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FSHW:利用瑞士乳杆菌分离鉴定新型酪蛋白衍生的生物活性肽及其在发酵酪蛋白中的潜在功能

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-09-17
核心提示:蛋白质是生命的物质基础,并且所有生命事件都需要蛋白质的参与。
   蛋白质是生命的物质基础,并且所有生命事件都需要蛋白质的参与。生物活性肽被定义为“对身体功能或状况具有积极影响并可能最终影响健康的特定蛋白质片段”。从属于当前饮食的动物或植物中已鉴定出大量的生物活性肽。例如,已经报道了许多来源于食物蛋白质的生物活性肽,例如来自发酵乳、切达干酪、鸡蛋清、金枪鱼、大豆、大米、花生、亚麻籽和南瓜。但是乳蛋白仍然是生物活性肽的主要来源,这些肽具有广泛的生物活性。这些生物活性肽大多数来源于酪蛋白的降解。大量研究表明,酪蛋白作为生产多种生物活性肽的优质底物,可产生多种具有血管紧张素I转换酶(ACE) -抑制、免疫、抗氧化、抗血栓或阿片类作用的生物活性肽。在最近的一项研究中,将富含酪蛋白作为唯一氮源的培养基(含3%酪蛋白、5%乳糖和1.17%酵母碳基)发酵42小时,并从商业发酵乳Soful(Yakult?,墨西哥)中分离出两种乳酸菌,分别产生ACE抑制肽。最近已经描述了使用酪蛋白或乳铁蛋白作为唯一的氮源来鉴定酵母释放的ACE抑制肽。与合成肽相比,通过微生物发酵产生的生物活性肽被认为更安全和更健康、没有副作用,因为它们来自可食用的食物蛋白质。
 
  生产这些生物活性肽的方法涉及微生物种类的选择。目前,主要菌株来自乳酸杆菌、乳球菌、明串珠菌和醋酸菌以及不同类型的酵母,甚至开菲尔。许多研究都集中在实验室利用乳蛋白释放生物活性肽的潜力。与其他乳酸菌相比,瑞士乳杆菌具有较强的蛋白水解活性和高效的蛋白水解系统,因此在食品工业特别是乳制品行业得到广泛应用。用瑞士乳杆菌CP790从发酵乳中分离并鉴定了来自酪蛋白的生物活性肽VPP和IPP,其体外测试ACE抑制效果显着。为了实现生物活性肽的最大产量,有必要找到最佳的微生物种类和发酵条件。
 
  许多使用乳酸菌的研究也证明了它们在发酵过程中通过其表面特异性蛋白水解系统特别是细胞包膜蛋白酶(CEPs)可产生不同生物活性肽经过不同的微生物水解后,该产物比想象的要复杂得多。在用开菲尔发酵的牛奶中检测到了236 种独特的肽,但在原料乳中没有,这表明发酵提高了蛋白水解活性,改变了肽段结构的复杂性。H.E. Hatmi等人发现在用嗜热链球菌的蛋白水解菌株LMD-9发酵的骆驼奶中存在347 种肽,并研究了它们的自由基清除能力。他们研究中的大多数肽来自4 种单独的CN,特别是来自β-CN的主要成分。然而,关于总肽的组成和生物活性、细胞外和细胞内肽的关系以及酪蛋白衍生肽和细菌蛋白衍生肽之间的联系知之甚少。
 
  在先前的工作中,来自上海交通大学农业与生物学院的Mengzhu Fan、Tingting Guo、Wanru Li和Shaohui Zhang等人研究了在最佳工艺条件下由瑞士乳杆菌CICC6024发酵的酪蛋白,然后分离和鉴定由新的酪蛋白衍生的生物活性肽。此外,对细胞外和细胞内酪蛋白衍生肽谱进行了综合分析(包括肽组分的组成),并揭示了关于肽形成机制的信息。最后,讨论并实施了新的酪蛋白衍生的生物活性肽的潜在生物活性和靶肽序列的定量。
 
  该团队建立了一种完整有效的分离、纯化和鉴定细胞内外多肽的方法,并描述了发酵酪蛋白和瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)多肽的特性和生物活性。该研究成果已经在《Food Science and Human Wellness》于2019年第8卷第2期出版。
 
  与细胞外肽相比,细胞内肽的数量更多、组成更复杂,其相互关系揭示了蛋白水解和代谢机制。此外,用纳升级液相色谱串联质谱从酪蛋白(212)和瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)蛋白中共鉴定出241 种不同的肽序列。这些酪蛋白衍生肽主要来源于β-酪蛋白,其次是αS1-酪蛋白、κ-酪蛋白和αS2-酪蛋白,细胞外(69)和细胞内(143),其中常见的肽总共有27 个。44 种已鉴定的肽具有生物活性,包括血管紧张素转换酶(ACE)-抑制、抗氧化、免疫调节、抗菌、DPP-IV抑制、抗遗忘和抗癌作用等。获得了具有一定生物活性潜力的13种肽,这些肽在先前的研究中已有描述。共获得47 种未公开的含有5至26 个氨基酸的新肽。生物活性肽的新来源可能作为治疗人类疾病的潜在多肽新药具有很高的应用价值。使用UPLC-U3Q的MRM模式,分别在23.1和9.76 ng/mL下定量分析在细胞外和细胞内发现的产物肽DELQDKIHPF。潜在的生物活性肽的定量分析也可能在未来促进肽产品的生产。
 
  结 论
 
  在该研究中,瑞士乳杆菌CICC6024用于在相对固定的发酵条件下有效发酵乳酪蛋白以实现生物活性肽的有效生产。通过离心、超声细胞破碎、超滤、固相萃取、胃肠模拟消化和NanoLCQ-TOFMS的一系列步骤分离和鉴定来自发酵液的细胞外和细胞内的241 种生物活性肽。对肽谱进行了全面分析,并对其功能进行了总结。一个特定的“肽数据库”就像一个大型的金库,其中有来自酪蛋白和益生菌的生物活性肽的类型和数量以及它们探索的各种生物活性,并且细胞外和细胞内多肽的潜在应用也已完成。此外,还发现了47 种来自酪蛋白的新型生物活性肽,为后续研究新型生物活性肽奠定了基础。最后,通过UPLC-U3Q方法定量分析潜在的肽DELQDKIHPF之一。本工作提供了有用的信息,可用作后续探索的基础和能够治疗疾病、保护健康的肽的各种生产参数的指标,对人类健康产业可能产生有益的影响。
 
 
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