干腌火腿中生物活性肽功能特性研究進展

李 平，楊 婷，周 輝,，聶 文，徐寶才，王兆明，陳順通

（1.合肥工業大學食品與生物工程學院，安徽 合肥 230009；2.合肥師范學院電子信息與電氣工程學院，安徽 合肥 230601；3.金字火腿股份有限公司，浙江 金華 321000）

干腌肉制品在世界上具有悠久的歷史，其特殊的加工過程賦予了肉制品獨特的風味，我國的腌臘肉制品如干腌火腿、臘香腸、板鴨板雞等產品享譽國內外。具有“四大名腿”之稱的浙江金華火腿、云南宣威火腿、江蘇如皋火腿以及湖北宣恩火腿采取中式火腿傳統制作工藝，原料腿經過選擇、腌制、洗曬、整形，然后歷時幾個月的發酵以及堆疊后熟，形成色香味齊全的干腌火腿產品。在國外，意大利的帕爾馬火腿、西班牙的伊比利亞火腿和法國的巴約納火腿歷史悠久，各具特色，也深受消費者喜愛。

生物活性肽是指除具有基礎的營養功能外，還可在生物體內起重要的生理作用、發揮特定生理功能的多肽類物質[1]。生物活性肽具有抗氧化、抑制細菌病毒、抗癌、降膽固醇、抗高血壓、抗糖化、抗血栓、抗心血管硬化、免疫調節等作用，同時對心理疾病、糖尿病、肥胖有一定的治療功效[2-3]。干腌肉制品加工工藝獨特而且加工過程漫長，肌肉中蛋白質降解程度高，富含各類肽，為天然生物活性肽的重要來源。例如，金華火腿成熟完成后，火腿中整體蛋白質的降解率約達到22.1%，其中肌漿蛋白與肌原纖維蛋白的降解比例較高，分別占62.07%和46.15%[4]。目前，國內外針對干腌火腿生物活性肽的研究集中在各類肽的功能特性研究和活性肽的分離純化及鑒定，關于生物活性肽形成機理的研究，目前普遍認為火腿內源酶在加工過程中活性肽的產生方面發揮主要作用。本文著重綜述近年來國內外對干腌火腿中多肽的生物活性研究進展和形成機理，旨在為基于干腌火腿的生物活性肽研究提供新思路和新方向。

1 干腌火腿中活性肽的形成機理

干腌肉制品的加工過程比較復雜而且加工時間長，期間內源酶在肉成熟過程中對多種蛋白質存在明顯的降解作用，這些蛋白質的降解是肉中各類肽形成的重要來源。引起這些變化的酶包括組織蛋白酶B、D、H、L和外肽酶（肽酶和氨肽酶），一定程度上鈣蛋白酶也參與其中[5]。在后期漫長的發酵及后熟過程中，微生物酶解與肉制品內源酶酶解的共同作用主導了蛋白質降解的過程[6]，而這一過程先是由內肽酶對蛋白質進行降解，隨后伴隨著外肽酶的作用，蛋白質最終被分解為肽以及游離氨基酸。

1.1 干腌火腿加工過程中蛋白質降解規律

在火腿制作過程中，原料肉需經過腌制、晾曬、發酵和后熟等工藝，在這過程中蛋白質持續發生降解最終生成各類肽和游離氨基酸，而在整個加工過程中不同時期活性肽的活性和含量均存在較大差異。邵靖萱等[7]的研究表明宣威火腿在不同的加工階段提取得到的抗氧化肽活性和含量不同，而且活性在前期（0～2 個月）和后期（6～8 個月）顯著升高。王勇勤等[8]的研究表明在火腿成熟階段提取得到的抗氧化肽活性最強。各類活性肽來源于肌肉蛋白質的降解，黃明等[9]論述了在肌肉宰后成熟過程中部分肌原纖維蛋白在內源酶的作用下會發生有限降解，這些蛋白主要包括肌連蛋白（titin）、伴肌動蛋白（nebulin）、結蛋白（desmin）、肌鈣蛋白-T（troponin-T）和抗肌萎縮蛋白（dystrophin）。干腌火腿蛋白質降解主要發生在肌原纖維蛋白中，其中結蛋白、肌連蛋白、伴肌動蛋白消失，最終形成多肽[10]。di Luccia等[11]通過采用雙向電泳研究干腌火腿成熟過程中肌漿蛋白與肌原纖維蛋白的降解情況，結果表明肌動蛋白、原肌球蛋白與肌球蛋白輕鏈在火腿加工成熟過程中含量逐漸減少至消失。Monin等[12]對法國巴約納火腿的肱二頭和半膜肌蛋白降解進行研究，結果表明肌原纖維各分類蛋白除肌動蛋白外均發生降解，且在加工前期半膜肌蛋白降解程度更高。Zhou Guanghong等[13]論述了在金華火腿的加工過程，10%的水不溶性蛋白被降解為水溶性蛋白，進而被降解為多肽和游離氨基酸，水溶性蛋白相對含量從腌制前的71.63%降低至后熟階段的27.57%，且加工結束階段分子質量小于1 kDa的肽和游離氨基酸占非蛋白氮的95%甚至更多。Xing Lujuan等[14]研究了金華火腿和宣威火腿的抗氧化多肽的含量和活性差異，結果表明分子質量小于1 000 Da的多肽具有較強的抗氧化活性，并對蛋白質組學同源性進行了分析，表明大部分多肽來源于肌球蛋白，分別占宣威火腿多肽的26%和金華火腿多肽的32%。綜上所述，干腌火腿加工過程中，肌原纖維蛋白的降解是活性肽產生的重要來源，且蛋白質的降解伴隨著腌制一直持續到發酵和后熟階段。

1.2 肌肉中內源酶與活性肽形成機理的相關性

火腿加工過程中活性肽的形成與多種肌肉中內源酶相關，當前該領域內對組織蛋白酶尤其是組織蛋白酶B、D、H、L和鈣蛋白酶以及外肽酶（包括三肽酶、二肽酶和氨肽酶）的研究較多。組織蛋白酶B、H和L在火腿加工過程中具有較好的穩定性，且經歷15 個月的加工后仍保留5%～10%的活性，而組織蛋白酶D在加工6 個月左右活性消失[15]。鈣蛋白酶可能在干腌火腿加工初期具有重要作用[16]，在加工后期活性很低甚至檢測不到。對于中華傳統金華火腿，趙改名[17]對肌肉蛋白水解酶在金華火腿加工過程中的作用進行了研究，研究結果表明在火腿加工階段，組織蛋白酶B和L的活力均呈現下降趨勢，加工結束時兩種蛋白酶的活力分別降至腌制前的9.31%和13.66%。

鈣蛋白酶是一組半胱氨酸類內肽酶，組織蛋白酶B、H和L都是巰基蛋白酶，組織蛋白酶D是一種天冬氨酸酶，它們對蛋白質的作用不同。Baron等[18]運用體外實驗研究μ-鈣蛋白酶、m-鈣蛋白酶和組織蛋白酶對結蛋白的作用，發現鈣蛋白酶首先酶解結蛋白形成多肽，隨后組織蛋白酶繼續降解形成小肽。組織蛋白酶B對肌動蛋白有顯著降解作用，產生的大部分肽類是從蛋白質的N端和C端釋放出來的，而且大多數為水溶性多肽，這些多肽可能對干腌肉制品的風味具有重要影響，在pH值為5.0時，組織蛋白酶B能夠水解肌球蛋白、肌鈣蛋白、原肌球蛋白和肌動蛋白；組織蛋白酶L能夠降解肌球蛋白重鏈、α-肌動素、肌動蛋白、肌鈣蛋白的T亞基和I亞基[17]。組織蛋白酶H幾乎不能降解任何肌原纖維蛋白，它的活性在加工過程中緩慢下降[19]。組織蛋白酶D能廣泛降解肌原纖維蛋白，但在加工過程中活性降低較快，推測其主要在加工前中期發揮作用。綜上所述，火腿中各種活性肽的產生與酶關系緊密，但是具體功能活性肽的產生與特定酶的關系有待更加深入的研究。

2 干腌火腿中活性肽的功能特性

2.1 干腌火腿中活性肽的抗氧化性

生物體在新陳代謝中會產生高氧化活性的自由基，而自由基在細胞中的過度積累將會導致細胞損傷，并且在特定的代謝率下與機體壽命顯著相關[20-21]，天然抗氧化劑可促進過氧化氫的分解，清除多余的重金屬，從而降低自動氧化速率，減少過氧化氫的含量以及自由基的生成[22]，進而減輕氧化損傷。其中天然蛋白質經過降解產生低分子質量的肽，某些能降低自動氧化速率及脂肪的過氧化物含量，具備較高的抗氧化活性[23]。近30 年，來自干腌火腿中抗氧化肽的研究成果比較豐富，不同類別的干腌火腿抗氧化肽氨基酸序列和含量不同，且活性及穩定性也具有較大差異。

在國內傳統干腌火腿中抗氧化肽的研究中，Zhu Chaozhi等[24-25]從金華火腿中分離提取到肽段，根據其羥自由基的清除活性、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基的清除活性和Fe2+螯合能力來評價其抗氧化活性，發現金華火腿中肽具有抗氧化活性，并將活性最高的肽片段序列確定為GKFNV，但該活性肽在胰蛋白酶處理后或者在堿性環境下活性會受到影響。邢路娟等[26]研究宣威火腿中肽的抗氧化活性，結果表明相同質量濃度下，宣威火腿粗肽液對超氧陰離子自由基的清除率及對脂質氧化的抑制率均高于谷胱甘肽。Xing Lujuan等[27]在研究中對宣威火腿加工過程中產生的抗氧化肽進行結構鑒定，結果表明抗氧化活性最高的肽為四肽，其氨基酸序列為DLEE，且可能是抗氧化肽中起關鍵作用的主要肽段之一。云南諾鄧火腿中的肽也具有一定的抗氧化活性，在模擬實驗中對脂質氧化和蛋白質氧化均具有一定的抑制作用[28]。

在國外干腌火腿抗氧化肽的研究中，Escudero等[29-30]從西班牙干腌火腿提取并純化得到抗氧化肽，通過鑒定，對DPPH自由基清除作用最強的肽序列為SAGNPN，其質量濃度為1.5 mg/mL時清除率達到50%，而還原能力最強的多肽序列為GLAGA。在Mora等[31]的研究中，通過凝膠排阻色譜法得到93 個肽段并對其進行抗氧化活性測定，發現序列為SNAAC的肽具有最高的DPPH清除能力和Fe2+螯合能力。

干腌火腿中肽的抗氧化活性以及活性強弱與其結構特征密切相關。一般來說，肽的抗氧化活性與其氨基酸序列相關，而且它們通常包含疏水性氨基酸殘基，例如處于N端的纈氨酸和亮氨酸，以及序列中包含脯氨酸、組氨酸、酪氨酸、色氨酸、甲硫氨酸和半胱氨酸的肽[32]。含有疏水性氨基酸的肽能夠與氧結合或者減少體系中氫的釋放來阻斷氧化進程，進而發揮抗氧化功能。纈氨酸或亮氨酸等疏水氨基酸殘基可以增加肽在脂質界面的含量，從而促進清除脂質階段產生的自由基[33]。組氨酸具有活性側鏈基團咪唑基，因此含組氨酸殘基的肽抗氧化活性可能與其咪唑基團的供氫能力、脂質過氧自由基捕獲或金屬離子螯合能力相關[32]，Chen Huaming等[34]通過研究發現，抗氧化肽的金屬離子親和力與組氨酸含量呈正相關，且其親和力與肽鏈末端位置的組氨酸殘基有關。酪氨酸和色氨酸均是潛在的氫供體，氫原子能夠與自由基結合，中斷氧化反應鏈，有研究明確指出含有酪氨酸的二肽具有很強的自由基猝滅能力[35]。含硫氨基酸如半胱氨酸中的巰基可以將氫轉移到高度氧化性的自由基中并使之還原，而在反應中生成的硫化物或二硫化物又可與氧氣結合，預防組織內氧化應激的發生[36]。另外肽的抗氧化活性也與其分子質量相關。抗氧化肽一般由4～20 個氨基酸組成，分子質量在3 kDa以下[14]，大多數來源于食品中的抗氧化肽分子質量一般在500～1 800 Da[37]，Tang Xueyan等[38]將玉米蛋白水解物通過超濾分離，按照分子質量分成1、3、5、10 kDa的組分，并進行了自由基清除能力的測定，發現肽段的DPPH自由基清除能力和超氧陰離子清除能力均與分子質量相關，同時，在小于1 kDa的組分中，疏水性越高的肽段，抗氧化活性越高。

2.2 干腌火腿中活性肽的降血壓活性

在人體中，腎素-血管緊張素系統在血壓平衡中扮演著重要的角色，它與心血管疾病如充血性心力衰竭、高血壓等密切相關，首先在腎素的催化作用下，血管緊張素原轉化為血管緊張素（angiotensin，Ang）I，隨后Ang I被血管緊張素I轉化酶（angiotensin I converting enzyme，ACE）裂解，并釋放Ang II，Ang II使血管收縮[39]。因此，抑制ACE的活性能夠起到舒張血管、降血壓的作用。干腌火腿中多肽的降血壓活性研究較多，而且該活性機理目前已闡述清楚。

Sentandreu等[40]研究發現西班牙傳統火腿經過二肽酶酶解產生的二肽具有ACE抑制活性，Escudero等[41]提取西班牙傳統火腿中的降血壓肽，研究證明了該活性肽的體內降血壓活性，并且通過純化和鑒定，發現序列為AAATP的肽段降血壓活性最高。Mora等[42]研究比較了發酵期更長（發酵期24 個月）的伊比利亞火腿（Iberian dry-cured ham）同西班牙傳統火腿（發酵期12 個月）降血壓肽的活性差異，結果表明伊比利亞火腿中某些肽段的ACE抑制率達到了97.7%，具有比傳統火腿更高的降血壓活性。在中國傳統干腌火腿中，左慶翔[43]研究發現金華火腿多肽具有較強的ACE抑制能力和腎素抑制能力，結構分析表明NLLPP、DEP和DAVLP可能是主要的降血壓活性肽。

研究表明，ACE抑制肽活性與其氨基酸序列相關，一般ACE抑制肽在C末端的倒數第二個位置為精氨酸、脂肪族氨基酸（丙氨酸、纈氨酸和異亮氨酸）以及芳香族氨基酸（酪氨酸、苯丙氨酸），在肽段的最后一個位置為脂肪族氨基酸（異亮氨酸、丙氨酸、亮氨酸和甲硫氨酸）、芳香族氨基酸（色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸）以及脯氨酸（脯氨酸）；另外在N末端也多為疏水性氨基酸。疏水性多肽因與Ang I結構相似，能夠與ACE的活性位點結合[44]，使得ACE無法將Ang I轉化為Ang II，進而發揮收縮血管的作用，達到降血壓的目的。

2.3 干腌火腿中活性肽的抗菌性

抗菌肽是指有機體在真核生物的核糖體和原核生物非核糖體合成的小分子堿性多肽[45]。抗菌肽在動植物界廣泛分布，在復雜多細胞生物的成功進化中發揮了重要作用，是抵抗細菌、真菌以及病毒非常重要的防御武器[46]。在天然抗菌肽的研究領域，多集中在昆蟲、魚類以及植物中，針對干腌火腿中多肽的抗菌活性研究較少。

邢路娟等[47]為探究干腌火腿中生物活性肽的抗菌活性及其組成，選取產自中國云南省曲靖地區的宣威火腿為材料，通過緩沖液浸提的方法提取火腿中的多肽成分，結果表明宣威火腿多肽具有顯著抑制單增李斯特菌和O157型大腸桿菌生長的效果，通過進一步分離和鑒定，得到抑菌活性較強的3 段多肽：QYYNGEEHVRFDSDVGEYR、LRNLPNLEVLDLGTNFI、FASFEAQGALANI AVDK。鄭曉錦等[48]提取宣威火腿、金華火腿、如皋火腿中粗多肽并比較3 種干腌火腿的抑菌活性差異，結果表明3 種火腿粗肽液均具能抑制大腸桿菌的生長，宣威火腿粗肽中具有較高的肽含量和較多的疏水性氨基酸，粗肽液具有更高的抑制大腸桿菌的能力。Castellano等[49]對西班牙干腌火腿的抗菌肽進行提取、抑菌活性測定以及純化鑒定，結果表明10 種多肽均能抑制單增李斯特菌的生長，且氨基酸序列為RHGYM的肽抑菌活性最強，最小抑菌濃度為6.25 mol/L。

抗菌肽一般都有兩親性結構，即富含親水性堿性氨基酸殘基的N端，如賴氨酸和精氨酸，以及富含親脂性疏水氨基酸的C端，且C末端均被酰胺化[50]。抗菌肽的結構特征使得抗菌過程的第一步能夠順利完成，即在靜電相互作用下，側鏈帶正電荷的抗菌肽同帶負電荷的細菌細胞膜相結合[51]；隨后細胞膜上即時通道打開，抗菌肽進入細胞參與蛋白合成、DNA轉錄或者影響酶活性進而破壞細胞正常的代謝[52]。基于干腌火腿中具有抗菌活性的肽目前研究成果較少，推測可能的原因是干腌火腿的發酵和成熟過程需要多種微生物的參與，而微生物的代謝可能有助于蛋白質降解和多肽的形成，其中的作用機理尚不清楚。

2.4 干腌火腿中活性肽的其他功能特性

近年來，干腌火腿的其他生物活性也逐漸被研究學者發現，如降血糖、抗炎癥等活性。糖尿病是由于胰島素分泌不足和（或）胰島素作用缺陷所致的一種以慢性高血糖為主要表現的臨床綜合征[53]。針對糖尿病的一些治療靶點，領域內學者正在研發和實驗各種藥物，其中二肽基肽酶（dipeptidyl peptidase IV，DPP-IV）是治療2型糖尿病的新型靶點，它能夠迅速滅活腸促胰島素胰高血糖素樣肽-I（glucagon-like peptide-I，GLP-I）和糖依賴性胰島素釋放肽（glucose-dependent insulinotropic peptide，GIP）等多種激素，而DPP-IV抑制劑則能夠提高內源性GLP-I和GIP的活性，促進胰島素分泌，達到降低血糖的目的[54]。Gallego等[55]在傳統干腌火腿中發現了對DPP-IV具有抑制作用的肽，經過鑒定，二肽KA和AAATP對DPP-IV的抑制活性最強，半抑制濃度分別為6.27 mmol/L和6.47 mmol/L。

具有抗炎作用的天然活性肽在植物、動物、真菌和海洋生物中廣泛分布[56]，并且抗炎活性通常與降血壓活性相關聯。Gallego等[57]研究西班牙干腌火腿中肽的抗炎活性，結果表明氨基酸序列為PSNPP、HCNKKYRSEM和FNMPLTIRITPGSK的肽提取物顯示出對血小板活化因子-乙酰水解酶（platelet activating factor-acetylhydrolase，PAF-AH）、自分泌運動因子（autotaxin，ATX）和脂氧合酶（lipoxygenase，LOX）的抑制作用。PAF-AH一直是許多炎癥性疾病如哮喘、敗血癥和血管疾病臨床研究的標志物，與正常人相比，疾病患者的血漿PAF-AH活性發生了改變[58]。ATX在調節免疫反應方面發揮重要作用[59]，如類風濕性關節炎。LOX是一種含鐵的雙加氧酶，該家族成員在生物體內專一催化含特定結構的多元不飽和脂肪酸如花生四烯酸和亞油酸生成相應活性脂質，并在炎癥發生和消除中起到重要作用[60]。而活性肽可以通過調節PAF-AH、ATX和LOX的活性，進而減輕機體的炎癥反應。我國對于干腌火腿活性肽功能特性的研究集中在抗氧化、降血壓和抗菌作用，鮮有抗炎癥和降血糖作用的報道。

3 結 語

綜上所述，干腌火腿在加工過程中，肌肉中蛋白質發生分解，產生各類肽以及游離氨基酸，而其中的一部分多肽經國內外學者研究證明具有較高的生物活性，這些生物活性包括抗氧化、降血壓和抗菌等，且在體外模擬實驗中穩定性較高，為后續的體內實驗及應用提供理論基礎。肽的抗氧化活性主要與氨基酸序列中疏水性氨基酸相關，如纈氨酸和亮氨酸，一般疏水性越高，抗氧化活性也越高，而部分疏水性肽因其與Ang I結構相似，能夠作為ACE的作用底物，通過競爭抑制發揮降血壓作用。具有抗菌活性的肽一般由親脂性疏水氨基酸C端和親水堿性氨基酸N端組成，這樣的結構使抗菌肽能夠順利通過細菌細胞膜進而進入細胞。通過對生物活性肽的分離純化和鑒定，發現肌肉蛋白質中的肌原纖維蛋白是活性肽的主要來源，在加工過程中，鈣蛋白酶、組織蛋白酶B、D、L和H是催化蛋白質降解產生活性多肽的主要酶類。

經過多年發展，利用蛋白質組學方法進行樣品預處理、蛋白質定性定量分析以及結合生物信息學方法進行蛋白質組分析、數據解析等新技術為天然生物活性肽的研究提供了便利和新的方向。比如蛋白質組學分析技術在特定功能的活性肽研究中發揮重要作用，推動生物活性肽的市場化應用；利用生物信息學方法可以對各類干腌火腿中多種活性肽的蛋白質同源性進行分析，為天然生物活性肽的深入研究提供技術支撐；數據解析等多種新技術的綜合應用將有助于揭示火腿蛋白質降解機理，為干腌火腿的品質提升提供理論指導。目前，針對干腌火腿中多肽的來源、功能活性以及結構鑒定研究較為成熟，在活性肽的形成機理方面，主要集中在內源酶的研究方向，針對外源微生物與多肽形成的關系尚未闡明。另外，基于提升干腌火腿營養價值，著眼于低鹽的健康飲食理念，闡明低鹽環境對于活性肽含量及其功能特性的影響和實現活性肽的富集工藝等相關研究也鮮有報道，有待于進一步探索。