駝乳肽生物功能特性的研究進展

蘇 娜，吉日木圖,2，伊 麗,2,*

（1.內蒙古農業大學，乳品生物技術與工程教育部重點實驗室，內蒙古 呼和浩特 010018；2.內蒙古駱駝研究院，內蒙古 阿拉善 750306）

駝乳是一種綠色無公害的天然乳源，它的蛋白質模式比牛乳更接近人乳，其乳清蛋白主要是α-乳白蛋白，不含有致敏性的β-乳球蛋白，這與牛乳明顯不同[1]。因此，駝乳可作為嬰幼兒防過敏乳源的良好替代品。駝乳與牛乳在蛋白質、維生素和礦物質組成與結構上的差異，導致其具有獨特的功能和生物學活性。它本身還存在一些獨特的保護性蛋白和促進健康的生物分子，如乳鐵蛋白、溶菌酶和免疫球蛋白等[2]。駝乳的生物學和醫療價值很高，因此提高駝乳的利用率和利用駝乳生產高附加值的產品非常有發展前景。但由于駱駝泌乳方式不同于其他哺乳動物，其不含畜乳結構，屬于神經反射性泌乳，只有在駝羔吮吸后才可泌乳，因此大部分乳汁用于喂養駝羔。通常雙峰駝的日產乳量約為1.5～2.0 kg，與牛乳（30 kg）相比產乳量極低[3]。此外，駱駝在我國主要分布在邊疆經濟落后地區，如新疆、內蒙古、甘肅、青海等荒漠地區[4]，駝乳產業起步較晚，企業規模較小，整體技術水平落后，導致產品結構單一，推廣力度不足，使其受限。

蛋白質是駝乳的主要營養成分，其種類也十分豐富。Alhaider等[5]從單峰駝駝乳中鑒定了238 種蛋白質，其中酪蛋白和乳清蛋白是駝乳中最主要的蛋白質。駝乳蛋白的一級結構中加密的一些氨基酸序列，通常在天然蛋白質中不起作用，但一經水解就會被釋放出來，對人體健康發揮有益的作用[6]。與其他來源的肽相比，利用駝乳中酪蛋白和乳清蛋白制備的肽具有很強的生物活性。因此，駝乳蛋白可以作為生物活性肽的優質來源[7]。此外，隨著科學技術的迅速發展和儀器設備的不斷更新，如層析、液相色譜、質譜、液相色譜-質譜聯用、軟電離離子化和生物信息學分析等[8]這些新技術和新設備的出現，使得生物活性肽在分離純化和鑒定方面取得了巨大的成功。因此，近幾年駝乳蛋白水解產物與健康相關的生物活性方面已有了不少的研究成果，且研究表明駝乳源的生物活性肽具有很好的功能特性，如抗氧化、降壓、抗菌、降血糖、抗炎和抗癌等活性[9-13]。本文綜述了近年來通過特定蛋白酶水解、模擬胃腸道消化或產酶菌株發酵的方法，對駝乳/駝乳蛋白釋放出潛在生物活性肽的研究，為今后駝乳生物活性肽在預防和治療疾病方面提供參考。

1 抗氧化活性肽

氧化應激是一種負面狀態，其特征在于增加自由基水平，從而對重要生物分子如脂質、蛋白質和DNA造成損害。氧化應激通常與許多慢性疾病相關，包括動脈粥樣硬化、癌癥、糖尿病、類風濕關節炎、心血管疾病、人類慢性炎癥和其他退行性疾病[14]。因此，天然抗氧化劑在清除自由基和預防氧化應激相關疾病中至關重要。肽的抗氧化機制主要包括清除自由基（供氫能力和自由基淬滅）活性、抑制脂質過氧化、金屬離子螯合作用或這些特性的結合[15]。近年來，駝乳源抗氧化肽研究較多，在營養和健康方面表現出積極的作用（表1）。

研究證實與牛乳相比，駝乳更適合作為抗氧化肽制備的底物[16-17]，這種差異是由于駝乳與牛乳的成分不同，如蛋白質種類、氨基酸組成、序列和結構不同所致[18]。駝乳抗氧化肽的制備主要采用酶解的方式，但近些年一些研究則利用發酵菌株以提高其蛋白水解產物的抗氧化活性，如嗜酸乳桿菌[10]、植物乳桿菌[11]、鼠李糖乳桿菌[19]和嗜熱鏈球菌[20]等。據文獻報道，駝乳中酪蛋白質量分數高達52%～87%，由αS1-酪蛋白（22%）、αS2-酪蛋白（9.5%）、β-酪蛋白（65%）和κ-酪蛋白（3.5%）[21-22]組成。其中只有α-酪蛋白和β-酪蛋白分解后能夠產生抗氧化肽，但其分解機制不同。Hartmann等[23]指出大多數抑制必需脂肪酸酶和非酶過氧化的肽來自αS-酪蛋白，它是磷酸化的酪蛋白。其中αS1-酪蛋白序列中有6 個磷烯殘基，αS2-酪蛋白有9 個，揭示了αS-酪蛋白的抗氧化活性可能與磷酸肽有關[24]。而Jrad等[15]認為駝乳酪蛋白中富含β-酪蛋白，該蛋白是抗氧化肽的最佳來源。有研究發現駝乳β-酪蛋白含有8 個苯丙氨酸（一種高度抗氧化的芳香族氨基酸），而牛乳β-酪蛋白只含有5 個，導致駝乳β-酪蛋白可以產生潛在的抗氧化肽[12]。相對于駝乳全蛋白和酪蛋白，Ibrahim等[25]認為其乳清蛋白提取的肽抗氧化活性更高，因為乳清蛋白提取的肽具有兩親性質。這些研究表明，駝乳中不同種類蛋白水解產生的抗氧化肽其活性不同。

2 降壓活性肽

血管緊張素轉換酶（angiotensin-converting enzyme，ACE）在高血壓的形成中發揮著重要作用，因此抑制ACE是抗高血壓的首要策略。為此人們目前主要集中在研究更安全、更溫和的ACE抑制劑和食物來源的ACE抑制肽，其中無副作用天然的食源性ACE抑制肽更具有研究吸引力。

ACE抑制肽被發現存在于許多食物蛋白源的初級結構中，包括駱駝乳蛋白[49]。Alhaj等[50]指出駝乳蛋白本身就具有ACE抑制活性，這可能是由于原乳受到細菌的感染或者是原乳本身的內源性酶產生了一些生物活性肽，其本質上還是駝乳蛋白水解所致。2018年，Jafar等[13]發現與其他蛋白水解酶相比，用α-糜蛋白酶獲得的乳清蛋白水解產物（在芳香族氨基酸殘基后特異性裂解）顯示出較高的ACE抑制活性，da Costa[51]和Adjonu[52]等也得出同樣的結果。水解產物之間ACE抑制活性的差異可歸因于酶反應速率、酶專一性和底物的親和力[53]。2019年，Soleymanzadeh等[48]鑒定出具有ACE抑制作用的肽MYDYPQR（MR7），研究發現該肽含有4 個疏水性氨基酸、2 個極性氨基酸和1 個帶電氨基酸。肽的疏水性達57.14%，顯示出適度的疏水性。由于肽與ACE活性位點的結合與疏水性氨基酸有著本質的關系，造成MR7具有高的ACE抑制活性[54-55]。此外，在肽的C-末端存在如精氨酸等帶正電荷的氨基酸，可能有助于抑制ACE，使ACE抑制活性顯著提高[56-57]。分子對接研究也表明，C-末端的精氨酸對MR7和ACE的相互作用有實質性的影響，精氨酸與ACE活性位點的氨基酸殘基形成氫鍵，導致ACE的四面體幾何結構發生畸變，ACE失活。同年，Maqsood等[17]比較了駝乳與牛乳以及其模擬胃腸消化后的產物的ACE抑制活性，發現水解后的乳蛋白可提高自身的ACE抑制能力。此外，駝乳蛋白對ACE的抑制作用略強于牛乳蛋白，半抑制濃度（half maximal inhibitory concentration，IC50）分別為0.34 mg/mL和0.35 mg/mL。其水解產物對ACE的IC50也低于牛乳蛋白水解產物。造成這種差異的原因是由于駝乳與牛乳的成分不同，從而產生了不同序列的肽段，說明駝乳蛋白經胃腸道消化后具有優于牛乳蛋白的ACE抑制潛力。

表1 駝乳抗氧化活性肽的研究進展Table 1 Recent studies of antioxidant peptides derived from camel milk

表2 駝乳降壓活性肽的研究進展Table 2 Recent studies of antihypertensive peptides derived from camel milk

除酶解外，發酵菌株鼠李糖乳桿菌發酵駝乳后，能夠產生一種富含脯氨酸殘基的低分子質量生物活性肽，具有較高的ACE抑制活性[19]。這是因為鼠李糖乳桿菌具有多種的蛋白酶系統，如X-脯氨酸二肽氨基肽酶和脯氨酸特異性氨基肽酶，它們能水解乳蛋白產生一些與抑制ACE有關的生物活性肽[58-59]。這種特異性蛋白酶系統也在嗜熱鏈球菌、瑞士乳桿菌和德氏乳桿菌亞種中被發現[60]。Yahya等[61]就利用瑞士乳桿菌LMG11445和嗜熱鏈球菌ATCC19258發酵的脫脂駝乳喂食自發性高血壓大鼠，發現與對照組相比，攝入高劑量的發酵駝乳會在短期和長期的作用下具有降壓效果。研究發現不管是體外還是體內實驗，駝乳蛋白水解后都表現出顯著的ACE抑制活性（表2），為以后降壓食品或藥品的開發提供參考。

3 抗菌活性肽

與母乳相似，駝乳含有重要的抗菌成分，如免疫球蛋白、乳鐵蛋白和溶菌酶等保護性蛋白。且駝乳（1.54 mg/mL）中的免疫球蛋白質量濃度遠高于母乳（1.14 mg/mL）[65-66]；溶菌酶含量也高于其他反芻動物，具有很好的抗菌性能[67-68]。駝乳中的乳鐵蛋白可以通過破壞病原菌的細胞膜，從而起到抗菌作用[69]。即使是熱處理（70 ℃、30 min）后的駝乳也可以激活其天然的抗菌系統，有效地抑制微生物生長[68]。駝乳蛋白本身具有良好的抗菌作用，為此學者們對這些蛋白進行水解，研究了水解后的活性變化。

近年來，主要是研究駝乳蛋白水解產物對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的抵抗能力（表3）。2010年，Salami等[26]發現駝乳乳清蛋白和牛乳乳清蛋白及其水解產物都能抑制大腸桿菌的生長。其中未水解的駝乳乳清蛋白的抗菌活性明顯高于牛乳乳清蛋白，這可能與駝乳蛋白中抗菌因子含量高有關。再通過糜蛋白酶、胰蛋白酶、嗜熱菌蛋白酶和蛋白酶K對乳蛋白有限的水解，可增強其乳清蛋白本身的抗菌活性，且駝乳乳清蛋白水解產物的抗菌活性更強。2015年，Jrad等[70]對駝乳酪蛋白和駝乳酪蛋白經胃腸模擬消化后的產物進行了比較，結果表明水解產物對革蘭氏陽性菌有輕微抑制，而駝乳酪蛋白本身卻對革蘭氏陽性菌無影響，說明水解后酪蛋白可釋放出有效的抗菌肽。2016年，Kumar等[34]發現經過酶解后的駝乳酪蛋白，由于不同分子質量的肽段具有相互協同作用，使得整個水解產物的抗菌活性高于超濾后的各個組分。而Salami等[26]得出利用蛋白酶K水解后的駝乳乳清蛋白3 kDa以下的超濾組分對大腸桿菌的抑制作用最強。2018年Muhialdin等[71]也得出同樣的結論，利用植物乳桿菌發酵的駝乳，通過菌株培養過程中產生的蛋白酶，釋放出小分子質量的生物活性肽可潛在增強其抗菌活性。這歸因于較小的肽更容易穿透微生物細胞的脂膜，增加離子和代謝物的泄漏，破壞細胞功能，導致細胞死亡[72]，說明水解后肽段的大小對抗菌活性有著重要的影響。

表3 駝乳抗菌活性肽的研究進展Table 3 Recent studies of antibacterial peptides derived from camel milk

研究發現鑒定出的抗菌肽一般具有以下特征：分子質量低于1 kDa，從酪蛋白中提取的抗菌肽在0.4～0.6 kDa之間[73]；肽段序列含有2～20 個氨基酸[26]，包含大量的疏水性氨基酸[74]，肽的疏水性會造成細菌細胞壁或細胞膜的功能紊亂；大多數抗菌肽帶正電荷，它們與細菌細胞壁上帶負電荷的成分靜電結合，導致細胞壁破壞[75-76]。駝乳源抗菌肽會具有其中某一或某些特征以抵抗細菌的生長繁殖，從而發揮抗菌作用。

4 降血糖活性肽

糖尿病是一種以高血糖為主要特征的代謝性疾病，其主要根源在于血糖濃度過高，因此控制并降低血糖是治療糖尿病的唯一途徑。研究證實，經常食用具有降血糖功效的天然食品，再配合藥物的治療，能夠達到降血糖目的，同時還能降低傳統藥物的毒副作用[81]。因此，研發毒副作用小并具有降血糖作用的功能性食品或藥品，特別是天然生物活性肽對于糖尿病的防御及輔助治療是很有必要的[82]。

現有對駝乳中降血糖活性肽的研究主要以二肽基肽酶IV（dipeptidyl peptidase IV，DPP-IV）、α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制活性作為評定依據，來判斷其降血糖活性。2017年，Nongonierma等[83]指出駝乳與牛乳蛋白在相同水解條件下，產生的DPP-IV抑制肽的活性不同，其肽段序列也不同，這與蛋白水解酶在不同乳蛋白中肽鍵斷裂的不同選擇性以及氨基酸的序列不同有關。再通過液相色譜-質譜聯用儀、定性/定量結構-活性關系和合成肽驗證性研究相結合的方法，發現最有效的DPP-IV抑制肽是LPVP和MPVQA，IC50分別為（87.0±3.2）μmol/L和（93.3±8.0）μmol/L。2018年，Mudgil等[6]利用不同蛋白酶對駝乳蛋白水解，對其活性高的肽段A9和B9進行鑒定，篩選出評分大于0.80的肽段，并預測了與DPP-IV和α-淀粉酶結合的活性位點，發現降血糖活性與氨基酸殘基的特性、含量和位置有一定的關系。同年，Ayyash等[10-11]根據α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制活性的結果，評價了固有乳酸菌（駝乳中分離的乳酸菌）和非固有乳酸菌（外來乳酸菌）發酵駝乳的抗糖尿病作用。抑制這些與糖尿病相關的代謝酶實質上是減少碳水化合物的水解，從而減少葡萄糖等糖類物質在腸道內的吸收[84]。結果發現，隨著貯藏時間的延長，發酵駝乳的α-淀粉酶的抑制活性顯著增強，而發酵牛乳無顯著變化。固有乳酸菌發酵乳的α-葡萄糖苷酶的抑制活性高于非固有乳酸菌發酵乳。總地來說，發酵駝乳對酶的抑制能力強，可能是由于乳酸菌發酵分泌的蛋白水解酶，作用后釋放出小的生物活性肽所致。

目前，駝乳降血糖活性肽的研究甚少，主要集中在水解駝乳全蛋白上，蛋白酶、微生物菌株和底物單一（表4）。基于此，今后應采用多種蛋白酶或發酵菌株水解進一步細化的駝乳蛋白，為駝乳多肽在防治糖尿病方面做出新的貢獻。

表4 駝乳降糖活性肽的研究進展Table 4 Recent studies of hypoglycemic peptides derived from camel milk

表5 駝乳其他活性肽的研究進展Table 5 Recent studies of other bioactive peptides derived from camel milk

5 其他活性肽

除上述生物活性肽以外，駝乳中還鑒定出了具有抗炎、抗癌和抗肥胖等多種生物功能特性的肽（表5）。炎癥雖是機體對非致死損傷的反應，但過度和不受控制的炎癥變化往往導致慢性疾病。經過水解后的駝乳蛋白抗炎作用明顯增強，對于各種肽序列的研究表明，具有較強抗炎活性的肽富含正電荷和疏水性氨基酸，特別是在N-端和C-端。此外，谷氨酰胺被認為是抗炎活性肽的關鍵氨基酸[64]。2018年，Ayyash等[10-11]比較了發酵駝乳與牛乳對Caco-2（人結腸癌細胞）、MCF-7（人乳腺癌細胞）和HeLa（人宮頸癌細胞）的抑制作用，發現發酵駝乳具有更高的抗增殖活性。這種結果可以解釋為發酵駝乳較發酵牛乳產生的肽與癌細胞膜受體的生長因子有更強的競爭能力；或者是發酵駝乳產生的肽具有特殊的細胞毒性，能夠引起癌細胞凋亡[87-88]。最新研究發現，經木瓜蛋白酶水解駝乳蛋白9 h后，可產生4 個有效的膽固醇酯酶抑制肽WPMLQPKVM、CLSPLQMR、MYQQWKFL和CLSPLQFR，可有效改善肥胖。分子對接顯示這4 條肽能夠與膽固醇酯酶的活性位點結合，具有良好的對接分數和玻恩比表面積結合能[89]。總地來說，水解后的駝乳蛋白可能通過不同的作用機制在人體內表現出多功能的生物活性。

6 結 語

隨著乳源生物活性肽研究報道的多樣化和廣泛化，乳源生物活性肽的探索成為了研究熱點。其中駝乳憑借著豐富的營養成分和眾所周知的健康益處，成為制備生物活性肽的優質來源，備受研究學者們的廣泛關注。

本文著重介紹了通過酶解、模擬胃腸消化和發酵駝乳蛋白釋放的生物活性肽的研究，包括抗氧化、降壓、抗菌、降血糖、抗炎和抗癌等活性肽，并對其作用機理和分子機制進行了簡單的闡述。駝乳生物活性肽已被證明可以直接或通過體內或體外蛋白酶水解對人體生理和代謝產生積極的影響。駝乳蛋白水解后產生的生物活性肽表現出很高的利用價值，它們相互聯系、協同作用，共同促進身體健康。其中生物活性肽的氨基酸組成、序列和結構受到底物、蛋白水解酶和發酵菌株的影響，從而直接關系到活性的大小。駝乳生物活性肽基本都是在某一特定條件下水解駝乳蛋白制得，優化駝乳蛋白的水解條件方面仍缺乏研究。為此，后續研究應對酶解和發酵過程中的外在條件進行優化，以期獲得活性更高的生物活性肽。此外，應對其毒性、理化性質以及消化吸收性進行研究，并證實其在動物體內的活性，為今后將制備的生物活性肽運用到現實生活中奠定堅實的基礎。在工業規模上水解駝乳蛋白時，還應綜合考慮感官質量和經濟成本問題，應減少苦味氨基酸的釋放，節約成本。

雖然駝乳生物活性肽在理論研究上表現突出，但由于種種原因未真正的應用到實際產品當中，如保健品和功能食品等。為此，人們需要科學的管理和飼養以提高駱駝的產乳量，開發駱駝相關產品，加大投入力度，提高駱駝產業的發展水平；有關部門應該強化駱駝科研建設，研究駱駝潛在的功能特性和作用機制，提高駱駝的利用價值；國家政府需要出臺相關政策，大力推動并扶持駱駝產業，鼓勵牧民養殖駱駝，推廣駱駝副產品，提高駱駝產品的知名度，擴大駱駝市場。這一舉措不僅可以充分利用自然環境資源和平衡生態環境，而且還可以推動邊疆地區的經濟發展和牧民們的經濟收入，具有重大的現實意義和廣闊的發展前景。