白酒丟糟的綜合利用和生物活性肽的研究綜述

伍 強(qiáng)，萬 常，袁巧玲，余有貴

(邵陽學(xué)院 食品與化學(xué)工程學(xué)院，湖南 邵陽 422000)

白酒丟糟是以高粱、玉米等原料經(jīng)固態(tài)發(fā)酵、蒸餾提取酒精和香味成分后的殘留物，據(jù)統(tǒng)計，全國每年白酒丟糟產(chǎn)量在2500萬噸以上[1]。近年來，關(guān)于白酒丟糟的綜合利用主要集中于提取蛋白質(zhì)、動物飼料、丟糟酒、調(diào)味品、纖維素、食用菌培養(yǎng)基、酒精燃料等粗加工方面的研究[2]。高血壓是威脅人類健康的主要疾病之一，與腦中風(fēng)、心力衰竭和冠心病等一系列心腦血管疾病高度關(guān)聯(lián)而備受關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計，世界各國高血壓平均發(fā)病率為10%～20%，全球每年因高血壓死亡人數(shù)達(dá)1200萬[3]。2002年我國高血壓成人患者為1.39億人，而到2014年已上升至2.92億，目前正呈現(xiàn)出年輕化的趨勢[4]。血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(Angiotensin I-converting enzyme，ACE)能催化機(jī)體內(nèi)的血管緊張素I轉(zhuǎn)化成具有血管收縮作用的血管緊張素II；同時，它可降解緩激肽而使其失去血管舒張作用，最終使血壓升高。此外，由于機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生的氧自由基未被及時清除，將導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)細(xì)胞信號傳導(dǎo)異常和DNA氧化損傷。目前，癌癥也是危害人類健康較為嚴(yán)重的疾病，最常見的腫瘤為肝癌、結(jié)腸癌、乳腺癌及白血病等。來源于食物蛋白的生物活性肽，具有天然安全、無毒副作用、人體易吸收等優(yōu)點(diǎn)，可有效抑制ACE活性而降低血壓，清除氧自由基以減少氧化損傷和抑制癌細(xì)胞增殖等作用。而目前，以白酒丟糟為原料制備生物活性肽的研究仍處于空白狀態(tài)。

1 白酒丟糟的綜合利用

白酒丟糟的水分含量及酸度較大，容易腐敗而難于貯存，若直接扔棄或焚燒，將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染；白酒丟糟中粗蛋白含量占14%～22%，淀粉含量占10%～13%，脂肪含量占17%～21%，并含有豐富的氨基酸、維生素、有機(jī)酸等有機(jī)成分[5]。從環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和操作難易程度等方面考慮，利用固態(tài)白酒丟糟生產(chǎn)飼料、食用菌等是目前較為可行的利用方式。牛廣杰等[6]通過微生物菌劑對白酒丟糟進(jìn)行處理，能顯著提高該飼料中的蛋白質(zhì)含量。劉軍等[7]在添加0.5%尿素條件下，利用黑曲霉、白地霉、米曲霉、熱帶假絲酵母、產(chǎn)朊假絲酵母等菌種進(jìn)行混合協(xié)調(diào)發(fā)酵，發(fā)酵丟糟中蛋白質(zhì)含量提高了8%。但袁頡等[8]考慮到好氧發(fā)酵過程中某些微生物可能分泌毒素物質(zhì)，因而利用酵母菌、乳酸菌等進(jìn)行混合厭氧發(fā)酵，生產(chǎn)蛋白飼料。姜福佳等[9]采用響應(yīng)面法獲得丟糟蛋白質(zhì)醇-堿提取的最優(yōu)工藝：固液比(g/mL)為1∶42.3，醇堿比為1∶2.7，提取時間為87.2min。白酒丟糟中蛋白質(zhì)的利用是主要傳統(tǒng)的加工方式，但由于丟糟總量的巨大和當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)、環(huán)境方面壓力的日益增加，探討更為高效的白酒丟糟利用途徑顯得十分重要。

2 食源性生物活性肽的研究

2.1 ACE抑制肽

來源于食物蛋白的ACE抑制肽，可有效地抑制ACE活性，從而起到降血壓作用，具有分子量小、安全易吸收等特點(diǎn)。采用純天然、無任何毒副作用的ACE抑制肽控制高血壓患者的血壓，可最大限度地避免合成降血壓藥物產(chǎn)生毒副作用。近年來，國內(nèi)外研究者不斷從動植物性蛋白中獲得ACE抑制肽，并通過高血壓模型原發(fā)性高血壓大鼠(Spontaneously Hypertensive Rats，SHR)進(jìn)一步驗證其體內(nèi)降血壓功效。Je等利用SP-Sephadex C-25柱、Sephadex G-25及RP-HPLC等系列純化手段獲得綠鱈ACE抑制肽(Phe-Gly-Ala-Ser-Thr-Arg-Gly-Ala)，測得其IC50為14.7 μg/mL[10]；Li等利用定向酶解技術(shù)制備泥鰍ACE抑制肽，測得其IC50為613.2 μg/mL，并進(jìn)一步對其進(jìn)行分離純化[11]；Herregods等對動物明膠ACE抑制肽的體外ACE抑制活性和體內(nèi)動物實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)該活性肽具有有效地降血壓功效[12]；Holder等研究了酪蛋白ACE抑制肽，并對活性較高的ACE抑制肽進(jìn)行了分離純化[13]；Tomatsu等純化獲得IC50為1.9 μg/mL大豆蛋白ACE抑制肽，并鑒定其氨基酸序列為FFYY[14]，本項目組也先后從鮑魚加工下腳料[15]、紅毛藻藻紅蛋白[16]中分離純化獲得高活性、高純度的ACE抑制肽。但目前，國內(nèi)外尚未有利用白酒丟糟制備ACE抑制活性肽的報道。

2.2 抗氧化肽

抗氧化活性肽，是具有清除自由基活性的肽類，最先于1960年被Marcuse[17]發(fā)現(xiàn)。隨后來源于動植物的酶解產(chǎn)物或多肽均具有較強(qiáng)的抗氧化活性，包括米糠、葵籽蛋白、苜蓿葉蛋白、酪蛋白、蛋黃蛋白、鯖魚肌肉蛋白質(zhì)等，它們通常為自由基(ABTS自由基，DPPH自由基，氫氧根自由基及過氧根自由基等)清除劑、氧化酶抑制劑、脂質(zhì)過氧化反應(yīng)抑制劑以及金屬螯合劑。抗氧化肽的抗氧化活性與其氨基酸組成、分子量、結(jié)構(gòu)以及疏水性有關(guān)。Dávalos等[18]報道含有Trp，Tyr和Met等氨基酸殘基的多肽其抗氧化活性最高，其次為Cys，His和Phe。此外， Gómez-Guillén等[19]報道魷魚皮水解物中分子量較低的肽組分其抗氧化活性最高；Yang等[20]證實(shí)，經(jīng)膜過濾后分子量<7000 Da的軍曹魚多肽其抗氧化活性遠(yuǎn)高于該酶解產(chǎn)物。此外，抗氧化活性與多肽氨基酸殘基在多肽中的順序有關(guān)。因此，利用酶法制備抗氧化肽，其蛋白酶的選取尤為關(guān)鍵。

2.3 抗腫瘤肽

腫瘤生物學(xué)及細(xì)胞生物學(xué)表明細(xì)胞癌變是由于機(jī)體內(nèi)細(xì)胞增殖異常、分化失調(diào)以及基因表達(dá)紊亂所造成的，主要表現(xiàn)為細(xì)胞生長繁殖失去控制，從原發(fā)部位迅速向它處擴(kuò)散，進(jìn)而損害關(guān)鍵器官和引發(fā)器官衰竭，最終導(dǎo)致死亡。ACPs能迅速與腫瘤細(xì)胞膜結(jié)合，使腫瘤細(xì)胞不穩(wěn)定而引發(fā)其壞死。與正常的真核細(xì)胞相比，腫瘤細(xì)胞質(zhì)膜攜帶著磷脂酰絲氨酸和O型-糖蛋白而呈現(xiàn)較強(qiáng)的負(fù)電效應(yīng)。當(dāng)陽離子或親水脂性肽類與腫瘤細(xì)胞質(zhì)膜接觸時，腫瘤細(xì)胞質(zhì)膜的負(fù)電體系遭到破壞而失去穩(wěn)定，最終導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞壞死。由于此肽類對腫瘤細(xì)胞具有良好的親和性，它亦能抵抗腫瘤細(xì)胞的多抗藥性[21]。此外，Cruciani等[22]指出腫瘤細(xì)胞膜電位對ACPs的抗腫瘤活性至關(guān)重要。Apponyi等[23]已從青蛙中純化獲得引發(fā)腫瘤細(xì)胞壞死的相關(guān)肽段。Livant等[24]表明乙酰化及酰胺化PHSCN作為一種競爭性抑制劑，能阻止PHSRN和血清誘導(dǎo)的癌細(xì)胞侵襲，包括人前列腺腫瘤細(xì)胞DU145、前列腺癌MATTLyLu大鼠以及整合素α5β1對前列腺腫瘤細(xì)胞的黏附作用。此外，肽段YIGSR能結(jié)合腫瘤細(xì)胞中超表達(dá)的67 kDa層粘連蛋白受體，以阻止基底膜退化及癌細(xì)胞擴(kuò)散[25]。Erez等[26]報道環(huán)肽MN-Ac-CHAVC-NH2能干擾鈣粘蛋白介導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞作用而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞凋亡。

3 總結(jié)與展望

丟糟是中國傳統(tǒng)白酒固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)的副產(chǎn)物，富含粗蛋白、多肽、氨基酸等有機(jī)物質(zhì)。大量白酒丟糟的排放，不僅造成環(huán)境污染，也是對資源的浪費(fèi)，更不利于釀酒行業(yè)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展。生物活性肽是一類具有潛在降血壓、抗氧化衰老、抗腫瘤的多肽物質(zhì)，以其高效安全、人體易吸收等優(yōu)點(diǎn)獲得廣泛關(guān)注。目前，普遍采用商業(yè)蛋白酶降解食源性蛋白的定向酶解技術(shù)制備生物活性肽。由于蛋白酶底物特異性，不同蛋白酶制備的酶解產(chǎn)物其生物活性活性存在差異。因此，充分利用白酒丟糟蛋白質(zhì)，選擇合適的蛋白酶制備生物活性肽，對于白酒釀造下腳料的高值化利用及釀酒行業(yè)的發(fā)展將具有重要的理論及應(yīng)用價值。