于志鵬，武思佳，趙文竹，勵(lì)建榮，*，劉靜波

（1.渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧錦州121013）；2.吉林大學(xué)營(yíng)養(yǎng)與功能食品研究室，吉林長(zhǎng)春130062）

海洋貝類蛋白源生物活性肽及肽組學(xué)的研究進(jìn)展

于志鵬1，武思佳1，趙文竹1，勵(lì)建榮1，*，劉靜波2，*

（1.渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧錦州121013）；2.吉林大學(xué)營(yíng)養(yǎng)與功能食品研究室，吉林長(zhǎng)春130062）

海洋貝類作為一種原料大宗廣泛易得的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)資源，是生物活性肽開(kāi)發(fā)的理想原料。本文對(duì)海洋貝類蛋白資源生物活性肽的概念、國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，并重點(diǎn)介紹了肽組學(xué)在活性肽結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用，同時(shí)對(duì)貝類蛋白資源生物活性肽面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)進(jìn)行了分析，旨在為開(kāi)發(fā)海洋貝類蛋白資源及其活性肽提供思路。

貝類，肽組學(xué)，蛋白質(zhì)，活性肽，結(jié)構(gòu)

海洋占地球表面積的71%，動(dòng)物界中28個(gè)主要?jiǎng)游镩T中有26個(gè)生活在水中，蘊(yùn)藏著大量具有多種生物活性的動(dòng)物資源。隨著傳統(tǒng)陸地生物資源的匱乏，海洋生物資源的高值化和可持續(xù)開(kāi)發(fā)成為研究的重點(diǎn)。貝類廣泛存在于各類水體內(nèi)，其肉質(zhì)鮮嫩且營(yíng)養(yǎng)豐富。海洋貝類蘊(yùn)含了大量的蛋白質(zhì)和多肽等活性物質(zhì)，是海洋蛋白資源綜合利用的重要原料之一[1-3]。我國(guó)是世界最大的貝類養(yǎng)殖國(guó)，年產(chǎn)量占世界貝類總產(chǎn)量的60%以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)2012年我國(guó)貝類總產(chǎn)量（包括海水貝類產(chǎn)品和淡水貝類產(chǎn)品）達(dá)到1318萬(wàn)噸，占當(dāng)年水產(chǎn)品總量的22.3%，因此貝類在中國(guó)漁業(yè)經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。我國(guó)的主要經(jīng)濟(jì)貝類有60余種，包括皺紋盤鮑（Haliotis gigantean）、蝦夷扇貝（Patinopecten yessoensis）、紫貽貝（Mytiluedulis）、近江牡蠣（Crassostrea rivularis）、波紋巴非蛤（Paphia undmate）、文蛤（Meretrix meretrix）、雜色蛤仔（Ruditapes varigeata）等[4]。我國(guó)貝類海水產(chǎn)品產(chǎn)量由2005年的1008.14萬(wàn)噸增加到2012年的1264.78萬(wàn)噸，產(chǎn)品量逐年上升，然而高新技術(shù)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)相對(duì)緩慢。

目前海洋貝類高附加值利用主要集中在生物酶解或提取功能成分，對(duì)于扇貝、牡蠣和文蛤等低值貝類資源中的生物活性成分的開(kāi)發(fā)較少[3，5]。貝類作為優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)資源，不僅是人均消費(fèi)量較多的重要蛋白質(zhì)，而且原料大宗廣泛易得，因此貝類蛋白源生物活性肽的開(kāi)發(fā)前景十分廣闊，也蘊(yùn)藏著巨大的商機(jī)，將成為未來(lái)研究的焦點(diǎn)。貝類生物活性肽的研究逐漸增多，但鮮有關(guān)于其研究進(jìn)展的綜述。因此，本文就海洋貝類中生物活性肽的研究進(jìn)展及面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)進(jìn)行綜述，旨在為海洋貝類蛋白資源的高值轉(zhuǎn)化提供參考。

1 生物活性肽的概念與發(fā)展現(xiàn)狀

生物活性肽又稱為功能肽，是指對(duì)生物體的生命活動(dòng)有益或具有生理作用的肽類化合物，是蛋白質(zhì)中20種天然氨基酸殘基以不同組成和排列方式構(gòu)成的從二肽到復(fù)雜的線性或環(huán)形的各種肽類的總稱[6-7]。以前，通常將含氨基酸殘基數(shù)小于10的肽叫寡肽（oligopeptide），10～100個(gè)氨基酸殘基的肽稱為多肽（polypeptide），實(shí)際上肽和蛋白質(zhì)之間并沒(méi)有嚴(yán)格的區(qū)分。根據(jù)現(xiàn)今的命名法則，寡肽為組成少于15個(gè)氨基酸殘基的肽，多肽含約15～50個(gè)氨基酸殘基，超過(guò)50個(gè)氨基酸殘基的肽衍生物則常定義為“蛋白質(zhì)”。一般所說(shuō)的生物活性肽包括現(xiàn)今命名法中的寡肽和多肽，而且生物活性肽依據(jù)功能還可細(xì)分為生理活性肽和食品感官肽。生理活性肽是指能夠調(diào)節(jié)生命活動(dòng)或是具有某種生理活性作用的肽，而食品感官肽指具有調(diào)節(jié)食品品質(zhì)、感官和口味的肽[6，8]。

生物活性肽的研究及產(chǎn)業(yè)化主要集中在美國(guó)、日本和荷蘭等國(guó)，產(chǎn)品原料多來(lái)源于乳制品，生物活性肽的研究目前集中在ACE抑制肽、抗氧化肽、降血糖肽、呈味肽和免疫調(diào)節(jié)肽的制備、純化和結(jié)構(gòu)鑒定等方面[9-12]。隨著組學(xué)技術(shù)（蛋白質(zhì)組學(xué)、肽組學(xué)和營(yíng)養(yǎng)組學(xué)）的快速發(fā)展，也推動(dòng)了生物活性肽的快速發(fā)展，尤其在高效純化和結(jié)構(gòu)表征的研究[13]。目前已經(jīng)商業(yè)化的生物活性肽的功能性食品見(jiàn)表1，水產(chǎn)蛋白資源活性肽尚不多。我國(guó)目前對(duì)生物活性肽的研究主要集中在實(shí)驗(yàn)室研究階段，基礎(chǔ)研究成果的轉(zhuǎn)化逐漸受到重視。

表1 生物活性肽功能食品[14]Table 1 The functional food of bioactive peptides[14]

2 貝類蛋白資源生物活性肽的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展

在過(guò)去的幾十年里，生物活性肽的研究經(jīng)歷了長(zhǎng)足的發(fā)展，水產(chǎn)蛋白資源生物活性肽也隨著技術(shù)的成功應(yīng)用而有所發(fā)展。然而占水產(chǎn)品較大比例的貝類資源蛋白活性肽的開(kāi)發(fā)起步較晚。牡蠣、扇貝和文蛤作為我國(guó)重要海洋貝類資源，除營(yíng)養(yǎng)豐富、味道鮮美外，其蛋白源生物活性肽具有多種生理活性和食品感官活性，貝類蛋白資源生物活性肽的高值化利用將會(huì)大力推動(dòng)水產(chǎn)品加工業(yè)的迅速發(fā)展。

我國(guó)目前對(duì)貝類蛋白資源生物活性肽的開(kāi)發(fā)主要集中在牡蠣、扇貝和文蛤等重要貝類資源的利用。貝類資源生物活性肽的生產(chǎn)制備主要通過(guò)兩種途徑獲得：從貝類體中直接提取天然存在的生物活性肽；通過(guò)生物酶對(duì)貝類蛋白質(zhì)進(jìn)行降解從而獲得具有一定生理活性的肽段。從貝類體中直接提取天然活性肽的方法涉及的技術(shù)操作復(fù)雜，而且提取中用到的有機(jī)溶劑的殘存會(huì)帶來(lái)不安全因素，同時(shí)由于體內(nèi)天然活性肽的含量極低，難以工業(yè)化。目前酶解貝類蛋白資源制備生物活性肽主要利用生物酶解法，關(guān)注的焦點(diǎn)主要在酶解制備和體外活性的篩選上（表2）。我國(guó)目前對(duì)于貝類活性肽的研究處于起步階段，還未對(duì)酶解制備活性肽的純化和結(jié)構(gòu)表征進(jìn)行深入研究。國(guó)外已有報(bào)道指出貝類蛋白酶解產(chǎn)物中存在降血壓活性肽并闡明了活性肽的結(jié)構(gòu)，包括牡蠣蛋白活性肽LF（IC50=126 μmol/L）和Asp-Leu-Thr-Asp-Tyr[15]，色蛤蛋白生物活性肽VEV（IC50=8.7 μmol/L），珍珠貝生物活性肽LVE（IC50=14.2 μmol/L），淡水蛤VKP（IC50=2.6 μmol/L）[1-3]。研究發(fā)現(xiàn)櫛孔扇貝中的天然活性肽Leu-Ala-Asn-Ala-Lys、Pro-Ser-Leu-Val-Gly-Arg-Pro-Pro-Val-GlyLys-Leu-Thr-Leu和Val-Lys-Val-Leu-Leu-Glu-His-Pro-Val-Leu除具有抗氧化活性外還具有免疫調(diào)節(jié)活性[16]。

貝類活性肽的抗氧化和呈味方面的研究起步較早[39-41]，目前研究手段和技術(shù)也較為成熟和系統(tǒng)[24]，而且市場(chǎng)上已有大量的抗氧化肽和呈味肽相關(guān)產(chǎn)品。通過(guò)對(duì)比國(guó)內(nèi)外對(duì)貝類蛋白資源開(kāi)發(fā)生物活性肽的研究水平，發(fā)現(xiàn)目前我國(guó)在貝類資源生物活性肽的開(kāi)發(fā)手段相對(duì)國(guó)外仍有較大差距，主要體現(xiàn)在活性肽的多維純化和結(jié)構(gòu)表征方面。目前已普遍采用多維色譜技術(shù)結(jié)合生物質(zhì)譜技術(shù)進(jìn)行活性肽的高效純化和結(jié)構(gòu)鑒定[42-44]，這些技術(shù)是目前活性肽純化和鑒定所采用的傳統(tǒng)手段，這些技術(shù)已廣泛應(yīng)用在蛋清蛋白、乳蛋白和玉米蛋白等食源性生物活性肽的研究與開(kāi)發(fā)中，并通過(guò)一系列生物活性檢測(cè)手段明確特定結(jié)構(gòu)活性肽的對(duì)應(yīng)生物活性，見(jiàn)圖1。

利用傳統(tǒng)方法開(kāi)展貝類活性肽的研究，研究?jī)?nèi)容主要涉及不同貝類蛋白原料中原蛋白的氨基酸全序列分析、生物蛋白酶的篩選、酶解條件的優(yōu)化、酶解產(chǎn)物的分離純化以及生物活性測(cè)定等內(nèi)容，而這些技術(shù)在目前其他食源性活性肽研究中已非常成熟，對(duì)于貝類活性肽的前期研究具有重大的參考價(jià)值。然而貝類蛋白源活性肽的后續(xù)研究中必將會(huì)面臨當(dāng)前食源性活性肽深入研究所面臨的困境，即純化中高活性肽段的丟失以及純化和結(jié)構(gòu)表征周期長(zhǎng)等問(wèn)題。

表2 貝類蛋白源生物活性肽Table 2 Bioactive peptides of shellfish proteins

圖1 傳統(tǒng)方法在活性肽研究中的應(yīng)用[45]Fig.1 Application of some biological activities of peptides used with traditional methods[45]

3 肽組學(xué)在活性肽研究中的應(yīng)用

肽組學(xué)是研究低分子量蛋白質(zhì)和活性肽及其變化規(guī)律的科學(xué)，主要涉及活性肽及其前體蛋白的結(jié)構(gòu)鑒定、特定功能活性肽的水解最優(yōu)化、活性肽結(jié)構(gòu)及活性的預(yù)測(cè)以及定量構(gòu)效關(guān)系等，是近些年快速發(fā)展的一種可大規(guī)模表征活性肽的技術(shù)[45-48]。肽組學(xué)研究對(duì)象分為兩類：一類為體內(nèi)自身存在的活性肽；另一類為體內(nèi)蛋白質(zhì)經(jīng)特殊水解酶酶解產(chǎn)物。因此，肽組學(xué)在水產(chǎn)蛋白源活性肽的研究中既可以闡明天然存在的活性肽，又可以表征酶解作用后產(chǎn)生的活性肽結(jié)構(gòu)。肽組學(xué)在活性肽的結(jié)構(gòu)表征研究中，主要通過(guò)串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)快速高效鑒定新的活性肽的序列和結(jié)構(gòu)，并借鑒肽數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索和構(gòu)效關(guān)系預(yù)測(cè)[45，49-51]。肽組學(xué)這一新技術(shù)在解決活性肽的高效結(jié)構(gòu)表征領(lǐng)域的應(yīng)用，有望能夠突破目前存在的瓶頸問(wèn)題。借助肽組學(xué)快速、高效的特點(diǎn)，將肽組學(xué)技術(shù)應(yīng)用于活性肽活性組分的結(jié)構(gòu)表征是活性肽的未來(lái)研究發(fā)展方向之一，國(guó)際上已有多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)用于肽組學(xué)研究，如BIOPEP（http：//www.uwm.edu.pl/biochemia/）和PepBank（http：//pepbank.mgh.harvard.edu/）等。目前，肽組學(xué)在活性肽研究中已有運(yùn)用[49-50，52]，并闡明了一些活性肽的結(jié)構(gòu)，如VPP、RY、PYVRYL、NIPPLTQTPV等，研究中主要通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)中蛋白酶對(duì)原蛋白進(jìn)行模擬水解獲得肽序列，而后通過(guò)構(gòu)效關(guān)系軟件對(duì)獲得的肽序列進(jìn)行生物活性預(yù)測(cè)與分析，最后進(jìn)行化學(xué)合成技術(shù)合成高活性肽序列并進(jìn)行活性驗(yàn)證。雖然肽組學(xué)在貝類活性肽研究的應(yīng)用尚未見(jiàn)報(bào)道，這些成功的案例為肽組學(xué)在貝類乃至水產(chǎn)蛋白源活性肽結(jié)構(gòu)表征中的運(yùn)用提供了參考。

4 機(jī)遇與挑戰(zhàn)

水產(chǎn)動(dòng)物蛋白源活性肽的研究逐漸成為研究的焦點(diǎn)，海洋貝類生物活性肽憑借其原料易得、價(jià)格低廉而營(yíng)養(yǎng)高等諸多優(yōu)勢(shì)被人們看好。盡管海洋貝類生物活性肽的研究逐漸深入，但有關(guān)生物活性肽的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)和安全評(píng)價(jià)等方面研究較少，認(rèn)識(shí)還不深入。生物活性肽產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)亟需解決兩個(gè)問(wèn)題：一是吸收轉(zhuǎn)運(yùn)，生物活性肽發(fā)揮其功能的作用機(jī)制需要深入的研究，研究發(fā)現(xiàn)生物活性肽并不能直接被胃腸道吸收進(jìn)入血液循環(huán)，其功能的發(fā)揮可能直接由腸腔或小腸壁上的受體介導(dǎo)的；二是安全性，在評(píng)價(jià)這些對(duì)人體有益的功能食品時(shí)，必須密切關(guān)注其副作用，這些副作用（細(xì)胞毒性和變態(tài)反應(yīng)）有的是活性肽本身自帶的，有的是活性肽食品加工過(guò)程中不可避免的副產(chǎn)物所引起的，因此在關(guān)注食源性生物活性肽的功能性的同時(shí)，更要注重活性肽的安全性評(píng)價(jià)以及食品生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制。這兩個(gè)問(wèn)題的解決則需要通過(guò)對(duì)貝類蛋白資源活性肽進(jìn)行多維純化和結(jié)構(gòu)鑒定，獲得高純度結(jié)構(gòu)明確的生物活性肽序列。肽組學(xué)技術(shù)以及計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的蓬勃發(fā)展并在食品領(lǐng)域的成功運(yùn)用，為該問(wèn)題的解決提供了有效的解決途徑。

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Research progress on the study of bioactive peptides from shellfish proteins and peptidomics

YU Zhi-peng1，WU Si-jia1，ZHAO Wen-zhu1，LI Jian-rong1，*，LIU Jing-bo2，*
（1.College of Chemistry，Chemical Engineering and Food Safety，Bohai University，Jinzhou 121013，China；2.Lab of Nutrition and Functional Food，Jilin University，Changchun 130062，China）

Marine shellfish as a widely accessible protein resource consumed worldwide shows significant promise as potential resource of food-derived peptides.The current work addresses the concept and research process of biological active peptide from marine shellfish proteins.Moreover，important challenges and the most realistic options in the utilization of peptidomics were evaluated，aimed to development of marine shellfish protein resources and their bioactive peptides.

shellfish；peptidomics；protein；bioactive peptide；structure

TS201

A

1002-0306（2015）22-0384-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.22.071

2015－03－19

于志鵬（1984-），男，博士，講師，研究方向：蛋白質(zhì)及活性肽的功能研究與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，E-mail：yuzhipeng20086@sina.com。

*通訊作者：勵(lì)建榮（1964-），男，博士，教授，研究方向：水產(chǎn)品加工，E-mail：lijr6491@163.com。

劉靜波（1962-），女，博士，教授，研究方向：營(yíng)養(yǎng)與功能食品，E-mail：ljb168@sohu.com。

國(guó)家科技支撐課題“食源性功能肽生物制備技術(shù)研究”（2012BAD00B03）。