesandobesity[J].Foods,MultidisciplinaryDigitalPublishingInstitute,2021,10(9):2220.AkbarianM,KhaniA,EghbalpourS,etal.BioactivePeptides:Synthesis,Sources,Applications,andProposedMechanismsofAction[J].InternationalJournalofMolecularSciences,MultidisciplinaryDigitalPublishingInstitute,2022,23(3):1445.SanchezA,VazquezA.Bioactivepeptides:Areview[J].FoodQualityandSafety,2017,1(1):29-46.AslamMZ.發(fā)酵乳ACE抑制性生物活性肽降低高血壓的體內(nèi)外評(píng)價(jià)[D].北京：北京林業(yè)大學(xué),2019.ChatterjeeC,GleddieS,XiaoC-W.SoybeanBioactivePeptidesandTheirFunctionalProperties[J].Nutrients,2018,10(9):1211.HIJAK.生物活性肽提高鋅吸收的系統(tǒng)性綜述[D].黑龍江：哈爾濱工業(yè)大學(xué),2021.程云輝,王璋,許時(shí)嬰.酶解麥胚蛋白制備抗氧化肽的研究[J].食品科學(xué),2006,27(6):5.周雪松.水解蛋白來源的抗氧化肽研究進(jìn)展[J].中國(guó)食品添加劑,2005(6):4.丁曉雯,李洪軍,章道明.抗氧化肽研究進(jìn)展[J].食品研究與開發(fā),2003(03):36-38.ahandidehF,BourqueSL,WuJ.Acomprehensivereviewontheglucoregulatorypropertiesoffood-derivedbioactivepeptides[J].FoodChemistry:X,2022,13:100222.FuY,TherkildsenM,AlukoRE,etal.Explorationofcollagenrecoveredfromanimalby-productsasaprecursorofbioactivepeptides:Successesandchallenges[J].CriticalReviewsinFoodScienceandNutrition,2019,59(13):2011–2027.張強(qiáng),周正義,王松華.從米糠中制備抗氧化肽的研究[J].食品工業(yè)科技,2007,28(7):3.劉慧,馮志彪.抗氧化肽的研究進(jìn)展[J].農(nóng)產(chǎn)品加工,2009(7):3.王瑞雪,孫洋,錢方.抗氧化肽及其研究進(jìn)展[J].食品科技,2011,36(5):4.王豪,蘇米亞,孫克杰,等.食源性抗氧化肽研究進(jìn)展[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā),2012.RathaSK,RenukaN,RawatI,etal.Prospectiveoptionsofalgae-derivednutraceuticalsassupplementstocombatCOVID-19andhumancoronavirusdiseases[J].Nutrition,2021,83:111089.Rutherfurd-MarkwickKJ.Foodproteinsasasourceofbioactivepeptideswithdiversefunctions[J].BritishJournalofNutrition,CambridgeUniversityPress,2012,108(S2):S149–S157.GangopadhyayN,HossainM,RaiD,etal.AReviewofExtractionandAnalysisofBioactivesinOatandBarleyandScopeforUseofNovelFoodProcessingTechnologies[J].Molecules,2015,20(6):10884–10909.AlukoRE.Determinationofnutritionalandbioactivepropertiesofpeptidesinenzymaticpea,chickpea,andmungbeanproteinhydrolysates[J].JournalofAOACInternational,2008,91(4):947–956.JingxuanShao,XiaogeGao,Ya'nanWang,等.宣威火腿加工過程中抗氧化肽活性研究.2018.JIANGYan,WANGZenan.酶法制備碎米抗氧化肽的研究[J].食品工業(yè)科技.黃明,王璐莎,HUANGMing,等.動(dòng)物蛋白源抗氧化肽的研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,46(22):4763-4773.WengZ,ChenY,LiangT,etal.Areviewonprocessingmethodsandfunctionsofwheatgerm-derivedbioactivepeptides[J].CriticalReviewsinFoodScienceandNutrition,2021:1–17.SarabandiK,JafariSM.FractionationofFlaxseed-DerivedBioactivePeptidesandTheirInfluenceonNanoliposomalCarriers[J].JournalofAgriculturalandFoodChemistry,2020,68(51):15097–15106.PhadkeGG,RathodNB,OzogulF,etal.ExploitingofSecondaryRawMaterialsfromFishProcessingIndustryasaSourceofBioactivePeptide-RichProteinHydrolysates[J].MarineDrugs,2021,19(9):480.LiuYF,OeyI,BremerP,etal.Bioactivepeptidesderivedfromeggproteins:Areview[J].CriticalReviewsinFoodScienceandNutrition,2018,58(15):2508–2530.SchimekC,KubekM,ScheichD,etal.Three-dimensionalchromatographyforpurificationandcharacterizationofantibodyfragmentsandrelatedimpuritiesfromEscherichiacolicrudeextracts[J].JournalofChromatographyA,2021,1638:461702.ZhangN,ZhangC,ChenY,etal.PurificationandcharacterizationofantioxidantpeptidesofPseudosciaenacroceaproteinhydrolysates[J].Molecules,MultidisciplinaryDigitalPublishingInstitute,2017,22(1):57.WuZ,LiY,ZhangL,etal.Microbialproductionofsmallpeptide:pathwayengineeringandsyntheticbiology[J].MicrobialBiotechnology,2021,14(6):2257–2278.El-FattahAA,SakrS,El-DiebS,etal.Angiotensin-convertingenzymeinhibitionandantioxidantactivityofcommercialdairystartercultures[J].FoodScienceandBiotechnology,2016,25(6):1745–1751.SanjuktaS,RaiAK,MuhammedA,etal.EnhancementofantioxidantpropertiesoftwosoybeanvarietiesofSikkimHimalayanregionbyproteolyticBacillussubtilisfermentation