α-淀粉酶抑制劑構(gòu)效關(guān)系及應(yīng)用研究進(jìn)展

李夢(mèng)洋，常 遠(yuǎn)，馮國(guó)軍,3, ，孫慶申

（1.黑龍江大學(xué)農(nóng)業(yè)微生物技術(shù)教育部工程研究中心，黑龍江哈爾濱 150500；2.黑龍江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江省普通高等學(xué)校分子生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江哈爾濱 150080；3.黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150080；4.黑龍江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江省普通高等學(xué)校微生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江哈爾濱 150080）

肥胖及其帶來的健康危害，包括2型糖尿病、心血管疾病及其代謝綜合征，是人們面臨的世界性亞健康問題[1]。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2型糖尿病患者中有相當(dāng)數(shù)量的人伴有肥胖癥或超重的健康問題，2016年全球成年人約有19億人超重，其中，約6.5億人為肥胖；2019年約有3820萬5歲以下兒童超重，每年至少有280萬人死于超重或肥胖[2]。由于肥胖癥人數(shù)的逐年增加，2型糖尿病的全球患病率在過去幾十年中也呈明顯上升的趨勢(shì)[2]。

血糖健康的人群餐后2 h血糖正常值應(yīng)小于7.8 mmol/L，而2型糖尿病患者往往伴有餐后血糖（即血液中的葡萄糖）值升高的癥狀。餐后食物中的糖消化成葡萄糖，吸收進(jìn)入血循環(huán)，為血糖的主要來源。這些血糖源自碳水化合物的水解[3]，其過程大致為：首先α-淀粉酶（化學(xué)名稱為α-1,4-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶）將食物中的碳水化合物（如淀粉）分解為低聚糖[4]，而α-葡萄糖苷酶進(jìn)一步將這些低聚糖轉(zhuǎn)化為單糖[5]?；谶@樣的代謝過程，目前治療肥胖和2型糖尿病的方法之一是使用各種藥物來抑制代謝碳水化合物相關(guān)酶（包括α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶）的活性[2]，從而降低葡萄糖的生成速度，延緩葡萄糖的吸收速率，減緩餐后血糖上升水平[5]，進(jìn)而減少胰島素分泌，降低脂肪合成，最終降低2型糖尿病發(fā)生的幾率[4]。

α-淀粉酶抑制劑（α-amylase inhibitor，簡(jiǎn)稱α-AI），也被稱為“淀粉阻斷劑”或“碳水化合物阻滯劑”，是一類對(duì)人胰腺和唾液α-淀粉酶表現(xiàn)出抑制活性的物質(zhì)，屬于糖苷水解酶抑制劑的一種[6]。由于α-AI能有效抑制口腔和胃腸道內(nèi)唾液及胰淀粉酶的活性，阻礙食物中碳水化合物的水解和消化，因此，在減肥、降血糖、降血脂方面的作用一直備受關(guān)注[7-8]。Beidokhti等[9]和Papoutsis等[10]總結(jié)了天然化合物中具有α-AI活性的成分，結(jié)果顯示蛋白質(zhì)類、多酚類、黃酮類、酚酸類和沒食子酸類化合物等均具有抑制α-淀粉酶的活性。毒理學(xué)資料顯示，該類抑制劑急性毒性（50 mg/kg b.w.）不會(huì)影響胰島素功能[8]。大多數(shù)α-AI已從微生物（主要集中在鏈霉菌屬、青霉菌屬和放線菌屬）、植物（尤其是禾谷作物和豆類作物的種子中）中獲得, 也有少數(shù)α-AI從哺乳動(dòng)物中獲得[11-12]。

由于α-AI來源廣泛，并且在降糖減肥、農(nóng)業(yè)害蟲防治等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景，因此，系統(tǒng)地闡述這類活性物質(zhì)的來源、分類、作用機(jī)制以及應(yīng)用前景，為這一類產(chǎn)品的深度開發(fā)及有目的地應(yīng)用提供重要的參考，同時(shí)也為α-AI這類天然活性物質(zhì)的深度挖掘指明方向。

1 α-淀粉酶抑制劑的類型、結(jié)構(gòu)及作用機(jī)理

目前，天然α-AI已從多種植物、動(dòng)物以及微生物中獲得。不同來源的α-AI總體可分為兩類：即蛋白質(zhì)類α-AI和非蛋白質(zhì)類α-AI。

1.1 蛋白質(zhì)類抑制劑

根據(jù)序列和三級(jí)結(jié)構(gòu)的相似性，自然界發(fā)現(xiàn)了七種蛋白質(zhì)類α-AI，一種來自鏈霉菌種，其余六種類型均來自高等植物（表1）。目前研究較多的蛋白質(zhì)類抑制劑是來源于鏈霉菌屬的微生物類型抑制劑坦達(dá)司他（Tendamistat）[10]，來源于普通菜豆的凝集素樣（Lectin-like）抑制劑[11]，來源于印度手指小米的谷物類雙功能抑制劑RBI（RATI）[12]，來源于莧屬植物的Knottin型抑制劑[13]，以及來源于大麥的庫(kù)尼茨型（Kunitz type）抑制劑BASI[14]。而對(duì)酶-抑制劑復(fù)合物的研究主要集中在豬胰α-淀粉酶（PPA）、人胰α-淀粉酶（HPA）和黃粉蟲α-淀粉酶（TMA）與蛋白質(zhì)類抑制劑復(fù)合體的結(jié)構(gòu)和作用機(jī)理上[7]。

表1 蛋白質(zhì)類α-淀粉酶抑制劑性質(zhì)Table 1 Properties of protein-based α-AI

酶-抑制劑復(fù)合物的結(jié)構(gòu)主要分為5種不同類型，分別為：庫(kù)尼茨型抑制劑作用于大麥α-淀粉酶2、坦達(dá)司他抑制劑作用于人胰α-淀粉酶、菜豆凝集素樣抑制劑作用于人胰α-淀粉酶、莧屬植物的打結(jié)型抑制劑作用于黃粉蟲α-淀粉酶和谷物類雙功能抑制劑作用于黃粉蟲α-淀粉酶[11]。α-淀粉酶抑制劑與酶的3個(gè)催化基團(tuán)之間的反應(yīng)方式呈現(xiàn)多樣性。抑制劑與酶的催化位點(diǎn)的結(jié)合可以通過直接與氫鍵結(jié)合，也可以通過水分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或水分子的氫鍵結(jié)合。還有一種情況是抑制劑蛋白表面的水化Ca2+連接在抑制劑和酶的催化位點(diǎn)中。5種抑制類型中的兩種都是模擬了底物類似性[11]。

1.1.1 來源于鏈霉菌屬的微生物型淀粉酶抑肽 淀粉酶抑肽（Tendamistat）是一種蛋白質(zhì)，由74個(gè)氨基酸組成，通過與α-淀粉酶形成摩爾比為1:1的復(fù)合物，能夠特異性地抑制哺乳動(dòng)物的α-淀粉酶，但對(duì)植物或微生物α-淀粉酶沒有抑制作用。淀粉酶抑肽的二級(jí)結(jié)構(gòu)由六個(gè)β折疊結(jié)構(gòu)構(gòu)成，還包含兩個(gè)二硫鍵：cys11-cys27和cys45-cys73[15]。二硫鍵穩(wěn)定的β轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是淀粉酶抑肽與Arg19（來自于該β轉(zhuǎn)角一端的保守的三肽Trp18-Arg19-Tyr20）的酶結(jié)合位點(diǎn)，這個(gè)β轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)被認(rèn)為與抑制機(jī)理有關(guān)。因此，在與植物凝集素（PPA）的復(fù)合體中，β轉(zhuǎn)角催化質(zhì)子供體中的Glu233OE2和Glu233OE1分別與淀粉酶抑肽Arg19NH1和Arg19NH2形成了較強(qiáng)的靜電相互作用[7]。

國(guó)外對(duì)于微生物產(chǎn)α-AI的研究開展較早。1970年Niwa等人報(bào)道，在一種鏈霉菌培養(yǎng)液中發(fā)現(xiàn)了可以抑制α-淀粉酶的抑制劑諾吉利霉素（Nojirimycin）。日本 Narimasa報(bào)道了由真菌Cladosporium herbarumF-28（多主枝孢）產(chǎn)生的蛋白類α-AI，打破了傳統(tǒng)認(rèn)為只有放線菌才能產(chǎn)生α-AI的觀點(diǎn)，并且此種抑制劑對(duì)哺乳動(dòng)物α-淀粉酶有極高的特異性[16]。國(guó)內(nèi)關(guān)于微生物產(chǎn)α-淀粉酶抑制劑的研究最早是在1985年劉華珍[17]從科魯鏈霉菌（Str. corchorusii）的菌體分泌物中篩選出一種對(duì)豬胰α-淀粉酶有強(qiáng)的抑制作用的α-AI—Paim，經(jīng)純化得到分子量為4300和4800 Da的PaimⅠ和PaimⅡ。兩者組成中都含有大量的丙氨酸，該抑制劑對(duì)豬、狗、牛、馬胰α-淀粉酶均有抑制活力，但對(duì)人的α-淀粉酶無抑制活力。劉華珍等[18]從福建永春土壤中分離得到能產(chǎn)α-AI的鏈霉菌82-2-35菌株，命名為天藍(lán)黃鏈霉菌永春變種。劉英等[19]在1994年對(duì)該菌株進(jìn)行抑制動(dòng)力學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)該菌株對(duì)α-淀粉酶具有競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用，該菌株具有不被蛋白酶酶解而失活的優(yōu)點(diǎn)。國(guó)內(nèi)研究突出的是河北省科學(xué)院生物研究所從鏈霉菌中獲得產(chǎn)生抑制劑菌種S-19-1, 是國(guó)內(nèi)首次從淡紫灰類群中篩選出該抑制劑菌株，并建立了適合S-19-1菌株的發(fā)酵工藝，其發(fā)酵濾液中的α-AI活性超過70%，小鼠試驗(yàn)表明此抑制劑無任何毒副作用[20]。此后，國(guó)內(nèi)學(xué)者陸續(xù)從鏈霉菌菌株P(guān)W638的培養(yǎng)液[21]、天藍(lán)黃鏈霉菌ZG0656的代謝產(chǎn)物[22]、藥用植物內(nèi)生放線菌菌株WS19發(fā)酵液[23]、以及鏈霉菌屬（streptomyces sp.CC5）發(fā)酵液上清液[24]中獲得具有α-AI活性的蛋白組分。因微生物具有培養(yǎng)時(shí)間短，發(fā)酵及產(chǎn)α-AI條件可優(yōu)化等優(yōu)勢(shì)，在未開α-AI產(chǎn)品開發(fā)方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，但因?yàn)橐恍┪⑸锉旧淼陌踩缘纫蛩氐拇嬖?，這類α-AI在人體降血糖方面的應(yīng)用還存在一定的距離，需要進(jìn)一步進(jìn)行安全性驗(yàn)證。

1.1.2 來源于普通菜豆的凝集素樣α-AI 來源于普通菜豆（Phaseolus vulgaris）的凝集素樣α-AI有三種不用的亞型：α-AI1、α-AI2和α-AI3（或α-AIL）。α-AI1是一種43 kDa的二聚體糖蛋白（α2β2），為主要的α-AI亞型，與PHA同源，它可抑制哺乳動(dòng)物和昆蟲的α-淀粉酶活性，α-AI1與菜豆的PHA-L結(jié)構(gòu)相同，表現(xiàn)出一種膠狀卷曲折疊的形態(tài)，與凝集素的不同之處在于α-AI1分別在第15和6個(gè)殘基的兩個(gè)延伸環(huán)的原聚體背面進(jìn)行了截?cái)?，這些環(huán)在α-AI2中缺失，α-AI2也對(duì)應(yīng)于截?cái)嗟哪?，但?AI2僅能抑制昆蟲的α-淀粉酶活性。α-AI3是對(duì)應(yīng)于PHA、α-AI1和α-AI2之間的進(jìn)化中間體，無抑制活性[25]。孫慶申等[14]采用鹽溶的方法從黑大紫冠豆角（Phaseolus vulgarisL.）種子中提取出α-AI，對(duì)豬胰α-淀粉酶具有抑制作用，IC50值為（27.036±0.235） μg/mL。

α-AI1抑制方式為非競(jìng)爭(zhēng)性抑制，直接通過氫鍵和催化殘基與酶結(jié)合。α-AI1與PPA和TMA形成的復(fù)合物的結(jié)構(gòu)分析顯示，α-AI1中與酶的長(zhǎng)環(huán)相互作用的Arg74在HPA和TMA復(fù)合物中分別以兩種不同的構(gòu)象存在，說明α-AI1有2個(gè)部位與酶的結(jié)合是最緊密的[11]。最近通過α-AI與α-淀粉酶的復(fù)合物研究顯示，哺乳動(dòng)物α-淀粉酶的柔性環(huán)狀結(jié)構(gòu)以兩種不同的構(gòu)象存在，具有pH依賴性型環(huán)形閉合[20]。

1.1.3 來源于印度手指小米的谷物型雙功能抑制劑RBI 來自印度手指小米（ragi）的雙功能α-淀粉酶/胰蛋白酶抑制劑簡(jiǎn)稱RBI（E. coracanaGaertneri），屬于谷物型（Cereal type）抑制劑家族成員，它是由122個(gè)氨基酸和5個(gè)二硫鍵組成的單體，是TMA和PPA的有效抑制劑[25]。

哺乳動(dòng)物和昆蟲的α-淀粉酶的結(jié)構(gòu)由三個(gè)結(jié)構(gòu)域組成：結(jié)構(gòu)域A具有一個(gè)（β/α）8折疊管，構(gòu)成催化核心結(jié)構(gòu)域，能夠催化三聯(lián)體Asp197、Glu233和Asp300，也是氯化物的結(jié)合位點(diǎn)。結(jié)構(gòu)域B在結(jié)構(gòu)域A和C之間，形成鈣結(jié)合位點(diǎn)，并通過二硫鍵與結(jié)構(gòu)域A相連。結(jié)構(gòu)域C呈現(xiàn)一個(gè)β片狀結(jié)構(gòu)，通過多肽鏈與結(jié)構(gòu)域A相連，形成一個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)域，但功能未知[26]。α-淀粉酶都需要一種必需的Ca2+來維持其結(jié)構(gòu)的完整性，并被Cl-激活。來自結(jié)構(gòu)域A和結(jié)構(gòu)域B的分子參與三個(gè)最重要的功能位點(diǎn)：活性位點(diǎn)、鈣結(jié)合位點(diǎn)和氯結(jié)合位點(diǎn)。在RBI-TMA復(fù)合物中，抑制劑與α-淀粉酶的活性位點(diǎn)相結(jié)合，RBI與結(jié)構(gòu)域A和結(jié)構(gòu)域B的殘基相互作用，結(jié)構(gòu)域A和結(jié)構(gòu)域B位于TMA的底物結(jié)合位點(diǎn)。在RBI-TMA復(fù)合物中，TMA的子位點(diǎn)被RBI殘基完全封閉。RBI的抑制作用主要需要N端殘基Ser1-Ala11和殘基Pro-52-Cys-55組成的靶頭狀片段，伸入TMA底物結(jié)合槽，直接靶向催化殘基。盡管抑制劑的殘基1-5在RBI溶液結(jié)構(gòu)中是呈彎曲形的，但它們?cè)趶?fù)合物中采用310-螺旋構(gòu)象，填充了TMA基底的結(jié)合位點(diǎn)[25]。

1.1.4 來源于莧屬植物的打結(jié)型抑制劑AAI 打結(jié)型（Knottin type）α-AI（AAI）存在于莧菜（Amaranthus hypocondriacus）種子中，是一種含有32個(gè)氨基酸殘基的多肽，有3個(gè)二硫鍵。純化后的AAI能強(qiáng)烈抑制昆蟲幼蟲的α-淀粉酶活性，但不抑制蛋白酶和哺乳動(dòng)物α-淀粉酶。AAI是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最小的天然蛋白質(zhì)類α-AI，包括蛋白酶抑制劑南瓜家族成員（1，18，19）和w-共毒素（20，21），它們同時(shí)具有三維“結(jié)狀”特征，因此被劃分為Knottin-like protein，這種蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)與其他已知蛋白質(zhì)相似性較低[16]。

AAI-TMA復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)分析表明，AAI是結(jié)合到TMA的活性位點(diǎn)抑制區(qū)，從而阻斷中心的四個(gè)糖結(jié)合亞位點(diǎn)——說明AAI的抑制作用與凝集素樣抑制劑一樣，是通過AAI殘基對(duì)底物結(jié)合位點(diǎn)的阻斷來實(shí)現(xiàn)的，這些殘基可靶向抑制TMA的活性位點(diǎn)。在AAI與TMA的相互作用中，TMA的催化殘基只有Asp287（對(duì)應(yīng)于PPA的Asp300）與抑制劑殘基Arg7直接形成鹽橋。其他催化殘基——親核試劑和酸性催化劑Asp185和Glu222（分別類似于PPA殘基Asp197和Glu233），通過復(fù)雜的水介導(dǎo)的氫鍵網(wǎng)絡(luò)與抑制劑殘基相連。相比之下，在α-AI和RBI對(duì)TMA發(fā)生抑制作用時(shí)，三個(gè)催化殘基都與抑制劑殘基的官能團(tuán)建立了直接的氫鍵。將模擬的AAI-PPA復(fù)合物與AAI-TMA復(fù)合物的X射線結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，確定了AAI-TMA復(fù)合物特有的6個(gè)氫鍵，這導(dǎo)致了AAI抑制劑對(duì)昆蟲α-淀粉酶高度的抑制特異性[25]。

1.1.5 來源于大麥的庫(kù)倫玆型抑制劑BASI BASI是一種由181個(gè)氨基酸組成的單鏈蛋白質(zhì)，屬于庫(kù)倫玆型（Kunitz type）抑制劑家族。BASI與來自其他植物的庫(kù)倫玆型抑制劑有大約30%的序列同源性，含有兩個(gè)保守的二硫鍵。與BASI最接近的同源物來自于小麥（WASI）和水稻（RASI）中，它們的序列同源性分別為92%和58%。大麥α-淀粉酶/枯草桿菌蛋白酶抑制劑（BASI）是一種雙功能抑制劑，即枯草桿菌蛋白酶/α-淀粉酶抑制劑，胰蛋白酶/α-淀粉酶抑制劑[7]，它可同時(shí)作用于來自大麥的α-淀粉酶2（AMY2）和來自枯草桿菌蛋白酶家族的絲氨酸蛋白酶。BASI具有兩種功能：控制植物早期發(fā)芽過程中淀粉的降解，保護(hù)種子免受病原體來源的枯草桿菌蛋白酶型絲氨酸蛋白酶的影響。在AMY2和大麥硫氧還蛋白（HvTrxh2）的復(fù)合物中，BASI都表現(xiàn)出β-三葉形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[21]。

AMY2-BASI復(fù)合物是一種內(nèi)源性蛋白-蛋白復(fù)合物。該復(fù)合物的結(jié)構(gòu)揭示了BASI對(duì)AMY2的嚴(yán)格特異性，表明AMY2的結(jié)構(gòu)域B對(duì)酶抑制劑識(shí)別的特異性有很大貢獻(xiàn)。與豬胰α-淀粉酶與蛋白抑制劑復(fù)合物的三維結(jié)構(gòu)相比，AMY2-BASI結(jié)構(gòu)顯示該酶的必需氨基酸催化殘基不直接與抑制劑結(jié)合。BASI與AMY2結(jié)合產(chǎn)生一個(gè)空腔，暴露在外部介質(zhì)中，從而容納額外的Ca2+。由于活性部位的關(guān)鍵氨基酸側(cè)鏈與水分子直接接觸，而水分子又與Ca2+發(fā)生連接，因此這一特性有助于發(fā)揮抑制作用[11]。

1.1.6 來源于其他植物的蛋白類淀粉酶抑制劑Poovitha等[27]對(duì)兩個(gè)苦瓜品種（Momordica charantia L.）的蛋白質(zhì)提取物進(jìn)行體外α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制活性的研究顯示，苦瓜蛋白質(zhì)提取物對(duì)α-淀粉酶抑制活性為66%，與阿卡波糖相當(dāng)（68%～70%），其抑制方式為競(jìng)爭(zhēng)性抑制，可顯著降低糖尿病大鼠血糖水平。Chen等[28]對(duì)小麥面筋蛋白和大豆分離蛋白抑制α-淀粉酶活性進(jìn)行了對(duì)比分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明小麥面筋蛋白比大豆分離蛋白具有更強(qiáng)的抑制α-淀粉酶活性，小麥面筋蛋白中谷蛋白顯示出更強(qiáng)的α-淀粉酶抑制作用。

1.2 非蛋白質(zhì)類抑制劑

1.2.1 多酚類化合物 多酚一般通過與α-淀粉酶分子結(jié)合來發(fā)揮其抑制活性，二者之間的相互作用力包括氫鍵（羥基和酶催化活性位點(diǎn)之間）和疏水力（多酚的芳香環(huán)和α-淀粉酶的色氨酸殘基之間）。因此，多酚對(duì)α-淀粉酶的抑制作用與其分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。多酚類化合物至少含有一個(gè)或多個(gè)羥基的芳香環(huán)，根據(jù)它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)可以分為15個(gè)大類或小類。最重要的多酚類化合物是酚酸，如羥基酪醇、單寧酸和沒食子酸等含一個(gè)C6芳香環(huán)的酚酸化合物，咖啡酸和香豆酸等含C6-C3結(jié)構(gòu)的羥基肉桂酸化合物，白藜蘆醇等含C6-C2-C6結(jié)構(gòu)的二苯乙烯類化合物，C6-C3-C6結(jié)構(gòu)的黃酮類化合物，以及C6-C4-C6結(jié)構(gòu)的木酚素如開環(huán)異落葉松樹脂酚。多酚中的C=C（或C=O）和芳香環(huán)之間的電子離域增強(qiáng)了與α-淀粉酶的疏水（π-π）相互作用[29-31]。

Gomes等[32]對(duì)巴西特有樹種Terminalia phaeocarpa的葉子提取物進(jìn)行了α-淀粉酶以及降血糖作用的研究，T. phaeocarpa葉子的乙醇提取物、乙酸乙酯提取物和氫化甲醇提取物組分均對(duì)α-淀粉酶具有顯著抑制作用，且對(duì)豬胰α-淀粉酶的IC50值均顯著低于陽(yáng)性對(duì)照阿卡波糖，在體內(nèi)口服淀粉耐受性實(shí)驗(yàn)中這三種提取物可以降低動(dòng)物血糖，經(jīng)分析，三種提取物中有38種酚類化合物，主要為酚酸、鞣花單寧和黃酮類化合物。因此，T. phaeocarpa葉子提取物是一種用于治療2型糖尿病很有前途的藥物。

Figueiredo-González等[33]從Myrciaspp.植物葉子中提取了酚類化合物（楊梅素、槲皮素和沒食子酸）和黃酮類化合物，對(duì)豬胰α-淀粉酶有抑制作用IC50值為6.1 μg/mL，可以作為治療2型糖尿病的一種潛在有效藥物。此外，還有人研究顯示沙棘漿果[34]、玉米須[35]、水稻麩皮（Oryza sativaL.）[36]中多酚類化合物[37]以及阿魏酸[38]等都對(duì)α-淀粉酶表現(xiàn)抑制作用。以上實(shí)例表明不同植物來源的多酚類化合物提取物可以抑制α-淀粉酶活性，可作為一種潛在的天然的糖尿病藥物，但是仍需要進(jìn)行更多的體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證其效果和安全性。

Zaharudin等[39]研究了五種紅藻和褐藻（馬尾藻、海帶、裙帶菜、棉麒麟菜和卷麻葉）體外抗α-淀粉酶活性，結(jié)果顯示，海帶的甲醇提取物和裙帶菜的丙酮提取物對(duì)α-淀粉酶的抑制率最高，IC50值低于阿卡波糖。海藻提取物中含有的多酚類化合物（2，5-二羥基苯甲酸）和海藻酸鹽是有效的α-AI。但是，基于海藻中還有其他成分，為了證實(shí)研究結(jié)果的有效性，還需進(jìn)行人重組酶的體外研究和人類膳食研究。

前人研究顯示，影響多酚類化合物與α-淀粉酶作用的主要結(jié)構(gòu)如下：含有一個(gè)或多個(gè)羥基的芳香環(huán)，例如：含一個(gè)C6芳香環(huán)、含C6-C2-C6結(jié)構(gòu)的二苯乙烯類化合物，C6-C3-C6結(jié)構(gòu)的黃酮類化合物，以及C6-C4-C6結(jié)構(gòu)的木酚素。多酚中的C=C（或C=O）和芳香環(huán)之間的電子離域等都不同程度地增強(qiáng)了這些物質(zhì)與α-淀粉酶的疏水（π-π）相互作用，從而影響了其水解淀粉的能力。

1.2.2 黃酮類化合物 黃酮類化合物是一類豐富的天然酚類化合物，具有多種生物活性[26]。其一級(jí)結(jié)構(gòu)由兩部分組成：苯并吡喃（A環(huán)和C環(huán)）和苯基（B環(huán)）基團(tuán)，碳環(huán)的變化和苯并吡喃與苯基之間的連接將黃酮類化合物分為六類：黃酮、黃酮醇、黃烷醇、異黃酮、黃烷-3-醇和花青素類[36]，如圖1所示。這些化合物的活性與其結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系，如黃酮類化合物的甲基化和甲氧基化會(huì)降低了氫鍵受體/供體的數(shù)量，明顯減弱體外對(duì)α-淀粉酶的抑制作用[31]。

圖 1 黃酮類化合物分子結(jié)構(gòu)[30]Fig.1 Molecular structure of flavonoids[30]

而黃酮類化合物的羥基化則提高了體外對(duì)α-淀粉酶的抑制作用[31]。黃酮類化合物的羥基（-OH）基團(tuán)對(duì)α-淀粉酶的抑制活性至關(guān)重要，因?yàn)檫@種抑制作用可能取決于酚類的-OH基團(tuán)與α-淀粉酶活性位點(diǎn)的氨基酸側(cè)鏈（如Asp197和Glu233）之間氫鍵的形成[30]。4-羥基化、4，5-二羥基化和3，4，5-三羥基化黃酮類化合物在相同黃酮類化合物中的抑制活性比較表明，抑制活性隨著B環(huán)上羥基數(shù)量的增加而明顯增加（黃酮醇：楊梅素＞槲皮素＞山奈酚；黃酮：木犀草素＞芹菜素）。A、B、C環(huán)的結(jié)構(gòu)與活性有關(guān)，B環(huán)在3位的連接（染料木黃酮＞芹菜素），2，3-雙鍵（異黃酮、黃酮和黃酮醇＞黃烷酮和黃烷-3-醇），以及黃酮醇或異黃酮5位羥基化（槲皮素＞非瑟素；染料木黃酮＞大豆黃酮）增強(qiáng)了抑制活性。如上所述，由于抑制活性隨著B環(huán)上羥基數(shù)目的增加而明顯增加，染料木黃酮的3羥基化從而導(dǎo)致比木犀草素有更高的抑制活性，但黃酮3位羥基化不利于抑制活性（木犀草素＞槲皮素；芹菜素＞山奈酚）[36]。

此外，黃酮類化合物的C2=C3雙鍵的氫化以及黃酮類化合物的糖基化都明顯減弱了對(duì)α-淀粉酶的體外抑制作用[31]。C環(huán)上的2，3-雙鍵也會(huì)在一定程度上影響黃酮類化合物的抑制活性，這個(gè)雙鍵與4-羰基共軛，增強(qiáng)了環(huán)C和環(huán)A之間的電子離域。因此，有人提出苯并吡喃酮系統(tǒng)（環(huán)A和環(huán)C）可以在α-淀粉酶的活性位點(diǎn)與色氨酸的吲哚環(huán)形成高度穩(wěn)定的共軛π-π系統(tǒng)，促進(jìn)其與α-淀粉酶的結(jié)合并降低催化活性[40]。黃酮類化合物的2，3-雙鍵的氫化不僅削弱了共軛作用，而且將近平面的分子結(jié)構(gòu)（黃酮醇和黃酮）轉(zhuǎn)化為更靈活和非平面的立體化學(xué)結(jié)構(gòu)（黃烷酮和黃烷醇）[41]。由于空間位阻降低了與α-淀粉酶的結(jié)合能力，從而導(dǎo)致黃烷酮和黃烷醇化合物對(duì)α-淀粉酶的抑制作用弱于一些黃酮醇和黃酮[30]。Sun等[30]認(rèn)為抑制活性變化的潛在原因如下：黃酮苷的空間結(jié)構(gòu)從近平面轉(zhuǎn)變?yōu)榇篌w積的非平面，由于空間位阻效應(yīng)限制了進(jìn)入α-淀粉酶疏水（活性）位點(diǎn)的能力；當(dāng)羥基被苷取代時(shí)，對(duì)蛋白質(zhì)的基團(tuán)親和力相應(yīng)受到影響；因此，類黃酮的糖基化降低了它們與α-淀粉酶的結(jié)合親和力，從而降低了對(duì)α-淀粉酶的抑制作用[31]。

Hui等[42]發(fā)現(xiàn)藍(lán)莓和黑加侖粉提取物中的酚類化合物可抑制α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶活性。藍(lán)莓和黑加侖中的主要花青素分別為花青色素和飛燕草素，因此，富含花青色素和飛燕草素的食物可能有助于預(yù)防和治療2型糖尿病。Tian等[43]從樹莓果實(shí)中分離純化出12種黃酮類化合物，體外α-淀粉酶抑制實(shí)驗(yàn)表明這12種黃酮類化合物均有較強(qiáng)的抑制α-淀粉酶活性，其中化合物4：槲皮素-7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷（quercetagetin-7-O-β-D-glucopyranoside）對(duì)人胰α-淀粉酶抑制活性最強(qiáng)。小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與體外酶活性抑制實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，說明黃酮類化合物可用于調(diào)節(jié)餐后血糖。Anigboro等[44]研究了Justicia carnea aqueousleaf（JCAE）珊瑚花葉子提取物的體外α-淀粉酶抑制活性的IC50值是阿卡波糖的1/6。GC-MS檢測(cè)到該葉子水提取物中黃酮類化合物和酚類化合物含量較高，作者建議對(duì)該植物進(jìn)行進(jìn)一步研究，確定其體內(nèi)降血糖作用。Quaresma等[45]從銀杉葉（Banisteriopsis argyrophyllaleaves）中用乙酸乙酯和正丁醇提取了酚類化合物（兒茶素和花青素）和黃酮類化合物（槲皮素和山奈酚）。Huang等[46]從蒲公英中提取的黃酮類化合物有著比阿卡波糖更高的α-淀粉酶抑制作用。Liu等[47]和Wang等[48]從蓮藕葉（Nelumbo nuciferaleaves）中提取的黃酮類化合物均對(duì)α-淀粉酶表現(xiàn)出混合抑制作用，經(jīng)分析荷葉中黃酮類化合物主要為黃酮醇，黃酮醇O-糖苷以及生物堿，在2.5 mg/mL的濃度下，荷葉黃酮類化合物對(duì)α-淀粉酶抑制率達(dá)到70.28%，但略低于阿卡波糖（85.16%）。

Sales等[38]研究表明Pouteria torta（一種茄科植物）果實(shí)的外果皮具有較高的α-淀粉酶抑制能力，當(dāng)外果皮濃度在0.5 mg/mL時(shí)抑制率達(dá)到92%，IC50值為0.0736 mg/mL，可用于控制2型糖尿病飲食。經(jīng)過HPLC定性分析，Pouteria torta植物中已鑒定出幾種三萜類化合物和黃酮類化合物，外果皮經(jīng)過乙酸乙酯提取后，含有表兒茶素、兒茶素、蔗糖、葡萄糖和果糖的餾分Ⅳ中對(duì)α-淀粉酶的抑制能力大于阿卡波糖。Kwon等[49]研究了四種不同茄子品種的不同部位的水提取物對(duì)α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制活性，結(jié)果顯示茄子肉提取物對(duì)α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的抑制活性顯著高于茄子皮提取物。茄子中含有的大量生物堿——東莨菪素，是對(duì)兩種酶產(chǎn)生抑制作用的主要成分。關(guān)于生物堿的抑制α-淀粉酶活性，Hyuk等[50]進(jìn)行了東莨菪素體外和體內(nèi)減輕小鼠餐后高血糖實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示此生物堿抑制活性高于阿卡波糖，在服用劑量為10 mg/kg b.w.時(shí)可有效改善進(jìn)餐后小鼠高血糖水平。Rasouli等[51]指出目前一些生物堿藥物已經(jīng)進(jìn)入臨床實(shí)驗(yàn)中，因此，在未來進(jìn)行體內(nèi)和體外的研究是有必要的。Ochieng等[52]從Zanthoxylum chalybeumEngl.根皮中提取了八種生物堿類化合物對(duì)α-淀粉酶有抑制作用，可以作為治療2型糖尿病的一種潛在有效藥物。Agatonovic-Kustrin等[53]對(duì)地中海飲食中常見的幾種新鮮草藥作為α-AI來源進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示羅勒、牛至、迷迭香、鼠尾草和百里香的乙酸乙酯提取物均對(duì)α-淀粉酶有抑制作用，這五種提取物中的五環(huán)三萜類化合物——齊墩果酸為α-AI活性成分，因此傳統(tǒng)香料植物可作為藥物開發(fā)中一種有效的候選原料。以上實(shí)例初步證實(shí)來源于水果、蔬菜及香料等植物的黃酮類化合物在體外均對(duì)α-淀粉酶具有抑制作用，同時(shí)黃酮類化合物抑制作用與其分子結(jié)構(gòu)相關(guān)：黃酮類化合物羥基化可對(duì)α-淀粉酶具有抑制作用；而甲基化和甲氧基化則明顯減弱了該抑制作用；與4-羥基結(jié)合的不飽和2，3鍵的存在會(huì)增強(qiáng)其抑制作用；黃酮類化合物的C2=C3雙鍵的氫化以及黃酮類化合物的糖基化都會(huì)明顯減弱其對(duì)α-淀粉酶的體外抑制作用。

1.2.3 酚酸 酚酸是一種重要的多酚類物質(zhì)，是具有羧酸官能團(tuán)的植物次生代謝產(chǎn)物芳香酚（圖2），它們廣泛分布于整個(gè)植物界。天然植物酚酸主要包含羥基肉桂酸和羥基苯甲酸。雖然這些物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)保持不變，但芳環(huán)上的取代基（羥基和甲氧基）會(huì)改變分子的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，如極性、穩(wěn)定性和結(jié)合性[30]。

圖 2 酚酸的分子結(jié)構(gòu)[30]Fig.2 Molecular structure of the phenolic acid[30]

羥基肉桂酸分子結(jié)構(gòu)中的C=C雙鍵與羰基共軛，負(fù)責(zé)丙烯酸和苯環(huán)部分之間的電子轉(zhuǎn)移。因此，羥基肉桂酸可以形成高度共軛的體系，當(dāng)結(jié)合到α-淀粉酶的活性位點(diǎn)時(shí)，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。因此，共軛結(jié)構(gòu)特征和多個(gè)羥基是羥基肉桂酸抑制α-淀粉酶的必要條件[30]。

綠原酸廣泛分布于綠色咖啡豆中，包括三大類：咖啡?？鼘幩?、二咖啡?？鼘幩岷桶⑽核?。它們能夠發(fā)揮有效抑制作用的潛在原因是：二咖啡酰基提供了更多的羥基，由于羥基和活性催化位點(diǎn)之間形成氫鍵，實(shí)現(xiàn)了其抑制作用；與咖啡?？鼘幩嵯啾龋Х弱？鼘幩嶂杏恤驶?、C=C雙鍵和苯環(huán)。因此，二咖啡酰分子更富電子，具有p-π（雙鍵和苯之間）和π-π（羰基和雙鍵）共軛體系，導(dǎo)致與Trp59吲哚環(huán)的潛在更強(qiáng)的π相互作用[30]。

單寧酸（TA）是高等植物中常見的一類次生代謝產(chǎn)物。標(biāo)準(zhǔn)TA的化學(xué)結(jié)構(gòu)是十沒食子酰葡萄糖，但實(shí)際上它是一種聚沒食子酰基葡萄糖或聚沒食子?；崴狨サ幕旌衔铮總€(gè)分子含有2～12個(gè)沒食子?；?。有研究報(bào)道TA在體外對(duì)α-淀粉酶有抑制作用，對(duì)豬胰α-淀粉酶的IC50值為0.301 mg/mL。由于酚酸質(zhì)子的pKa在4～5之間，使其水溶液呈酸性（pH＜7.0），因此，α-淀粉酶在體外的催化活性會(huì)因pH而受到部分抑制。另一方面，TA在體內(nèi)抑制α-淀粉酶的能力可能會(huì)因?yàn)門A被胃內(nèi)的氧和氧自由基氧化，或TA在到達(dá)小腸前與食物中存在的蛋白質(zhì)相互作用或結(jié)合而喪失。口服TA會(huì)由于與口腔內(nèi)唾液蛋白相互作用而引起澀味和苦味，因此目前正研究利用微膠囊包埋技術(shù)將TA包埋起來，并通過控制其釋放來改善在胃腸道中的抑制作用[30]。

1.2.4 沒食子酸 沒食子酸的?；嵌喾宇惢衔锾貏e是茶多酚的常見取代基。兒茶素（C）、表兒茶素（EC）、表沒食子兒茶素（EGC）、表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）、表兒茶素沒食子酸酯（ECG）、茶黃素（TF）、茶黃素-3′-沒食子酸酯（TF1）、茶黃素-3，3′-二沒食子酸酯（TF2）是綠茶、烏龍茶或紅茶水提取物中的主要多酚成分[30]。

Tadera等[36]比較了C、EC、EGC和EGCG對(duì)人胰腺α-淀粉酶的抑制作用，抑制作用測(cè)定結(jié)果為：EGCG＞EC＞EGC＞C。Hara等[54]發(fā)現(xiàn)抑制作用的順序?yàn)門F2＞TF1＞CG ＞ECG＞EGCG。這些數(shù)據(jù)說明沒食子?；膬翰杷乇确菦]食子?；膬翰杷鼐哂懈叩牡矸勖敢种谱饔?。D’costa等[55]對(duì)類黃酮的淀粉酶抑制反應(yīng)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，結(jié)果表明ECG和EGCG與HSA和PPA結(jié)合非常迅速，EGCG對(duì)HSA和PPA的抑制率最高。這種抑制能力可能與類黃酮化合物通過外周羥基和酶的催化殘基之間的氫鍵以及協(xié)同共軛π堆積與α-淀粉酶結(jié)合到活性位點(diǎn)的能力有關(guān)，含有沒食子酰基的兒茶素比不含沒食子?；膬翰杷鼐哂懈叩囊种谱饔谩?/p>

Bernal等[56]以酸漿屬果的黏性滲出液中提取的三種蔗糖酯作為α-淀粉酶抑制劑活性展開研究，發(fā)現(xiàn)其中peruvioses D對(duì)α-淀粉酶的抑制活性最高且顯著高于阿卡波糖的抑制活性，后續(xù)會(huì)評(píng)估其對(duì)小鼠降低血糖作用的研究，這是第一個(gè)以蔗糖酯作為a-AI的研究報(bào)道。Tundis等[57]對(duì)兩個(gè)不同生長(zhǎng)階段（成熟和未成熟）收獲的四個(gè)不同辣椒品種進(jìn)行了體外抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性的分析，發(fā)現(xiàn)未成熟期收獲的辣椒α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制活性最高；且辣椒提取物中的脂肪酸（肉豆蔻酸、硬脂酸甲酯和亞油酸甲酯）、類黃酮（木犀草素）和辣椒素是抑制α-淀粉酶活性的主要成分。Cansigno等[58]對(duì)從墨西哥海岸采集的褐藻、紅藻和綠藻等31種植物的45種粗提物的體外α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制活性進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果表明，綠藻門和紅藻門粗提物對(duì)酶的抑制率在10%～25%之間，墨西哥熱帶海藻的甲醇提取物比阿卡波糖更有效地延遲碳水化合物的吸收，提取物中的脂肪酸、萜類和多酚類化合物是抑制兩種酶的關(guān)鍵成分。Daoudi等[59]對(duì)摩洛哥一種專有的樹種Argania spinosa進(jìn)行研究，該樹種的果實(shí)籽油對(duì)α-淀粉酶具有非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用，且未焙烤的種子相比于焙烤具有更高的α-淀粉酶抑制活性，IC50值為（0.78±0.16）mg/mL，抑制率為69.28%，與阿卡波糖相當(dāng)。給糖尿病大鼠口服2 mg/mL劑量時(shí)可以顯著減弱由蔗糖和淀粉誘導(dǎo)的高血糖癥，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果意味著這種天然果實(shí)籽油比其它油脂更能抑制α-淀粉酶的活性。以上實(shí)例說明，多種植物來源的多種化合物（蔗糖酯、辣椒素、脂肪酸和天然果實(shí)籽油等）均具有體外抑制α-淀粉酶的活性，可用于2型糖尿病患者的日常飲食組分以達(dá)到控制血糖的輔助作用，但這些化合物的體內(nèi)抑制活性和作為藥物應(yīng)用的研究仍需進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)證。

1.2.5 其他來源的淀粉酶抑制劑 Ogasawara等[60]報(bào)道蚯蚓（Eisenia fetida）提取物中分子量小于3 kDa（U3EE）的組分能夠抑制豬胰α-淀粉酶（PPA）活性，經(jīng)分析該抑制劑成分為鳥嘌呤、肌苷和鳥苷，抑制活性大小為鳥嘌呤＞鳥苷＞肌苷，它們抑制PPA的活性與黃酮類化合物相當(dāng)。這是第一篇報(bào)道含嘌呤環(huán)化合物能夠顯示出有效抑制PPA抑制活性的文章，也為U3EE作為預(yù)防和治療糖尿病、肥胖癥奠定了理論依據(jù)。

龍楚媚等[61]從廣西羅漢果植株根中分離出10株內(nèi)生菌，并從中篩選出2株α-淀粉酶抑制活性最高的菌株P(guān)D-3和PD-4，這兩株菌的發(fā)酵液分別經(jīng)正丁醇和乙酸乙酯萃取后，1 mg/mL PD-3正丁醇提取物α-淀粉酶抑制率為74.19%，PD-4乙酸乙酯提取物α-淀粉酶抑制率為88.46%，均高于阿卡波糖（45.17%）。PD-3菌株中含有多糖、黃酮類化合物，PD-4菌株種含有糖類、多酚類化合物和醌類化合物，具體哪種化學(xué)成分起到降糖作用有待進(jìn)一步的研究。

上面列舉了近年來國(guó)內(nèi)外分別從植物、動(dòng)物和微生物來源的α-AI，從以上的研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，多酚類化合物和蛋白質(zhì)類化合物對(duì)α-淀粉酶抑制活性較強(qiáng)。其中，有的進(jìn)行了體內(nèi)外酶活實(shí)驗(yàn)，有的僅僅在體外驗(yàn)證了酶活，因此，天然提取物充當(dāng)α-AI作為2型糖尿病患者食品補(bǔ)充劑還需進(jìn)一步的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，也需要更多實(shí)驗(yàn)人員的探索。

2 α-淀粉酶抑制劑的應(yīng)用

2.1 疾病防治方面

2.1.1 作為天然降糖藥物 2型糖尿病是因胰島素分泌缺陷或其生物學(xué)作用受損而引起的糖、脂肪和蛋白質(zhì)代謝紊亂。隨著人們生活水平的提高，營(yíng)養(yǎng)過剩、體力勞動(dòng)減輕導(dǎo)致肥胖及患2型糖尿病的人數(shù)逐漸上升，長(zhǎng)期高血糖會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的糖尿病并發(fā)癥，例如眼、腎功能和心臟等方面的功能損害。α-AI能夠抑制體內(nèi)唾液腺和胰腺分泌的α-淀粉酶的活性，從而減緩人體內(nèi)碳水化合物的水解，起到降血糖、減肥的目的。

在治療2型糖尿病方面，市場(chǎng)上常用的藥物有阿卡波糖、米格列醇和伏格列糖，它們既是α-淀粉酶的抑制劑，也是α-葡萄糖苷酶的抑制劑，具有一定的降糖效果[14]。但這類藥物往往會(huì)伴有腸脹氣等副作用，因此從天然植物中提取的α-AI受到越來越多的重視。目前，國(guó)內(nèi)外雖然對(duì)α-AI研究很多，但是絕大多數(shù)研究成果都處于實(shí)驗(yàn)室階段，上市銷售的α-AI的產(chǎn)品很少。楊寧等[62]對(duì)16名受試者餐前服用含有α-AI的白蕓豆提取物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該提取物對(duì)餐后血糖具有改善作用，而其它具有α-淀粉酶抑制作用的多酚類化合物、黃酮類化合物以及生物堿等化合物還未應(yīng)用于藥品、天然食品中。葉小萍等[63]則在傳統(tǒng)中藥中提取出α-AI并用于醫(yī)藥研制方面。有報(bào)道稱，α-AI 的應(yīng)用有利于腸道有益菌群的生存，也可達(dá)到預(yù)防及治療骨質(zhì)疏松的效果[64]。因此開發(fā)利用α-AI 在降糖及減脂的領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

這些化合物在體內(nèi)的抑制作用還有待進(jìn)一步的研究，對(duì)于天然植物來源的α-AI的開發(fā)和臨床應(yīng)用還需要更多實(shí)驗(yàn)人員的探索。

2.1.2 作為天然降糖食品 以α-AI作為主要成分的天然減肥降糖產(chǎn)品已得到應(yīng)用，在北美和日本以白蕓豆中提取的α-AI為主要原料的減肥、保健食品十分風(fēng)靡[8]。市場(chǎng)上出現(xiàn)的用于減肥、降血糖和健康食品的α-AI產(chǎn)品制備原料僅限于來自北美的白蕓豆[11]。在我國(guó)含有α-AI的天然食品已經(jīng)上市，例如陜西博林生物生產(chǎn)的白蕓豆粉、山東朱氏藥業(yè)生產(chǎn)的白蕓豆壓片糖果以及河南百芝堂藥業(yè)生產(chǎn)的白蕓豆膳食代餐片。它們的作用原理是通過控制消化道內(nèi)糖代謝關(guān)鍵酶的活性，達(dá)到減脂的目的[64]。Shi等[65]將富含α-AI的白豆提取物應(yīng)用到高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖大鼠中，證實(shí)其具有抗肥胖作用。

2.2 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及植物保護(hù)方面

高等植物中天然存在的α-AI可以發(fā)揮抗蟲作用，是植物自我保護(hù)機(jī)制之一。α-AI蛋白被昆蟲食用后能抑制昆蟲消化道內(nèi)的α-淀粉酶活性，使淀粉及其他碳水化合物難以消化，從而阻斷昆蟲主要的能量來源；同時(shí)，抑制淀粉酶活性形成的復(fù)合物對(duì)昆蟲消化道也是一種刺激，會(huì)引起昆蟲厭食反應(yīng)，導(dǎo)致昆蟲發(fā)育不良或死亡，從而起到抗蟲效果[66]。Gonzalez等[67]從不同的小麥品種中提取的α-AI可抑制小麥中谷蠹及后代的生長(zhǎng)。Rani等[68]從當(dāng)?shù)爻Ｒ姷亩诡惼贩N提取的α-AI可保護(hù)谷物儲(chǔ)藏過程中害蟲的破壞。Gadge等[69]從木豆種子中提取了一種雙功能α-淀粉酶/胰蛋白酶抑制劑，經(jīng)體外和體內(nèi)研究該抑制劑通過損害消化影響棉鈴蟲生理。Pereira等[70]從菜豆子葉中分離出一個(gè)編碼α-AI的基因，命名為aAIPc1，通過PCR擴(kuò)增、酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)以及免疫印跡分析證實(shí)了aAI-Pc1基因有可能被導(dǎo)入咖啡植株中并表達(dá)編碼的蛋白質(zhì)，以提高其對(duì)咖啡漿果蛀蟲的抗性。經(jīng)證實(shí)該基因具有控制咖啡漿果蛀蟲的潛力。

昆蟲淀粉酶的抑制劑在國(guó)內(nèi)尚屬新的研究領(lǐng)域，還有待全面和深入地開展。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的不斷發(fā)展，生物化學(xué)和酶學(xué)基礎(chǔ)研究的進(jìn)一步深入，昆蟲淀粉酶抑制劑的研究將在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上向更寬、更廣、更深、更快方向發(fā)展，從而推動(dòng)全球農(nóng)業(yè)的發(fā)展，為農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的提高提供一條嶄新而有效的途徑[71]。

3 結(jié)語(yǔ)

α-AI產(chǎn)品有利于減緩2型糖尿病患者餐后血糖升高癥，是目前治療2型糖尿病和減肥的較為安全的一類物質(zhì)，還可減少糖向脂肪轉(zhuǎn)化，增加脂肪消耗從而減輕體重。它來源廣泛，目前國(guó)內(nèi)外研究人員已從多種天然植物、動(dòng)物和微生物中提取分離出多種化合物，分別為蛋白質(zhì)類和非蛋白質(zhì)類α-AI，均有抑制α-淀粉酶的效果。α-AI在醫(yī)藥方面可作為控制2型糖尿病患者的餐后血糖的升高以及達(dá)到減脂的作用，在農(nóng)業(yè)方面可作為抗蟲基因，也可作為生物防腐使植物免受害蟲的侵蝕。α-AI的來源及應(yīng)用效果可在未來的研究中得到更多的發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用前景廣闊。