秦于思，程明，韋海濤，高興明，范小雪，王存芳

1.齊魯工業(yè)大學(山東省科學院) 食品科學與工程學院，山東 濟南 250300；

2.青島市畜牧獸醫(yī)研究所，山東 青島 266100；

3.山東熊貓乳品有限公司，山東 濟南 251400

0 引言

高F值寡肽是指支鏈氨基酸(BCAA，包括亮氨酸(Leu)、異亮氨酸(Ile)和纈氨酸(Val))與芳香族氨基酸(AAA，包括酪氨酸(Tyr)、苯丙氨酸(Phe)和色氨酸(Trp))物質的量比值F大于20，且由2～9個氨基酸組成的蛋白質前體物或水解物.高F值寡肽因其獨特的氨基酸組成而具有多種生理活性，可用于緩解或治療肝病、抗疲勞、治療苯丙酮尿癥(PKU)等[1]，越來越受到醫(yī)用食品界的關注.國外對高F值寡肽的研究起步較早，主要集中于蛋白酶解物的制備，以提高酶解物的寡肽含量，降低大規(guī)模生產的成本，但制備原料較國內單一，主要為玉米蛋白和酪蛋白[2-5]；國內對高F值寡肽的研究涉及不同來源的蛋白質，如水產品加工中的下腳料[6-8]、蛋清、玉米[9-11]等.制備高F值寡肽的酶解方法包括單酶分步水解和多酶復合水解，其中，單酶分步水解能最大限度地將蛋白質切成肽段或氨基酸，進一步提高蛋白質酶解的水解度，其水解產物的相對分子質量也更小[12]；而多酶復合水解可在一定程度上加快反應速率，提高水解產物質量，改善水解產物性能，并可在一定程度上降低寡肽的致敏性[13-14].近年來，有關高F值寡肽功能特性的研究已從肝病等的輔助臨床治療延伸到抗疲勞、解醉酒等，并不斷探索新的應用方向[15]，因此受到食品界尤其是特殊醫(yī)學用途配方食品界的青睞.本文擬對高F值寡肽的抗疲勞、解醉酒、保肝護肝、調節(jié)體內苯丙氨酸代謝等功能特性研究進展進行綜述，著重介紹其在人體發(fā)揮生理活性的機理，以期為研究高F值寡肽對人體的適用性及其在醫(yī)用食品行業(yè)中的應用發(fā)展提供科學依據(jù)和理論參考.

1 抗疲勞及其活性機理

運動性疲勞產生的過程是一種涉及中樞和外周因素的復雜機制，其中，5-羥色胺(5-HT)被認為是引起中樞疲勞的神經遞質之一[16].運動時，大腦中5-HT濃度的增加會引起中樞疲勞，進而導致昏昏欲睡、疲勞感及中樞動力的喪失[17].游離Trp可以穿過血腦屏障并轉化為5-HT，而血漿中游離Trp的跨血腦屏障轉運是大腦中5-HT合成的限速步驟(如圖1a))[18-19].但這種轉運受到部分Trp和其他大分子中性氨基酸(包括BCAA)的影響：這些氨基酸在血腦屏障上共享一個轉運體，若血漿中游離Trp與BCAA的濃度比降低，游離Trp進入大腦突觸前神經元的轉運會減少，這降低了突觸前神經元中5-HT的濃度，減少了刺激，從而減輕了疲勞的程度(如圖1b))[18-19].口服BCAA可以提高血液中BCAA的濃度，達到延緩疲勞的目的[18,20-21].高F值寡肽中高BCAA低Trp的氨基酸組成使其適應Trp-5-HT-中樞疲勞假說，且BCAA中的Leu能開啟肌肉蛋白合成所需的翻譯機制[22]，因此，高F值寡肽可成為良好的抗疲勞生物活性肽.

圖1 中樞疲勞機制及BCAA影響中樞疲勞的示意圖[18-19]

作為抗疲勞肽的一種，高F值寡肽具有良好的抗疲勞功能特性[23].張鐵華等[24]研究發(fā)現(xiàn)，玉米高F值寡肽可調節(jié)體內代謝并具有抗疲勞作用，可將高F值寡肽應用于抗疲勞飲料的開發(fā).李潤國等[25]利用酶解壓榨花生油產生的花生油粕高F值寡肽對實驗小鼠進行灌胃，并進行轉棒、血清尿素氮、肝糖原、肌糖原測定等抗疲勞實驗，發(fā)現(xiàn)由花生油粕酶解得到的高F值寡肽能在一定程度上提高肌糖原和肝糖原的含量，并證明了高F值寡肽可以起到抗疲勞的作用.陶靜等[6]研究發(fā)現(xiàn)，酶解后的帶魚高F值寡肽具有抗疲勞作用，該高F值寡肽可以延長實驗小鼠的游泳時間，提高肝糖原和肌糖原的含量，降低尿素和血乳酸的濃度.

綜上所述，高F值寡肽中的氨基酸能夠滿足人體需求，同時具有良好的抗疲勞功能特性，可將其作為抗疲勞生物活性肽應用于抗疲勞飲料等的開發(fā).但高F值寡肽加入產品中的適口性及其是否會對產品其他成分產生影響還需進一步研究.

2 解醉酒及其活性機理

當血液中高濃度的乙醇進入大腦后，大腦會在短時間內產生興奮，隨后進入抑制狀態(tài)，中樞的興奮失控，進而引發(fā)一系列認知、運動等病理變化[26].乙醇主要在肝臟中進行氧化，其進入人體后的代謝途徑較復雜，氧化及排泄過程較緩慢.乙醇脫氫酶(ADH)首先將乙醇轉化為乙醛，再經乙醛脫氫酶(ALDH)轉化為乙酸，經三羧酸循環(huán)后，最終被氧化為CO2和H2O.因此，增強ADH和ALDH的活性，是解醉酒制品的主要藥理依據(jù)[26-27].ADH和ALDH以煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)為輔酶，鄭明洋[28]研究發(fā)現(xiàn)，高F值寡肽可以提高產生輔酶NAD+的丙氨酸(Ala)和Leu 的含量，從而加速乙醇在體內的代謝，降低血液中乙醇的濃度，促進解醉酒.另外，高F值寡肽的相對分子質量小于1000 Da，且易穿過細胞膜而發(fā)揮生理活性，這可能也是其具有解醉酒作用的原因之一[29].

陶靜等[6]采用雙酶分步法水解帶魚得到高F值寡肽，并用其做抗醉酒和解醉酒實驗，發(fā)現(xiàn)該高F值寡肽的使用劑量越高，小鼠的醉酒率越低，翻正反射消失的時間越長；高劑量組小鼠的死亡率為0，解醉酒時間最短.黃程等[30]使用鰹魚高F值寡肽對小鼠進行的抗醉酒、解醉酒實驗也得出了相同的實驗結果.蔣竹青[31]研究發(fā)現(xiàn)，玉米高F值寡肽可降低血清中谷丙轉氨酶(ALT)和谷草轉氨酶(AST)的酶活力，其能保護急性酒精中毒的肝臟.

綜上所述，高F值寡肽具有明顯的抗醉酒、解醉酒的功能特性，并且隨著使用劑量的增加，抗醉酒、解醉酒效果均有明顯的提升.可由此開發(fā)高F值寡肽的功能性食品(如醒酒湯等)，彌補當前市場上此類產品的空缺.

3 保肝護肝及其活性機理

肝臟是人體中以代謝為主要功能的器官.在晚期慢性肝病患者中，F(xiàn)值較低，K.Tajiri[32]研究發(fā)現(xiàn)，低F值與肝性腦病(HE)有關.BCAA的減少和AAA的增加，都發(fā)生在從慢性肝炎到肝硬化的過程中，且氨基酸的不平衡隨肝病的發(fā)展變得更加明顯[33-34].由于氨基酸在骨骼肌和大腦中會被轉化為谷氨酰胺，因此肝硬化門體分流和營養(yǎng)不良的患者對BCAA的需求增加，而過度代謝的肝硬化患者如果口服攝入量不適宜，則會加劇BCAA的消耗[35].低F值作為肝病發(fā)展的一個標志，糾正這一比值對晚期肝病患者的HE具有潛在治療意義[32].BCAA在肝外組織中代謝，骨骼肌是BCAA分解代謝的主要部位，脂肪組織中也會分解代謝BCAA，因此BCAA不會對肝臟產生代謝負擔[36].研究發(fā)現(xiàn)，在患病早期給予BCAA制劑的肝病患者，相比給予普通營養(yǎng)制劑的肝病患者，其肝功能恢復時間較短，說明BCAA可以促進肝功能的恢復[37].肝硬化過程中BCAA水平會迅速下降，因此補充BCAA也是目前肝硬化患者的一種治療方法[38-39].高F值寡肽屬于一種高支鏈氨基酸的混合液，其諸多功能來源于高含量的BCAA,而BCAA可以通過改善胰島素抵抗抑制肝癌的發(fā)生.在肝硬化患者的治療中，BCAA增加了肝相關淋巴細胞的數(shù)量，恢復了中性粒細胞的吞噬功能和淋巴細胞的自然殺傷活性[40].因此，高F值寡肽在輔助治療肝病、促進肝病患者體內F值回到正常范圍等方面具有重要作用.

有研究認為，BCAA能通過抑制內脂素誘導的肝癌細胞增長阻止肝癌細胞增殖，而內脂素對肝癌細胞增殖具有促進作用，其能激活某些信號通路，誘導肝癌細胞增殖[41].N.Soranobu等[41]研究發(fā)現(xiàn)，BCAA在不影響正常肝細胞的情況下，可顯著抑制由于內臟脂肪酸刺激而引起的肝癌細胞增殖，另外，BCAA本身也可能具有抑制肝癌細胞生長的特性.J.Lou等[42]研究發(fā)現(xiàn)，糖原合成酶激酶-3(GSK-3β)的磷酸化在腫瘤細胞存活、凋亡和細胞周期進展中具有關鍵作用.D .Christèle等[43]研究發(fā)現(xiàn)，GSK-3β蛋白在HepG2細胞G0/G1期誘導細胞凋亡和細胞周期阻滯，其磷酸化與肝癌的發(fā)生密切相關，BCAA可能通過抑制GSK-3β蛋白的磷酸化而抑制內脂素誘導的肝癌細胞增殖.K.Suzuki等[44]研究發(fā)現(xiàn)，在大鼠飼料中添加BCAA可以增加肝內淋巴細胞數(shù)量，刺激自然殺傷細胞(NK細胞)活性，且肝內淋巴細胞數(shù)量與血漿和肝臟中Val濃度呈正相關.E.Kakazu等[45-46]研究發(fā)現(xiàn)，Val可抑制肝癌的發(fā)生，其能通過恢復免疫系統(tǒng)活性而對由慢性丙型肝炎病毒(HCV)感染的肝硬化患者具有治療潛力.I.Nakamura 等[47]研究發(fā)現(xiàn)，肝硬化患者服用BCAA可增加肝淋巴細胞數(shù)量，恢復中性粒細胞的吞噬活性和淋巴細胞的自然殺傷活性.以上數(shù)據(jù)表明，BCAA與多種免疫細胞的成熟和功能密切相關.口服BCAA是治療肝硬化患者的首選方法，通過服用BCAA和限制AAA的高F值寡肽醫(yī)用食品來校正F值，有助于改善此類患者的HE和負氮平衡[34].

亦有研究證實，BCAA對肝癌細胞生長的抑制作用是通過拮抗胰島素的抗凋亡作用而增強細胞凋亡，且通過維持氮平衡和改善預后和生存率來降低腫瘤的發(fā)病率[48].總地來說，高F值寡肽對肝病的影響機制尚不明確，理論上應與BCAA對于輔助肝病治療的機制一致，但還需進一步的研究驗證.

4 調節(jié)體內苯丙氨酸代謝及其活性機理

PKU是一種染色體隱性遺傳病，是因先天性氨基酸代謝錯誤引起的最普遍的代謝紊亂[49].正常人體內，Phe通過苯丙氨酸羥化酶(PAH)轉化為Tyr，再通過參與合成腎上腺素、甲狀腺素等途徑完成代謝[50].對于PKU患者，由于其肝臟內PAH缺陷導致Phe不能被轉化為Tyr，進而造成Phe在體內的異常蓄積[51].在中樞神經中堆積的Phe代謝產物會對大腦產生毒性作用，導致患者產生神經系統(tǒng)癥狀[50].費舍爾等提出的假神經介質學認為，BCAA和AAA經由同一載體運送進入血腦屏障，彼此間是競爭的關系[51].Phe與BCAA均由L型氨基酸轉運子轉運進入血腦屏障[52]，高Phe水平會使BCAA的運輸產生競爭性抑制[53].

飲食治療仍然是PKU治療的重要方法，PKU治療中的蛋白質需求包括通過減少天然蛋白質攝入量來限制必需氨基酸Phe的攝入，同時補充除Phe以外的氨基酸以滿足人體對蛋白質的需求[54].PKU患者的飲食控制應非常嚴格，但Phe是人體內不能合成的一種必需氨基酸，要靠食物補給，因此需要設計一種低Phe飲食，使之在滿足生理需求的前提下又不會攝取過多[51-52,55].而通過飲食增加大分子中性氨基酸(包括BCAA)的濃度，也成為治療PKU的一種方法[56].

總之，高F值寡肽既具有低Phe含量的優(yōu)勢，又可保證Phe以外其他氨基酸的攝入.近年來，一種新型的低Phe乳清蛋白替代品——糖蛋白(GMP)被開發(fā)出來，其來源于乳清(天然低Phe)，并補充了Phe以外的其他必需氨基酸[54]，為使用乳清蛋白作為原料制備高F值寡肽提供了新的思路.因此，開發(fā)高F值寡肽的醫(yī)藥食品也將成為今后PKU食療的發(fā)展方向之一.

5 結論與展望

本文對高F值寡肽的抗疲勞、解醉酒、保肝護肝、調節(jié)體內苯丙氨酸代謝等功能特性及其活性機理進行了綜述，指出由食源性蛋白制備的高F值寡肽作為一種安全性高、具有多種生理活性的功能性成分，具有良好的抗疲勞和解醉酒功能特性，可將其作為生物活性肽應用于抗疲勞飲料、醒酒湯等功能性食品的開發(fā)中；高F值寡肽在輔助治療肝病、促進肝病患者體內F值回到正常范圍等方面具有重要作用，但對肝病的影響機制尚不明確，仍需進一步的研究驗證；高F值寡肽既具有低Phe含量的優(yōu)勢，又可保證Phe以外其他氨基酸的攝入，開發(fā)高F值寡肽的醫(yī)藥食品將成為PKU食療的發(fā)展方向之一.但在將高F值寡肽作為活性物質進行醫(yī)用食品或保健食品的開發(fā)應用中，是否會改變加工產品的理化特性，當前的研究尚未提及；作為添加到食品或醫(yī)用食品中的物質，其安全性也是至關重要的因素.因此，未來需對以下幾個方面進行深入研究：對高F值寡肽進行體內、體外及毒理學實驗，驗證其在醫(yī)藥食品中的消化特性和適用性，開發(fā)以高F值寡肽為核心功能成分的系列特殊醫(yī)學用途配方食品；對高F值寡肽的其他生物活性(如益生功能)進行深入研究，包括高F值寡肽對腸道菌群結構和吸收狀況的調節(jié)作用，尋找其發(fā)揮益生作用的關鍵因子，并解釋其益生作用機制，同時探討其作為促生長因子在發(fā)酵制品中的應用；分析加工過程中高F值寡肽與其他食品組分的相互作用及其對食品品質特性(吸濕性、吸油性、乳化性、起泡性、還原力等)的影響，探討高F值寡肽對產品品質及儲藏特性的影響機制.綜上，對高F值寡肽進行深入研究和開發(fā)應用，不僅對于蛋白質資源的高值化加工和利用具有重要意義，也會在功能性食品和特殊醫(yī)學用途配方食品中具有廣闊的應用前景.