抗氧化肽的研究現(xiàn)狀

張強(qiáng)，李偉華

(安徽科技學(xué)院 生命與健康科學(xué)學(xué)院，安徽 鳳陽(yáng)，233100)

人體細(xì)胞在代謝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的活性氧(reactive oxygen species,ROS)，機(jī)體的抗氧化防御系統(tǒng)可以有效地清除這些ROS，即正常情況下，ROS的產(chǎn)生和消除處于一種微妙的平衡狀態(tài)[1]。當(dāng)ROS產(chǎn)生過(guò)多或機(jī)體抗氧化防御系統(tǒng)失效時(shí)，這種平衡就會(huì)被打破，機(jī)體將處于氧化應(yīng)激狀態(tài)[2]。由過(guò)量ROS引起的氧化應(yīng)激會(huì)破壞細(xì)胞的氧化還原穩(wěn)態(tài)，誘導(dǎo)細(xì)胞自噬，引發(fā)細(xì)胞凋亡，并引起不可逆的組織損傷[3]。已經(jīng)證實(shí)，氧化應(yīng)激引起的損害可導(dǎo)致癌癥、糖尿病、炎癥、心血管疾病、哮喘以及阿爾茨海默病等多種慢性疾病[4-6]。此外，ROS在食品加工和貯存過(guò)程中也發(fā)揮著重要作用，它會(huì)導(dǎo)致食品酸敗、異味、質(zhì)地退化、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低，進(jìn)而給人們帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失和健康風(fēng)險(xiǎn)[7]。因此，需要更多的關(guān)注如何增強(qiáng)組織和細(xì)胞對(duì)ROS的防御以及如何延緩食品在加工和貯藏過(guò)程中的氧化變質(zhì)。

抗氧化劑在減輕機(jī)體的氧化損傷以及預(yù)防食品的氧化變質(zhì)方面起著非常重要的作用。雖然合成抗氧化劑，如丁基羥基茴香醚、沒(méi)食子酸丙酯、丁基羥基甲苯和叔丁基氫醌等，具有高效和價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，但是其潛在的毒性和致癌性導(dǎo)致其在食品工業(yè)中的應(yīng)用受到限制，所以，人們將更多的注意力集中于天然抗氧化劑上[6]?？寡趸氖墙陙?lái)被廣泛研究的一類天然生物活性肽?？寡趸淖鳛橐环N天然抗氧化劑，其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、易吸收、穩(wěn)定性好、無(wú)免疫反應(yīng)性，不僅具有較強(qiáng)的抗氧化活性，還具有降血壓和抗癌等其他保健功效，在食品和醫(yī)療保健品領(lǐng)域越來(lái)越受到人們的關(guān)注[4, 6, 8]。在Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中以“抗氧化肽”(antioxidant peptide或antioxidative peptide)作為檢索詞進(jìn)行標(biāo)題檢索，結(jié)果顯示，2000—2020年，國(guó)內(nèi)外學(xué)者累計(jì)發(fā)表了3 089篇抗氧化肽的相關(guān)文章，且文獻(xiàn)的數(shù)量呈現(xiàn)逐年增加的趨勢(shì)。截至2020年6月，已有652個(gè)長(zhǎng)度在2～30個(gè)殘基的抗氧化肽序列被存入BIOPEP數(shù)據(jù)庫(kù)[9]。綜上表明，抗氧化肽是一個(gè)非常重要的科學(xué)研究領(lǐng)域。因此本文綜述了近年來(lái)抗氧化肽的相關(guān)研究進(jìn)展，分析和總結(jié)了抗氧化肽在研究和開發(fā)過(guò)程中存在的具體問(wèn)題，并對(duì)其未來(lái)的開發(fā)應(yīng)用前景進(jìn)行了展望，旨在為抗氧化肽的深度開發(fā)利用提供參考。

1 抗氧化肽的制備

目前，抗氧化肽的制備途徑主要有3種：(1)直接從生物體中分離提取內(nèi)源性抗氧化肽；(2)通過(guò)蛋白酶酶解、酸水解或發(fā)酵法降解可食性蛋白質(zhì)制備抗氧化肽；(3)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)或DNA重組手段人工合成抗氧化肽。在這些方法中，酶解法因具有條件溫和、易于控制、專一性較強(qiáng)、副產(chǎn)物少、安全性高和易于推廣等優(yōu)點(diǎn)，研究得最多[10-11]。動(dòng)物和植物蛋白是酶解法生產(chǎn)抗氧化肽的重要原料來(lái)源。當(dāng)前，植物性蛋白的原料主要有大豆、玉米、小麥、花生、水稻和菜籽等，其中作為糧食的大豆、玉米和小麥及其加工的附產(chǎn)品研究得較多，也較為深入；動(dòng)物性蛋白原料以乳蛋白居多，其次是肉類蛋白。乳蛋白包括全乳、乳清蛋白和乳酪蛋白等，而肉蛋白以魚類加工的副產(chǎn)品居多。除了動(dòng)物和植物蛋白，近年來(lái)以食用菌分離蛋白為原料制備抗氧化肽的研究也越來(lái)越多，如源自阿魏菇[12]、元蘑[13]和雙孢菇[14]等食用菌蛋白的抗氧化肽均有報(bào)道。風(fēng)味蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶和堿性蛋白酶等各種商用蛋白酶是抗氧化肽制備經(jīng)常使用的水解酶[15]。這些酶可以單獨(dú)作用，也可聯(lián)合作用。在一些研究中，用胃蛋白酶-胰蛋白酶的連續(xù)水解模擬人體的胃腸道消化來(lái)生產(chǎn)抗氧化肽[16]。表1給出了近年來(lái)酶解法制備抗氧化肽的一些實(shí)例，這些研究成功地從多種不同原料蛋白中制備出具有較強(qiáng)活性的抗氧化肽。從這些文獻(xiàn)報(bào)道可知，酶解過(guò)程中，所使用蛋白酶的種類直接影響著所得抗氧化肽的大小、組成以及氨基酸順序，并最終影響其抗氧化活性。另外，反應(yīng)時(shí)間、溫度、pH、酶/底物比例等催化反應(yīng)條件也會(huì)對(duì)抗氧化肽的活性產(chǎn)生重要影響。

表1 酶解法制備抗氧化肽實(shí)例

2 抗氧化肽的分離純化與結(jié)構(gòu)鑒定

分離純化是抗氧化肽研究開發(fā)的重要環(huán)節(jié)。抗氧化肽分離純化與結(jié)構(gòu)鑒定的操作程序一般如圖1所示[22]。原料蛋白經(jīng)過(guò)酶法水解后，產(chǎn)物一般是蛋白質(zhì)、肽及氨基酸的混合物，而且混合物中的各種小肽分子大多分子質(zhì)量相近、親水性和疏水性也相似，分離純化比較困難。當(dāng)前對(duì)抗氧化肽的分離和純化主要基于它們的理化特性，例如分子質(zhì)量大小、電荷、極性、溶解度以及特定的共價(jià)或非共價(jià)相互作用等。現(xiàn)有的研究中，一般采用多種分離純化方法相結(jié)合的方式獲得目標(biāo)抗氧化肽。常采用的分離純化方式有超濾、凝膠過(guò)濾層析、離子交換層析、親和層析和反相高效液相色譜(reversed phase-high performance liquid chromatography，RP-HLPC)等。

圖1 抗氧化肽的分離純化與結(jié)構(gòu)鑒定流程

結(jié)構(gòu)鑒定是開發(fā)新型抗氧化肽的必要步驟。目前常用的抗氧化肽結(jié)構(gòu)鑒定方法有蛋白質(zhì)/肽序列分析儀法、質(zhì)譜法(mass spectrometry, MS)和核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)等。蛋白質(zhì)/肽序列分析儀對(duì)樣品純度要求非常高，且在有些情況下會(huì)遇到困難，如N端有封頭，肽鏈中有改性氨基酸以及肽的疏水性很強(qiáng)等都會(huì)使測(cè)定無(wú)法進(jìn)行或者發(fā)生錯(cuò)誤，一般認(rèn)為該法在30步內(nèi)比較可靠[23]。質(zhì)譜法具有高靈敏度和高效率等優(yōu)點(diǎn)，使之適用于肽類物質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)檢測(cè)?？捎糜诳寡趸慕Y(jié)構(gòu)鑒定的質(zhì)譜方法有快原子轟擊質(zhì)譜、電噴霧電離質(zhì)譜(electrospray ionization-mass spectrometry,ESI-MS)和基質(zhì)輔助激光解析電離飛行時(shí)間質(zhì)譜[24]。質(zhì)譜法與高效液相色譜的聯(lián)用技術(shù)使抗氧化肽的結(jié)構(gòu)鑒定更加高效。當(dāng)前，液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜聯(lián)用儀(liquid chromatograph-mass spectrometer/mass spectrometer，LC-MS/MS)已廣泛用于肽類物質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的鑒定。核磁共振由于圖譜信號(hào)的純數(shù)字化、范圍過(guò)寬、過(guò)度的重疊、核信號(hào)弱和圖譜分辨率低等原因，在抗氧化肽的結(jié)構(gòu)鑒定中應(yīng)用不多。相信隨著二維、三維以及四維NMR的應(yīng)用，以及分子生物學(xué)、計(jì)算機(jī)處理技術(shù)的發(fā)展，NMR也有望在肽類物質(zhì)的分析鑒定中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用[23]。

表2總結(jié)了近兩年來(lái)國(guó)內(nèi)外科研人員已分離和鑒定的部分抗氧化肽。由表2可知，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的很多實(shí)驗(yàn)室都在優(yōu)選抗氧化肽的分離純化方法，有越來(lái)越多的抗氧化肽被分離和鑒定出來(lái)，但普遍存在分離過(guò)程繁雜、儀器昂貴、成本較高、產(chǎn)率較低、普適性差以及難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化等問(wèn)題。

表2 2019—2020年分離鑒定的抗氧化肽精選

抗氧化肽的抗氧化活性與其分子質(zhì)量大小、疏水性以及氨基酸組成和序列密切相關(guān)。分子質(zhì)量較小的肽通常比分子質(zhì)量大的肽具有更強(qiáng)的抗氧化活性，因?yàn)樗鼈兏子谂c目標(biāo)自由基相互作用，終止連鎖反應(yīng)，大多數(shù)抗氧化肽的分子質(zhì)量為500～1 800 Da[30, 33]。疏水性是影響肽的抗氧化活性的關(guān)鍵因素之一，色氨酸、脯氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、丙氨酸和甲硫氨酸等疏水性氨基酸殘基能夠促進(jìn)肽在脂質(zhì)-水界面處的溶解，從而更好地發(fā)揮清除自由基的作用[15, 31]。特別是亮氨酸或纈氨酸位于N-末端時(shí)，肽的抗氧化活性通常更強(qiáng)[34]。芳香性氨基酸也對(duì)肽的抗氧化活性具有重要影響，因?yàn)樯彼?、苯丙氨酸和酪氨酸殘基中的芳香族基團(tuán)可以通過(guò)提供氫質(zhì)子來(lái)清除自由基[30]。另外，資料表明，酸性或堿性氨基酸如天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸和組氨酸等對(duì)肽的抗氧化活性起著重要作用，這些氨基酸殘基所帶的電荷直接決定著肽對(duì)金屬離子(如Fe2+和Cu2+)的螯合能力[16, 35]?？傊^低的分子質(zhì)量、特定氨基酸殘基的疏水性、供氫體作用以及螯合金屬離子作用可能是抗氧化肽具有較強(qiáng)抗氧化活性的重要原因。

3 抗氧化肽的分子修飾

酶解法水解底物蛋白制備的抗氧化肽，其抗氧化活性必定受原料蛋白一級(jí)結(jié)構(gòu)的限制，因此，為進(jìn)一步提高抗氧化肽的生物學(xué)效用，有必要對(duì)其結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的修飾處理。分子修飾的目的是為了延長(zhǎng)和提高抗氧化肽在目標(biāo)靶位的生物活性。對(duì)肽類進(jìn)行分子修飾，即在其氨基酸序列上偶合糖類、脂類、微量元素等修飾基團(tuán)，可將修飾基團(tuán)的優(yōu)良性質(zhì)(如水溶性、低抗原性和功能性)賦予肽分子，同時(shí)修飾基團(tuán)的空間位阻可抑制蛋白酶對(duì)肽鍵的水解，分子質(zhì)量的提高可避免腎小球的過(guò)濾，從而提高肽在體內(nèi)的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)其半衰期和藥效。分子修飾是解決制約活性肽發(fā)展與應(yīng)用問(wèn)題行之有效的策略之一，也是近年來(lái)食品科學(xué)和藥學(xué)領(lǐng)域研究中的一個(gè)重要發(fā)展方向。脂質(zhì)化、改變肽本身的結(jié)構(gòu)(D型或非天然氨基酸替換、在肽鏈中引入非肽鍵結(jié)構(gòu))、陽(yáng)離子化、糖基化以及聚乙二醇化等是常見(jiàn)的活性肽的化學(xué)修飾方式[36]。目前已報(bào)道的活性肽的化學(xué)修飾大多集中在抗菌肽上，抗氧化肽的相關(guān)研究相對(duì)較少。WANG等[37]研究發(fā)現(xiàn)，Zn2+配位修飾可顯著提高抗氧化肽對(duì)胃蛋白酶的消化抗性；CHEN等[38]研究證實(shí)，借助美拉德反應(yīng)的糖基化修飾顯著增強(qiáng)了魚鱗肽的抗氧化活性。LIN等[39]用脈沖電場(chǎng)處理松籽抗氧化肽，產(chǎn)物的抗氧化活性得到了顯著的改善；ZHAO等[40]通過(guò)類蛋白反應(yīng)修飾大豆蛋白水解物，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物的抗氧化活性明顯提高。YE等[41]以亞硒酸鈉為硒源，對(duì)大豆肽進(jìn)行硒螯合修飾，發(fā)現(xiàn)與原大豆肽相比，大豆肽-硒螯合物的還原力和清除羥自由基的能力得到大幅度提升?？偟膩?lái)說(shuō)，目前抗氧化肽的分子修飾大多采用簡(jiǎn)單的物理或化學(xué)手段，還處于起步探索階段，仍有很大的潛力可供挖掘。

分子修飾后的抗氧化肽的安全性是一個(gè)必須要考慮的問(wèn)題。郭洪輝等[42]通過(guò)小鼠急性毒性試驗(yàn)證實(shí)，河豚魚皮膠原肽鋅螯合物的LD50為6.847 9 g/kg，屬于無(wú)毒級(jí)；YE等[41]用大豆肽的硒螯合物飼喂小鼠，結(jié)果表明，在實(shí)驗(yàn)設(shè)定的處理?xiàng)l件下，大豆肽的硒螯合物既沒(méi)有導(dǎo)致小鼠氧化損傷，也未引起其他臨床變化。WANG等[43]研究發(fā)現(xiàn)，雞骨蛋白肽的糖基化修飾物在大鼠試驗(yàn)中未顯示任何的毒副作用。當(dāng)前，有關(guān)抗氧化肽分子修飾物安全性的報(bào)道較少，研究也不夠系統(tǒng)和深入。因此，抗氧化肽及其分子修飾物在作為天然抗氧化劑應(yīng)用于功能性食品、化妝品以及醫(yī)藥行業(yè)之前，有必要進(jìn)行一系列的毒理學(xué)檢測(cè)以及人類臨床試驗(yàn)以進(jìn)一步證實(shí)其安全性。

4 抗氧化肽的活性評(píng)價(jià)和作用機(jī)理

因?yàn)槭澄锘蛏锵到y(tǒng)中氧化過(guò)程的復(fù)雜性以及不同抗氧化劑可能有不同的抗氧化機(jī)制，所以尋找一種全面表征抗氧化肽抗氧化能力的方法并不容易。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外評(píng)價(jià)抗氧化肽抗氧化活性的方法主要有3種：(1)化學(xué)模型法，即通過(guò)檢測(cè)還原力、對(duì)各種自由基的清除能力、對(duì)過(guò)渡金屬離子的螯合能力及抗脂質(zhì)過(guò)氧化能力等來(lái)反映抗氧化肽的抗氧化活性；(2)細(xì)胞生物法，即采用生物細(xì)胞或組織勻漿，通過(guò)引入ROS誘發(fā)氧化應(yīng)激損傷，再根據(jù)一些相關(guān)的氧化和非氧化指標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果來(lái)評(píng)價(jià)抗氧化活性。細(xì)胞生物法比化學(xué)法更具生物學(xué)相關(guān)性，因?yàn)樗紤]了抗氧化肽的細(xì)胞攝取、分布以及代謝等方面；(3)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)法，即使用動(dòng)物模型，通過(guò)測(cè)定血漿、肝臟、心臟及腦等組織超氧化物歧化酶、過(guò)氧化氫酶、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶和丙二醛等抗氧化指標(biāo)的變化來(lái)評(píng)估抗氧化肽的療效[44]。3種方法中，由于化學(xué)模型法具有操作簡(jiǎn)便、高效、損耗小、便于重復(fù)及實(shí)驗(yàn)周期短等特點(diǎn)，所以一直以來(lái)，抗氧化肽抗氧化活性的研究大多都淺表地停留在化學(xué)模型法檢測(cè)其是否具有體外抗氧化能力的層面上，僅有部分研究采用細(xì)胞模型或動(dòng)物實(shí)驗(yàn)對(duì)抗氧化肽的抗氧化活性進(jìn)行深入分析[34]。另外，上述方法存在著“不同底物體外化學(xué)法的研究結(jié)果存在不一致性”、“體外化學(xué)法和細(xì)胞生物法的研究結(jié)果存在不一致性”以及“體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果存在不一致性”等問(wèn)題。例如，通過(guò)檢測(cè)氧自由基吸收能力從卵轉(zhuǎn)鐵蛋白中鑒定出的16種抗氧化肽在人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞中并未顯示出抗氧化活性[33]。因此，如果抗氧化肽的目標(biāo)應(yīng)用涉及生物系統(tǒng)，那么評(píng)估肽的抗氧化活性僅用體外化學(xué)法是不夠的，至少還應(yīng)在細(xì)胞培養(yǎng)模型中確定其抗氧化功效，然后再對(duì)其進(jìn)行深入研究才有意義。

抗氧化肽的抗氧化作用涉及許多復(fù)雜機(jī)制的參與。據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道[33]，抗氧化肽可通過(guò)提供還原力、清除自由基、螯合金屬離子、氧化損傷保護(hù)以及調(diào)節(jié)機(jī)體抗氧化/解毒酶活性等多種方式發(fā)揮抗氧化作用(圖2)。

圖2 抗氧化肽的作用機(jī)制

在體外化學(xué)模型中，抗氧化肽的抗氧化作用主要體現(xiàn)在清除自由基和抑制脂質(zhì)過(guò)氧化?？寡趸那宄杂苫臋C(jī)制有2種：氫原子轉(zhuǎn)移(hydrogen atom transfer，HAT)和單電子轉(zhuǎn)移(single electron transfer，SET)[2]。氧自由基吸收能力、總氧自由基清除能力和總抗氧化活性等是基于HAT的抗氧化活性檢測(cè)方法；鐵離子還原法是基于SET的抗氧化活性檢測(cè)方法；清除2,2′-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸[2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)，ABTS]自由基和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH)自由基能力的測(cè)定既利用了SET的直接還原機(jī)制，也涉及HAT機(jī)制來(lái)猝滅自由基[11]。含有酪氨酸、組氨酸和其他容易提供質(zhì)子氨基酸的抗氧化肽的抗氧化作用通常是利用HAT機(jī)制，而富含組氨酸、半胱氨酸和色氨酸的抗氧化肽的抗氧化作用則使用SET機(jī)制[10]。亞油酸，低密度脂蛋白以及動(dòng)植物脂肪等常用于體外化學(xué)模型中以評(píng)估抗氧化肽對(duì)脂質(zhì)過(guò)氧化的抑制作用。在這些模型體系中，直接清除自由基、提供質(zhì)子以阻斷自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)以及螯合金屬離子是抗氧化肽發(fā)揮脂質(zhì)過(guò)氧化抑制作用的主要機(jī)制[2]。在細(xì)胞或動(dòng)物模型中，抗氧化肽可通過(guò)減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)來(lái)保護(hù)細(xì)胞或組織器官(如心、肝、腎及腦等)免受氧化損傷，其作用機(jī)制涉及清除自由基、調(diào)節(jié)氧化還原酶(如谷胱甘肽過(guò)氧化物酶、超氧化物岐化酶和過(guò)氧化氫酶等)的活性、降低氨基酸轉(zhuǎn)移酶(谷草轉(zhuǎn)氨酶，谷丙轉(zhuǎn)氨酶)的活性、調(diào)節(jié)谷胱甘肽代謝以及調(diào)節(jié)抗氧化基因表達(dá)等多個(gè)方面，其中激活Nrf2-ARE信號(hào)通路以增強(qiáng)內(nèi)源性抗氧化酶防御系統(tǒng)對(duì)于抗氧化肽在模型細(xì)胞或動(dòng)物體內(nèi)發(fā)揮抗氧化作用至關(guān)重要[2, 10, 15]?？偟膩?lái)說(shuō)，當(dāng)前通過(guò)細(xì)胞和動(dòng)物模型對(duì)抗氧化肽作用機(jī)制的研究是有限的，抗氧化肽究竟以什么方式、何種途徑對(duì)生物細(xì)胞的氧化損傷進(jìn)行保護(hù)和調(diào)控尚缺乏明確的共識(shí)。

5 生物信息學(xué)工具在抗氧化肽研究中的應(yīng)用

生物信息學(xué)工具(Insilicotools)為預(yù)測(cè)、分析和篩選抗氧化肽提供了一種經(jīng)濟(jì)、有效的手段，成為近年來(lái)抗氧化肽研究的一種新興方法。利用生物信息學(xué)工具可分析和挖掘數(shù)據(jù)庫(kù)中的各種蛋白質(zhì)序列信息，尋找生物活性肽的潛在前體；預(yù)測(cè)所選蛋白質(zhì)序列的潛在生物活性圖譜，計(jì)算所選蛋白質(zhì)序列中潛在生物活性片段的出現(xiàn)頻率；分析酶切位點(diǎn)，篩選合適的蛋白酶，優(yōu)化母體蛋白的可控水解；進(jìn)行目標(biāo)肽的生物活性預(yù)測(cè)，二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)，感官特性(甜、苦、鮮味等)、毒性和過(guò)敏性預(yù)測(cè)以及理化性質(zhì)(分子質(zhì)量、等電點(diǎn)、疏水性、溶解性等)評(píng)價(jià)和構(gòu)效關(guān)系分析等[45- 46]。基于局部比對(duì)算法的搜索工具(BLAST)、BIOPEP數(shù)據(jù)庫(kù)工具以及分子對(duì)接工具(Molecular docking)等一些流行的生物信息學(xué)工具(表3)已廣泛應(yīng)用于抗氧化肽的相關(guān)研究中。在這些工具的輔助下，已從動(dòng)物、植物以及肉類等產(chǎn)品中成功地獲得了多種不同的抗氧化活性肽[35, 47-49]。

表3 抗氧化肽研究中的常用數(shù)據(jù)庫(kù)及工具

利用生物信息學(xué)工具進(jìn)行抗氧化肽的初步模擬篩選，能夠讓研究人員可以專注于少數(shù)最有可能具有高效抗氧化活性的候選多肽。這種方法允許科研人員在用選定的蛋白質(zhì)和酶的組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作之前，預(yù)先預(yù)測(cè)所得肽的種類、理化性質(zhì)、感官特性以及生物活性[50]；生物信息學(xué)工具所預(yù)測(cè)肽的物理化學(xué)性質(zhì)也可以為后續(xù)肽的分離純化提供指導(dǎo)[51]。生物信息學(xué)工具的應(yīng)用，使抗氧化肽的研究變得更加經(jīng)濟(jì)和高效，但利用這些工具進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬的結(jié)果并非在實(shí)驗(yàn)室操作中完全適用，因?yàn)?，通過(guò)生物信息學(xué)工具的酶解過(guò)程以及生物活性的假設(shè)等是建立在蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，并未考慮二硫鍵、肽鏈的折疊狀態(tài)、蛋白翻譯后的修飾以及空間結(jié)構(gòu)等對(duì)酶解作用的影響，也未考慮溫度、pH和離子強(qiáng)度等各種干擾因素的作用。因此，未來(lái)還需要進(jìn)一步的工作來(lái)提升生物信息學(xué)工具對(duì)抗氧化肽的分析和預(yù)測(cè)能力。

6 抗氧化肽的開發(fā)前景與挑戰(zhàn)

不同來(lái)源的抗氧化肽具有分子質(zhì)量小、活性較強(qiáng)、安全性好、成本低、易于吸收等優(yōu)點(diǎn)，是合成抗氧化劑的潛在替代品，能夠?qū)θ祟惤】诞a(chǎn)生積極的影響，可作為控制食品氧化變質(zhì)的功能性成分，也可以作為生產(chǎn)保健品、功能性食品、化妝品乃至藥品的多功能原料，在食品科學(xué)、藥學(xué)和生物學(xué)等領(lǐng)域都已顯示出極為廣闊的研究開發(fā)前景。然而，在抗氧化肽作為天然抗氧化劑大規(guī)模地應(yīng)用到人類營(yíng)養(yǎng)和健康領(lǐng)域之前，仍有許多科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題亟需解決:(1)由于酶解法產(chǎn)生的很多小肽結(jié)構(gòu)相近，分子質(zhì)量也相差不大，如何將目標(biāo)抗氧化肽高效地進(jìn)行分離純化以方便進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)是需要解決的首要問(wèn)題。(2)盡管抗氧化肽在一些體內(nèi)和體外試驗(yàn)中顯示出良好的抗氧化活性，能預(yù)防氧化相關(guān)的疾病，并對(duì)人體健康產(chǎn)生有益的影響。但是，目前，尚無(wú)可用于評(píng)估肽抗氧化能力的標(biāo)準(zhǔn)化程序。(3)抗氧化肽的不穩(wěn)定性是限制其在食品和藥物中應(yīng)用的一個(gè)巨大障礙。有些抗氧化肽存在口服生物利用度低、半衰期短、肝臟和腎臟清除快等缺點(diǎn)，而且這些抗氧化肽還可能與食物基質(zhì)中的組分相互作用，導(dǎo)致其活性降低，甚至產(chǎn)生不良產(chǎn)物。(4)抗氧化肽的定量構(gòu)效關(guān)系還有待進(jìn)一步驗(yàn)證，在體內(nèi)的作用機(jī)制尚未被完全闡明，這在一定程度上阻礙了抗氧化肽的工業(yè)化和商品化進(jìn)程。(5)有關(guān)抗氧化活性以外的其他人類健康促進(jìn)作用以及抗氧化肽的生物利用度、體內(nèi)持久性和體內(nèi)靶向性仍需要進(jìn)一步研究。(6)部分抗氧化肽的苦味是其成為功能性食品或防治氧化損傷相關(guān)慢性疾病的藥物過(guò)程中的另一主要缺點(diǎn)。不過(guò)，隨著科學(xué)研究的不斷深入以及現(xiàn)代分離純化與檢測(cè)技術(shù)、分子修飾技術(shù)、分子與細(xì)胞生物學(xué)和各種組學(xué)技術(shù)以及生物信息學(xué)應(yīng)用工具的快速發(fā)展，相信這些問(wèn)題都將被一一解決，從而為抗氧化肽的開發(fā)應(yīng)用開辟更加廣闊的空間。