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营养性多肽的开发(上)

发布时间:2019-06-14 17:38阅读次数:

《 多肽营养学 》

2019年6月号 周刊出版 2019年第6期

本文源自:《多肽营养学》 主编:陈栋梁

营养性多肽的开发(上)

90年代,多肽领域研究进入了一个崭新的发展阶段。大量的研究结果表明:生物体内含量极微的活性肽在生命过程中起着重要的调控作用。这些活性肽与生物的发育、生长代谢、免疫、疾病、学习、记忆和衰老都有极其密切的关系,因而引起了各国科学家包括有机化学家、生物化学家、药物化学家、结构化学家等与生命科学有关的科学家的高度重视。多肽现在作为一种食品、药品被广泛的研究和开发,有些多肽在生物体内含量高,易于分离提取,而有些需要从蛋白质中酶解得到,还有一些多肽是非天然的,需人工合成。然而合成多肽的方法因其原料昂贵,产率低且不易提纯,给研究者带来不少困难。因此对多肽的合成方法进行不断简化和改进成了多肽研究工作者最主要的任务。



营养性多肽的开发主要有以下几种方式:

看点

01

酶法制备多肽

用酶法降解蛋白质,能在温和的条件下进行,能在一定的条件下进行定位水解分裂产生特定的肽,且易于控制水解过程,因而能较好地满足活性肽生产的需要。大多数活性肽的生产流程为:

原料蛋白→预处理→酶解→分离→精制→成品。


看点

02

微生物发酵法制备多肽

以植物、动物蛋白为原料采用独特的菌种和发酵工艺,微生物发酵过程中分泌的蛋白酶使蛋白被分解成小肽分子或以高产多肽的菌株培养,生产营养性多肽能提高产品的质量及产量。微生物发酵具有成本低,生产简单易控制,产品无化学残留等优点,而且液体深层发酵技术成熟,易于工业化生产。



1、以植物、动物蛋白为原料发酵生产营养性多肽

 该方法与酶解法相比,得率提高10%~20%,而且通过微生物作用可对某些苦味肽基团进行修饰和重组,使小肽之间、小肽与氨基酸之间发生移接、重排。用此法制得的大豆蛋白活性肽具有溶解性好,无苦味和异味,口感好,溶解黏度小,受热不凝固等优点。该方法克服了酶解法产品苦味大和口感差等缺点,产品可广泛用于食品和医药工业。

例如:采用发酵法生产大豆蛋白活性肽。生产工艺流程如下图所示:

2、以高产多肽的菌株培养生产多肽

    (1)产菌株的选育:发酵生产谷胱甘肽所用菌种中最为常见的是酵母菌,但酵母细胞的谷胱甘肽含量较低,存在酵母用量大、收率低等缺点,因此选育高产谷胱甘肽的优良菌株是十分重要的。詹谷字等在酵母菌的诱变育种中用谷胱甘肽的代谢类似物乙硫氨酸作为抗性筛选物,筛得抗代谢类似物突变株K1lUEl26,其胞内累计谷胱甘肽的量较出发菌株高出49.7%,达到2.4%,这是我国目前通过诱变方法进行谷胱甘肽菌种选育的报道中含量最高的。Kimura等人采用亚硝基胍和紫外线诱变大肠杆菌B355,获得高产谷胱甘肽的优良突变株,每克湿细胞含2.43mg谷胱甘肽。


    (2)培养基优化:培养基中添加L-半胱氨酸或与谷氨酸、甘氨酸的混合物能提高细胞内谷胱甘肽的含量。以添加半胱氨酸的效果最显著,但对细胞生长有一定抑制作用。此外添加蛋氨酸也能够提高细胞的谷胱甘肽含量。Kenneth等以培养基中的葡萄糖、蛋白胨、KH2PO4、生物素、半胱氨酸等作为优化参数,采用CCED( central composite experimental design )优化方案对S.cerevisiae( S-8H )的发酵培养基进行了优化,使细胞内的谷晓甘肽含量提高近1倍,达17mg/g。Chi-Hsien Liu等研究了葡萄糖、蛋白陈、MgSO4浓度对S.cererisiae CCRC 21727积累谷胱甘肽的影响,也取得了令人满意的结果。



     (3)发酵工艺的优化

环境条件的控制:影响细胞的谷胱甘肽含量的环境参数主要有温度、pH值、溶解氧等。温度对菌体生长、酶活性都有直接的影响。pH值影响细胞对营养成分的吸收及代谢途径,从而影响细胞生长及谷胱甘肽积累。谷胱甘肽发酵过程中氧的供应是个关键因素,溶氧浓度是微生物生长和谷胱甘肽形成率的重要参数之一。


     (4)谷胱甘肽的提取及分离纯化:谷胱甘肽为胞内产物,须从细胞中抽提出谷胱甘肽。提取谷胱甘肽有以下几种方法;热水抽提、甲酸抽提、乙醇抽提、硫酸抽提、三氯乙酸抽提、有机酸混合抽提、低温抽提等。目前报道的分离提纯谷胱甘肽的方法主要有3种:



①铜热法:具有使用价值,但污染较大;


②离子交换树脂法。其经济效益较高,已有多篇专利和文献报道。主要根据硫基化合物与汞有很强的亲和作用,用含汞树脂提取含巯基化合物能取得很好的效果。王辉等人将氨基苯汞乙酸连接到聚苯乙烯-二乙烯苯载体上,制得含汞树脂,用于分离酵母提取液中的谷胱甘肽,取得很好的分离效果;


③双水相分配结合温度诱导相分离。双水相分配技术是一种新型生物分离技术,利用双水相技术可以省去细胞破碎后的固液分离操作,并且利用温度诱导相分离能实现聚合物的循环利用。梅乐和等人选用环氧乙烷一环氧丙烷无规共聚物(EOPO)/羟丙基淀粉(PES)双水相系统,结合温度诱导相分离技术从酵母细胞中提取谷胱甘肽,谷胱甘肽的总萃取率达80%以上。但因双水相组成系统一般比较昂贵,此法目前还处于实验室研究阶段。


--下期本刊物介绍营养性多肽的开发(下)--




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