火麻蛋白加工特性、改性及其活性肽研究進展

衛 萍, 游向榮, 張雅媛, 周 葵, 李明娟,王 穎, 劉國明, 韋林艷, 印 崇

(廣西壯族自治區農業科學院農產品加工研究所1,南寧 530007)

(廣西果蔬貯藏與加工新技術重點實驗室2,南寧 530007)

(川北醫學院附屬醫院檢驗科&院士專家工作站&表觀遺傳與RNA藥物研究室3,南充 637000)

(川北醫學院檢驗系&轉化醫學研究中心4,南充 637000)

火麻(Hemp)是桑科植物大麻(CannabissativaL.),一種藥食同源油料植物作物,在某些地區又稱作漢麻、線麻等。中國是火麻的發源地,歷史超過3 000年[1]。在廣西、云南、遼寧、吉林、四川等地均有火麻種植[2],并形成較為穩定的種植基地,長期以來,火麻在食品中的應用主要是火麻油脂的開發。

火麻蛋白是火麻中含量僅次于油脂的第二大成分,質量分數為20%～30%,其中麻仁球蛋白占65%,白蛋白占35%,研究表明:麻仁球蛋白是類似人體蛋白的植物蛋白,特別適宜滿足人體細胞需求(比如DNA修復);白蛋白可以保護肝臟和腎的健康[3]。火麻蛋白氨基酸組成比值合理、效價均衡[4-5],被營養學家稱為“優質完全蛋白”[6],其∑EAA/∑NEAA值符合聯合國糧食及農業組織(FAO)理想模式[4,7,8],營養價值可與大豆蛋白媲美[9]。而且火麻蛋白味道清新香醇、美味可口、不含色氨酸抑制因子、更易于人體消化和吸收;不像大豆類食品含寡聚糖,易導致胃脹和反胃[10]。越來越多研究表明:火麻蛋白有益于降三高(血壓、血糖、血脂)、抗疲勞、改善貧血、調節腸道菌群平衡以及提高人體提高免疫力等[11-19]。這與火麻蛋白特有的氨基酸配比、大麻二酚等酚類物質以及功能活性因子有關[13]。目前,火麻蛋白主要是從火麻籽榨油后的麩粕中獲取,由于對火麻蛋白加工特性缺乏深入了解,提取、改性方法的局限性、加上火麻蛋白某些功能特性及作用機理也不是很明確,導致火麻蛋白作為蛋白基料缺乏高附加值產品,限制了其在食品工業領域的應用[20]。

近年來,國內外針對火麻蛋白的基礎和應用研究取得了一些進展,但火麻蛋白仍未得到充分的開發利用,缺乏高值化精深加工產品,未來向更高端的研究和應用很有必要。本文綜述了火麻蛋白加工特性及其改性,功能活性肽及其作用機制研究進展,為火麻蛋白資源的高值化利用奠定理論基礎,為我國優質植物基蛋白資源的補充供應、新型保健功能性食品的開發利用提供參考。

1 火麻蛋白的加工特性及其改性

1.1 火麻蛋白的加工特性

在對火麻蛋白的研究和開發應用過程中,加工特性尤為重要。火麻蛋白的加工特性是由蛋白質本身結構組成決定的,主要體現在溶解性、乳化性、凝膠性、穩定性等(表1),這些加工特性影響火麻蛋白的應用。

表1 火麻蛋白的加工特性

1.1.1 溶解性

蛋白質溶解性是發揮其他加工特性的基礎。溶解性與等電點(pI)有關,通常表現為“等電點附近溶解度最低,偏離等電點溶解度增強”[21]。與大豆蛋白相比,火麻蛋白缺少7S蛋白,較高含量的疏基易形成分子間二硫鍵,導致蛋白質分子在酸性和中性條件下易聚集沉淀[22]。火麻蛋白的等電點為pH=5.0,此時有最小的溶解度,溶液中分子間作用力減弱,蛋白質分子因沒有相同電荷的排斥而凝聚沉降。在偏酸和偏堿性條件下溶解度都會增加,尤其是在堿性條件下,隨著pH值的升高,火麻蛋白溶解度的增加非常顯著,當pH在7.0～11.0時,未脫殼火麻蛋白的溶解度從6.96%迅速增加到90.70%。這是因為偏離等電點越遠,蛋白質所帶的凈電荷越多,蛋白質不容易發生聚集,從而使得溶解度增加[4]。此外,溶解性還受分離方法影響,研究發現采用堿提/酸沉法和鹽溶/鹽析法兩種方法對火麻仁蛋白進行提取分離,得到堿提蛋白和鹽提蛋白,二者雖具有相似的U型溶解性曲線,但是分離蛋白的等電點不同,堿提蛋白等電點為pH=6.0;而鹽提蛋白等電點為pH=7.0。即使在相同pH值條件下,二者的溶解性也存在較大的差異[23]。Dapcˇevic′-Hadnaev等[24]研究發現膠束化法分離蛋白變性較小,比堿萃取/等電沉淀法蛋白具有更高的溶解度。

1.1.2 凝膠性

凝膠特性是食品蛋白質的重要功能特性之一,蛋白質的凝膠行為及其流變性質是形成某些食品如布丁、果凍、甜點和肉類配方等獨特的質構、感官和風味的決定性因素。火麻仁蛋白的主要成分是11S蛋白,其具有較高的凝膠性,易加工成為凝膠類食品[20]。凝膠性易受蛋白質大小、結構、柔韌性、分子間相互作用、其他氨基酸的疏水性和結構分布等其他因素的影響[29]。研究顯示,高強度超聲處理火麻蛋白,由于空化作用使得埋藏在火麻蛋白內部的疏水基團和巰基暴露出來,蛋白表面疏水性增強,蛋白結構彈性增加,顆粒尺寸的減小,有助于形成凝膠的三維網絡結構,導致形成蛋白凝膠的最低凝膠濃度值(LGC)較低[27]。

1.1.3 起泡性和泡沫穩定性

蛋白質的起泡性在食品領域有重要應用。蛋白質的起泡特性取決于其在空氣-水界面上容易吸附、在界面上經歷快速構象變化和重排以及通過分子間相互作用形成黏彈性膜的能力,其影響因素主要有蛋白濃度、溶解度和表面疏水性等[26]。與其他植物蛋白相比,堿提酸沉法獲得的火麻蛋白的起泡性和起泡穩定性較低,分別為9%、7%左右,研究認為,較低的起泡性與起泡穩定性主要原因與其在中性條件溶解度較低有關[4],但通過一定的制備和處理手段,火麻蛋白的起泡性能可大幅提升,研究發現通過水酶法制備的火麻蛋白,未經酸浸超聲預處理(AEP-HPM)和經酸浸超聲預處理的火麻粕蛋白(PAEP-HPM)起泡性處于較高水平,分別為118.33%和125.69%[30]。此外,經過干燥的火麻粕蛋白也有優異的泡沫性能[31]。

1.1.4 乳化性和乳化穩定性

乳化活力指數(EAI)和乳化穩定性指數(ESI)兩個指標常用來判定蛋白質的乳化性能。與大豆分離蛋白相比,火麻蛋白的的乳化活性較差。pH為3.0～8.0時,火麻蛋白的EAI和ESI在各pH條件下均顯著低于大豆分離蛋白。并且EAI和ESI曲線與這2種蛋白的溶解度曲線圖類似。原因一方面與火麻蛋白的溶解度相對較低有關,較低的溶解度使火麻粕蛋白向油水界面移動的能力減弱,油水界面蛋白濃度下降,進而導致乳化活性不佳,但是乳化穩定性相對較高[32]。另一方面,研究發現:當pH>7.0時,火麻蛋白溶解度值顯著高于pH在4.0～7.0范圍內的溶解度值,但其EAI值提高并不顯著。原因可能是EAI不僅受溶解度影響,還受蛋白質表面疏水性、聚集狀態等參數的影響[25],蛋白質的疏水性增加,表面張力降低,乳化活力指數上升。研究發現脫殼處理也影響火麻蛋白的乳化穩定性,脫殼和未脫殼火麻蛋白在中性條件下乳化性能相近,二者無顯著差異,兩種火麻蛋白在中性條件下溶解度都很低,可能是二者乳化性相近的原因;但脫殼火麻蛋白乳化穩定性顯著高于未脫殼火麻蛋白(P<0.05),乳化穩定性的差異主要與未脫殼火麻蛋白多酚含量較多有關,當溫度升高時,多酚與蛋白質的親和力減弱,使得多酚-蛋白復合物的結構發生改變,從而造成了2種蛋白質乳化穩定性的差異[33]。此外,分離方法也影響蛋白乳化性質,Dapcˇevic′-Hadnaev等[24]研究堿萃取/等電沉淀法和膠束化(鹽萃取)法兩種不同方法分離火麻蛋白,發現它們具有不同的乳化作用和乳化穩定性機制。膠束(鹽萃取)法的蛋白體系,仍能保持蛋白天然狀態,小乳狀液滴之間具有足夠靜電斥力。堿萃取/等電沉淀法獲得的蛋白乳液體系,與pH有關,適宜的分離pH值有助于蛋白質結構的展開,疏水位點和巰基的釋放,從而在乳化過程中形成連續的蛋白聚合物。并且在蛋白濃度較低(0.25～0.75 mg/100 mL)時,主要的作用為吸附在液滴上的蛋白質之間的相互作用,其影響橋接絮凝。而當蛋白濃度較高(1.5 mg/100 mL)時,液滴表面吸附蛋白與未吸附蛋白之間的相互作用以及連續相的蛋白質-蛋白質相互作用普遍存在,前者導致乳化液滴尺寸的增大和不穩定,后者影響絮凝體瞬態網絡的形成并增加了連續相的黏度,從而有助于乳化液的穩定性。

1.1.5 持水性和吸油性

蛋白質的持水性和吸油性是指蛋白質能夠在一定條件下截留水或油脂的能力。蛋白質的持水性和吸油性是重要的功能特性,高持水性的蛋白質可有效防止面包、餅干等烘焙食品的表皮過快地干裂,也可以保證粉末等產品適當的吸濕性與分散性;而吸油能力在很大程度上影響食品的外觀、色澤和口感,優異的持油性可以保留食品中部分風味物質,提高產品品質。影響蛋白質的持水性和吸油性的因素主要有離子強度、溫度、表面疏水性和變性程度等[30]。火麻蛋白的持水性小于大豆分離蛋白,吸油能力與大豆分離蛋白基本一致,其持水性較差主要原因是在中性pH條件下,蛋白質的極性基團被掩埋在聚合物的內部,導致蛋白質易聚合[34]。Aletor等[35]研究發現持水性在1.49～4.71范圍內的蛋白可用于較黏稠的食品體系,如肉汁和湯中,火麻蛋白的持水性主要集中在3～4,說明其也可以應用于較黏稠的湯汁等食品體系。

1.2 火麻蛋白的改性

蛋白質作為一種食品添加劑加入到食品中,不僅可以提高產品的營養價值,還可以改善食品的感官質構。但由于天然火麻蛋白本身的某些加工特性如溶解性、持水性和起泡性等較差,限制了其在食品領域的應用。因此,探索有效的改性方法,提高其溶解性,爭取最大限度地發揮其加工特性,可提高其功能性、擴大其應用范圍。蛋白質改性是指采用物理、化學、生物等手段,使蛋白質的聚集狀態、表面結構發生改變、分子肽鏈被修飾、蛋白質被降解,從而功能性質得以改善[22],表2總結和比較了不同火麻蛋白改性方式及改性效果。

表2 火麻蛋白改性及其效果

1.2.1 火麻蛋白的物理改性

物理改性是通過高壓、超聲波、微波等處理,對蛋白質結構或聚集狀態的改性。一般而言,物理改性不破壞蛋白一級結構,蛋白質肽鏈完整性得以保持,只對蛋白質的空間構象、微觀結構和分子聚合程度產生影響。近些年,物理改性因其綠色、安全、成本低、營養價值破壞小等優點廣泛應用于改善植物蛋白功能特性方面[36],但目前對火麻植物基蛋白物理改性主要集中在超聲波和熱處理。

超聲處理能改變蛋白的功能特性,處理后蛋白質分子之間碰撞幾率增加,破壞了蛋白質的聚集狀態,使大顆粒的蛋白聚集體解聚成粒徑較小的蛋白分子,增強了蛋白質在水中可壓縮性,使蛋白更易分散在水中;且超聲處理破壞了蛋白質的結構,部分二硫鍵被破壞,使得更多的活性位點暴露,游離巰基含量增加,蛋白質-水的相互作用增強,蛋白溶解性增加。相比于未經超聲時的溶解性1.57%,超聲功率400 W處理20 min后火麻蛋白的溶解性提高到11.47%[22]。而高強度超聲處理,火麻蛋白溶解度可大幅度提高到78%[27]。良好的溶解度有助于形成凝膠三維網絡結構,受空化作用影響隱藏的疏水基團和巰基暴露出來,相鄰分子通過氫鍵、疏水相互作用、二硫鍵、范德華力以及靜電相互作用等作用力形成網狀的空間結構促進了凝膠化,使得凝膠形成所需的最低凝膠濃度值下降[30,37]。另外,由于空化現象導致蛋白顆粒尺寸減小,破壞了分子間的交聯,通過減小粒徑增加溶解度,可以提高乳狀液中蛋白質在油水界面的擴散速率,火麻蛋白的乳化性得到顯著改善。另外,蛋白表面疏水性增加,促進了油脂-蛋白相互作用,火麻蛋白吸油能力也顯著提高[27];此外,經超聲處理蛋白的空間構象被破壞,致密的球狀結構變疏松,更多的活性基團暴露出來,蛋白質肽鏈間的相互作用亦加強,更易在空氣-水界面形成穩定的彈性薄膜,火麻蛋白的起泡性/泡沬穩定性亦顯著提高[5,22,27]。

熱處理也是一種有效的改性方式[28]。有研究者將火麻蛋白溶液從pH 7.0調節至pH 12.0,然后在不同的溫度(20～80 ℃)條件下處理不同時間,處理結束后,降溫并回調火麻蛋白溶液的pH至7.0。用這種調pH聯合熱處理方法對火麻蛋白進行結構修飾,發現未經處理的火麻蛋白在水中的溶解度很低(20.6%),且單獨加熱對其溶解度影響也很小,而經pH調節和加熱聯合處理,蛋白溶解度急劇增加,80 ℃加熱60 min時溶解度達到97.5%。但高溫處理會形成有毒物質丙氨酸(LAL),為了限制該有毒物的產生,加熱溫度和時間控制在60 ℃和5 min,這樣LAL含量不超過100 mg/100 g蛋白質,并且部分氨基酸(半胱氨酸和賴氨酸)的損失也很小。在熱堿溶液中,蛋白溶解性急劇增加可能與強靜電斥力和多肽間氫鍵減弱有關。另外,肽鍵的裂解也有助于提高溶解性,主要取決于加熱時間和溫度。低溫(20 ℃)調節pH對乳化活性影響不大;較高的溫度(60 ℃)調節pH對乳化性影響較顯著,一是熱處理會導致部分蛋白結構展開,疏水氨基酸側鏈基團暴露的增加,將會產生更強的吸油能力,從而產生更大的表面活性;二是蛋白質的溶解度提高也有利于提高乳化能力。此外,pH和熱聯合處理的火麻蛋白在儲藏過程中,蛋白形成的乳狀液在粒徑和分布方面保持了良好的乳化穩定性,一方面是聯合處理使疏水基團暴露更多,吸附蛋白之間的相互作用加強,在水包油體系(O/W)界面有足夠的覆蓋;另一方面,聯合處理使界面處蛋白分子彈性的增加對乳液的穩定性也很重要[28]。

1.2.2 火麻蛋白的化學改性

化學改性是通過對蛋白質中羧基、氨基和巰基等功能性基團進行化學修飾,從而改善其功能性。化學改性方法簡單,效果顯著、易實現工業化,但目前火麻蛋白的化學改性研究不多,研究主要為酰基化和糖基化改性。

酰化反應改性(主要乙酰化和琥珀酰化)是一種很有效的方式,研究表明植物蛋白經乙酰化和/或琥珀酰化處理,其溶解度、持水性和持油性顯著提高[38],乳化性能得到改善[39]。該方法也得以應用于火麻蛋白的改性。研究發現琥珀酰化可使火麻蛋白溶解度從30%逐漸增加到85%～90%,尤其是在酸酐水平高于0.1 g/g時,與乙酰化作用相比,琥珀酰化會促使更多可溶性蛋白質出現,使火麻蛋白溶解度提高,主要是琥珀酰化增加了蛋白的靜電斥力,通過琥珀酸羧基(斥力)取代近端的氨羧基(吸引力),改變蛋白的分子構象,導致不溶性聚集蛋白分子的展開。在低酸酐質量分數(0～0.2 g/g)時,乙酰化作用能使火麻蛋白的溶解度從30%提升至50%左右,原因是分子內和分子間電荷排斥力共同促進蛋白質的展開,蛋白質-水相互作用增加。在高酸酐質量分數(>0.2 g/g)時,高度乙酰化會導致火麻蛋白溶解度降低,原因可能是疏水相互作用增加導致麻仁球蛋白分子的聚集。此外,酰化反應還可以顯著改善蛋白乳化能力。在中性pH條件下,火麻蛋白的乳化活性指數(EAI)僅為22.1 m2/g,且隨著酰化程度的增加,EAI呈線性顯著增加。經琥珀酰化和乙酰化處理(酸酐質量分數1.0 g/g)的EAI分別為119.0 m2/g和54.4 m2/g。酰基化反應對火麻蛋白EAI指數的提高被認為與蛋白質結構的展開和疏水基團暴露有關。因此,酰化反應處理(特別是琥珀酰化)可有效修飾火麻蛋白的某些特定功能特性,尤其是溶解度和乳化能力,但是在實際操作時要注意控制酰化程度[40]。

此外,火麻蛋白與多糖結合,也能改善其乳化穩定性和持水能力。研究發現用堿提取、等電沉淀法提取的火麻分離蛋白,具有作為乳化劑的潛在應用價值,但其在儲藏過程中易受外界因素影響,乳化穩定性變差。果膠具有一定的物理強度,可作為火麻蛋白的助穩劑,果膠與火麻蛋白通過靜電引力形成蛋白-果膠復合物,復合物具有更多的表面電荷,同時有效阻斷游離巰基(SH)基團,果膠通過連接相鄰的乳化液液滴形成三維結構,可以幫助乳狀液液滴在環境應力作用下保持結構完整性。提高火麻蛋白在水相中的分散性,使蛋白乳化穩定性得以保持[41]。

1.2.3 火麻蛋白的生物改性

酶法改性因工藝條件溫和、反應易控制、副產物生成少被認為是一種優異、有潛力的蛋白質生物改性方式,廣泛應用于改善植物蛋白溶解性、乳化、凝膠化、保水、吸油和起泡能力等功能特性,或者調整特定蛋白質的功能以滿足特定的需求。然而,在某些情況下,廣泛地酶修飾反而會削弱一些食物蛋白質的功能特性,甚至導致相應的水解物產生異味。因此,采用酶解修飾蛋白功能性質時,應控制水解度。迄今為止,有限酶法已被用于改善大豆[42]、向日葵[43]、燕麥麩[44]等眾多植物蛋白的功能性質。Yin等[26]研究發現用胰蛋白酶對火麻蛋白進行適度酶解,尤其是當pH>7.0,可實現火麻分離蛋白溶解度的極大提高,原因在于可溶性肽從不溶性聚集體或沉淀物中釋放,以及可電離氨基和羧基基團暴露數量增加,因此,有限酶法修飾是改善火麻蛋白溶解度的有效途徑[45]。

2 火麻蛋白衍生肽的功能活性及其作用機制

火麻蛋白衍生肽一般通過酶解反應獲取,且不同氨基酸組成的肽鏈具有不一樣的功能活性。目前,已從火麻蛋白中獲取多種生物活性肽,表3總結了近年來國內外關于火麻蛋白制備活性肽的研究進展。

表3 火麻蛋白衍生肽的功能活性及其作用機制

2.1 抗氧化活性

抗氧化肽是研究者探索較多的一種功能活性肽,抗氧化活性與氨基酸組成或序列有關,如疏水性氨基酸、芳香族氨基酸、Glu-Leu、His、Pro等[21]。火麻蛋白及其水解產物中含有較高的芳香族氨基酸(苯丙氨酸)、谷氨酸、脯氨酸等[5],因此,火麻蛋白肽具有潛在的抗氧化活性。目前已從火麻蛋白中分離獲取了多種具有抗氧化活性的多肽。Tang等[46]研究了6種不同蛋白酶酶解火麻蛋白及其水解產物的抗氧化活性,得到抗氧化活性強弱取決于酶種類及水解時間。水解產物的DPPH自由基清除能力、Fe2+螯合能力與其多肽得率或表面活性值呈正相關。Lu等[47]從火麻籽副產物中提取了NHAV和HVRE-TALV 2種新型抗氧化肽,發現其對H2O2誘導的大鼠嗜鉻細胞瘤PC12細胞凋亡具有保護作用。同樣,林金鶯[5]采用酶解和枯草芽孢桿菌發酵法水解火麻蛋白,并分離鑒定獲得純化酶解多肽(E2):Phe-Leu-Lys-Leu-Thr-Ala-Glu-Arg和純化發酵多肽(F2):Arg-Ser-Arg-Lys-Gly-Phe-Glu-Trp-Leu-Arg-Val-Lys,他們都具有很明顯抑制脂肪過氧化能力。并且這兩種多肽都比它們對應的水解物清除自由基能力強;而且發酵法多肽F2對DPPH、HO˙、O2-、Fe2+的清除率比酶解法多肽E2的強。Girgih等[48]通過胃蛋白酶和胰酶酶解模擬胃腸消化獲得火麻蛋白水解物(HPH),通過超濾從HPH中分離獲得不同分子量肽段,研究表明,HPH和各分子量肽段組分均具有顯著抑制亞油酸氧化的能力。隨后,Girgih等[49]從水解物中分離獲得具有較高的氧自由基吸收能力和清除DPPH、超氧自由基和羥基自由基能力的8個肽組分,證實抗氧化活性主要受肽段氨基酸組成影響,因為水解后部分疏水性氨基酸濃度較高,研究結果表明,蛋白水解物和特定大小的肽組分對治療氧化應激相關疾病具有潛在的作用。將火麻蛋白水解物(HMH)作為食物添加到自發性高血壓大鼠(SHR)的飼料中,發現日糧中HMH的存在導致幼年和SHR大鼠血漿中SOD和CAT水平均顯著升高,總過氧化物水平下降。說明含抗氧化肽的蛋白水解物飲食降低了SHR大鼠體內脂質過氧化速率,提高了其抗氧化酶水平和總抗氧化能力[50]。從水解物中分離鑒定出活性最強的2個抗氧化肽:Trp-Val-Tyr-Tyr(WVYY)和Pro-Ser-Leu-Pro-Ala(PSLPA)[51]。Gao等[52]研究發現質量濃度為0.4 mg/mL火麻蛋白水解物具有較高的ABTS自由基清除能力、Fe2+螯合能力、HO·清除能力,還可以顯著提高HepG2細胞活力。對水解物進行色譜純化和LC-MS/MS鑒定得到2個潛在的抗氧化肽:Tyr-Gly-Arg-Asp-Glu-Ile-Ser-Val(YGRDEISV)和Leu-Asp-Leu-Val-Lys-Pro-Gln(LDLVKPQ)。分子對接技術顯示,他們的抗氧化機制都是由于阻斷了過氧化物酶的活性。火麻蛋白水解物具有潛在抗氧化性活性,將火麻抗氧化肽應用在功能性食品或治療食品的開發中,將會提高食品的抗氧化性能。

2.2 降血壓活性

Girgih等[53]研究火麻蛋白經胃蛋白酶和胰蛋白酶模擬胃腸消化水解,獲得水解物并分離出不同肽段(<1、1～3 ku),水解物在體外對與血壓升高相關的血管緊張素I-轉換酶(ACE)和血管緊張素原酶具有顯著的抑制作用,動物實驗證明水解物抑制活性高于各肽段。與喂食酪蛋白相比,用火麻仁水解物喂食自發性高血壓幼鼠及成年鼠,幼鼠收縮壓相比對照組降低了38 mmHg;成年鼠收縮壓降低了31 mmHg[54]。隨后,Girgih等用HR-HPLC技術從水解物中分離出23個肽段,發現WVYY、PSLPA、WYT、SVYT和IPAGV等5個肽段給小鼠灌胃使收縮壓下降效果較明顯,其中WYT,SVYT和IPAGV具有抑制ACE和血管緊張素原酶的雙重作用。WVYY和PSLPA只對ACE有抑制作用,抑制活性與高含量的疏水的,酸性的,支鏈氨基酸有關[51]。通過酶抑制動力學和分子對接研究發現WVYY對ACE抑制比WYT更高,原因是與WYT相比,WVYY具有較低的血管緊張素原酶抑制常數,對ACE的親和力更強。分子對接研究表明,具有較低抑制常數的WVYY和SVYT多肽的抑制活性較高是由于它們與酶蛋白的非共價鍵作用程度較高,尤其是與活性位點殘基形成更多數量的氫鍵[55]。同樣,Orio等[56]采用高濃度鹽酸水解從火麻中分離出具有ACE抑制活性的GVLY、IEE、LGV和RVR肽段。Samsamikor等[57]率先采用人體喂食和評估實驗開展火麻蛋白及水解活性肽對人體的潛在降血壓活性,并與酪蛋白對比。結果表明火麻蛋白及其水解物均降壓顯著,且蛋白水解物降血壓效果更好,研究認為這與精氨酸濃度較高有關。此外,Malomo等[58]和衛萍等[59]研究考查其他酶單獨或者復合酶解火麻蛋白及其水解物對ACE抑制活性,研究結果也表明火麻蛋白衍生肽具有預防高血壓和動脈粥樣硬化的潛力。

2.3 降血脂活性

魏連會等[60]通過動物實驗發現火麻多肽對高脂飲食喂養大鼠具有一定的降脂作用。與高脂模型組相比,火麻多肽能夠抑制大鼠的體質量增長,降低肝臟指數和血清中總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、谷草轉氨酶(AST)、谷丙轉氨酶(ALT)水平,升高高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)水平,降低動脈硬化指數(AI),改善大鼠血流變學指標,降低大鼠的全血黏度和血漿黏度;改善肝臟脂肪變性情況。可能原因是火麻多肽激活了TC、TG代謝通路的關鍵酶,進一步調節血脂代謝以達到降血脂作用,有望成為安全有效的抗高脂血癥保健食品。

2.4 抗炎活性

Mahbub等[61]研究火麻蛋白水解物(HSPH)在緩解內皮功能障礙生物標志物中的作用,證實HSPH能降低人臍靜脈內皮細胞黏附分子VCAM-1以及炎癥因子IL-8、IL-1β和IL-12p70的產生。此外,HSPH還能降低二磷酸腺苷的血小板活化標志物CD62P的體外表達以及從健康志愿者采集血液中的H2O2氧化應激反應。表明,使用火麻作為功能性食品的成分將具有抗氧化、抗炎和對內皮功能障礙的保護作用,但是截止目前,鮮見研究者分離鑒定出具有抗炎活性特定氨基酸序列的肽段。

目前,火麻蛋白衍生的高附加值產品研究主要集中在火麻蛋白肽,包括火麻抗氧化肽、火麻ACE抑制肽、火麻蛋白肽飲料、火麻蛋白肽精釀啤酒、火麻蛋白肽發酵乳等[5,62,63],但多數還處于研發階段,火麻肽產品還鮮見銷售。

3 總結與展望

火麻作為新型植物基蛋白資源,蛋白質含量高、必需氨基酸種類齊全,火麻蛋白衍生肽已被證實具有抗氧化、降血壓、抗炎等功能活性。盡管火麻蛋白的優勢很多、應用前景廣闊,但我國對火麻蛋白的精深加工和高值化利用起步較晚,蛋白的部分功能特性差也限制其大規模工業化生產,其應用也僅僅停留在火麻蛋白粉、火麻蛋白飲料,市面上并不常見將火麻蛋白及其衍生肽用作膳食補充劑的功能性產品。隨著大健康產業的發展以及學者們對火麻蛋白生理功能及營養功能研究的不斷深入,火麻將不僅是大型蛋白基配料,未來發展勢必由以往的低附加值粗產品轉向具有高附加值的功能保健類產品。所以未來仍需更多的研究來闡明火麻蛋白精細結構和功能之間潛在的關系,探索提高其溶解性、乳化性、穩定性等功能特性的提取分離和改性技術,完善火麻蛋白功效評價及采用細胞、動物模型開展體內體外抗氧化、緩解高血壓等生理功能特性機制,開發火麻蛋白衍生肽功能性產品,這將有助于新型植物基火麻蛋白產品的高值化、產業化,開發針對特定市場、特定功能的各種火麻蛋白衍生產品以滿足現代消費者對功能保健食品的需求。