大豆多肽生物活性研究進展

◎ 賴春燕，芮 馨，霍維月，繆京言，張 鶴，王 淳，宋秋實，汪 芳，沈新春

(南京財經(jīng)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇高校糧油質(zhì)量安全控制及深加工重點實驗室，江蘇 南京 210023）

大豆作為原產(chǎn)于我國的重要經(jīng)濟作物[1]和油料作物，有著近5 000多年的培育栽種歷史，具有可觀的經(jīng)濟價值以及營養(yǎng)價值。而大豆多肽是大豆蛋白質(zhì)經(jīng)蛋白酶酶解作用后，再經(jīng)特殊處理而得到的蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物。隨著科技的發(fā)展，人們的研究越來越深入，許多研究結(jié)果表明大豆多肽中富含的生物活性成分具有抗癌[2]、降糖、降脂、抗菌、抗疲勞、免疫調(diào)節(jié)、抗氧化[3-5]（延緩衰老）、抗炎及抗高血壓等功效，是一種極具潛力的功能性基料，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。

本文對大豆多肽的酶解制備工藝及其生物活性的研究進展進行了較為系統(tǒng)的總結(jié)，并對大豆多肽生物活性的應(yīng)用進行了展望，旨在充實對大豆多肽生物活性的高效利用的理論知識庫，為針對大豆多肽生物活性的研究貢獻一份力量。

1 大豆多肽的酶解制備工藝

酶水解法是制備大豆多肽最為主流的方法，常用的酶主要有動物蛋白酶、植物蛋白酶和微生物蛋白酶，目前應(yīng)用較廣的主要是枯草桿菌1389、放線菌166、棲土曲霉3942、黑曲霉3350和地衣型芽孢桿菌2709等微生物蛋白酶[6]。

酶解法生產(chǎn)大豆多肽憑借其成熟的技術(shù)手段、較高的反應(yīng)安全性、溫和的水解條件與較低的產(chǎn)業(yè)成本等眾多優(yōu)勢，成為目前大豆多肽工業(yè)化生產(chǎn)的主要方法。酶解產(chǎn)生的大豆多肽具有多樣化的生物活性，對人體可起到抗癌變、降糖、降脂、抗菌、抗疲勞、免疫調(diào)節(jié)功能、抗氧化（延緩衰老）、抗炎及抗高血壓等重要生理作用。因此，利用酶解法來制備大豆多肽顯得格外重要[7-8]。

酶解法所選用的蛋白酶大致分為3種，即以胃蛋白酶、胰蛋白酶等為主的動物蛋白酶、以木瓜蛋白酶和菠蘿蛋白酶等為主的植物蛋白酶和以放線菌、枯草桿菌等為主的微生物蛋白酶。由于酶解法較之發(fā)酵法等方法易于控制，反應(yīng)也較為溫和，得到的相關(guān)多肽的安全性較高，并且可同時降解大豆蛋白中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，較之先前的酸解制備法具有更大的優(yōu)勢，因此成為大豆多肽生產(chǎn)的重要方法[9]。

利用堿性蛋白酶并以大豆分離蛋白為原料，可制取需要的大豆多肽，工藝流程為：大豆分離蛋白→分散→調(diào)pH值→酶解→滅酶→調(diào)pH值→離心分離→脫色、脫苦、脫鹽菌→濃縮→干燥[10]。

2 生物活性

2.1 抗癌活性

目前，通過化學(xué)預(yù)防減緩癌變的進展來降低癌癥的發(fā)病率和死亡率是最有希望的抗癌方法。然而，化療是昂貴的，而且抗癌藥物的副作用會對正常細胞造成損害。因此，從食物蛋白質(zhì)等天然來源中發(fā)現(xiàn)新的抗癌物質(zhì)可以為癌癥預(yù)防和治療提供更好的選擇[2]。

KE等[11]研究發(fā)現(xiàn)大豆發(fā)酵過程中產(chǎn)生的新型化合物闊葉皂苷A（Latifolicinin A）與乳腺癌細胞（MDA-MB-231）增殖的抑制有關(guān)。KIM等[12]從熱酶水解的大豆蛋白中鑒定出一種肽，Met-Leu-Pro-Ser-Tyr-Ser-Pro-Tyr，并發(fā)現(xiàn)其對p388d1細胞系顯示出細胞毒性作用。一種大豆多肽Lunasin可以應(yīng)用為αv-整合素和組蛋白乙?；{(diào)節(jié)劑的拮抗劑，從而抑制非小細胞肺癌細胞的增殖[13]，此外，對于高膽固醇血癥、肥胖、代謝綜合征和相關(guān)的心血管疾病、炎癥和免疫調(diào)節(jié)類疾病，Lunasin也具有很好的保護作用[14]。MITRA等[15]整理、分析往年相關(guān)實驗發(fā)現(xiàn)，大豆異黃酮的攝入可以降低亞洲國家絕經(jīng)前和絕經(jīng)后婦女患乳腺癌的風(fēng)險。

2.2 降糖

血糖過高會導(dǎo)致糖尿病和肥胖等各種問題，大豆作為成本低的產(chǎn)品，生活中容易接觸到，因此研究大豆的降糖特性是有意義的。

體外研究顯示，一種名為胰安肽的37氨基酸大豆肽通過增加胰島素受體底物-1（IRS-1）和蛋白激酶B（AKT）的磷酸化，并提高膜葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白4（GLUT4）水平，從而改善小鼠的胰島素敏感性，最終改善肌糖攝取[16]。大豆纖維（SF）治療對肥胖成年人有益，可顯著降低體重、體重指數(shù)（BMI）、腰圍和葡萄糖等肥胖指標(biāo)[17]。馬利華等[7]研究發(fā)現(xiàn)，肝臟脂肪變性的肥胖大鼠攝入富含異黃酮的大豆蛋白可降低血清促炎細胞因子水平，并進一步發(fā)現(xiàn)，大豆蛋白和伴大豆球蛋白通過降低胰島素敏感性從而升高血糖水平，這種效應(yīng)是由凝血球蛋白介導(dǎo)的肝低密度脂蛋白（LDL）受體蛋白誘導(dǎo)放大降膽固醇作用引起的。

2.3 降脂

高血脂可能會誘發(fā)肥胖、腦梗死、冠心病、聽力下降、痛風(fēng)和膽結(jié)石等一系列癥狀，是一個非常危險的因素，因此務(wù)必要高度重視，積極做好預(yù)防措施。

發(fā)酵豆奶對膽固醇有一定的積極影響，其中高膽固醇血癥組中高密度脂蛋白（HDL）與低密度脂蛋白（LDL）的比值得到了改善，從而降低了得心血管疾病的風(fēng)險[18]，因此，每日適量食用豆制品可能是一種安全、廉價、實用的治療方法，可以減少藥物治療的使用。但是，值得注意的是，大豆多肽能有效降低膽固醇值過高的癥狀，但對正常膽固醇值的人并無降膽固醇的作用。

2.4 抗菌性

在這個醫(yī)療水平高速發(fā)展的時代，人們對各個生物已經(jīng)有了初步的了解，同時也研發(fā)了應(yīng)對多種情況的藥物，但人們?nèi)詴艿郊毦?、真菌的入侵，?dāng)皮膚表面破損或誤食腐敗食物等情況時，容易引發(fā)細菌或真菌感染，導(dǎo)致人體免疫力下降，更容易誘發(fā)其他病癥。因此，為減少細菌對生活、身體健康的影響，對抗菌性因素的研究是非常有必要的。食物的腐敗變質(zhì)是生活中非常容易出現(xiàn)的情況，且其通常是由于微生物的繁殖所引起的，食物的腐敗變質(zhì)使人們自身的身體健康受到影響。在生活中，人們能夠安全地食用大豆，正是因為大豆多肽具有抗菌性。因此，抗菌肽具有極大研究潛力，DHAYAKARAN等[19]研究發(fā)現(xiàn)，大豆肽的抗菌特性、生物相容性和生物降解性可能使其成為目前食品和醫(yī)療領(lǐng)域中使用的無效抗菌劑和抗生素的替代品。

馮林慧[20]研究發(fā)現(xiàn)，從大豆多肽中提取出的大豆球蛋白抗菌多肽（GAP）對黑曲霉有抑制作用，GAP通過對黑曲霉細胞形態(tài)的影響來抑制其活性，具體表現(xiàn)為降低細胞的大小和增加細胞結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，來減少正常黑曲霉細胞的數(shù)量，且隨著GAP濃度的增加，影響更加明顯。與此同時，當(dāng)GAP濃度增加到3 mg·mL-1時，黑曲霉細胞的細胞膜和細胞壁會破損，從而導(dǎo)致細胞質(zhì)的泄露，影響細胞器的正常工作，進一步降低了細胞的活性。此外，GAP還對單增李斯特氏菌有一定的抑制作用，通過降解菌體的DNA，影響其呼吸代謝和抑制相關(guān)酶的活性來破壞其細胞形態(tài)和生理代謝。對于金黃色葡萄球菌，GAP能破壞其細胞膜，增加氧化應(yīng)激反應(yīng)等抑制其生長和繁殖[21]。

除此之外，大豆堿性多肽（GBP）對大腸桿菌的抑制效果隨其濃度的增加而增加，大腸桿菌的內(nèi)外膜的通透性也會隨之增加。而當(dāng)其濃度為200 μg·mL-1時，大豆堿性多肽的抑菌效果達到最佳，并且大腸桿菌被大豆堿性多肽處理時，其細胞的形態(tài)受到的破壞程度會隨著處理時間的增加而增加[22]。并且大豆多肽中還有一種大豆水解蛋白（SPH）被驗證可加強對大腸抗菌的抗菌活性，被應(yīng)用于嬰兒配方奶粉中[23]。

2.5 抗疲勞

疲勞是人們經(jīng)常出現(xiàn)的一種生理狀態(tài)，通常情況下人們會通過飲用咖啡，進行一段時間的休眠、娛樂等方式來緩解自身的疲憊感。但大豆中也含有抗疲勞的成分，TOKUDOME等[24]研究發(fā)現(xiàn)，大豆多肽具有抗疲勞的作用，并且有增加Ⅰ型膠原蛋白的能力。當(dāng)食用大豆多肽之后，自身血液中的肌紅蛋白會減少，導(dǎo)致肌肉的疲勞狀態(tài)會被消除地更快，同時其還能加強人的體能，讓人體內(nèi)血糖處于一個穩(wěn)定的狀態(tài)，從而讓人不易疲勞。

大豆多肽的抗疲勞性在運動飲料中有著較多的應(yīng)用，大豆多肽不易分層，易于加工，且其中所含有的成分能夠適宜地分布于飲料中，使得剛運動結(jié)束的人在快速補充水分的同時，能夠補充鉀、鎂等微量元素。大豆中的異黃酮和多肽等被證實有抗疲勞作用，可以延緩運動疲勞的發(fā)作，提高運動成績[25]。

2.6 免疫調(diào)節(jié)

現(xiàn)今，人們把身體健康的地位放在越來越高的位置之上，市場的保健產(chǎn)品也隨之層出不窮。據(jù)研究表明，不同劑量的大豆多肽在被一只小鼠服用之后，其體內(nèi)巨噬細胞的碳廓清功能得到了很大的增強[26]，這很好的體現(xiàn)出了大豆多肽具有良好的免疫調(diào)節(jié)作用。陳顯兵[27]研究發(fā)現(xiàn)，Lunasin作為從大豆中分離純化出的氨基酸殘基多肽，可以調(diào)節(jié)T淋巴細胞表面I型跨膜糖蛋白配體（FasL）的表達，從而使T淋巴細胞自相殘殺，最終達到抑制T淋巴細胞的目的以及產(chǎn)生破壞滑膜細胞的作用，因此，通過該免疫調(diào)節(jié)，類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者能夠得到良好的治療。

除此之外，WEN[1]研究證明大豆多肽可以促進巨噬細胞的增殖，白細胞介素-6（IL-6）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）的mRNA表達水平也通過大豆肽得到改善。

HUDSON等[28]研究大豆多肽能否作為亞單位疫苗，其中一種無毒的金黃色葡萄球菌腸毒素B（mSEB）被挑為候選疫苗的模型，研究發(fā)現(xiàn)，在對內(nèi)外細胞候選模型本地化后，mSEB的穩(wěn)定性與積累能力和亞細胞的環(huán)境相似。并且，當(dāng)體內(nèi)含有mSEB種子提取物的小鼠接受免疫接種后，該小鼠將在14 d內(nèi)產(chǎn)生明顯的免疫反應(yīng)。

YIMIT等[29]研究大豆肽時，運用近紅外光譜分析大腦血流的技術(shù)測試了大豆肽會對人產(chǎn)生的影響。結(jié)果表明，在人攝入大豆肽后，含有淋巴細胞的類型中淋巴細胞開始減少，顆粒細胞增加，含有顆粒細胞的類型則與前者相反[29]。因此，大豆肽有進行免疫調(diào)節(jié)以及加強大腦功能等益處。

JIANG等[30]研究了大豆肽對肉雞體內(nèi)的腸道的黏結(jié)免疫力的影響。實驗中500只剛出生一天的肉雞被隨機分為5組，前3組飼料分別加入80 mg·kg-1、120 mg·kg-1、200 mg·kg-1大 豆肽，第4組飼料加 入3.2 mg·kg-1抗生素，而第5組飼料不添加大豆肽或抗生素。通過化學(xué)染色劑觀察到高血球細胞（GC）、腸內(nèi)淋巴細胞數(shù)量與糞便隱形高度和隱形深度（V/C）的比例發(fā)現(xiàn)，大豆肽會增加糞便重量，由此表明大豆肽可提高肉雞腸道黏結(jié)免疫力。

2.7 抗氧化（延緩衰老）

過度的氧化應(yīng)激反應(yīng)會導(dǎo)致神經(jīng)元功能損傷甚至是神經(jīng)元的凋亡，劉衛(wèi)云等[31]研究了大豆肽改善阿爾茨海默病小鼠學(xué)習(xí)記憶行為的抗氧化應(yīng)激和抗凋亡機制，結(jié)果表明酶解得到的大豆多肽具有抗氧化能力，通過建立AD動物模型，對阿爾茨海默病小鼠注射不同濃度的大豆多肽溶液，發(fā)現(xiàn)大豆多肽能夠有效地防止阿爾茨海默病的發(fā)展與抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)。

衰老是一種不可抗拒的自然規(guī)律，指在正常情況下生物體發(fā)育成熟后，隨著年齡的增長，自身組織結(jié)構(gòu)的退行性變化和機能的衰退，最終趨向死亡的自然現(xiàn)象，是每個生物體生長發(fā)育的必經(jīng)之路。衰老可以分為兩類。①生理性衰老，指機體在成熟期后出現(xiàn)的生理退化過程，主要體現(xiàn)在各器官組織功能隨年齡增長而發(fā)生的退行性變化。②病理性衰老，即因患某些疾病或受外界因素的影響，而加速衰老的過程[32]。大豆多肽所含的抗氧化性質(zhì)能夠起到延緩機體衰老的作用[33]。

有研究表明，大豆多肽抗氧化活性與其相對分子質(zhì)量有關(guān)。焦寶利[34]采取了響應(yīng)面分析法，綜合考察大豆多肽的還原力和水解度，最終得到了最適條件，并采用了適用于工業(yè)流程的超濾法分離大豆多肽，分別以DPPH自由基、OH自由基、超氧陰離子自由基和還原力為指標(biāo)觀察其抗氧化性質(zhì)，最終發(fā)現(xiàn)大豆多肽各級分子量均有一定的抗氧化作用，并且隨著分子量的逐漸減小，大豆多肽的抗氧化活性逐漸增高，其中分子量3 kDa以下的大豆多肽抗氧化活性較高。

濃度不同的大豆多肽溶液對·O2-、·OH的清除效果也不同，在一定范圍內(nèi)，多肽液濃度越高，清除率也就越好，并在達到一定濃度時，隨著多肽液濃度的升高，清除率并無顯著的變化[35]。馬福建等[35]研究了大豆11S球蛋白水解肽，結(jié)果表明盤曲折疊的多肽鏈形成了復(fù)雜的蛋白質(zhì)，氨基酸殘基的抗氧化能力被隱藏在大豆11S球蛋白分子的內(nèi)部，當(dāng)?shù)鞍妆凰庵?，氨基酸得以暴露，大豆多肽的抗氧化能力也得以表現(xiàn)。

Lunasin的抗癌能力基于其抗氧化和抗炎能力。HERNANDEZ等[36]研究發(fā)現(xiàn)，Lunasin可以有效清除自由基，能夠減少巨噬細胞中脂多糖（LPS）誘導(dǎo)活性氧（ROS）的產(chǎn)生，此外，Lunasin還可以抑制促炎細胞因子——腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和白細胞介素-6（IL-6）的分泌。

FERNANDEZ等[37]研究了生物活性肽Lunasin，發(fā)現(xiàn)用Lunasin治療人類HepG2細胞的20 h可防止由氧化應(yīng)激誘發(fā)谷胱甘肽過氧化物酶（GPx）和氧化氫酶（CAT）增加活性。雖然不能排除Lunasin對抗氧化酶基因表達在整個抗氧化反應(yīng)過程中的潛在影響，但從對抗氧化防御酶特定活性的調(diào)節(jié)方面足以說明其保護機制。

2.8 抗炎

炎癥發(fā)作自誕生以來便一直困擾著人類，情況嚴(yán)重時，人體的器官如心、腎等都會出現(xiàn)局部甚至大部功能性障礙與壞死。這些情況的出現(xiàn)都是由于病毒、細菌等微生物在人體內(nèi)作用，釋放具有毒性的化學(xué)物質(zhì)或者時抑制人體細胞的正常生理活動引起。LIN等[38]、LEE等[39]研究發(fā)現(xiàn)由大豆提取的多肽LSW對血管平滑肌細胞具有抗炎活性，在受傷之后為了預(yù)防炎癥的產(chǎn)生，人們通常會服用抗炎藥物，而具有抗癌特性的大豆多肽通常也表現(xiàn)出抗炎作用，可作為天然的抗炎劑。

HERNANDEZ等[36]在實驗中發(fā)現(xiàn)Lunasin能夠通過抑制核因子NF-κB信號通路來抑制脂多糖（LPS）引起的白細胞介素-6（IL-6）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和前列腺素E2（PGE2）在小鼠巨噬細胞RAW 264.7中的產(chǎn)生量，從而阻止巨噬細胞炎癥的產(chǎn)生。DIA等[40]通過研究發(fā)現(xiàn)，Lunasin可以抑制促炎細胞因子的釋放來減輕炎癥，對調(diào)節(jié)與炎癥相關(guān)的疾病起到一定的積極作用。

2.9 抗高血壓

高血壓是引發(fā)冠心病的重要原因之一。而降壓肽更是最常見、研究最廣泛的生物活性肽。

在食物中，降壓肽發(fā)揮作用的方式是阻斷可以調(diào)節(jié)腎素-血管緊張素系統(tǒng)的血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（ACE），從而實現(xiàn)血壓的調(diào)節(jié)[41]。而ACE的二肽羧基肽酶活性能將十肽血管緊張素I轉(zhuǎn)化為血管收縮八肽血管緊張素Ⅱ，這會導(dǎo)致血壓的升高。

亞洲的一些傳統(tǒng)發(fā)酵大豆食品，像是豆醬、醬油、納豆和丹貝等都含有豐富的ACE抑制肽[42-43]。韓國發(fā)酵豆醬和胰凝乳蛋白酶含有降血壓三肽亮氨酸（HHL）[44]，與醬油的活性比較，發(fā)酵大豆調(diào)味料對ACE有較高的抑制作用，這是由于其所含肽能通過抑制腎素-血管緊張素系統(tǒng)和降低血清醛固酮水平從而降低鹽敏感大鼠的高血壓[45]。

豆渣，一種豆?jié){提取物，是豆腐的副產(chǎn)品，已被證明具有ACE抑制活性，這是由于一些小分子降壓肽的存在[46]。工業(yè)豆奶中的蛋白酶原蛋白SD-NY10，與普通豆?jié){相比，具有增強ACE抑制活性的多肽[47]。

甘氨酸被發(fā)現(xiàn)對體內(nèi)起抗高壓作用的血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制肽（NWGPLV）有重要作用[48]?？寡獕旱纳锘钚噪闹g存在一些相似結(jié)構(gòu)，多以脯氨酸（Pro）或羥基-Pro、賴氨酸（Lys）或精氨酸（Arg）、酪氨酸（Tyr）或苯丙氨酸（Phe）為碳末端。

2.10 細胞凋亡的保護作用

大豆蛋白衍生肽（SBP）是一種豐富的生物活性肽來源，具有多種保健功能。然而，SBP對人體細胞的潛在作用還沒有研究透徹。但也有研究表明，SBP可通過增加激酶（PI3K）和AKT的磷酸化來激活PI3K-AKT途徑，并通過下調(diào)促凋亡蛋白的表達來抑制凋亡途徑，促進抗凋亡蛋白的表達[49]，由此可以看出SBP對MG132誘導(dǎo)的RAW264.7細胞凋亡具有保護作用。

2.11 大豆肽復(fù)合物的理化、消化性能

高血糖指數(shù)（GI）食物的攝入增加了患代謝綜合征的風(fēng)險，包括肥胖、心血管疾病和Ⅱ型糖尿病。由于這些代謝紊亂的高患病率，使得人們對低胃腸道食物的需求越來越大。而食用低快速消化淀粉（RDS）和高易消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）的食物，則存在著較好健康效益。

淀粉的消化率受食物成分之間相互作用的影響尤為顯著。內(nèi)源性和外源性蛋白質(zhì)都能影響淀粉的酶解。蛋白質(zhì)可以通過吸附或嵌入的方式在淀粉顆粒的表面形成一道屏障，從而阻止淀粉進入淀粉酶，降低淀粉的消化率。此外，淀粉-蛋白質(zhì)相互作用的發(fā)生是淀粉消化率下降和血糖反應(yīng)的原因。蛋白質(zhì)可以通過抑制淀粉水解酶的活性來延緩淀粉類食物的消化吸收。

有研究表明，小麥面筋蛋白對α-淀粉酶的抑制作用要大于大豆分離蛋白。小麥面筋蛋白是一種兼具競爭性和非競爭性抑制特性的混合型抑制劑，而大豆分離蛋白則表現(xiàn)出競爭性抑制α-淀粉酶[50]。

3 結(jié)語

大豆多肽是大豆中蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物，具有多種優(yōu)良的生理活性，有益于人體健康，在食品、醫(yī)藥、美妝領(lǐng)域中具有較好的應(yīng)用前景。例如在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，大豆多肽的抗炎、抗菌生物活性和被研發(fā)出的新型大豆多肽可吸收縫合線等都具有廣闊的發(fā)展空間，其在外科手術(shù)、美容整容手術(shù)中有著重要的應(yīng)用。未來隨著經(jīng)濟和社會的高速發(fā)展，人們對于身體健康愈來愈重視，廣大學(xué)者也將會更加深入地研究大豆多肽生物活性的應(yīng)用。