小麦蛋白肽的研究及应用进展

孙 含，赵晓燕

(济南大学 食品科学与营养系，山东 济南 250022)

摘 要：综述了从小麦麦麸、麦胚、面筋中提取的不同小麦蛋白肽的生物活性功能的研究，对现有的活性肽制备方法进行比较，特别是对各种酶水解小麦蛋白得到小分子量肽的方法比较，发现几种酶的综合使用更有利于提高小麦肽的得率。提出了目前活性肽研究存在的一些问题，并对未来发展进行了展望。

关键词：小麦蛋白；活性肽；功能；制备；应用

近年来，随着人们对蛋白质在消化道内消化、吸收以及代谢规律研究的不断深入，蛋白质营养学研究已从大分子蛋白进入了小分子肽营养学研究的新阶段。肽作为蛋白质降解的中间产物，不但可以继续降解成氨基酸被肠道吸收利用以合成机体蛋白，也可以直接以小肽的形式被机体吸收利用以发挥更重要的生理功能。研究发现蛋白酶在水解蛋白质的过程中会产生许多分子量较小的活性成分，这些小片段肽可能在机体内具有特殊生理调节功能[1]。随着人们对于生活质量要求越来越高，对饮食营养健康更加关注，活性分子肽已成为当代食品及营养学探究的一大热点，活性肽作为一种功能因子具有极其广阔的发展和应用前景[1]。

小麦是我国重要的粮食作物，小麦栽培遍及全国，在全国粮食总产值中小麦所占比重仅次于稻谷和玉米，居于第三位，产量和出口量都居世界前列。在众多的禾谷类作物中，小麦中的蛋白质含量十分丰富，约占小麦总质量的13%，高于其他粮种。因此，小麦是人们在日常生活中摄取蛋白质的主要来源之一。小麦蛋白主要由清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白组成[2]。将小麦粉深加工以后能提取一种天然谷物蛋白，即面筋蛋白，主要由麦胶蛋白和麦谷蛋白组成，干燥粉碎后为淡黄色的粉末(谷朊粉)，蛋白质所占的比重达75%～85%。因此谷朊粉是一种营养丰富的植物蛋白产品，具有粘性、弹性、延伸性、成膜性和吸脂性。谷朊粉经酶解后可得到具有生理功能的小肽分子，从而极大地提高了小麦产品及蛋白产品的附加值[2]。

小麦蛋白肽是以小麦粉中提取的蛋白质为底物，利用多种蛋白水解酶，首先将蛋白进行特定的酶切水解步骤，然后利用小肽特殊性质结合特定的分离技术，从而分离得到小分子多肽物质。分离得到的小麦肽分子有些片段较大，有些只有2～3个氨基酸，分子量基本在200～300道尔顿，具有水溶性分散好，溶液状态稳定，易于被人体吸收，生物活性强等特点[3]。小分子肽由于分子量小，因此不需要再经过进一步的消化，且肽的吸收具有低耗能、不饱和、转运无竞争性等特点，在足够多的蛋白质和活性肽同时进入消化道的情况下，一部分活性肽就能以完整的小肽形式在体内直接被小肠吸收，进入血液循环。研究发现活性肽的抗氧化、抗菌等活性与其分子量大小呈一定的关系，一般分子量越小，活性越强[3]。

目前很多活性肽的研究主要集中在大豆上，对小麦蛋白肽的研究不够深入。通过综述从小麦不同结构提取的小麦蛋白肽的生物活性功能研究以及对现有的活性肽制备方法进行比较，特别是对各种酶解法的比较，以及现有的产品市场，提出了目前活性肽研究存在的一些问题,并对未来的发展进行了展望，以期为相关的研究提供理论依据。

小麦肽具有多种生理活性功能，研究发现小麦功能肽主要有神经活性肽(阿片功能)、酶调节及抑制肽、激素及激素调节肽、抗氧化肽、抗菌肽、免疫活性肽、凝集与抗凝集活性肽[4]。小麦的不同部位所含蛋白肽的种类和含量有很大的差异，研究者一般会单独从麸皮、麦胚或者整个麦粒中提取小麦肽进行功能研究。

从结构表1和表2中可以看出，胚乳占了整个小麦的大部分，胚乳中主要是淀粉，虽然蛋白在胚乳中所占的比重只有12.91%，但因基数大，所以小麦中蛋白也集中在胚乳中。在胚、糊粉层中蛋白质含量很高。日常生活中，一方面一般只留下胚乳生产小麦粉，这势必导致高蛋白的胚、糊粉层、果皮种皮得不到有效的利用，造成蛋白资源的浪费。另一方面，小麦蛋白在水中的溶解度低，很难被有效利用。因此，将小麦中的蛋白提取出来，并进一步降解成溶解度高、易吸收的生物活性肽，是提高小麦附加值及资源有效利用的好途径。

表1小麦各组成部分比例%

组成部分比例胚乳80～85糊粉层6～7皮层6～10胚2～3

表2小麦各部分的化学成分比例%(干基)

籽粒各部分比例淀粉粗蛋白粗脂肪糖分戊聚糖纤维灰分胚乳86～8878～8012～140.6～0.83～42～30.1～0.20.4～0.5胚3～3.5037～3815～1624～269～102～36～7糊粉层6～7053～548～8.56～715～166～713.5～14.5果皮种皮8.5～9.5010～117～82～351～5221～224.5～5全粒10062～6415～172～2.54～4.58～92.5～32～2.5

麸皮作为小麦加工的主要副产物，含有丰富蛋白质。麦麸酶解后得到的麦麸多肽含有17种氨基酸，其中有7种必需氨基酸，具有抗氧化、提高免疫力和抗疲劳功能。

刘长江等[5]对麦麸多肽的抗氧化性进行了研究，利用碱性蛋白酶Alcalase制备麦麸抗氧化肽，最佳酶解条件为[E]/[S]=5%、pH 8.0、温度50 ℃、时间3 h。采用硝基四氮唑蓝(NBT)还原法和脱氧核糖法分别对麦麸抗氧化肽超氧阴离子自由基和羟自由基(·OH)的清除率进行检测，得到清除率分别为69.16%和82.23%。曹向宇等[6]对麦麸多肽进行Sephadex G-25柱层析和DEAE-32纤维素柱层析纯化，而后加入到小鼠红细胞悬液中，用适当浓度的H2O2处理红细胞悬液37 ℃、1 h，测A415 nm发现麦麸多肽能明显抑制H2O2对红细胞膜氧化损害后溶血反应的发生，有效保护红细胞结构的完整性。同时向小鼠肝脏线粒体悬浮液中加入麦麸多肽后，用适当浓度的FeSO4和VC激发线粒体膨胀1 h，然后测定A520 nm发现麦麸多肽能抑制·OH诱导的线粒体肿胀。刘长江[5]等又在此基础之上构建小鼠D-半乳糖衰老模型，用不同浓度的麦麸多肽灌胃处理一段时间后，对小鼠骨髓细胞DNA氧化情况、脾、胸腺指标及血清丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性进行检测，发现麦麸多肽具有抗DNA氧化的功能，能够提高机体内源性抗氧化酶活性,清除自由基,抑制脂质过氧化损伤作用。BABINI等[7]采用酶与微生物水解小麦蛋白，发现得到的肽具有新的抗氧化功能和增强免疫力。

麦麸多肽的抗氧化活性主要是靠清除超氧阴离子自由基和羟自由基、提高超氧化物歧化酶等抗氧化酶活性来实现的，保护红细胞结构的完整性，抑制线粒体肿胀，保护DNA，都与其抗氧化性有着密切的关系[7]。其免疫活性也大多是通过增强溶菌酶、吞噬细胞、免疫球蛋白活性或含量来实现的[7]。

麦胚中蛋白质含量丰富，约占37.6%，且蛋白种类丰富，是一种完全蛋白，同时含有多种人体必需氨基酸和多种生物活性物质，被称为“人类天然的营养宝库”[8]。利用特异性蛋白酶水解小麦胚芽蛋白可以制备具有抗氧化活性的抗氧化肽。

郭红英等[9]对麦胚蛋白水解物进行抗氧化研究，用纤维素平板膜对麦胚蛋白酶解物进行超滤分级，用阴阳离子交换树脂脱盐法进行纯化，研究不同分子量肽的抗氧化活性,发现大于5 kDa的肽对DPPH清除能力极其微弱,随着分子量的减小,麦胚肽对DPPH清除率显著提高,反映了麦胚肽提供氢供体的能力，说明麦胚肽的抗氧化活性与其分子量大小密切相关。同时，郭红英等[9]考察了麦胚肽对Fe2+的螯合能力，发现随着麦胚肽浓度的增大，对金属离子的螯合能力呈线性关系。在抑制亚油酸自氧化能力测定中，麦胚肽能够阻断链式反应，抑制过氧化脂质生成，从而抑制亚油酸的自氧化。一系列研究证明麦胚肽具有很强的抗氧化性[10-11]。

小麦面筋蛋白(谷朊粉)水解可以得到多种功能短肽。

1.4.1 谷氨酰胺肽

小麦面筋蛋白中谷氨酰胺的含量高达30%，所以用面筋蛋白经生物酶(如谷氨酰胺酶)酶解后得到谷氨酰胺肽。这种肽的主要功能是提供谷氨酰胺。谷氨酰胺是核苷酸合成的前体物质，谷氨酰胺可以通过酸碱平衡反应维持内环境的平衡，氨在机体内的转化运输主要是通过谷氨酰胺来实现[12-14]。研究表明谷氨酰胺是机体肠中的主要能量来源物质，可以作为肠营养物质，增强肠免疫功能。谷氨酰胺还是还原型谷胱甘肽的前体物质，后者是体内极其重要的抗氧化剂[12-14]。

张海华[15]采用体内实验研究谷氨酰胺肽对游水大鼠补充谷氨酰胺，观察其抗疲惫作用，结果发现谷氨酰胺肽能够延长大鼠游泳力竭时间,降低血液和肌肉中乳酸水平,减少肝糖原的损耗，具有抗疲劳功能。通过体外细胞实验研究谷氨酰胺肽对癌细胞和正常细胞生长的影响，发现谷氨酰胺肽具有促进老鼠脾细胞增殖作用,也说明其具有潜在增强机体免疫能力的作用。用一定浓度的谷氨酰胺肽处理胃癌细胞和小鼠淋巴瘤细胞，出现细胞凋亡现象，说明有一定的抑癌作用。

谷氨酰胺肽能够发挥增强免疫力、抗癌等作用主要是通过分解成谷氨酰胺来实现的。谷氨酰胺在水中的溶解度很低，并且稳定性差，易受pH、温度变化的影响[13-14]。而谷氨酰胺肽能够克服这些缺点，使其临床应用成为可能。在日本市场上已销售的谷氨酰胺名为“麦粒胺”的二肽商品。美国大力投资开发的用来改善免疫系统及运动后能源补充的新型特殊营养补充剂之一，生物活性谷氨酰胺补剂，在高温及低pH值的环境中，可以保持功能稳定。

1.4.2 神经活性肽

研究发现小麦面筋蛋白水解后会产生阿片活性的短肽。孔祥珍等[16-17]测定由3种酶酶解面筋蛋白制备短肽的阿片活性,利用豚鼠回肠离体检定法。结果表明,由碱性蛋白酶、胃酶和胰酶复合水解制备的3种面筋蛋白短肽的阿片活性较强。孔祥珍[16-17]等接着对这3种小麦面筋蛋白短肽的镇痛活性进行体内实验，利用小鼠热板法和醋酸扭体法，发现小鼠痛阈有所提高及扭体得到抑制。Kong等[18]人用碱性蛋白酶Alcalase对小麦谷蛋白进行酶解，酶解6 h后，获得了富含低分子量的短肽水解物，具有很强的阿片活性，活性高于用胃蛋白酶酶解的产物。

神经活性肽对人体有非常重要的作用，可以作为激素或神经递质和受体结合，具有调节情绪、体温、脉搏、呼吸和阵痛等功能，与普通镇痛剂不同的是没有副作用。食物来源的阿片肽活性比内源性的阿片肽弱，主要在中枢神经系统发挥作用，不会产生依赖性、耐受性和成瘾性，可以作为机体内源性阿片肽的补充，共同参与到生理活动的调节中[19]。

1.4.3 抗氧化及ACE抑制活性

吴茜等[20]对复合蛋白酶酶解谷朊粉产物进行抗氧化活性研究，最优酶解条件为酶解时间3 h，底物浓度25%，加酶量0.8%，酶解温度35 ℃。分离后发现分子质量Mr