酪蛋白生物活性肽的特性及应用前景

专题论述

食品研究与开发

2010年8月第31卷第8期

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酪蛋白生物活性肽的特性及应用前景

*

王维君1，佟永薇2，,石红3

（1.天津市食品加工工程中心天津科技大学，天津300457；2.天津市食品研究所，天津301609；3.天津农学院农学

系，天津300384）

摘

要：酪蛋白是一种营养蛋白，不仅具有营养功能，而且还具有重要的生理功能，是生物活性肽的重要来源。到目

前为止已有数十种生物活性肽从酪蛋白中水解并得到确认。酪蛋白糖巨肽（CaseinoGlycomacropeptide，CGMP）是从具有独特的营养特性和生理功能，可广泛地应用于功能乳清中κ-酪蛋白经凝乳酶降解产生的含有糖链的多肽片段，性食品和生物医药领域。

关键词：酪蛋白；生物活性肽；酪蛋白糖巨肽；应用前景

TheBiologicalCharacteristicsandApplicationProspectofCaseinProteinPeptides

*

WANGWei-jun1,TONGYong-wei2，，SHIHong3

（1.TianjinEngineeringCenterofFoodProcessing,TianjinUnversityofScienceandTechnology,Tianjin300457,China；2.TianjinFoodResearchInstitue,Tianjin301609,China；3.Departmentofagronomy,TianjinAgriculturalUniversity,

Tianjin300384，China）

Abstract:Caseinisaproteinthathaseffectinnutritionbutalsohassignificantimpactonphysiology.Itistheimportantsourceofbioactivepeptides,sofardozensofbioactivepeptideshavebeenhydrolysedandwidelyacknowledgedforyears.CGMPisasialylatedmacropeptidewhichisformedbytheactionofrennetonκ-caseinwhichhasauniquenutritionalandphysiologicsignificance,CGMPcanbeextensivelyusedinhealthfoodandmedicine.

Keywords:casein；bioactivepeptides；caseinoglycomacropeptide（CGMP）；applicationprospect生物活性肽，又称功能肽，是指具有一定生理功近年来的研究表明，大量生物活性肽能的多肽化合物。

通过蛋白酶水解，从作为营养或贮藏功能的蛋白质资源中分离出来并得到确认。20世纪90年代已有大量从各种蛋白质中水解得到生物活性肽的报道，但研究最集中的还是动物乳蛋白，不仅由于乳中的蛋白质在个体免疫保护与生长调节中所具有的生理功能，而且还由于乳中的蛋白质资源丰富，价格相对低廉，易进行工业化生产。研究表明，通过水解所获得的生物活性肽，其分子量较小，在小肠内可以以完整肽段的形式被人体吸收，安全性好，不会引起人体的免疫排斥反应，加之其生理功能强、用量少的独特优势，已越来越多地引起人们的重视，其工业化生产也成为当前功能性食

作者简介：王维君（1983—），男（汉），助理工程师，硕士，研究方向：功能食品。

*通信作者：佟永薇（1980—），女（汉），工程师，在职研究生，研究方向：生物制药。

品和生物医药行业发展的大趋势。1

酪蛋白生物活性肽的生理功能

乳汁是幼小哺乳动物赖以生存的主要食物来源，酪蛋白作为乳汁中的主要成分，约占牛奶总蛋白的80%，不仅为机体提供了丰富的氨基酸，而且还是生这是动物长期进化的自然结物活性肽的主要来源[1]，

果。刚出生的婴儿部分生理功能尚未健全，需要从母体获得一些活性物质才完成其生理功能的调节作用，而这些活性物质，除了乳汁中本身含有的各种生长因子、调节因子和免疫球蛋白之外，酪蛋白来源的多种生物活性肽也是其完成生理功能所必不可少的重要成分。酪蛋白包括有多种活性序列，这些生物活性肽均以无活性的形式存在于酪蛋白中，只有用适当的蛋白酶水解并从酪蛋白中释放出来之后，才成为具有生理活性肽段。近年来的研究结果表明，酪蛋白不仅在体内能够水解释放生物活性肽，在体外，调节适当的pH值、温

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1.1

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度和酶解时间，也能够产生大量的生物活性肽，并将之应用于食品和医药行业。

免疫活性肽（ImmunologicCompetencePeptides）免疫活性肽具有多方面的生理功能，它不仅在生物体内起重要的免疫调节作用增强机体的免疫力，而且还刺激机体淋巴细胞的增殖和增强巨嗜细胞的吞噬能力，提高机体对外界病原物质感染的抵抗能力。一些免疫活性肽，如来源于κ-酪蛋白的三肽片段能够显著增强人外周淋巴细胞的增殖能力，β-酪蛋白的193-202残基片段也有类似的生理功能。动物试验表明，免疫活性肽能增强鼠腹腔巨嗜细胞对绵羊红细胞的吞噬作用，注射24h后，能增强小鼠对肺炎克氏杆菌感染的抵抗能力，酪蛋白来源的免疫活性肽对人外免周血淋巴细胞增殖具有刺激或抑制的作用。目前，疫活性肽及其生理功能作用机制的研究处于热点。1.2

抗血栓肽活性肽（AntithromboticPeptides）酪蛋白血小因子是来源于牛κ-酪蛋白c-末端的一类生物活性肽，由于其能抑制ADP激活的血小板聚合作用，同时还能抑制人血纤维蛋白原γ-链与血小板表面特异位点的结合，故具有抗血栓形成的生理功能。1.3

矿质元素结合肽（MineralBindingPeptides）酪蛋白磷酸肽（CaseinPhosphorPeptides,CPPs）是目前研究最多的矿物质元素结合肽。在体内，酪蛋白磷酸肽能与多种矿物质元素结合形成可溶性的有机磷酸盐，充当许多矿质元素特别是钙离子在体内运输的载体，能够促进小肠对钙离子和其它矿物质元素的近年来，已从αs1-酪蛋白、αs2-酪蛋白和β-酪蛋白吸收。

的酶解物中获得多种酪蛋白磷酸肽。尽管这些酪蛋白磷酸肽的氨基酸序列各异，但它们具有共同的结构特征，大多数酪蛋白磷酸肽具有以下结构：Ser-Ser-Ser-Glu-Glu，现已证明，这种结构对于发挥其生理功能是必不可少的。不同结构酪蛋白磷酸肽结合钙离子的能力差异很大，这种差异可能与离磷酸结合位点较远的氨基酸残基的极性有关。1.4

酪蛋白糖巨肽（CaseinoGlycomacroPeptide）κ-酪蛋白是酪蛋白的一种，这是酪蛋白中惟一含在牛脱脂乳中含量约占总有糖成分的生物活性肽[2]，

酪蛋白的30%。酪蛋白糖巨肽是从乳清中κ-酪蛋白经凝乳酶降解产生的含有糖链的多肽片段，通常作为酪蛋白胶束的一部分，位于胶束的外缘部位[3]。酪蛋白Alais糖巨肽最早是在1953年引起研究人员的注意，等发现经过凝乳酶处理的牛乳以及酪蛋白盐溶液中，12%三氯乙酸（TCA）溶液的可溶性氮含量明显增加。此后，人们主要关注凝乳酶对酪蛋白的作用机制。自

从1956年Waugh等发现了κ-酪蛋白以后，1956年Delfour等发现了k-酪蛋白的特定位置经凝乳酶切断，生成不溶的副κ-酪蛋白和TCA可溶的酪蛋白糖聚肽被称两部分[4]。通常此可溶性的多肽含有较多的糖链，为“糖巨肽”，而酪蛋白来源的此类肽则统称为CGMP。22.1

酪蛋白糖巨肽的分离制备技术沉淀法

沉淀法分离CGMP主要是利用乳中不同蛋白质之间等电点和热稳定性的差异而对其进行分离纯化，其中主要包括热沉淀法和化学沉淀法。Tanimoto[5]利用热处理的方法加热乳清，使其他蛋白质热变性沉淀后分离CGMP，采用此种方法分离造成乳清蛋白的热变性，其副产品不能够重复利用，造成了资源的浪费。Berrocal[6]和吴疆[7]分别采用乙醇和三氯乙酸（TCA）对初分离的乳清液进行沉淀处理，产生的上清液收集后冻干制备CGMP。采用化学沉淀法由于引入了其他不易清除的有毒化学成分，且其分离工艺复杂，因而工业化生产困难。2.2

超滤法

超滤法是根据CMGP在不同pH条件下所具有不同的分子量大小而对其进行分离纯化。当pH4.0时，超滤膜截留分超滤后得到的CGMP分子量为50000，

为了缓解乳清中大量灰分和乳糖对于子量为20000[5]。

超滤膜的污染问题，需要对乳清进行稀释，耗费了大量的水和能源。2.3

层析法

将乳清通过离子交换柱对CGMP进行分离是目前较为简便的试验方案。此种方法虽然操作简便，但分离材料价格昂贵，分离效率不高，分离条件的选择和控制较为困难，不利于用进行工业化分离。2.4

膜分离法

采用膜分离制备CGMP在快速分离的同时兼有提纯和精制的效果，简化生产了工艺、降低了能浓缩、

耗、缩短了生产周期、提高了产品回收率和产品质量。国外大多数乳品企业采取此种方法分离制备CGMP[8]。此外，基于膜分离的超滤法、沉淀法可对CGMP进行更好的分离，是未来产业化发展的方向。33.1

酪蛋白糖巨肽的生物活性调节免疫系统

对于CGMP，更多的研究集中在对它所携带的糖链上，在目前已经发现的几种糖中，Gal为半乳糖、

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重要原料。4展望

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NeuNac为N-乙酰神经氨酸（唾液酸）、GalNAc为N-乙酰氨基半乳糖。糖链主要有以O-糖苷型结合的2种其中90%以上的结合糖链中性糖链和3种酸性糖链，

都含唾液酸，因此在体内防御机制中起着重要的作用。Otani[9]等研究表明，水解κ-酪蛋白后得到的CGMP，可抑制由伤寒沙门氏菌脂多糖（LPS）所引起的老鼠脾细则其失去这样的抑制功胞增殖。若经过唾液酶处理，

能，证明唾液酸是CGMP中重要的活性物质。将加入CGMP后培养的细胞对比未加入的细胞，用抗κ-酪蛋白的抗体染色，只有用CGMP培养的细胞保留了抗κ-酪蛋白的抗体，这表明是CGMP结合到了细胞表面并起了作用[10]。Yun[11]等通过研究CGMP对LPS所引起的脾细胞IgA的作用，证实了CGMP对激素免疫系统有向上调节的作用。3.2

抑制胃液分泌

实验证明CGMP可以抑制狗的胃液分泌和减慢胃肠的蠕动，并且影响胃肠道激素的释放，调节胃肠活动。动物进食牛乳后，酪蛋白可在胃肠道蛋白酶的作用下产生一些具有食物活性的短肽，这些生物活性肽能够调节胃肠活动，降低胃酸分泌，减慢胃肠蠕动的速度，因此能够促进食物的充分消化，增强生物体对食物的吸收功能。动物进食含有酪蛋白的食物后，在肠道内检测到κ-酪蛋白的1～23、165～199残基序列、β-酪蛋白的193~209残基序列和κ-酪蛋白的106~169残基序列相同。3.3

促进双歧杆菌生长

双歧杆菌可以抑制病原细菌生长，因而能够预防Gyorgy[12-13]等首次发现人乳中存在促进双胃肠道疾病。

杆菌生长的活性因子，同时证明了人初乳的活性约为人乳的1倍，人初乳活性为牛初乳的10倍，牛初乳活性约为牛乳的10倍。Azuma[14]等发现从人乳中水解的CGMP即使在浓度很低的情况（500mg/L），也可有效的促进双歧杆菌生长。

3.4抑制流感病毒红细胞凝集素

流感病毒侵染靶细胞时，若表面有唾液酸，流感病毒就会与唾液酸相结合，保护细胞免受感染。含唾液酸的物质可保护细胞免受感染[15]。研究表明[16-17]CGMP中的唾液酸可起到抑制流感病毒红细胞凝集素的作用。此外，由于CGMP还能够抑制变形链球菌的附着，预防龋齿并使牙齿重新无机化。3.5

CGMP的其他生物活性

CGMP还具有独特的营养特性。CGMP糖链中含有较多的支链氨基酸和氨基葡萄糖，可以保护机体免受肝脏和肠道疾病的困扰，此外，由于CGMP不含有

芳香族氨基酸，其可作为苯丙酮尿症患者饮食治疗的

近年来酪蛋白源的生物活性肽方面的研究进展迅速，其生理功能越来越引起人们的重视，并日趋成为乳品领域研究的焦点。到目前为止，已经发现了几十种具有重要生理功能的生物活性肽，这些肽类具有非常重要和广泛的生物学功能和调节功能，在生物和营养方面的功能为其规模生产提供了广阔的市场。

目前，一些生物活性肽已经能够进行大规模的工业化生产，但对于大多数酪蛋白来源的生物活性肽来说，其工业化生产还具有一定的难度，主要是因为这些生物活性肽在酪蛋白酶解液中分离和提纯难度较大；检测手段和技术不成熟；生理机制尚不清楚；对其生理机能还缺乏足够的证据。这些都是阻碍酪蛋白源生物活性肽工业化的主要因素，也是今后研究的重点所在。

我国人口众多，具有巨大的蛋白资源，但这些蛋白资源的利用率低下，而通过基因工程、蛋白质工程和化学合成的方法生产生物活性肽又需要相当大的投入，而且其安全性还需要研究，所以加强通过水解丰富蛋白制备生物活性肽的研究十分必要。目前，国外已经从酪蛋白类及人乳酪蛋白中分离到了具有阿片活性，免疫活性，金属离子结合活性等多种生物活性肽，研究工作非常活跃，而我国在这方面的研究较少。随着生物活性肽的研究的深入进行，酪蛋白活性肽在食品、医疗、农业等领域显现出非常广阔的应用前景。参考文献：

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AQUANEERING水生饲养系统在

斑马鱼养殖中的应用

徐斌，张旭，刘锐，郑来云，陈春，张勇，张寅豹（天津出入境检验检疫局，天津300042）

摘要：主要介绍利用AQUANEERING斑马鱼水生饲养系统饲养和繁殖斑马鱼的方法。该系统在有限的空间内，为斑马鱼提供了能达到的最清洁的环境，日常维护很简单。不仅饲养非常方便，而且也很适用于对斑马鱼研究。关键词：AQUANEERING水生饲养系统；斑马鱼；繁殖

TheApplicationofAquaneeringZebrafish（Danio)AquaticHousingAystemtoBreedZebrafishXUBin,ZHANGXu,LIURui,ZHENGLai-yun,CHENChun,ZHANGYong,ZHANGYin-bao（TianjinEntry－ExitInspectionandQuarantineBureauofP．R．China，Tianjin300042,China）

Abstract:Thispaperdescribesthemethodofbreedingzebrafishintheaquaneeringzebrafish（danio）aquatichousingsystem.TheequippedsystemsprovidesthecleanestZebrafishenvironmentavailableinacompactspace,routinemaintenanceisverysimple.Theracksystemisnotonlyanefficientmethodtobreedzebrafish,andalsoveryconveniencetoZebrafishresearchprotocols.

Keywords:aquaneeringzebrafish（danio）aquatichousingsystem；zebrafish（danio）；breed

斑马鱼（Daniorerio）属鲤科短担尼鱼属，俗称蓝条花条鱼、斑马担尼鱼，是原产于印度、盂加拉国等水鱼、

域的一种小型热带鱼。其身体细长、尾部稍侧扁从微尖，臀鳍较长，尾鳍呈叉形。体侧有像斑马一样的纵向条纹。成鱼体长为3cm～4cm，肉食性，主要以水蚯蚓、红虫为食[1]。斑马鱼是近些年发展起来的一种脊椎动

作者简介：徐斌（1971—），男（汉），工程师，本科，研究方向：毒理学。

物模式生物，由于其具有个体小、产卵多、发育快、体外胚胎透明、易于观察、饲养简便等优点，很快成为受精、

遗传学、环境毒理学、免疫学等学科分子发育生物学、的模式生物。1

AQUANEERING

斑马鱼水生饲养系统

AQUANEERING斑马鱼水生饲养系统是

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