乳源ACE抑制肽的開發與應用

楊 銘，胡志和*

乳源ACE抑制肽的開發與應用

楊 銘，胡志和*

(天津市食品生物技術重點實驗室，天津商業大學生物技術與食品科學學院，天津 300134)

血管緊張素轉化酶(ACE)在血壓調節方面起重要作用，目前已從乳蛋白中分離出多種ACE抑制肽。本文對ACE抑制肽的作用機理和來源進行介紹，并對乳源ACE抑制肽的獲得與開發及其應用進行綜述。

ACE抑制肽；乳蛋白；血管緊張素轉化酶

隨著人們生活水平的日益提高，其生活方式和飲食結構都發生了變化，現代文明病也接踵而來，主要包括肥胖癥、糖尿病、高血壓、抑郁癥等。其中，高血壓是嚴重危害人類健康的慢性病之一，也是世界范圍內的常見病，其發生原因目前尚不清楚[1]；而且，高血壓是心血管疾病發展過程中主要的可控危險因子[2]，每降低5mmHg收縮壓，患心血管疾病的風險就降低16%[3]；持續的血壓升高可增加中風、心臟病發作和腎衰竭的風險，每年，高血壓在全世界影響了大約30%或更多的成人并致使數百萬人死亡[4]。

高血壓發病期間需經常使用一些降壓藥物，但這些降壓藥會產生許多副作用，尤其對腎功能影響較大。因此，如果能在飲食中經常食用一些含抗高血壓肽的食品，不僅可以控制高血壓發病，而且對身體無任何副作用。研究表明降血壓肽是一種血管緊張素轉化酶(angiotension converting enzyme，ACE)抑制肽，即ACE抑制肽。本文將對ACE抑制肽的開發及應用進行闡述。

1 ACE抑制肽的作用機理

ACE是一個多功能酶，存在于體內腎素-血管緊張素系統(rennin-angiotension system，RAS)和激肽釋放酶-激肽系統(kallikrein-kinin system，KKS)中，RAS和KKS對血壓的調節起著重要作用。

RAS是升壓系統，首先在腎素的作用下，血管緊張素原C端失去Leu，轉化為血管緊張素Ⅰ(10肽)，接著ACE作用于血管緊張素Ⅰ從其C末端去掉His-Leu生成血管緊張素Ⅱ(8肽)，這是腎素-血管緊張素系統中已知的最強的血管收縮劑，肽能作用于小動脈，使血管平滑肌收縮，迅速引起升壓效果；與此相反，KKS是降壓系統，其中舒緩激肽是降壓物質，它能舒張毛細血管增加其通透性，使血壓下降。

RAS與KKS作為一對相互拮抗的體系，同時發揮作用，維持血壓的平衡，之所以產生血壓升高，是由于該體系的平衡失調所致。如果抑制了ACE的活性，就能有效防治高血壓的發生。降血壓肽能競爭性地抑制ACE的活性，從而阻斷RAS的升血壓作用，同時增強KKS的降壓作用，起到降低高血壓患者血壓的作用[5-6]。

2 抗高血壓活性肽的來源

2.1 食品中的抗高血壓活性肽

目前，人們已經成功地從乳及乳制品、植物蛋白[7-12](玉米、大豆、花生)、馬鈴薯[13]、米糠蛋白[14-16]、調味品[17]、海洋生物[18-23](磷蝦、金槍魚、沙丁魚、鰹魚)、明膠[24]等食物資源中分離出了多種ACE抑制肽，并通過動物實驗和臨床實驗，證實了其明顯作用。其中以乳源ACE的研究最為廣泛。

2.2 非食源性的抗高血壓活性肽

自1965年Ferreira[25]首次從南美洲蝮蛇(Bothrops jararaca)的毒液中發現血管緊張素轉化酶抑制劑后，蛇毒中存在降血壓肽的研究引起了人們極大的興趣。因而，毒蛇中ACE抑制肽的發現具有重大醫療價值，人們已在體內證實了毒蛇中ACE抑制肽能通過控制ACE活性達到預防與治療腎依賴型高血壓的效果[26]。

3 乳源ACE抑制肽的開發

乳及乳制品是人類最完善的動物蛋白質。研究表明，乳及乳制品不僅給人類身體提供豐富的營養，而且還是許多生物活性肽的重要來源，其中最有研究開發和應用價值的是抗高血壓活性肽。

經實驗發現在酪蛋白的水解物中可分離到具有ACE抑制活性的小肽以來，乳及乳制品來源的抗高血壓活性肽的研究成為乳品研究的新熱點。現在已經在乳酪蛋白、乳清蛋白、發酵乳等[27-30]中發現了許多抗高血壓活性肽。

3.1 酶水解法

酶水解法是目前獲得ACE抑制肽普遍采用的一種方法。消化系統的酶，如胃蛋白酶和胰蛋白酶是常用的消化酶。此外，其他的一些消化酶和蛋白酶，包括小麥蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、胰酶、嗜熱芽孢菌蛋白酶以及細菌真菌中所含的酶也已經被用來對各種蛋白質進行酶解以獲得ACE抑制肽[31]。

3.1.1 乳酪蛋白源ACE抑制肽

酪蛋白(casein)是乳中含量最豐富的蛋白質，在其大分子中含有多種具有生物活性的小分子片段，在不同蛋白酶的作用下，可釋放出不同功能的分子片段，ACE抑制肽就是其中的一種。近年來國內外研究結果表明，當乳中酪蛋白在生物體內或食品加工過程中用酶消化時，可以產生大量ACE抑制肽，這些ACE抑制肽具有無副作用、安全性高、易吸收等優點。

Maruyama等[32]在1982年首次報道牛乳酪蛋白的胰蛋白酶水解物中存在能夠抑制體內ACE活性的肽類物質，其后他們的研究還發現活性片段存在于αs1-酪蛋白的f23～24，f23～27和f174～199，β- 酪蛋白的f177～ 183，f193～202處。

趙駿等[27]以酪蛋白為原料，用微生物蛋白酶A酶進行水解，經脫鹽、分離純化后，檢測發現其ACE抑制率有明顯升高，實驗表明酪蛋白經酶解后會釋放ACE抑制肽。姜瞻梅等[33]也是以酪蛋白為原料，用As.1398中性蛋白酶進行水解反應，測定超濾后酶解液的IC50值，由原來的0.68mg/mL下降到0.46mg/mL。由此可見，酶解后可使酪蛋白中ACE抑制肽富集起來。

Miguel等[34]用胃蛋白酶水解牛乳酪蛋白，并用分光光度法對ACE抑制活性進行分析，結果顯示，原酪蛋白的IC50值＞1000μg/mL，酶解后其IC50值為52.8μg/mL。實驗表明，酪蛋白進酶解處理后釋放出大量的ACE抑制肽。

Jiang等[35]稱在As.1398中性蛋白酶水解牛乳酪蛋白所得水解液中分離出新的ACE抑制肽。他們用As.1398中性蛋白酶進行12h的水解，后經過超濾和分離純化，得到兩個肽段，即Arg-Tyr-Pro-Ser-Tyr-Gly(κ酪蛋白，f25～30)和Asp-Glu-Arg-Phe(κ酪蛋白， f15～18)，而且測得其IC50值分別為(54±1.2)μg/mL和(21±0.8)μg/mL。結果表明酪蛋白經酶解處理后可以得到較多的ACE抑制肽，且可提高其ACE抑制率。

3.1.2 乳清蛋白源的ACE抑制肽

乳清蛋白是一種存在于幾乎所有哺乳動物乳汁中的蛋白質，由123個氨基酸殘基組成，屬于干酪生產中的副產品[36]，被稱為蛋白之王，具有營養價值高、易消化吸收、含有多種活性成分等特點，是公認的人體優質蛋白質補充劑之一。乳清蛋白是酪蛋白沉淀后存在于乳清中的蛋白質，約占乳總蛋白質的17%～20%，乳清蛋白質與血漿蛋白質相近似，屬于全價蛋白質。

沈小琴等[28]用堿性蛋白酶水解乳清蛋白，經超濾和脫鹽后，測得ACE抑制率有了明顯升高。由此可見，不僅對于酪蛋白，對于乳清蛋白也可經酶解后釋放出ACE抑制肽，提高它的ACE抑制作用。

在Guo等[37]提出，乳清蛋白的ACE抑制活性可以通過水解溫度、pH值和酶與底物比來控制。他們用L. helveticus LB13水解乳清蛋白，經實驗確定在水解溫度38.9℃，pH9.18，酶與底物比 0.60的最佳條件下，可獲得最高ACE抑制率92.2%，乳清蛋白水解度為18.8%。由其實驗結果可見，乳清蛋白經酶解后不僅可以釋放ACE抑制肽，而且可以通過不同的水解條件來控制所得ACE抑制活性的大小，以確定最佳水解條件。

Ferreira等[38]以胰蛋白酶水解乳清蛋白，然后利用RP-HPLC分離水解產物中的α-乳清蛋白和β-乳清蛋白，經檢測得出最有效的β-乳球蛋白衍生物ACE抑制肽，并分離得到肽片段ALPMHIR，且胃腸道可有效吸收并降低食物過敏反應。由此可見，通過酶解可提高乳清蛋白中ACE抑制肽的聚集程度，之后還可通過分離純化等手段檢測出所得ACE抑制肽的氨基酸組成。

3.2 提取分離法——乳制品的微生物發酵液

從生產發酵乳制品所用的微生物發酵液中可獲得豐富的活性多肽。因為工業上生產發酵乳制品的發酵培養基系統本身是高度蛋白酶解系統。很多研究表明，從生產乳蛋白的微生物發酵液中，已發現大量ACE抑制肽[31]。

潘道東[29]以兩種瑞士乳桿菌，即Lactobacillus helveticus JCM 1004和 Lactobacillus casei subsp. casei ATCC393制作酸乳，所得發酵液經超濾、RP-HPLC分離純化后，得到具有較強的抗ACE活性的兩個峰，檢測得知峰Ⅰ的氨基酸組成為Val 1.0和Pro 1.95，經序列分析可知，它為Val-Pro-Pro (VPP)；峰Ⅱ的氨基酸組成為Ile 1.0和Pro 2.06，序列為Ile-Pro-Pro(IPP)。VPP和IPP的IC50值分別為8.89μmol/L和5.17μmol/L。由此可見乳制品經發酵后所得的發酵液中含有較強活性的ACE抑制肽，可通過直接提取分離得到。

Pan等[39]用Lactobacillus helveticus LB10進行酸奶發酵，實驗中通過設定不同的發酵條件研究最佳發酵條件，測得最佳發酵條件下所得產物有最高ACE抑制率。通過實驗確定，最佳發酵條件即培養液4%、培養基pH7.5、溫度39.0℃，得到最高ACE抑制率75.46%。可知，發酵乳中含有大量ACE抑制肽，而且可以通過控制發酵條件得到最高ACE抑制活性。

4 乳源ACE抑制肽的應用

乳是動物和人類最好的食物來源，具有來源廣、價格便宜、營養價值高等特點，乳源ACE抑制肽無毒、無副作用，安全可靠，顯示出良好的應用前景。ACE抑制肽刺激了功能性食品或藥品的開發及商業化，可開發新的功能性食品及新型食品，飲食的補充劑乃至藥品應用到人們日常生活中。

4.1 食品中的應用

ACE抑制肽具有降低人體血壓的作用，因此可用于生產降血壓功能性保健食品及嬰幼兒奶粉、甜點心等非致敏性保健食品。

最為常見的就是發酵乳制品，即酸奶。利用乳酸菌發酵所得的發酵乳中具有ACE抑制活性，可通過控制發酵條件來得到含有更高活性ACE抑制肽的發酵乳制品。例如，日本的一種名為“Calpis”的軟飲料，是由乳酸桿菌發酵的脫脂牛奶，其中含有三氨基酸多肽，序列分別為Val-Pro-Pro、Ile-ProPro， 具有明顯的降血壓作用；另一個實驗也表明，給高血壓病人連續4～8周服用含有這種三肽的酸奶，這些病人的血壓明顯降低[31,40]。

其次常見的就是奶粉。現在社會的高速發展，使得不少中年人由于壓力累積而患上高血壓；對老年人而言，由于孤獨、壓抑、體育活動減少等原因，再加上本身體質的變差，食欲下降和消化功能的衰退，也大部分患有高血壓[41]。所以對于這些群體，正適合飲用一些含有抗高血壓活性的ACE抑制肽的奶粉，以降低血壓，提高自身免疫力。

4.2 臨床應用

過去10年中大量循證醫學證據充分證明了ACE抑制劑治療心血管病的價值。ACE抑制劑已被推薦用于高血壓、心力衰竭、冠心病、心肌梗死的治療及高危人群的二級預防，并寫入國內外指南之中。臨床上，ACE抑制劑已被廣泛應用于治療心血管疾病、腎臟疾病[42-43]。

4.2.1 治療高血壓

ACE抑制劑通過擴張血管，減少外周阻力，對高血壓患者有明顯的降壓作用。在血壓下降時不引起反射性心率加快，不出現水鈉潴留，也不易產生耐受性，不影響血脂和血糖代謝，可改善胰島素抵抗，還具有多器官保護作用。

4.2.2 預防和治療心力衰竭

ACE抑制劑還可降低心力衰竭患者代償性神經-體液的不利因素影響，限制心肌、小血管的重塑；維護心肌功能。

國外的多中心、大規模臨床對比治療實驗結果表明，ACE抑制劑治療組心力衰竭的發生率顯著低于鈣拮抗劑組，表明ACE抑制劑也可預防心力衰竭的發生。循證醫學表明，ACE抑制劑對治療左心室肥厚和左心室功能不全也有確切療效。

4.2.3 治療心肌梗死

ACE抑制劑能改善血管內皮功能，增加心肌血量，減少梗死面積，預防心室重塑，減少心力衰竭事件發生；對缺血心肌有保護作用，能減輕缺血-再灌注損傷和由此引起的心率失常。

4.2.4 治療糖尿病、腎病

ACE抑制肽作為糖尿病、腎病的首選藥物已廣泛應用于臨床。

高血壓與代謝紊亂密切相關，胰島素抵抗可導致血糖和血脂代謝紊亂，成為心血管事件的獨立危險因素。ACE抑制劑可提高患者對胰島素的敏感性，改善胰島素抵抗。

ACE抑制劑可擴張腎小球入球小動脈和出球小動脈、降低腎小球內壓、抑制腎組織緩激肽的降解并促進內皮細胞NO的合成等多種機制發揮腎臟保護作用。ACE抑制劑擴張腎小球出球小動脈大于擴張入球小動脈的作用，降低腎小球內高壓、高灌注和高濾過，改善腎血流并增強胰島素的敏感性而對脂質代謝無影響；在糖尿病腎病早期可減少尿蛋白，從而限制腎臟損害的進展，保護腎功能，還能通過減少腎臟細胞外基質蓄積而延緩出現腎小球硬化及腎間質纖維化。

5 展 望

近年來，對抗高血壓肽的研究逐步深入，隨著對其功能的進一步證實，如今ACE抑制肽已作為抗高血壓的有效成分用于功能性食品和藥物中，商業化的抗高血壓肽在食品中的應用已經受到廣泛的關注，國外已出現數十款抗高血壓肽產品，并大獲成功。

雖然乳源性抗高血壓肽的ACE抑制作用不如抗高血壓藥物明顯，但以其來源廣、無毒副作用、安全可靠的優勢，將更易于人們的廣泛接受和日常食用，所以比后者更安全，作用更溫和，真正符合“源于自然，回歸自然”的天然食補概念，因此乳蛋白源ACE抑制肽的應用和發展具有廣泛的市場前景。

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A Review of Exploitation and Application of Angiotension-converting Enzyme Inhibitory Peptides Derived from Milk

YANG Ming，HU Zhi-he*
(Tianjin Key Laboratory of Food and Biotechnology, College of Biotechnology and Food Science, Tianjin University of Commerce, Tianjin 300134, China)

Angiotensin-converting enzyme (ACE) plays an important physiological role in the regulation of blood pressure. Currently, many kinds of ACE inhibitory peptides derived from lactoprotein have been prepared. In this paper, the mechanisms and sources of ACE-inhibitory peptides are discussed, and the exploitation and application of ACE-inhibitory peptides in food and clinical field are reviewed.

ACE-inhibitory peptide；lactoprotein；angiotensin-converting enzyme

TS252

A

1002-6630(2010)19-0461-04

2010-07-11

楊銘(1986—)，女，碩士研究生，研究方向為食品生物技術。E-mail：Yangming.1203@163.com

*通信作者：胡志和(1962—)，男，教授，碩士，研究方向為專用功能食品。E-mail：hzhihe@tjcu.edu.cn