第二节 氨基酸、肽和蛋白质
氨基酸通过肽键连接起来成为肽与蛋白质,氨基酸、肽与蛋白质均是有机生命体组织细胞的基本组成成分,对生命活动发挥着举足轻重的作用。我国对14岁以上居民的蛋白质推荐摄入量RNI值,为75~90g/d。
蛋白质是人体的主要构成物质,又是人体生命活动中的主要物质。人类赖以生存的酶类,作用于人体代谢活动的激素类,抵御疾病侵袭的免疫物质,以及各种微量营养素的载体等,都是由蛋白质构成的。
本节讨论的一些肽和蛋白质,除了具备普通蛋白质的营养价值外,更重要的是具有清除自由基、降低血脂、提高机体免疫力等生物功效,是一类重要的功效成分。
一、半必需氨基酸
氨基酸是蛋白质的组成单位,共有22种氨基酸。其中属于必需氨基酸的有8种,分别是赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和苏氨酸。对婴儿来说,组氨酸与精氨酸也是必需氨基酸。
对于成年人或儿童来说,有时虽然8种或10种必需氨基酸已供应充足,但人体还是会发生氨基酸缺乏现象。这是因为有些氨基酸虽然人体能够合成,但在严重的应激或疾病状态下容易出现缺乏现象,给人体健康带来不利影响。这些称为半必需或条件性必需氨基酸,包括牛磺酸、精氨酸与谷氨酰胺等。
(一)牛磺酸
牛磺酸普遍存在于动物乳汁、脑与心脏中,在肌肉中含量最高,以游离形式存在,不参与蛋白质代谢。在体内,牛磺酸由半胱氨酸代谢而来,并多以牛磺酸原形排出体外。
婴幼儿如果缺乏牛磺酸,会影响到体力、视力、心脏与脑的正常生长,会出现视网膜功能紊乱,体力与智力发育迟缓。牛乳中的牛磺酸含量很少,仅有1μmol/100mL,而母乳中却有25μmol/100mL。因此在婴儿配方乳中,要添加一定数量的牛磺酸。
长期的全静脉营养输液的患者,若输液中没有牛磺酸会使患者的电视网膜图发生变化,只有补充大剂量的牛磺酸才能纠正这一变化。被细菌感染的患者,由于细菌的大量繁殖消耗了体内的牛磺酸,也会使人体缺乏牛磺酸,发生眼底视网膜电流图的变化,而补充牛磺酸后会使眼底的病变好转。
(二)精氨酸
精氨酸对成人来说虽不是必需氨基酸,但在机体发育不成熟或在严重应激等条件下,人体如果缺乏精氨酸则机体便不能维持正氮平衡与正常的生物功效。患者若缺乏精氨酸,会导致血氨过高,甚至昏迷。婴儿若先天性缺乏尿素循环(精氨酸在肝脏中参与氮代谢的终产物尿素的形成,这一代谢过程称为尿素循环)中的某些酶,对精氨酸的需要也是必需的,否则不能维持正常的生长与发育。
精氨酸的代谢功效是,促进胶原组织的合成,加速伤口的愈合。在伤口分泌液中,可观察到精氨酸酶活力的升高,这表明伤口附近的精氨酸需要量增加。精氨酸可通过酶反应形成一氧化氮(NO),来活化巨噬细胞与中性细胞;同时由于精氨酸还是形成NO的前体,而NO可在内皮细胞合成松弛因子。因此,它能促进伤口周围的微循环,促使伤口早日痊愈。
精氨酸可防止胸腺的退化,尤其是受伤后的退化。补充精氨酸,能增加胸腺的重量,促进胸腺中淋巴细胞的生长,还能减少患肿瘤动物的肿瘤体积,降低肿瘤的转移率,提高动物的存活时间与存活率。
当人体血浆中的精氨酸维持在0.04~0.1mmol/L浓度时,可使机体维持足够的免疫能力。在免疫系统中,除淋巴细胞外,吞噬细胞的活力也与精氨酸有关。加入精氨酸后,可活化其酶系统,使之更能杀死肿瘤细胞或细菌等靶细胞。
(三)谷氨酰胺
谷氨酰胺是人体中含量最多的一种氨基酸。在肌肉蛋白质(占机体蛋白质总量的36%)中,游离的谷氨酰胺要占细胞内氨基酸总量的61%,比所有的其他氨基酸要高。在血中的含量也最高,达800~900μmol,占血浆中游离氨基酸总量的20%。
在正常情况下,它是一种非必需氨基酸,但在剧烈运动、受伤、感染等应激条件下,谷氨酰胺的需要量大大超过了机体的合成量。这时,体内谷氨酰胺含量降低,蛋白质合成量减少,出现小肠黏膜萎缩与免疫功能低下现象。
在多发性创伤、大手术或严重感染情况下,患者体内的谷氨酰胺代谢出现异常,这种现象持续下去便会出现肠衰竭。防止肠衰竭的主要方法,就是补充谷氨酰胺。此时的氨酰胺,有两种作用:
①是防止肠衰竭的最重要的营养素;
②谷氨酰胺含量是目前人体是否发生肠衰竭的唯一可靠指标,如果机体发生肠衰竭,血中谷氨酰胺的水平便会下降。
谷氨酰胺很容易水解为焦谷氨酰胺与氨,在水溶液中比其他任何氨基酸都不稳定。谷氨酰胺加热消毒后,容易转化为有毒物质。此外,它的溶解度差,在20℃水中的溶解度只有3.5%。目前的研究重点是谷氨酰胺的衍生物,如将之乙酰化成N-acetyl-glutamine。动物试验表明,后者能增加动物体重、提高氮平衡,但只能增加部分氮的摄入,这说明其生物利用率较低。
丙氨酸或甘氨酸与谷氨酰胺合成的二肽,丙氨酸—谷氨酰胺(Ala-Gln),或甘氨酸—谷氨酰胺(Gly-Gln),溶解度好,性质稳定。输入人体后易被水解,利用率高,尤其是丙氨酸—谷氨酰胺。它们安全无毒,在功能性食品中显示出了良好的应用前景。
二、氨基酸和氨基酸衍生物
(一)γ—氨基丁酸
γ—氨基丁酸(Gamma-Aminobutyric Acid,GABA)是一种天然存在的氨基酸,在哺乳动物的脑、骨髓中存在,是一种重要的抑制性神经传导物质。除在脑和脊髓外,人们还在多种哺乳动物的近30种外周组织中发现了γ—氨基丁酸的存在,其中大多数组织γ—氨基丁酸的浓度仅是脑的1%。此外,蔬菜、水果中也都含有γ—氨基丁酸,但含量稀少。
现代科学研究早已证明,γ—氨基丁酸有如下作用:
①降压作用,γ—氨基丁酸能作用于延髓的血管运动中枢,使血压下降,同时抑制抗利尿激素的分泌,扩张血管,降低血压;
②健脑作用,因γ—氨基丁酸为谷氨酸的三羧酸循环提供了另外一种途径(GABA SHUNT),所以能有效地改善脑血流通,增加氧的供给,促进脑的代谢功能,可用于治疗因脑中风、头部外伤后遗症、脑动脉硬化后遗症等产生的头痛、耳鸣、意识模糊等病症。并对改善肝脏、肾脏的功能也有作用;
③调节心律失常的作用;
④调节激素的分泌作用;
⑤防止皮肤老化、消除体臭的作用;
⑥醒酒作用;
⑦改善脂质代谢,防止动脉硬化的功能,在临床上可以作为改善脑动脉硬化引起各种症状的药物使用;改善高脂血症、防止肥胖。
(二)蛋氨酸
蛋氨酸可转化为腺苷甲硫氨酸,而后者是机体内合成反应的甲基供给者,胆酸、胆碱、肌酸、肾上腺素等化合物的甲基都是由此而来的。缺乏蛋氨酸会引起食欲减退、生长减缓或不增加体重、肾脏肿大和肝脏铁堆积等现象,最后导致肝坏死或纤维化。
蛋氨酸还可利用其所带的甲基,对有毒物或药物进行甲基化而起到解毒的作用。因此,蛋氨酸可用于防治慢性或急性肝炎、肝硬化等肝脏疾病,也可用于缓解砷、三氯甲烷、四氯化碳、苯、吡啶和喹啉等有害物质的毒性反应。
蛋氨酸在体内经甲基化后形成甲基甲硫氨酸,后者因其甲基的结合键能极高,很适于作为体内合成反应的甲基供给体。组胺(Histamine)是导致胃溃疡的起因之一,而甲基甲硫氨酸可以将组胺进行甲基化而使其失去活性。因此,甲基甲硫氨酸具有抗溃疡的效果,常被用于治疗胃溃疡。
(三)肌氨酸
肌氨酸(Creatine),是一种运动营养剂,可以非常有效地提高肌肉力量和肌体的耐久力及提高运动成绩,存在于鱼和肉食食品中。
肌氨酸能增长肌肉无氧力量和爆发力,人体中肌酸是在肝脏中进行化学反应过程中由氨基酸形成的,然后从血液送到肌肉细胞,在肌肉细胞中转化成肌酸盐。当人体肌肉的运动进入“无氧代谢”的阶段时,肌酸介入能量代谢,与磷酸结合成磷酸肌酸(CP),迅速补充ATP 在血液中的含量,以保证运动的需要,使储存于肝脏和血液中的糖高强度、长时间地对肌肉组织供能,从而增加了肌肉的耐久力。并且,它可以自动调节进入肌肉的水分,使肌肉横断面肌扩张,从而增加肌肉的爆发力。
肌氨酸能让肌肉储存更多能量,增加蛋白质的合成,增长肌肉,防止由大脑伤害造成的肌肉损伤,还可有效地改善运动表现、力量和恢复时间。
(四)赖氨酸
赖氨酸可以调节人体代谢平衡。赖氨酸为合成肉碱提供结构组分,而肉碱会促使细胞中脂肪酸的合成。往食物中添加少量的赖氨酸,可以刺激胃蛋白酶与胃酸的分泌,提高胃液分泌功效,起到增进食欲、促进幼儿生长与发育的作用。赖氨酸还能提高钙的吸收及其在体内的积累,加速骨骼生长。如缺乏赖氨酸,会造成胃液分泌不足的情况而出现厌食、营养性贫血致使中枢神经受阻、发育不良等。
赖氨酸在医药上还可作为利尿剂的辅助药物,治疗因血中氯化物减少而引起的铅中毒,还可与酸性药物(如水杨酸等)生成盐来减轻不良反应,与蛋氨酸合用则可抑制重症高血压病。
(五)色氨酸
色氨酸可转化生成人体大脑中的一种重要神经传递物质——5—羟色胺,而5—羟色胺有中和肾上腺素与去甲肾上腺素的作用,并可改善睡眠的持续时间。当动物大脑中的5—羟色胺含量降低时,会出现行为的异常,出现神经错乱的幻觉以及失眠等现象。此外,5—羟色胺有很强的血管收缩作用,可存在于许多组织,包括血小板和肠黏膜细胞中,受伤后的机体会通过释放5—羟色胺来止血。人体可由色氨酸制造部分烟酸,但不能满足其对烟酸的总需要量。医药上常将色氨酸用作抗闷剂、抗痉挛剂、胃分泌调节剂、胃黏膜保护剂和强抗昏迷剂等。
(六)胱氨酸、半胱氨酸
胱氨酸及半胱氨酸是含硫的非必需氨基酸,可降低人体对蛋氨酸的需要量。胱氨酸是形成皮肤不可缺少的物质,能加速烧伤伤口的康复及放射性损伤的化学保护,刺激红细胞、白细胞的增加。
半胱氨酸所带的巯基(—SH)具有许多生理作用,可缓解有毒物或有毒药物(酚、苯、萘、氰离子)的中毒程度,对放射线也有防治效果。半胱氨酸的衍生物N—乙酰-L—半胱氨酸,由于具有巯基的作用,具有降低黏度的效果,可作为黏液溶解剂,用于防治支气管炎等咳痰的排出困难。此外,半胱氨酸能促进毛发生长,可用于治疗秃发症。其他衍生物,如L—半胱氨酸甲酯盐酸盐可用于治疗支气管炎、鼻黏膜渗出性发炎等。
(七)5—羟基色氨酸
5—羟基色氨酸(5-Hydroxytryptophan,5-HTP),是控制人体情绪、睡眠状况的神经传导物——血清素(serotonin)的前体物质。
5—羟基色氨酸具有很多生理功能,主要包括以下几方面:
①抗抑郁症;
②抑制食欲,减肥;
③镇静、改善睡眠;
④收缩血管作用;
⑤缓和经前综合征;
⑥治疗偏头痛。
(八)N—乙酰基-L—半胱氨酸
N—乙酰基-L—半胱氨酸(N-Acetyl-L-cysteine)是体内重要的巯基供体,为小分子物质,易进入细胞,脱乙酰基后可作为谷胱甘肽的前体促进谷胱甘肽的合成。
N—乙酰基-L—半胱氨酸具有很多重要的生理功能,主要包括以下几方面:
①解毒、护肝功能,N—乙酰基-L—半胱氨酸在保持适当的谷胱甘肽水平方面起着重要的作用,从而有助于保护细胞不因体内谷胱甘肽水平过低而导致细胞毒害损害;
②抗氧化功能,在细胞内,N—乙酰基-L—半胱氨酸脱去乙酰基,形成L—半胱氨酸,这是一种合成谷胱甘肽的必需氨基酸,而谷胱甘肽氧化—还原循环在机体内具有广泛的功能,是组织抗氧化损伤的重要内源性防御机制;
③降低痰黏度,N—乙酰基-L—半胱氨酸通过化学结构中的一个能与亲电子的氧化基团相互发生作用的自由巯基使黏蛋白的双硫键断裂而分解黏蛋白复合物、核酸、液化黏液分泌物,降低痰黏度。
(九)S—腺苷甲硫氨酸
S—腺苷甲硫氨酸(S-adenosylmethionine,SAM),又称S—腺苷蛋氨酸,它是普遍存在于机体细胞中的一种生理活性物质,在机体内由L—甲硫氨酸和ATP经SAM合成酶(ATP:L—甲硫氨酸S—腺苷转移酶,EC 2.5.1.6)酶促合成。S—腺苷甲硫氨酸(SAM)是人体和其他生物体内的主要甲基供体(它为体内蛋白质、脂肪、核糖核酸和维生素B12提供甲基,为体内多氨合成提供氨丙基,为tRNA的生物合成提供前体),参与体内激素、神经递质、核酸、蛋白质和磷脂的生物合成和代谢,是维护细胞膜正常功能和人体正常代谢和健康不可缺少的重要生命物质。SAM还参与谷胱甘肽的形成,而谷胱甘肽是细胞中的主要抗氧化剂,可参与各种解毒过程(例如药物和乙醇在肝中的解毒)。腺苷蛋氨酸作为甲基供体(转甲基作用)和生理性巯基化合物(如半胱氨酸、牛磺酸、谷胱甘肽和辅酶A等)的前体(转硫基作用),可参与体内重要的生化反应。
现代研究发现,S—腺苷甲硫氨酸具有很多生理功能,包括以下几方面:
①抗抑郁,可能机理是S—腺苷甲硫氨酸调节中枢神经系统功能,促进神经传递介质血胺和去甲肾上腺素的合成,使得神经传递介质受体的反应性增加;
②护肝和治疗各种肝炎,在肝内,通过使质膜磷脂甲基化而调节肝脏细胞膜的流动性,而且通过转硫基反应可以促进解毒过程中硫化产物的合成。只要肝内腺苷蛋氨酸的生物利用度在正常范围内,这些反应就有助于防止肝内胆汁郁积;
③抗氧化作用;
④对关节炎、偏头痛和纤维素增生有一定的治疗效果;
⑤对中枢神经系统疾病如癫痫、阿尔茨海默病等有疗效。
(十)褪黑素(Melatonin)
褪黑素的化学名N—乙酰-5—甲氧基色胺,属于色氨酸衍生物,是松果体分泌的一种激素。
褪黑素是调节生物钟的活性物质,人类松果体内褪黑素的含量呈昼夜周期性的变化,它主要由环境光线的明暗所调节。当黑暗刺激视网膜时,会发生一系列神经传递和生化反应,促使大脑松果体内褪黑素合成的增加。反之,白天因光线刺激视觉,会抑制褪黑素的分泌。
动物试验证明,如切断视神经或持续光照,均会影响褪黑素分泌的周期变化,使体内生物钟失灵。褪黑素对人和动物有镇静作用,并且与分泌量成正比。正因为人体生物钟可以通过褪黑素发挥报时效应,所以助眠是褪黑素最基本的功效,作用立竿见影。
褪黑素是一种激素,但由于它的作用不是直接作用于人体,而是通过调节内分泌,自主神经系统起作用的,因此副作用小。小鼠口服的半数致死量为1.25g/kg,大鼠口服的半数致死量为3.2g/kg。
有8类人不能服用褪黑素,即儿童、孕妇、哺乳期妇女、准备怀孕的妇女、精神病患者、正在服用类固醇药物的人、有严重过敏或自身免疫疾病的人、患有免疫系统肿瘤如白血病和淋巴肿瘤的人。
三、活性肽
(一)酪蛋白磷肽(Casein Phosphopeptides,CPP)
酪蛋白约占牛乳总蛋白的80%,是一种含磷的蛋白质。用胰蛋白酶水解酪蛋白,可制得酪蛋白磷肽。
酪蛋白磷肽对钙的吸收有促进作用,它促使小肠下部的可溶性钙的增加,从而促使小肠对钙的吸收。而小肠管腔内钙的主要对象酸根离子是磷酸,酪蛋白磷肽可以阻止磷酸钙的生成,即酪蛋白磷肽的功效可以使磷酸钙成为过饱和状态,阻止初期结晶化的形成。酪蛋白磷肽单独使用的意义不大,它只有与钙等配合使用才可以促进钙的吸收,起到促进骨骼生长、改善贫血等功效。
酪蛋白磷肽抑制磷酸钙沉淀的机理大致是,初始形成的磷酸钙呈无定形状态,之后逐渐转变成晶体形式,酪蛋白磷肽黏附在其表面可阻止晶体长大。肠内溶解的钙与酪蛋白磷肽不断接触,使这些离子在不受磷酸根作用的情况下被带到肠黏膜。因此,酪蛋白磷肽起着调节晶体成长的作用,它不仅抑制或延迟晶体成长,而且在骨质化的后期可加速晶体的成长。
(二)高F值低聚肽(HighF Value Oligopeptide)
高F值低聚肽,是蛋白酶作用于蛋白质后形成的一种低分子活性肽。F(Fischer)值,是支链氨基酸(Branched chain amino acids,BC)与芳香族氨基酸(Aromatic amino acids,AC)的摩尔比值。
高F值低聚肽的生物功效,体现在以下3个方面。
1.防治肝性脑病
注射或经口摄取高F值低聚肽,可使患者血中BC/AC比值接近或大于3,能有效地维持血中BC的浓度,纠正血脑中氨基酸的病态模式,改善肝昏迷程度和精神状态。
肝昏迷的发生,不仅取决于血浆内F值,还与血氨浓度有关。BC还可通过增加氮储备来降低患者血氨浓度,甚至可使血氨浓度恢复正常水平,从而减轻或消除肝性脑病的症状。
2.改善蛋白质的营养状况
低聚肽在肠道内易于消化和吸收,故可作肠道营养剂。疾病患者直接从口、胃送入这种物质,比从静脉输入的氨基酸更能迅速地恢复正常的营养状态。因此,高F值低聚肽被广泛应用来改善烧伤、外科手术等患者的蛋白质营养。对于特殊营养消费群,特别是婴幼儿,也十分适合。
3.抗疲劳作用
在应激情况下,BC可直接向肌肉提供能源。因此,高F值低聚肽可供高强度工作者和运动员食用,补充能量、消除疲劳、增强体力。
(三)谷胱甘肽
谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸经肽键缩合而成,化学名为γ-L—谷氨酰-L—半胱氨酰—甘氨酸。
当细胞内生成少量H2O2时,谷胱甘肽在谷胱甘肽过氧化物酶的作用下,把H2O2还原成H2O,其自身被氧化为GSSG。在谷胱甘肽还原酶的作用下,GSSG从NADPH接受氢又重新还原回谷胱甘肽。另外,谷胱甘肽还可以和有机过氧化物起作用,这些过氧化物是需氧代谢的有害副产物,谷胱甘肽在这种解毒中起着关键性作用。谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)是催化这一反应的酶,它有一共价结合的硒(Se)原子。
谷胱甘肽含有巯基,在生物体内有着重要的作用:
①作为解毒剂,可用于丙烯腈、氟化物、CO、重金属及有机溶剂等的解毒上;
②作为自由基清除剂,抵抗氧化剂对巯基的破坏作用,保护细胞膜中含巯基的蛋白质和酶不被氧化;
③对放射线、放射性药物或者由于肿瘤药物所引起的白细胞减少等症状能起到保护作用;
④能够纠正乙酰胆碱、胆碱酯酶的不平衡,起到抗过敏作用;
⑤对缺氧血症、恶心以及肝脏疾病所引起的不适具有缓解作用;
⑥可防止皮肤老化及色素沉着,减少黑色素的形成,改善皮肤抗氧化能力并使皮肤产生光泽;
⑦治疗眼角膜病。
(四)降压肽
降压肽是通过抑制血管紧张素转换酶(ACE)的活力,来体现降压功效的。因为ACE能促进血管紧张素Ⅰ转变为血管紧张素Ⅱ,后者会使末梢血管收缩而导致血压升高。
目前主要有三种来源的降压肽:
1.来自乳酸蛋白的降压肽
C12肽:Phe-Phe-Val-Ala-Pro-Phe-Pro-Glu-Val-Phe-Gly-Gys
C7肽:Ale-Val-Pro-Tyr-Pro-Gln-Arg
C6肽:Thr-Thr-Met-Pro-Leu-Trp
2.来自鱼贝类的降压肽
C8肽(沙丁鱼):Leu-Lys-Val-Gly-Val-Lys-Gln-Tyr
C11肽(沙丁鱼):Tyr-Lys-Ser-Phe-Ile-Lys-Gly-Tyr-Pro-Val-Met
C8肽(金枪鱼):Pro-Thr-His-Ile-Lys-Trp-Gly-Asp
C3肽(南极磷虾):Leu-Lys-Tyr
3.来自植物的降压肽
大豆降压肽:大豆蛋白经酶水解,制得以相对分子质量低于1000为主的低聚肽。
玉米降压肽:玉米醇溶蛋白经酶水解,制得以Pro-Pro-Val-His-Leu连接片段组成的低聚肽。
无花果降压肽(三种):Ala-Val-Asp-Pro-Ile-Arg,Leu-Tyr-Pro-Val-Lys,Leu-Val-Arg。
这些肽通常由蛋白酶在温和条件下水解制得,食用安全性高。而且,它们有一个突出的优点是,对血压正常的人无降血压作用。
(五)大豆肽(Soybean Peptide)
大豆肽是大豆蛋白的酶水解产品,由3~6个氨基酸组成,相对分子质量分布以低于1000的为主,主要在300~700范围内。
大豆蛋白的黏度随浓度的增加而显著增加,浓度不可能提得太高,超过13%就会形成凝胶状。当制成酸性饮料时,在pH接近4.5(大豆蛋白的等电点)会产生沉淀。大豆肽没有上述缺点,即使在50%的高浓度下仍能保持良好的流动性,同时具有以下特征:
①即使在高浓度的情况下,黏度仍较低;
②在较宽的pH范围内,仍能保持溶解状态。
对历来无法实现的高蛋白饮料,如利用大豆肽作蛋白源时,就容易得多。
大豆肽溶液渗透压的大小,处于大豆蛋白与同一组成氨基酸混合物之间。当一种液体的渗透压比体液高时,易使人体周边组织细胞中的水分向胃肠移动而出现腹泻。氨基酸经常会发生这类问题,大豆肽的渗透压比氨基酸低得多,因此作为口服或肠道营养液的蛋白源比氨基酸还容易见效果。
大豆肽的生物功效,体现在以下几个方面。
1.易于消化吸收
大豆蛋白质不能通过小肠黏膜,而大豆肽以及同样组成的氨基酸混合物,能够通过小肠黏膜。因此,大豆肽可由肠道不经降解直接吸收。
氨基酸由于受高渗透压的影响,水分会从周边组织细胞中向胃移动,减慢了水分从胃向肠的移动速度。而蛋白质在小肠中需要进行消化,故吸收速度也减慢,这些情况不存在于大豆肽中,因为它比氨基酸的渗透压低,其从胃到肠的移动率及其在小肠的吸收率都比较快。
2.促进脂肪代谢
大鼠摄取大豆肽后,促使交感神经的活化,诱发褐色脂肪组织功能的激活,因而促进了能量的代谢。大豆肽既能有效地使体脂减少,同时又能保持骨骼肌重量不变。
3.增强肌肉运动力、加速肌红细胞的恢复
要使运动员的肌肉有所增加,必须要有适当的运动刺激,和充分的蛋白质补充。通常,刺激蛋白质合成的成长激素的分泌,在运动后15~30min以及睡眠后30min时达到顶峰。若能在这段时间内,适时提供大豆肽作肌肉蛋白质的来源,可加速肌肉疲劳的恢复。
4.较低的过敏性
大豆肽的抗原性比大豆蛋白降低至1/1000~1/100,可以给易过敏的人提供一种比较安全的蛋白物料。
(六)易吸收肽
牛乳、鸡蛋、大豆等蛋白质经蛋白酶水解而得的多肽混合物,其消化吸收率大大提高。历来认为,摄入的蛋白质在胃和小肠内由多种蛋白酶完全水解,然后再以氨基酸的小分子形式被吸收。但是,近些年的研究表明,多肽可由肠道直接吸收,肽和氨基酸是以不同的形式吸收的,肽的吸收途径比氨基酸的具有更大的输送量。
这类易吸收肽,可作为肠道营养剂或以流质食品形式,提供给处于特殊身体状况下的人。例如:消化功能不健全的婴儿,消化功能衰退的老人,手术后(特别是消化道手术后)的康复者或有待于治疗康复的患者,因过度疲劳、腰肌劳损、盛夏而引起胃肠功能下降者,大运动负荷需摄入大量蛋白质而肠胃不堪重负者,以及对蛋白质抗原性过敏的过敏性体质者。
(七)海洋抗肿瘤肽
由于海洋生物的生息环境,是一个高压、富盐的海水封闭系统,海洋生物的进化过程与通常所见的陆地生物不同。因而,来源海洋的抗肿瘤活性物质,其活性更强而毒副作用更小。海洋抗肿瘤活性物质主要包括肽类、大环内酯类、萜类、多醚类、多糖类以及皂苷类等各种类型的化合物,其中有些活性成分已作为抗肿瘤成分进行一期、二期临床试验。
从印度洋海兔分离出的小分子环肽Dolastatins 1~15,抗肿瘤活性很高。其中,Dolastatin 3是脯—亮—缬—谷酰胺—噻唑氨基酸序列的环肽,具有强烈的细胞毒性,能阻断P388淋巴癌细胞,半数有效剂量ED50为0.1~100μg/L。Dolastatin 10的抗肿瘤活性也很高,对各种人体癌细胞的ED50值为1~49μg/L,它作用于微管蛋白,但因合成困难而制约了它的发展。Dolastatin 15的合成较Dolastatin 10简单,但活性较低。
由沙海葵中提取出的4种肽Palystatin A~Palystatin D,是由17种氨基酸组成。其中Palystatin A和Palystatin B是糖肽,Palystatin C和Palystatin D为相应的肽,对体外的PS瘤系细胞系的ED50值分别为2.3、20、1.8ng/mL和22ng/mL。150μg/kg Palystatin A延长白血病动物的存活时间达22%,300μg/kg和80μg/kg Palystatin B可延长白血病动物的存活时间32%~22%。
鲨鱼软骨中含有一种多肽类物质,血管生成抑制因子。它可阻止恶性肿瘤细胞的生长和扩散,逐渐切断肿瘤细胞与周围组织的联系和血液的供应,使肿瘤细胞萎缩而脱落。
四、活性蛋白质
(一)乳铁蛋白(Lactoferrin)
乳铁蛋白是一种天然蛋白质的降解物,存在于牛乳和母乳中。乳铁蛋白晶体呈红色,是一种铁结合性糖蛋白,相对分子质量为77100±1500。牛乳铁蛋白的等电点为pH8,比母乳铁蛋白高2个pH。
在1分子乳铁蛋白中,含有2个铁结合部位。其分子由单一肽键构成,谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸和丙氨酸的含量较高;除含少量半胱氨酸外,几乎不含其他含硫氨基酸;终端含有一个丙氨酸基团。
乳铁蛋白有多种生物功效,包括以下几方面:
①刺激肠道中铁的吸收;
②抑菌作用,抗病毒效应;
③调节吞噬细胞功能,调节NK细胞与ADCC细胞的活性;
④调节发炎反应,抑制感染部位炎症;
⑤抑制由于Fe2+引起的脂氧化,Fe2+或Fe3+的生物还原剂如抗坏血酸盐是脂氧化的诱导剂。
乳铁蛋白具有结合并转运铁的能力,到达人体肠道的特殊接受细胞后再释放出铁,这样就能增强铁的吸收利用率,降低有效铁的使用量,减少铁的负面影响。
乳铁蛋白的生理活性受多种因素的制约,盐类、铁含量、pH、抗体或其他免疫物质、介质等均有影响。它的铁含量对其抑菌作用有决定性作用,碳酸盐的存在可明显增强其抑菌能力,而柠檬酸盐的增加却明显减弱其抑菌能力。另外,它的抑菌效果还与pH密切相关,在pH为7.4时效果明显高于pH6.8,pH<6基本无抑菌作用。
(二)金属硫蛋白(Metallothionein,MT)
金属硫蛋白,是一种含有大量Cd和Zn、富含半胱氨酸的低分子质量的蛋白质。相对分子质量为6000~10000,每1mol金属硫蛋白含有60~61个氨基酸,其中含—SH的氨基酸有18个,占总数的30%。每3个—SH键可结合1个2价金属离子。
金属硫蛋白的生物功效,体现在以下几方面:
①参与微量元素的储存、运输和代谢;
②清除自由基,拮抗电离辐射;
③重金属的解毒作用;
④参与激素和发育过程的调节,增强机体对各种应激的反应;
⑤参与细胞DNA的复制和转录,蛋白质的合成与分解,以及能量代谢的调节过程。
全世界接受治疗的癌患者中,50%~70%曾接受过放射性治疗和化学治疗。放化疗在伤害癌细胞的同时,对正常细胞有严重的损伤,导致出现白细胞减少症,使患者生存质量恶化。应用特异活性成分,防止放疗的副作用,保护正常人体细胞,已成为提高癌症放疗治愈率、改善患者生存质量的重要方面。金属硫蛋白就是这样一种有效的活性成分,它具有很强的抗辐射、保护细胞损伤及修复损伤细胞的功能。
某些行业的工作人员,长期与重金属如Hg、P b接触,可引起中毒,出现四肢疼痛、口腔疾病、肾损伤、红细胞溶血等病症。锌—金属硫蛋白进入体内后,与P b或Hg可以结合成稳定的金属硫蛋白排出体外,而被置换出的Zn离子对人体无害,从而起到保健作用。
(三)免疫球蛋白(Immunoglobulin,Ig)
免疫球蛋白,是一类具有抗体活性,能与相应抗原发生特异性结合的球蛋白。呈Y字形结构,由2条重链和2条轻链构成,单体相对分子质量为150000~170000。
免疫球蛋白共有5种,即IgG、IgA、IgD、IgE和IgM。其中在体内起主要作用的是IgG,而在局部免疫中起主要作用的是分泌型IgA(SIgA)。
从鸡蛋黄中提取免疫球蛋白,为IgY,是鸡血清IgG在孵卵过程中转移至鸡蛋黄里形成的,其生理活性与鸡血清IgG极为相似,相对分子质量为164000。其活力易受到温度、pH的影响,当温度在60℃以上、pH<4时,活力损失较大。
免疫球蛋白不仅存在于血液中,还存在于体液、黏膜分泌液以及B淋巴细胞膜中。它是构成体液免疫作用的主要物质,与抗原结合导致某些诸如排除或中和毒性等变化或过程的发生,与补体结合后可杀死细菌和病毒,因此可以增强机体的防御能力。
(四)大豆球蛋白
大豆球蛋白是存在于大豆籽粒中的储藏性蛋白的总称,约占大豆总量的30%。其主要成分是11S球蛋白(可溶性蛋白)和7S球蛋白(β—与γ—浓缩球蛋白),其中,可溶性蛋白与β—浓缩球蛋白两者约占球蛋白总量的70%。
1.蛋白质的营养价值
大豆球蛋白的氨基酸模式,除了婴儿以外,自2周岁的幼儿至成年人,都能满足其对必需氨基酸的需要。
将大豆球蛋白与牛肉相混合不论大豆球蛋白与牛肉按什么比例混合,其蛋白质利用率都没有什么差别。也就是说,在保持氮平衡的情况下,即使将大豆球蛋白置换牛肉,其整体营养价值与牛肉没多大差别。
2.降低胆固醇
大豆球蛋白对血浆胆固醇的影响,已确认的特点有以下几方面:
①对血浆胆固醇含量高的人,大豆球蛋白有降低胆固醇的作用;
②当摄取高胆固醇食物时,大豆球蛋白可以防止血液中胆固醇的升高;
③对于血液中胆固醇含量正常的人来说,大豆球蛋白可以降低血液中LDL/HDL胆固醇的比值。
作为蛋白质来源的大豆球蛋白,以140g/d剂量连续摄入1个月,可以改善并保持健康状况。若进一步过量摄取,则会抑制Fe的吸收。不过,摄取量在0.8g/kg左右,对Fe、Zn等微量元素的利用没有影响。
五、酶蛋白
(一)超氧化物歧化酶(SOD)
超氧化物歧化酶(EC 1.15.1.1)是生物体内防御氧化损伤的一种重要的酶,能催化底物超氧自由基发生歧化反应,维持细胞内超氧自由基处于无害的低水平状态。
超氧化物歧化酶是金属酶,根据其金属辅基成分的不同,可将超氧化物歧化酶分为三类:铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)、锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)和铁超氧化物歧化酶(Fe-SOD)。
超氧化物歧化酶都属于酸性蛋白,结构和功能比较稳定,能耐受各种物理或化学因素的作用,对热、pH和蛋白水解酶的稳定性比较高。通常在pH5.3~9.5范围内,超氧化物歧化酶催化反应速度不受影响。
作为一种功效成分,超氧化物歧化酶的生物功效可概括为以下几方面:
①清除机体代谢过程中产生过量的超氧阴离子自由基,延缓由于自由基侵害而出现的衰老现象,如延缓皮肤衰老和脂褐素沉淀的出现;
②提高人体对由于自由基侵害而诱发疾病的抵抗力,包括肿瘤、炎症、肺气肿、白内障和自身免疫疾病等;
③提高人体对自由基外界诱发因子的抵抗力,如烟雾、辐射、有毒化学品和有毒医药品等,增强机体对外界环境的适应力;
④减轻肿瘤患者在进行化疗、放疗时的疼痛及严重的副作用,如骨髓损伤或白细胞减少等;
⑤消除机体疲劳,增强对超负荷大运动量的适应力。
(二)谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)
GSH-Px(EC1.11.1.9)是生物体内第一种含硒酶,硒是GSH-Px的必需组成成分。GSH-Px可以清除组织中有机氢过氧化物和H2O2,对由活性氧和·OH诱发的脂氢过氧化物有很强的清除能力,延缓细胞衰老。
(三)溶菌酶(Lysozyme)
溶菌酶是一种碱性球蛋白,广泛存在于鸟和家禽的蛋清里。其酶蛋白性质稳定,对热稳定性很高。母乳中的溶菌酶活性,比鸡蛋清溶菌酶的高3倍,比牛乳溶菌酶的高6倍。
溶菌酶专门作用于细菌的细胞壁,引起细胞壁的溶解,可以直接破坏革兰阳性菌的细胞壁,而达到杀菌作用。某些革兰阴性菌,如埃希大肠杆菌、伤寒沙门菌,也会受到溶菌酶的破坏。溶菌酶还具有间接的杀菌作用,因为它对抗体活性具有增强作用。
溶菌酶是母乳中能保护婴儿免遭病毒感染的一种有效成分,它能通过消化道而仍然保持其活性状态。母乳喂养婴儿的粪便中可找到溶菌酶,而人工喂养婴儿的粪便中不存在。
溶菌酶还可使婴儿肠道中大肠杆菌减少,促进双歧杆菌的增加,还可促进蛋白质的消化吸收。