玉米蛋白肽：一種具有特殊生物活性的食用蛋白

□ 王遠锏 華南師范大學(xué)（石牌校區(qū)）生命科學(xué)學(xué)院

1 玉米蛋白肽概述

玉米蛋白肽（zein）一種由玉米蛋白粉水解得到的多個段肽鏈，本身是玉米淀粉生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物，雖然玉米蛋白粉蛋白質(zhì)含量在65%以上，是一種高品質(zhì)植物蛋白來源，但是玉米蛋白粉本身存在口感粗糙、水溶性低、氨基酸分布不均等問題，其在食品工業(yè)中的應(yīng)用并不廣泛。在使用蛋白酶尤其是堿性蛋白酶水解后可以得到一系列由五個或更多氨基酸殘基組成的短肽，這些短肽的水溶性相比于玉米蛋白粉更高，而且具有較低的黏度，產(chǎn)物也具有一定的特殊生物活性。在玉米蛋白肽中，亮氨酸、異亮氨酸、擷氨酸、丙氨酸等疏水氨基酸與脯氨酸、谷氨酸等酸性或堿性氨基酸含量較高，而尤其是賴氨酸、色氨酸的含量相對較低。由于玉米蛋白分子自身有氫鍵、疏水鍵等次級鍵的作用使肽鏈折疊成球狀結(jié)構(gòu)，需要使用亞硫酸鈉、乙醇等手段破壞玉米蛋白的高級結(jié)構(gòu)，進而使堿性蛋白酶如地衣芽孢桿菌堿性蛋白酶等高效率水解玉米蛋白從而生產(chǎn)玉米蛋白肽，且使用不同的堿性蛋白酶或與其他水解酶進行組合，可以使玉米蛋白肽具有不同的氨基酸組成與特殊生物活性。

2 玉米蛋白肽的生物活性

玉米蛋白肽自身具有良好的溶解特性、風(fēng)味，還具有高濃度、低黏度等特點，對人體而言消化吸收效率較高，可以在短時間內(nèi)給肌體提供能量和恢復(fù)體力，是一種常用的蛋白補劑。除常用作解酒肽、食品蛋白補劑之外，玉米蛋白肽還具有一些特殊的生物活性，在保健食品的開發(fā)領(lǐng)域也具有較大的應(yīng)用潛力。

2.1 清除自由基活性

根據(jù)張蓓蕾[1]等人的研究，將預(yù)處理的玉米蛋白粉使用堿性蛋白酶進行水解后并進一步超濾純化得到玉米蛋白肽后，使用ORAC法與有機氮自由基DPPH測定產(chǎn)物清除自由基的能力，并利用還原鐵氰化鉀體系中三價鐵離子向二價鐵離子轉(zhuǎn)化的能力來衡量產(chǎn)物的還原能力，并與小麥蛋白肽、大米蛋白肽進行對比。試驗結(jié)果顯示出,玉米蛋白肽與大米蛋白肽水的自由基清除能力相較于小麥蛋白肽更高，且這些水解短肽對自由基清除能力與相對分子質(zhì)量大小表現(xiàn)出了一定的相關(guān)性,隨著水解短肽產(chǎn)物相對分子質(zhì)量減小,對氧自由基清除能力提高。同時，三種水解短肽DPPH自由基清除能力與還原能力均呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。玉米蛋白肽清除自由基的能力為其在作為抗衰老、抗氧化保健品領(lǐng)域的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

2.2 玉米蛋白肽鈣螯合物的抗菌活性

根據(jù)蒲傳奮[2]等人的研究，在木瓜蛋白酶的催化下水解玉米醇溶蛋白得到玉米醇溶蛋白肽，在一定條件下按照一定的物料比與氯化鈣中的鈣離子進行螯合，并將玉米醇溶蛋白肽鈣螯合物溶液與金黃色葡萄球及大腸桿菌共培養(yǎng)測定抑菌效果。玉米蛋白肽肽與鈣離子螯合物能影響金黃色葡萄球菌的生長曲線,通過破壞金黃色葡萄球菌細胞膜的完整性實現(xiàn)對菌體殺傷。同時，玉米蛋白肽鈣離子螯合物本身也保持了自身的抗氧化能力與低致敏性，可以作為食品添加劑與抑菌藥物使用。

2.3 玉米蛋白肽影響血液中激素水平

根據(jù)許彬[3]等人的研究，通過對一日齡的昌圖豁鵝飼喂添加玉米蛋白肽的基礎(chǔ)飼料，并于60 d之后測定血液中的激素含量變化，昌圖豁鵝血液中的胰島素含量與胰高血糖素含量都有所下降。另外，玉米蛋白肽可以通過影響血管緊張素轉(zhuǎn)換酶的活性控制血管緊張素轉(zhuǎn)換酶血管緊張素水平，進而控制血壓升高。在玉米蛋白中存在一種高活性血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制肽，可以有效地抑制血管緊張素轉(zhuǎn)換酶活性，從而達到使血壓降低或維持血壓水平的目的。根據(jù)宋亮[4]等人的研究，使用保護水解產(chǎn)物C端氨基酸的水解酶，當(dāng)玉米蛋白肽C端為Tyr、Pro、Trp、Phe和Leu等氨基酸殘基時可以保證玉米蛋白肽自身具有較高的降血壓能力。

3 玉米蛋白肽的應(yīng)用

玉米蛋白肽目前的應(yīng)用主要集中在食品添加劑上，由于自身特殊的生理活性以及較高的蛋白質(zhì)、氨基酸含量，經(jīng)常作為一種蛋白質(zhì)補劑添加到食品當(dāng)中，改善食品口感、提高食品營養(yǎng)價值同時可以改善人體代謝機能。

玉米蛋白肽尤其是玉米醇溶蛋白肽具有兩親性，在兩性界面可以形成納米級的微粒，用于對一些具有特殊活性物質(zhì)的包裝，提高活性物質(zhì)的溶解性、穩(wěn)定性以及生物利用度。根據(jù)劉瑞琦[5]等人的研究，通過反溶劑法制備出水相肽與丁香酚制備納米復(fù)合粒子，通過玉米醇溶蛋白肽兩親性包裝具有麻醉、抗菌防腐、殺蟲、解熱、降溫、抗氧化、抗衰老等藥理作用的丁香酚，并通過這種納米復(fù)合離子構(gòu)建皮克林乳液體系。該體系在不同的油水體系、弱堿性環(huán)境、離子強度在0.3 mol/L的條件下?lián)碛休^高的穩(wěn)定性與乳化活性，這種乳化體系在如食品殺菌、藥品開發(fā)的領(lǐng)域均具有較高的應(yīng)用潛力。另外，根據(jù)Lei Dai[6]等人的研究，使用pH驅(qū)動法將堿性玉米醇溶蛋白溶液與酸性鼠李糖脂溶液混合，制備成包裝納米粒子并將姜黃素包封。形成的納米粒子是球形的，粒徑d≈100 nm。納米粒子的性質(zhì)主要由玉米醇溶蛋白與鼠李糖脂的質(zhì)量比決定電子顯微鏡納米顆粒懸浮液在pH值為 5～9時保持穩(wěn)定，但在較酸性條件下聚集。在中性pH值下，納米粒子在低離子強度下穩(wěn)定，但在較高電解質(zhì)水平下聚集。在25～37 ℃儲存納米顆粒能夠在一個月內(nèi)有效地保護姜黃素免于降解。這種食品級納米顆?？赡苓m合作為功能性食品和飲料中疏水營養(yǎng)品的輸送系統(tǒng)。

玉米蛋白肽不僅可以用于制備納米級的微粒，還可以與其他材料復(fù)合用于制備如纖維等材料。根據(jù)Lingli Deng[7]等人的研究，通過混合靜電紡絲法制備明膠聯(lián)合玉米醇溶蛋白納米纖維，二者通過氫鍵相互作用。根據(jù)其實驗結(jié)果，明膠/玉米醇溶蛋白纖維的直徑隨二者相互作用的時間延長而增大，纖維具有較好的穩(wěn)定性，纖維表面具有一定的疏水性，力學(xué)試驗也表現(xiàn)出良好的變形性和可鍛性。且明膠/玉米醇溶蛋白纖維在水或乙醇中也可以保持自身的多孔結(jié)構(gòu)。這種纖維可以作為一種組織工程支架材料，在體外組織再生與細胞培養(yǎng)過程中為細胞提供一個良好的生長環(huán)境。

4 展望

玉米蛋白肽作為一種天然活性物質(zhì)不僅可以作為食品添加劑，預(yù)防和治療疾病，還可以作為一種新型材料制備出新型納米粒子與纖維，具有廣闊的應(yīng)用前景。玉米活性肽已經(jīng)不僅作為一種食品添加劑發(fā)揮自身應(yīng)用潛力，也在醫(yī)療、再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域受到了諸多研究者的關(guān)注，在未來玉米蛋白肽的應(yīng)用將進一步擴大。