《食品科学》：湖北省农业科学院吴文锦研究员等：超高压技术在蛋白质改性和活性肽制备中的应用研究进展

生物活性肽可以从植物、动物、海洋资源中获得，其具有多种生物活性，如抗高血压、抗氧化、抗血栓、降胆固醇、降血压、抗菌、免疫调节、细胞调节、结合矿物质等。提高蛋白质向多肽的转化率一直以来是多肽研究的难点之一，超高压技术是一种适合于规模化生产的新型非热加工物理技术，近年来被广泛地应用于蛋白质工程，超高压技术的应用改善了蛋白质的结构和功能特性，提高了生物活性肽提取、生产的效率。

湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所，农业农村部农产品冷链物流技术重点实验室的陈梦婷、吴文锦*等重点综述超高压技术在蛋白质改性和肽制备方面的应用，概述超高压制备生物活性肽的类型、来源和生物活性，以期为深入应用超高压技术辅助蛋白质改性和活性肽制备提供参考。

1、生物活性肽

生物活性肽一般以植物、动物或海洋生物为原料，再通过一定的技术制备获得。植物原料如谷物（小麦、大麦、大米、黑麦、燕麦、小米、高粱和玉米）、大豆、蘑菇、南瓜和苋菜等都是优质的生物活性肽来源。

近年来，海洋生物资源成为了药物研究和保健品应用中新型活性成分的重要来源。一方面，研究证实，海水鱼蛋白水解物及其肽具有优越的生物活性；另一方面，由海洋生物（被囊动物、海绵、软珊瑚、海兔、裸鳃类动物、苔藓虫、海蛞蝓、被囊类动物、海绵、软体动物）制备的活性肽具有一系列生物活性（如酶抑制、免疫调节、抗菌、抗氧化、抗血栓、降胆固醇和抗高血压等）。多肽及其用途的变革如图2所示。

生物活性肽的制备方法主要有化学提取法、微生物发酵法、生物合成法和酶解法，4 种提取方法的优缺点如图3所示。

2、超高压技术的作用原理

如图4所示，食品原料在超高压技术处理工程中，某些性质发生改变主要归因于2 个机制——帕斯卡原理和勒夏特列原理。帕斯卡原理指相同的压力会立即且均等地施加给食品物料，与传统的热处理工艺相比，超高压技术能保证食品的质地、形状、色泽，还能保证食品的风味和营养特性；勒夏特列原理指在超高压处理过程中，食品物料会随着压力的方向发生移动，其体积减小，食品体系的平衡和体积变化速率、分子构象都发生一定程度的改变。

3、超高压技术的应用

超高压技术在蛋白质和活性肽领域的应用如图5所示。值得注意的是，众多研究表明，较 长处理时间的过高压力处理会产生高温和高压条件，使蛋白质或肽的一级序列发生改变，其状态将不利于后续工作。因此，后期研究应重点关注超高压处理条件的优化。

超高压技术在蛋白质改性中的应用

蛋白质改性是蛋白质工程中重要的一个环节，超高压可以解离非共价键、离子键、疏水键和氢键，从而改变蛋白质的结构，压力的变化会引起蛋白质的局部或整体变化，并最终通过改变稳定天然蛋白质折叠构象的相互作用而导致蛋白质发生变性（图6），从而达到蛋白质改性的目的。超高压处理对蛋白质改性作用主要体现在对蛋白质结构、水合性质（溶解性、持水性）、表面性质（乳化性、起泡性）、流体动力学性质（凝胶性）的影响。

超高压技术在蛋白质消化中的应用

在蛋白质消化前对其进行处理能提高消化效率，超高压是常见前处理方式之一，此外亚临界水水解、微波、超声波也是现阶段研究常用的新兴前处理方式。超高压对蛋白质的消化起促进作用归因于：压力使蛋白质分子间和分子内二硫键和疏水键的重排；压力诱导裂解位点暴露，蛋白质去折叠的程度增加，天然蛋白质有着复杂的空间结构，经超高压处理后，酶与蛋白质分子接触位点数量增加，蛋白质消化率得以提高。Franck等使用不同超高压（100、300 MPa）分别预处理亚麻籽蛋白5、10 min后，利用胰蛋白酶对亚麻籽蛋白进行水解，结果表明：300 MPa压力下处理会导致亚麻籽蛋白结构不稳定程度提高，超高压处理均能增加500～1 500 Da肽的相对丰度，在300 MPa下处理5 min和10 min，亚麻籽蛋白水解物的抗氧化活性分别提高了39%和55%。然而，也有研究表明，当施加的压力高达400～500 MPa时，蛋白质会因聚集而导致后续消化得到的活性肽含量降低。

超高压技术在肽的分离/提取中的应用

目前超高压技术已被应用于不同来源蛋白质生物活性肽的分离提取（表1），这些蛋白质基质包括亚麻籽蛋白、卵清蛋白、扁豆蛋白、大豆分离蛋白、甘薯蛋白、蘑菇脚蛋白、β-乳球蛋白、黑豆蛋白、酪蛋白、罗非鱼蛋白等。

超高压技术在抗氧化肽制备中的应用

过量的自由基会产生氧化应激效应，这可能会降低高脂食物的品质，缩短食物的保质期，同时氧化损伤可能引起多种慢性疾病，如糖尿病、阿尔茨海默病、关节炎、心脏病和癌症等。抗氧化肽的潜在作用机制主要包括清除氧自由基、螯合金属离子、抑制脂质过氧化反应、激活机体的抗氧化防御系统。抗氧化肽的来源包括鹰嘴豆、乳清蛋白、小麦面筋蛋白、亚麻籽蛋白、扁豆蛋白、甘薯蛋白、β-乳球蛋白、酪蛋白等。一般来说，这些多肽可以通过原料蛋白酶解制备，常用酶的来源包括微生物源（碱性蛋白酶、中性蛋白酶和风味酶）、动物源（胃蛋白酶和胰蛋 白酶）和植物源（菠萝蛋白酶和木瓜蛋白酶）。

结 语

蛋白质和生物活性多肽具有丰富的功能性质以及与人体健康相关的多种生物活性，已受到广泛的关注，然而，生物活性多肽的商业化开发仍然具有挑战性。最近的研究表明，一方面，超高压可以对蛋白质进行改性，以改善蛋白质的结构和功能性质；另一方面，超高压可以促进生物活性多肽的产生，超高压处理后的蛋白质能够更高效地转化成生物活性多肽。综上所述，超高压技术是一种蛋白质改性和制备生物活性多肽的可行技术。未来还需要更多的研究，以促进超高压技术在蛋白质和多肽领域的应用。

通讯作者简介

吴文锦，湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所特聘研究员。中国水产学会渔业装备专业委员会委员。主要研究领域：畜禽水产肉制品加工。近5年，主持湖北省重点研发计划项目2项，国家重点研发计划子课题3项。获2019年湖北省科技进步二等奖1项（排名第一）。申请专利8项，成果鉴定3项，制定地方标准2项。

第一作者简介

陈梦婷，华中农业大学食品科学技术学院、湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所联合培养2022级博士研究生。从事天然产物化学的研究。重点研究方向为生物活性肽的鉴定及应用。参与国家重点研发计划项目“水产活性组分高精度分离提取装备与稳态化技术研发”研究，以第一作者发表论文6篇，申请专利2项。

本文《超高压技术在蛋白质改性和活性肽制备中的应用研究进展》来源于《食品科学》2023年44卷5期298-304页，作者：陈梦婷, 郑昌亮, 汪兰, 孙智达, 谢笔钧, 石柳, 丁安子, 熊光权, 乔宇, 李新, 吴文锦。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220322-260。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

图片来源于文章原文及摄图网。

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。

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