FSAP｜南京农大黄继超副教授：肉源抗氧化肽的形成及应用研究进展

南京农业大学的朱宗帅博士（第一作者）和黄继超副教授（通信作者）等综述了肉源抗氧化肽的分离和鉴定、影响因素、评价方法、消化和吸收行为。这项工作可以为肉源抗氧化肽的开发和产业化提供参考。

Introduction

在食品科学领域，自由基可以引起油脂的过氧化，降低食品的营养价值，甚至引起有毒有害物质的产生。图1（A）中显示了几种活性氧（ROS）自由基的形成，包括羟基自由基、过氧化氢、氮氧自由基、超氧化物自由基、过氧自由基等。由于抗氧化肽具有安全性、高效性、低分子质量、易吸收、高稳定性等特点，近年来抗氧化肽的研究和应用获得了越来越多的关注。图1（B）展示了从2002年到2020年在Web of Science数据库中搜索到的以 "抗氧化肽 "为主题的论文数量。在过去的5 年里，关于抗氧化肽的研究论文数量以较高的速度增长。随着科学的进步，商业化的抗氧化肽产品（主要是植物和动物的水解物）最近也被开发出（图1（C））。值得注意的是，一些天然存在于动物肌肉组织中的抗氧化肽，如肌肽、谷胱甘肽等表现出良好的抗氧化作用。此外，抗氧化能力与肉类蛋白质的类型和来源有关。作者团队近年来研究发现，禽肉及其副产品肽在抗氧化剂的活性方面显示出巨大的潜力（图1（D））。尽管已经报道了一些关于抗氧化肽的优秀综述，但在从肉类蛋白质中提取抗氧化肽仍然缺乏评论。

图1 (A) ROS的产生；(B) 2002—2020年在Web of Science数据库中搜索到的以 "抗氧化肽 "为主题的出版物数量；(C)一些商业化销售的活性肽公司；(D) 产生抗氧化肽的主要肉类来源

抗氧化肽的分离鉴定

随着分离、纯化和结构鉴定方法的快速发展，越来越多的方法可以应用于各种肽类化合物。由于肽类物质的种类很多，需要根据不同的样品特性来选择分离纯化方法。常用的分离纯化技术包括超滤、凝胶过滤色谱、离子交换色谱、亲和色谱、反相高效液相色谱（RP-HPLC）等。多肽的结构可以通过高性能液相色谱-串联质量检测器（HPLC-MS）和核磁共振（NMR）等进一步确定。图2总结了从肉类蛋白质中提取抗氧化肽研究的方法。

图2 从肉类蛋白质中提取抗氧化肽研究的方法

对于超滤，由于在实验室中分离的肽的数量相对较少，而且超滤膜很昂贵，如果要应用抗氧化肽的商业规模生产，必须改进膜材料和技术以适应工业生产。凝胶过滤色谱法需要提高凝胶过滤的寿命，还需要开发与不同动物来源和分子质量的抗氧化肽相匹配的产品，以更好地满足功能产品的设计和开发需求。离子交换色谱这种方法受目标物质的离子强度和氨基酸组成的影响，特别是对于富含碱性或酸性氨基酸的多肽，容易造成分离不完全。反之，也可以根据这种方法选择和设计多肽。反相高效液相色谱对一些含有疏水性氨基酸的抗氧化肽有很好的选择和分离作用，一般来说，经过这种分离过程得到的抗氧化目标产品会表现出多种抗氧化活性。质谱法已被广泛用于多肽分析。质谱法具有高灵敏度和快速性的特点。近年来，电喷雾电离质谱（ESI-MS）、连续流快速原子轰击（cf-FAB）和基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）都有较快的发展。

影响肽抗氧化能力的因素和评价

肽的抗氧化活性受底物蛋白、酶的类型、肽的氨基酸组成和序列、分子质量和肽的疏水性等因素影响。大量的研究表明，低分子质量的小肽可能具有更强的抗氧化活性。这种现象可能是因为如果肽链过长，蛋白质的三级和四级结构会夹带许多具有抗氧化活性的氨基酸残基，导致其无法发挥抗氧化活性。此外，许多氨基酸及其衍生物也因其特殊的基团而显示出较好的抗氧化能力，因为组氨酸、色氨酸和酪氨酸含有咪唑基、吲哚基可作为自由基清除的电子供体。除了氨基酸组成外，肽链中的氨基酸序列等因素也会影响肽的抗氧化活性。由于氨基酸组成和序列对抗氧化肽的作用有很大的影响，因此在获得动物源性抗氧化肽之前，可以通过计算机进行设计和分析，这样可以充分利用动物及其副产品资源，选择不同的原料，获得效果更好的抗氧化肽。已经证明，肽中的疏水性氨基酸含量越高，抗氧化活性越高。此外，一些疏水性氨基酸的侧链可以与多不饱和脂肪酸，如亮氨酸、丙氨酸和缬氨酸相互作用。

酶的类型也会影响多肽的抗氧化活性，因为不同的酶有不同的限制位点，所以产生的多肽有不同的N端、C端和分子质量。对于不同的动物来源及其副产品，我们需要精心设计和选择合适的酶种，优化酶解条件。本文提出了一些潜在的想法，其中之一是可以利用最终产品的多肽组成和序列来反推合适的酶裂解位点，然后利用生物合成和工程技术对商业酶进行改造或定向合成，提高目标产品的产量和生产效率。更多地，分子动力学模拟可以直接用于模拟动物源性蛋白与酶的相互作用和对接，优化酶动力学参数和挖掘条件，以提高抗氧化肽酶的使用和功能。

图3 常见的多肽信息学表征网站和分子对接方法的基本过程

为了全面测定多肽的抗氧化活性，应采用多种测定方法。抗氧化能力的测定方法主要分为体外实验和体内实验。体外实验方法主要包括测定自由基清除能力、抗亚油酸过氧化能力、金属离子螯合能力，以及细胞实验。体内实验主要是指动物模型实验。此外，在进行细胞检测时，细胞整体的抗氧化能力和表现都在不断变化，因此及时评估细胞内外的抗氧化效果非常重要。这需要开发更多的实时监测技术，如利用磁信号、电信号等开发的实时传感器以及与大数据、人工智能、食品计算等交叉方向的有效结合，可以提高细胞检测的准确性。

Applications

基于分子对接的生物信息学方法和抗氧化肽的消化吸收研究可能是目前缺乏的重要方向，值得在今后进一步研究。此外，肉源性抗氧化肽在一些功能上的应用，可以总结为以下几点：

(i) 肉源性抗氧化肽可以作为功能成分添加到食品中，减缓食品的氧化变质。美国和其他国家已经允许一些植物蛋白水解物作为食品添加剂添加到特殊食品中。

(ii) 肉源性抗氧化肽也可以作为功能食品和营养健康产品。目前一少部分已经投入市场，其他一些抗氧化肽也通过细胞和动物实验验证了其良好的生理功能。

(iii) 肉源性抗氧化肽也可作为药妆成分。目前市场上的药妆产品含有一些抗氧化剂，但将肉源性抗氧化肽应用于药妆的例子非常有限。

Conclusion and outlook

这项工作总结了肉源抗氧化肽的生成途径，列出了影响因素，并比较了肉源抗氧化肽的分析方法。但在研究和应用过程中还存在一些问题，需要在今后加以解决，主要包括：

(1）除了传统的研究方法外，营养基因组学方法促进了对抗氧化肽的理解。随着基于质谱和高通量技术与生物信息学和基因数据库的出现，这些技术对肽研究来说具有较好的研究潜力。通过结合这技术将有可能揭示更多包括肉类蛋白质在内的食物蛋白质产生的生物活性肽序列和功能。

(2）一些新的抗氧化肽的高效分离方法，如用物理场（超声、超高压、脉冲电场等）协同处理可以提高抗氧化肽的分离效率和抗氧化能力，但各物理场的协同作用及其对外源酶的影响还需进一步研究。

(3) 在加工、储存和胃肠道消化吸收过程中的肽的稳定性仍需深入探讨，如与肠道基质和肠道微生物的相互作用。

(4）需要进行大量的动物和临床试验来进行安全风险评估，如剂量和与同时服用药物的相互作用。

(5）活性肽从细胞和分子水平的吸收，以及在目标组织中的生物活性机制仍需探索。

总体来说，虽然肉源性抗氧化肽的研究已经取得了很多结果，一些肉源性抗氧化肽产品已经实现了商业化，但未来还需要更多的投入和研发。

Abstract

Meat and its products, rich in protein, are one of the important potential sources of antioxidant peptides. However, reviews on the generation and application of meat-derived antioxidant peptides are still limited. To understand the research and application progress of meat-derived antioxidant peptides, the main formation pathways and their commercial applications are exhibited, the research methods for the isolation, purification, and identification are summarized, and the influencing factors, evaluation methods, and intestinal absorption pathways are presented in this work. It is summarized that limited degradation by exogenous and endogenous enzymatic hydrolysis is the main pathway for the production of animal-derived antioxidant peptides. Traditional separation, purification, and identification techniques are also applicable to animal-derived antioxidant peptides. The formation of animal-derived antioxidant peptides is affected by many factors, and the intestinal absorption pathways of antioxidant peptides are different. Finally, insufficient and future development directions are provided.

通信作者介绍

黄继超 副教授

南京农业大学工学院

黄继超，男，南京农业大学工学院，硕士生导师，研究方向为农产品加工与智能装备。在国内外学术期刊发表论文50余篇，申请或授权专利30余项。主持国家自然科学基金（青年）、江苏省自然科学青年基金等项目9 项，荣获“中国轻工业联合会科学技术进步奖”一等（3/10）等奖励6 项。

第一作者介绍

朱宗帅 博士

南京农业大学食品科学技术学院

朱宗帅，男，工学博士。主要研究方向为（1）食品安全控制技术：食品特别是肉品潜在危害物（如杂环胺、多环芳烃、糖基化终末产物等）及微生物（芽孢）的控制技术；（2）食品加工与营养：食品特别是肉品原料的加工适宜性与风味评价、产品保真保鲜、营养素的结构修饰与代谢。在Trends in Food Science & Technology、Food Chemistry、Food Research International等食品主流期刊发表论文40余篇。获首届（2021）江苏青年科技创新“U35探索”提名奖。任Frontiers in Microbiology、Foods等客座编辑及Food Chemistry、Food Control等10余个期刊审稿人。

编辑：李婉君；责任编辑：张睿梅

为构建多元化食物供给体系并兼顾生态环境保护，并形成以生物多样性保护促进食品生产的可持续性，北京食品科学研究院和中国食品杂志社将与北方民族大学、皖西学院、宿州学院、滁州学院于 2023年5月13-14日在中国宁夏银川 共同举办“ 生态保护与食品可持续发展国际研讨会 ”。本届研讨会将围绕新资源食品挖掘、动植物、微生物可替代蛋白、食用菌等食物资源的开发现状、重要创新进展及存在的问题开展研讨，探讨未来食品发展方向，通过展示我国生态保护与食品可持续发展等领域的最新科研成果，搭建科研单位与企业产学研结合的平台，共同促进我国食品产业发展快速踏入新里程。

Food Science of Animal Products（ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780）是一本国际同行评议、开放获取的期刊，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办，中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营，属于食品科学与技术学科，旨在报道动物源食品领域最新研究成果，涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料，研究内容包括食物原料品质、加工特性，营养成分、活性物质与人类健康的关系，产品风味及感官特性，加工或烹饪中有害物质的控制，产品保鲜、贮藏与包装，微生物及发酵，非法药物残留及食品安全检测，真实性鉴别，细胞培育肉，法规标准等。

投稿网址：

https://www.sciopen.com/journal/2958-4124