動物源性抗疲勞肽研究與功能食品開發(fā)進展

張穎，廖森泰，，王思遠，鄒宇曉

動物源性抗疲勞肽研究與功能食品開發(fā)進展

張穎1，*廖森泰1，2，王思遠2，鄒宇曉2

（1.華南農(nóng)業(yè)大學食品學院，廣東廣州510642；2.廣東省農(nóng)業(yè)科學院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)部功能食品重點實驗室，廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室，廣東廣州510610）

動物源性抗疲勞肽是由動物自身的器官或組織產(chǎn)生的或者從動物體內蛋白水解得到的，具有緩解疲勞作用的肽類物質。對動物源性抗疲勞肽的來源和作用機制相關理論進行了總結與簡單論述，并對國內市場上已獲批的相關保健食品等，從原料、配方等方面進行了對比分析，提出了動物源性抗疲勞肽產(chǎn)品的應用前景與發(fā)展方向。

抗疲勞；生物活性肽；作用機理；功能食品

疲勞是指機體生理過程不能將其機能持續(xù)在一個特定水平或器官不能維持其預定的運動強度[1]，是人體腦力或體力活動到一定階段出現(xiàn)的生理現(xiàn)象，它會引起運動能力下降、工作效率降低等不良影響。由于現(xiàn)代人生活節(jié)奏快，容易感到疲勞，因此安全健康又有效的緩解疲勞功能食品的研究與開發(fā)備受關注和推崇。研究人員在不斷的醫(yī)學實踐和探索中發(fā)現(xiàn)，許多生物活性肽具有緩解體力疲勞、增強肌肉力量、維持并提高運動能力等良好功效[2]。與因具有毒副作用而限量添加的咖啡因、古柯堿、激素等抗疲勞藥物相比，抗疲勞活性肽具有生物效價高、安全低毒、營養(yǎng)性高等優(yōu)點，并且來源廣、種類多、易吸收、成本低，是一種極具開發(fā)潛力的抗疲勞功能食品基料。近年來，國內外研究者在抗疲勞肽的生產(chǎn)制備、化學生物學基礎、活性及量效構效關系等方面開展了大量研究，還開發(fā)出相關產(chǎn)品并推向市場。重點對動物源性抗疲勞肽的來源、作用機制及產(chǎn)品開發(fā)進行總結與論述，旨在為抗疲勞功能性產(chǎn)品的研究和開發(fā)利用提供研究基礎及理論參考。

1 動物源性抗疲勞肽的來源

動物源性抗疲勞活性肽是由動物自身的器官或組織產(chǎn)生的或者從動物體內蛋白水解得到的，具有緩解疲勞作用的肽類物質。按照其存在方式的不同，可以分為內生肽和蛋白水解肽。

1.1 內生抗疲勞肽

肌肽是已證實有抗氧化、抗疲勞、抗衰老功能，大量存在于動物肌肉和腦等有氧代謝活躍組織中的二肽[3]。增加肌肉內肌肽的含量，可以延緩疲勞和改善運動性能，特別是高強度運動[4]。肌肽作為營養(yǎng)強化劑，可以抑制脂質自動氧化、螯合金屬離子、清除自由基，以減少合成抗氧化劑的需要和提高食品營養(yǎng)價值[5]，在防治衰老及抗疲勞等作用方面具有廣泛的應用價值[6]。

谷胱甘肽（Glu-Cys-Gly）作為動物體內最常見的一種抗氧化肽，主要存在于動物肌肉、肝胰腺和血液中，可以有效地抑制脂質過氧化和含巰基蛋白質的氧化。谷胱甘肽參與體內的三羧酸循環(huán)及糖代謝，激活多種酶，促進糖類、脂肪和蛋白質的分解，有效提供機體運動所需的能量，緩解機體疲勞[7]。

肌肽、谷胱甘肽作為動物主要的內源性抗疲勞肽，可通過直接提取分離純化或人工合成獲取，但這2種方法的成本都較高，難以大規(guī)模生產(chǎn)應用。

1.2 動物蛋白水解抗疲勞肽

動物蛋白水解抗疲勞肽是指通過動物蛋白降解獲得具有抗疲勞作用的生物活性肽。近些年，國內外研究者利用海洋動物、哺乳動物、昆蟲等不同動物蛋白水解制備出抗疲勞肽，并通過現(xiàn)代分離純化及分析手段確定其活性組分。

昆蟲資源豐富，且大部分的可食用昆蟲高蛋白、低脂肪，酶解后產(chǎn)品的品質、營養(yǎng)和消化利用性能進一步改善，是制備生物活性肽優(yōu)質來源。研究發(fā)現(xiàn)，雄蠶蛾[8]、蠶蛹[9]、螞蟻[10]、大麥蟲[11]都具有一定的緩解機體疲勞作用。李高揚[12]利用胃蛋白酶酶解蠶蛹蛋白制備抗氧化肽，通過Sephadex G-25凝膠層析和DEAE離子交換對蠶蛹多肽進行分離純化，并得到含有酪氨酸基團分子質量為892 Da的單一物質。任堯[13]將寬體金線蛭、東亞鉗蝎蛋白酶解得到的產(chǎn)物依次通過離子交換色譜、凝膠過濾色譜、制備型反相高效液相色譜（RP-HPLC）進行分離，成功制備了2種既具備良好抗凝血活性，又顯示出較好抗疲勞功效的活性肽，其序列分別為His-Asp-Phe-Leu-Asn-Asn-Lys-Leu-Glu-Tyr-Glu（Mr：1 422.0 Da）和Val-Glu-Pro-Val-Thr-Val-Asn-Pro-His-Glu（Mr：1 119.8 Da）。

目前大多數(shù)研究顯示，從水產(chǎn)動物的肌肉蛋白質、內臟、皮等蛋白水解液中能分離純化得到具有抗疲勞作用的生物活性肽。Ren J等人[14]用復合酶水解草魚蛋白，通過超濾及系列色譜技術對酶解液進行逐級純化后，最終用RP-HPLC-ESI-MS-MS對具有抗疲勞功能的草魚蛋白活性肽中功能肽段的氨基酸序列組成進行鑒定，得到目標肽段的氨基酸序列為Pro-Ser-Lys-Tyr-Glu-Pro-Phe-Val，分子質量為966 Da。You L等人[15]采用凝膠過濾色譜、半制備型和分析型RP-HPLC等系列技術分離泥鰍多肽，首次發(fā)現(xiàn)具有抗氧化活性的四肽（Pro-Ser-Tyr-Val），分子質量為464.2 Da，并通過動物試驗證明有一定的抗疲勞和抑制癌細胞增殖作用。除此之外，海參、海龍、扇貝、鮭魚等中也分離出了具有抗疲勞功能的活性肽。海洋動物多種多樣，含有大量寶貴的蛋白資源，其數(shù)量和種類都遠遠超過陸地，具有巨大的開發(fā)和利用空間[16]。

當前，關于畜禽等動物肉源抗疲勞肽的研究并不多。據(jù)報道，豬皮中含有豐富的膠原，蛋白含量高達33%。婁文娟[17]以豬皮明膠為原料酶解制備抗氧化肽，并通過動物模型來證明了確實具有抗疲勞功效。Li W等人[18]從豬脾臟中分離出十肽CMS001（Pro-Thr-Thr-Lys-Thr-Tyr-Phe-Pro-His-Phe），繆?？〉热薣19]用木瓜蛋白酶酶解得到驢骨蛋白多肽，朱方[20]以烏雞為原料制備抗疲勞活性肽，通過小鼠試驗表明其具有抗疲勞作用。

原料的選擇是功能食品開發(fā)的關鍵，一般選擇原則是資源豐富、蛋白含量高、氨基酸種類齊全、可提高附加值的原料，因此低值水產(chǎn)和昆蟲是抗疲勞肽開發(fā)的重點方向，也是抗疲勞肽開發(fā)的理想原料。

2 抗疲勞肽的作用機制

近年來，研究發(fā)現(xiàn)某些生物活性肽具有一定的抗疲勞功效，但其作用機理尚無明確定論，綜合各文獻報道，抗疲勞肽作用機理可能與以下幾個特征有關。

2.1 能量代謝

《保健食品檢驗與評價技術規(guī)范》規(guī)定：動物負重游泳試驗結果為陽性，且血乳酸、血清尿素、肝糖原/肌糖原3項生化指標中任意2項指標為陽性，可判定該受試樣品具有緩解體力疲勞功能的作用。肝糖原和肌糖原為機體內糖儲備的2種形式，是糖代謝的重要能源物質，研究發(fā)現(xiàn)多肽可促進糖原合成，為機體提供能量。胡太超等人[21]研究表明，鹿茸多肽可以提高肝糖原和肌糖原的儲備量或降低運動過程中糖原的消耗，從而延長糖代謝時間，延緩疲勞的產(chǎn)生。同時，當機體處于疲憊狀態(tài)，糖類供能不足，蛋白質就會參與代謝供能，由于多肽比蛋白質吸收快，補充多肽能為機體迅速提供氮源，更有利于緩解疲勞。

2.2 清除代謝產(chǎn)物

疲勞會使機體產(chǎn)生大量廢物產(chǎn)物，如乳酸、過氧化脂質、脂褐素等。這些有害的代謝產(chǎn)物在肌肉組織中積聚，破壞內環(huán)境穩(wěn)定，損害肌細胞，三磷酸腺苷合成減少，膜三磷酸腺苷酶活性受到抑制，膜功能障礙，肌漿網(wǎng)的鈣離子轉運能力下降，導致骨骼肌疲勞[22]。運動疲勞造成機體代謝產(chǎn)物（如乳酸及氨）的大量積累，但劉鈞發(fā)[23]將麻蝦蛋白質酶解得到的多肽飼喂小鼠4周后，發(fā)現(xiàn)能夠有效延長小鼠力竭游泳的時間，而乳酸恢復速率加快、尿素氮含量明顯降低，從而起到抗疲勞作用。

2.3 清除自由基

長時間、劇烈運動會影響自由基代謝及機體的抗氧化能力，導致體內自由基增加、脂質過氧化程度加強、對組織破壞程度增加[24]，從而引起機體疲勞。具有抗氧化性的生物活性肽是有效的自由基清除劑，肽的抗氧化能力與氨基酸組成和排列順序、肽的疏水性和結構等因素有關。大部分抗氧化肽在N端含有疏水性氨基酸（如Val或Leu），并且序列中含有Pro，His，Tyr，Trp和Cys等氨基酸[25]。含疏水性氨基酸的寡肽能夠順利地通過磷脂雙分子層，更有利于這些氨基酸在細胞內發(fā)揮抗氧化作用[26]；且其脂肪烴側鏈使肽與多不飽和脂肪酸的相互作用增強，或易于與自由基結合，從而抑制脂質過氧化反應[27]。到目前為止，從牡蠣[28]、鮐魚[29]、蛋清[30]等蛋白中制備出的生物活性肽能夠不同程度地清除DPPH自由基、羥基自由基、超氧陰離子自由基或脂質過氧化自由基等，并具有抗疲勞作用。

2.4 促進修復損傷組織

力竭性運動導致線粒體膜結構和功能的破壞，能量生成減少，因而產(chǎn)生運動性疲勞[31]。聶曉莉等人[32]建立疲勞型亞健康大鼠骨骼肌模型，測得丙二醛（MDA）含量升高，超氧化物岐化酶（SOD）下降，線粒體形態(tài)發(fā)生顯著性變化，出現(xiàn)細胞凋亡趨勢，PGC-1α和AMPK mRNA表達水平明顯降低。有人研究通過小分子肽減少自由基對線粒體的損害，保護其結構和功能，延緩運動性疲勞的發(fā)生。周彥嬌[33]通過小分子肽CMS008和CMS001對小鼠運動性疲勞及慢性疲勞綜合癥影響的試驗發(fā)現(xiàn)，游泳90 min時生理鹽水組小鼠已接近力竭，供能細胞器線粒體功能受到損害，線粒體的“鈣超載”以及肌漿網(wǎng)大量自由基堆積；而通過灌喂CMS008能明顯減輕運動引起的心肌、骨骼肌線粒體損傷，降低力竭運動時MDA的升高和增加SOD的活性，這說明CMS008通過減輕運動引起的氧化損傷、增強機體抗氧化系統(tǒng)酶的活性發(fā)揮抗疲勞作用。

2.5 細胞相關酶

細胞內含有大量與能量代謝有關的酶類，如丙酮酸激酶（PK）、蘋果酸脫氫酶（MDH）、琥珀酸脫氫酶（SDH）、乳酸脫氫酶（LDH）、肌酸激酶（CK）、超氧化物岐化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）等。因此，通過研究能量代謝酶的活性及含量變化對機體能量代謝的影響，可以更好地探明抗疲勞作用機制。有氧運動可以提高三羧酸循環(huán)代謝酶SDH和MDH的活性，即提高有氧代謝能力；而無氧運動則提高糖酵解限速酶PK的活性，即提高無氧代謝能力。郭光明[34]試驗證明，經(jīng)過不同強度的跑臺訓練后，補充海參小分子肽，小鼠骨骼肌中SDH，MDH，PK的活性明顯提高。You L等人[35]動物試驗證明，泥鰍蛋白酶解得到的多肽可以提高SOD，GSH-Px和過氧化氫酶（CAT）活性，具有抗氧化和抗疲勞功效。

3 抗疲勞功能食品開發(fā)

3.1 保健食品

截止到2016年7月，國家食品藥品監(jiān)督管理局（SFDA）數(shù)據(jù)查詢結果顯示，我國共審批注冊進口保健食品751個、國產(chǎn)保健食品15 842個，其中緩解體力疲勞功能（含原“抗疲勞”功能）產(chǎn)品2 160個，包括國產(chǎn)2 094個、進口66個，占保健食品總數(shù)的13.63%。隨著社會生活節(jié)奏的加快和國人保健養(yǎng)生意識的加強，抗疲勞保健品的市場需求必將大幅擴大。目前，在SFDA已注冊的2 160個緩解體力疲勞保健食品中，大部分是以西洋參、紅景天、冬蟲夏草等名貴中藥材為原料，成本高、價格貴；也有15個產(chǎn)品配方中主要原料是動物多肽，根據(jù)來源不同可分為5類，以海洋魚皮膠原低聚肽粉、乳清蛋白肽為主要原料的產(chǎn)品各5個，以鮭魚蛋白肽、牡蠣多肽、豬脾多肽為主要原料的產(chǎn)品各1個，為價廉高效的抗疲勞保健食品提供了新路。挖掘天然、安全、高效的動物源性活性肽功能因子，配伍其他中藥材和營養(yǎng)物質（?；撬?、VC、檸檬酸鋅、葡萄糖酸鋅、核糖等），可開發(fā)保健功效突出的產(chǎn)品，除可以緩解體力疲勞外，還具有延緩衰老、增強免疫力、提高缺氧耐受力等功能。

3.2 專利

經(jīng)國家知識產(chǎn)權局（SIPO）數(shù)據(jù)庫檢索結果顯示，動物多肽制品的制備及其應用授權專利共有18條。與現(xiàn)有動物多肽相關保健食品相比較，專利所涉及的原材料更加多樣化，其中原材料使用海洋動物占總數(shù)的66.67%，為動物抗疲勞肽相關產(chǎn)品開發(fā)提供參考價值。動物多肽相關抗疲勞產(chǎn)品專利中涉及的保健功能較為廣泛，且大部分專利涉及多個保健功能，如促進新陳代謝、提高免疫力、抗氧化等。目前，授權專利涉及口服液、顆粒、膠囊、粉劑等傳統(tǒng)劑型，同時還有飲料、餅干等食品形式。

動物多肽相關抗疲勞產(chǎn)品的授權專利見表1。

我國動物種類和數(shù)量豐富，可制備動物源性抗疲勞肽作為功能性食品基料添加到食品中，開發(fā)出具有緩解體力疲勞功能的健康食品。目前，已有鹿茸口服液、鹿茸含片、蠶蛾公酒、牡蠣軟膠囊等一系列以動物為原料的抗疲勞產(chǎn)品生產(chǎn)上市，而生物活性肽比動物蛋白更容易被人體吸收且生物效價高。因此，利用抗疲勞肽開發(fā)相關功能食品將帶來更好的健康效益和市場前景。

4 結語

由于工作壓力大、年齡增長等因素均會使人越發(fā)困倦疲憊，長期以往會對人體身心健康產(chǎn)生危害。在營養(yǎng)與健康產(chǎn)品蓬勃發(fā)展的今天，隨著國人養(yǎng)生保健意識的增強，抗疲勞功能性食品近年來受到熱捧。目前，市場上相關功能食品多采用人參、紅景天、冬蟲夏草等中藥材為主要原料，不僅種類較單一且大部分成本較高。而抗疲勞活性肽來源豐富、成本可控，應用前景十分廣闊，并且能為人體提供能量物質、增強機體的抗氧化能力[36]，起到緩解疲勞的作用?，F(xiàn)如今，國內抗疲勞肽產(chǎn)品的研究開發(fā)已有一定基礎，但還需要從以下2個方面加強：一是加強基礎研究，建立有效的抗疲勞評價方法，探明抗疲勞肽的作用機制，為我國抗疲勞功能食品的開發(fā)提供理論及技術支持；二是挖掘高效的抗疲勞肽功能因子及材料，通過對原料的篩選及配方設計，創(chuàng)新開發(fā)出保健、美味的功能性食品。

表1 動物多肽相關抗疲勞產(chǎn)品的授權專利

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A Review of the Anti-fatigue Peptides Derived from Animal Protein and Its Functional Food

Anti-fatigue peptides derived from animal protein are produced by the animal's own organs or tissues or hydrolysed protein from animals with easing fatigue effect.This review summarizes the source of animal derived anti-fatigue peptides，and expounded their mechanisms.At last，by analyses from the realtive functional foods on domestic market，application future and possible direction of these peptides are pointed out.

anti-fatigue；bioactive peptide；mechanism；functional food

S872

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.07.022

1671-9646（2017）07a-0067-05

2017-05-16

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2013BAD16B09）；公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（201403064）；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系建設專項（CARS-22-ZJ0501）。

張穎（1993—），女，在讀碩士，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品加工。

*通訊作者：廖森泰（1962—），男，碩士，研究員，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品加工。

ZHANG Ying1，*LIAO Sentai1，2，WANG Siyuan2，ZOU Yuxiao2

（1.College ofFood Science，South China Agricultural University，Guangzhou，Guangdong510642，China；2.Sericultural& Agri-Food Research Institute，GuangdongAcademyofAgricultural Sciences，KeyLaboratoryofFunctional Foods，Ministryof Agriculture，GuangdongKeyLaboratoryofAgricultural Products Processing，Guangzhou，Guangdong510610，China）