生物活性肽：小分子助力大健康產(chǎn)業(yè)

新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)副教授馬生軍研究團(tuán)隊(duì)從多年生草本植物多花黃精中提取出生物活性肽，并初步證實(shí)了其存在抗氧化潛力。圖為多花黃精。

近日，新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)副教授馬生軍研究團(tuán)隊(duì)從多年生草本植物多花黃精中提取出生物活性肽，并初步證實(shí)了其存在抗氧化潛力。相關(guān)研究論文在線(xiàn)發(fā)表于《微量化學(xué)》雜志。

在我國(guó)傳統(tǒng)天然產(chǎn)物的生物活性成分中，生物活性肽是一類(lèi)對(duì)人體健康有益的小分子氨基酸片段，由生物體內(nèi)或體外酶解蛋白質(zhì)產(chǎn)生。近年來(lái)，生物活性肽逐漸成為大健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的原料，被廣泛應(yīng)用于保健食品、功能食品等領(lǐng)域。

生物活性肽被包裹“加密”

肽是兩個(gè)或兩個(gè)以上以肽鍵相連的氨基酸化合物，是介于氨基酸和蛋白質(zhì)的中間物質(zhì)。它不僅是蛋白質(zhì)的功能和結(jié)構(gòu)片段，也是蛋白質(zhì)的活性基因部分。肽通常被稱(chēng)為氨基酸鏈，分子量段在50—5000。其中分子量段在50—2000之間的肽稱(chēng)為小分子活性多肽，也被統(tǒng)稱(chēng)為生物活性肽。

我國(guó)傳統(tǒng)天然產(chǎn)物的小分子生物活性成分，如糖苷類(lèi)、黃酮類(lèi)、生物堿類(lèi)等已被廣泛研究，并應(yīng)用于藥品和保健品行業(yè)。然而，在生物活性成分中，生物活性肽卻是一座尚未被充分挖掘的天然寶庫(kù)。

新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士研究生張巖巖介紹，根據(jù)來(lái)源的不同，生物活性肽可分為外源性生物活性肽和內(nèi)源性生物活性肽。外源性生物活性肽是指人體以外的生物活性肽，即存在于天然動(dòng)植物和微生物體內(nèi)的天然生物活性肽，以及動(dòng)植物蛋白質(zhì)經(jīng)過(guò)降解后產(chǎn)生的生物活性肽。內(nèi)源性生物活性肽是指通過(guò)人體內(nèi)酶水解產(chǎn)生并存在于人體內(nèi)的生物活性肽，如人體內(nèi)的胰島素和促腎上腺皮質(zhì)激素等激素類(lèi)肽、內(nèi)啡肽和腦啡肽等神經(jīng)肽。

根據(jù)生物活性肽對(duì)機(jī)體作用的不同，其功能可大致劃分為抗氧化肽、降血壓肽、抗炎肽、抗癌肽、降血糖肽、降血脂肽、抗菌肽、抗疲勞肽、免疫調(diào)節(jié)肽、肌肉合成和性能增強(qiáng)肽以及抗真菌肽，這些生物活性肽對(duì)維持和恢復(fù)機(jī)體健康起到了重要作用。

雖然自然界中蘊(yùn)含著功能豐富的生物活性肽，但它們往往被包裹“加密”在蛋白質(zhì)的復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)中而無(wú)法發(fā)揮作用。通過(guò)酶促反應(yīng)，將大分子蛋白質(zhì)分解，才可以開(kāi)啟這座被“加密”的寶庫(kù)。

開(kāi)啟寶庫(kù)有兩把“鑰匙”

馬生軍認(rèn)為，從植物資源中獲取生物活性肽將成為一種發(fā)展趨勢(shì)。因?yàn)榕c動(dòng)物資源相比，植物資源更為豐富，具有高度可再生且成本更低的優(yōu)勢(shì)。

目前開(kāi)啟生物活性肽寶庫(kù)的方法主要分為兩種——酶解法和溶劑提取法。酶解法是最常用的方法，其原理是通過(guò)蛋白酶對(duì)天然動(dòng)植物和微生物進(jìn)行分解，將生物活性肽從母體蛋白中釋放出來(lái)。溶劑提取法則是基于極性相似溶解性原理，提取天然動(dòng)植物和微生物中存在的生物活性肽。

由于中草藥植物中生物活性肽含量較低，提取高純度的生物活性肽存在一定困難，因此溶劑提取法并不適用于從植物中制備生物活性肽。

在制備出生物活性肽后，還要對(duì)其進(jìn)行分離，以獲得純度更高的生物活性肽。目前普遍采用的分離方法包括膜分離法、凝膠過(guò)濾色譜法、離子交換色譜法和反相高效液相色譜法等。在制備和分離出生物活性肽后，還需對(duì)特定氨基酸序列進(jìn)行鑒定和表征，以進(jìn)一步證實(shí)其功能性。

馬生軍介紹，目前質(zhì)譜分析是最常用且最有效的生物活性肽鑒定方法。其基本原理是通過(guò)測(cè)定生物活性肽分子的質(zhì)荷比來(lái)確定生物活性肽的質(zhì)量和序列，常用的方法包括基質(zhì)輔助激光解吸/電離飛行時(shí)間質(zhì)譜和電噴霧質(zhì)譜等。

在多領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊

馬生軍認(rèn)為，生物活性肽的應(yīng)用范圍廣泛，最主要的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楣δ苄允称?、膳食補(bǔ)充劑、藥物以及保健品。由于生物活性肽具有多種生物活性，因此可作為功能性成分添加到食品和飲料中。

“我們也可以將其用于藥物和保健品，治療或預(yù)防各種疾病。此外，生物活性肽也可以作為活性成分添加到化妝品和護(hù)膚品中，發(fā)揮抗氧化、抗皺和保濕等作用?！瘪R生軍說(shuō)，生物活性肽還可以用作食品防腐劑，防止微生物污染，延長(zhǎng)食品保質(zhì)期。

馬生軍告訴記者，著眼未來(lái)廣闊的應(yīng)用前景，生物活性肽研究可進(jìn)行多個(gè)方向的探索，包括優(yōu)化制備技術(shù)以提高生物活性肽制備的速度和準(zhǔn)確性，建立基于肽段的高分辨率多維分離系統(tǒng)等。此外，還需要不斷改進(jìn)和擴(kuò)充中草藥植物蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，推廣序列標(biāo)記的肽段鑒定方法，并深入研究生物活性肽的功能機(jī)制。

“未來(lái)隨著對(duì)生物活性肽結(jié)構(gòu)與其活性關(guān)系的持續(xù)研究，通過(guò)化學(xué)合成直接生產(chǎn)具有多種功能的生物活性肽將不再困難。”馬生軍說(shuō)。

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多花黃精的抗氧化“密碼”

近期，新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士研究生張巖巖在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)副教授馬生軍和湖南醫(yī)藥學(xué)院藥學(xué)院教授蔡偉的共同指導(dǎo)下，完成了多花黃精的生物活性肽鑒定和功能性分析。

多花黃精是一種藥食同源的多年生草本植物，具有治療呼吸道疾病、調(diào)節(jié)免疫功能等功效。張巖巖介紹，他們采用數(shù)據(jù)庫(kù)搜索和從頭測(cè)序法相結(jié)合的策略，從多花黃精中共鑒定出2571條生物活性肽和2122條粗蛋白肽。通過(guò)比較粗蛋白肽與生物活性肽整體物理性質(zhì)差異，并預(yù)測(cè)其抗氧化潛力，該研究為進(jìn)一步優(yōu)化制備抗氧化肽提供了理論支撐。

“通過(guò)多年的持續(xù)研究，我們發(fā)現(xiàn)中草藥植物中蘊(yùn)含著豐富的生物活性肽。”馬生軍說(shuō)，目前他們已經(jīng)選定了新疆廣泛種植的甘草和枸杞為研究對(duì)象，以生物活性肽為切入點(diǎn)，進(jìn)一步挖掘中草藥植物的功能價(jià)值，助力生物活性肽產(chǎn)品研發(fā)。