高费舍尔比低肽食品:来源、功能和应用前景

高费舍尔比低聚肽是一类含有高水平分支链氨基酸和低水平芳香族氨基酸的低聚肽。HFLOS由于具有抗氧化、肝损伤修复、抗疲劳、抗肿瘤和人体能量供应等重要生理活性而受到广泛关注。从各种来源都可以得到HFLOS,植物和动物蛋白都可以用来制备HFLOS,但是需要考虑特殊群体的生理耐受性和排斥性。酶水解法是制备HFLOS的最常用方法,但分离纯化工艺仍需优化。因为血液中BCAA和aaa的平衡被破坏而引起的疾病,如肝性脑病,可通过补充药物或食物来治疗。此外,HFLOS能够减少疲劳反馈,并在分子营养水平上帮助治疗苯酮尿症。本综述旨在回顾近年来有关HFLOS的研究,并对作物的高价值利用和新型功能性和特殊医疗用途食品的发展提供新的视角。


关键词
费舍尔比率寡肽氨基酸5-羟基色胺苯基酮尿症

1 . 导言
寡肽 低分子量生理活性肽,主要由3~9种蛋白质残留物构成 氨基酸 [ 1 ] .在低聚肽中,支链氨基酸残留物(LEU、LEL和Val)与芳香族氨基酸残留物(aaa)的摩尔比率称为费舍尔比率。费舍尔比是为了纪念费舍尔及其同事1976年提出的伪神经递质假说而命名的。 [ 2 ] .高费舍尔比低多肽是一类由3~7种氨基酸残留物组成的低多肽,其BCAA含量高于aaa含量。一般来说,HFLOS是一组活性肽,其费舍尔比大于20,分子量( 最大重量 )的总比例为200-1000天;TYR和PHE的总比例不到所有氨基酸残留量的2%。完成的HFLOS是无色到淡黄色无气味的透明液体,含有不超过5%的游离氨基酸。BCAA含量高是HFLOS( 表1 ),在过去的几十年中,HFLOS因其潜在的 肝代谢 心血管疾病治疗,能量供应/抗疲劳, 抗氧化活性 等目前,HFLOS被认为是有发展前途的研究方向,特别是有利于作物和农作物副产品的高价值利用。同时,HFLOS被认为是功能的重要成分 食物 ,特别医疗用途食物及药物。

表1 . BCAA的生理功能。

氨基酸    结构    生理功能    参考文献
瓦尔    图1    (一)维持正常的神经系统;㈡引起异常的触觉敏感性和肌肉失调;㈢用于治疗肝性脑昏迷;㈣刺激 体外的 骨骼前T淋巴细胞分化为成熟T淋巴细胞,提高免疫功能。    [3]
伊利    图1    (一)治疗精神障碍;㈡食欲增强和抗贫血;㈢体力衰竭、昏迷和其他症状,如有缺乏症状。    [4]
卢    图1    (一)降低血糖,缓解或帮助治疗头晕;(二)促进皮肤创伤和骨伤的愈合;(三)如果缺乏,机体停止生长,可能导致体重下降。    [5]
2 . 六溴二苯醚的来源、生产和检测
2.1 . 来源
Hfos 来源广泛,如谷物、豆类、动物牛奶和海洋生物。

玉米 是最常见的 粮食 以前用来生产氢氧化物。玉米面筋粉是玉米的副产品 生硬的 加工。研究表明,玉米面筋粉含有至少60%的总蛋白,并含有高水平的 BCAA [ 6 ] .以前认为玉米蛋白粉很差 营养质量 因为它的低水平 必需氨基酸 例如 色氨酸 , 酪氨酸 和赖氨酸 [ 7 ] .然而,根据其独特的氨基酸组成,玉米蛋白可能是 生物活性肽.以玉米蛋白中BCAA含量高、aaa含量低为基础,成为制备HFLA的理想来源。

豆类(大豆、豌豆和扁豆)含有的蛋白质和肽被认为与减少死于心血管疾病的风险有关。 [ 8 ] .例如, 大豆蛋白 有平衡的氨基酸,包括九种人体必需氨基酸,类似于 牛奶蛋白 ,被认为是一种高营养价值的蛋白质 [ 9 ] .从…制备HFLOS的过程 大豆 蛋白质被广泛报道 [ 10 ] .

小麦是高品质生物活性低肽的主要来源之一,但其费舍尔比率通常不高,主要原因是小麦中PHE和TRP含量相对较高,导致aaa比例很高。 [ 11 ] .因此,不建议使用小麦中的蛋白质来生产HFLOS。

肉也是HFLOS的来源。动物性多肽的抗氧化作用主要表现在它们清除1,1-二苯基-2-苯基吡啶基、羟基自由基、超氧阴离子基和H自由基的能力。 2 O 2 关于肉类衍生的六溴二苯醚的研究侧重于水产品,例如: 小虾 、牡蛎及深海鱼类 [ [12] , [13] , [14] ] .此外,动物奶是HFLOS的主要来源之一。牛奶衍生的低聚肽主要来源于酪蛋白 [ 15 ] 显示出抗氧化性。研究结果表明,干酪蛋白肽分子量越小,其清除DDPH自由基的能力就越强;羟基自由基清除率最高的是73.3%,而三氧环自由基清除率最高的是90.94%。 最大重量 不到1000 [ 15 ] .常见来源的氢和费舍尔比率见 表2 .

表2 . 共同来源的氢和费舍尔比率。

原蛋白    酶    减少aaa的方法    最大重量 (Da)    费舍尔比率    参考文献
玉米    香酶;氨化酶;中和酶    活性炭吸附    150–2 000    > 40.00    [16]
玉米    α -乳脂蛋白酶;羧肽酶a    活性炭吸附    180–1 000    41.87    [17]
玉米    碱性蛋白酶;木瓜蛋白酶    -    1000–1 300    34.71    [18]
玉米    天冬氨酸转氨酶;丙氨酸转氨酶
γ -谷氨基转移酶    -    519–913    > 40.00    [19]
玉米    蛋白酶;细胞蛋白酶;蛋白酶    活性炭吸附    -    18.90    [20]
亚麻籽    双酶水解    -    2 300    7.08    [21]
大米    水稻蛋白水解专用酶;乳脂蛋白酶;羧肽酶A    活性炭吸附    -    21.20    [22]
蛋清蛋白    蛋白酶;酶    离子交换树脂;活性碳吸附    300–600    20.46    [23]
山羊乳清    口味酶;胃蛋白酶    活性炭吸附    200–1 000    20.07    [24]
牡蛎    胰腺蛋白酶    活性炭吸附    300–1 800    24.58    [25]
南极磷虾    钠酶;香料酶    高效液相色谱    779.9    20.00    [26]
天鹰    胃蛋白酶;调味酶    活性炭吸附    600–1 300    37.52    [27]
牛奶蛋白    微生物发酵;化学酸化    -    -    > 10.00    [28]
大豆蛋白    蛋白酶;细胞蛋白酶;碱性蛋白酶    活性炭吸收;超滤    -    18.90    [29]
大麻种子    碱性蛋白酶;木瓜蛋白酶    活性炭吸收;超滤;聚糖-25凝胶过滤色谱    980    31.50    [30]
亚麻籽蛋白    碱性蛋白酶    活性炭吸附    2 300    7.08    [31]
注:-表示没有数据。


2.2 . 制备方法
酶解 微生物发酵法、化学合成法和酸碱水解法是制备HFLOS的最常用方法。在这些方法中,酶水解的优点是它易于控制反应过程,对环境危害最小,反应条件温和,产品质量可靠。 [ 32 ] .一般认为,酶水解是从潜在蛋白材料中回收生物活性肽的一种有效方法。大规模生产六溴二苯醚 食物 成分 蛋白水解 比化学合成自由氨基酸更经济。然而,通过非特异性蛋白的酶消化,酶水解释放了大量不同氨基酸序列的肽 水解酶 ,这给随后的隔离造成了困难, 净化 .经典的经验方法涉及到获取目标生物活性肽的各种步骤。 复合蛋白 (一)水解物的选择 酶 蛋白质的种类和酶解;㈡根据肽的生物活性对其进行提纯和分离;㈢获得的肽进行质谱鉴定;㈣验证肽的功能特性 [ 33 ] .

此外,研究人员还试验了新的技术,以生产具有较高菲舍尔比率的氢弗洛斯,例如 基因工程微生物 以及高效的生物发酵系统 [ 34 ] ;以及芳香氨基酸等的靶向酶消化和吸附。

2.3 . 检测技术
需要更新对六溴二苯醚的检测,同时还需要更新以下方面的最新发展: 蛋白质分析 技术和生物信息学工具。食物 胃病学 已经成为肽研究中一种有效且有前途的替代方法。多肽与复合多肽混合物的分离和鉴定通常使用 液相色谱法 (LC)与质谱(MS)和串联质谱(MS/MS)相结合 [ 35 ] .继数据收集之后,生物信息学工具被用于高通量数据分析。根据 肽序列 搜索发现,文献和在线数据库中发现的生物活性肽中有一半以上是小于5个氨基酸的分数。 [ 36 ] .研究了用传统方法从不同来源的蛋白质中制备和纯化HFRS( 表2)。然而,用多肽分析方法鉴别多肽的主要结构是非常有限的。肽序列与酶水解方法之间的关系仍缺乏系统的研究。通过不同酶解方法的实验获得多肽的多肽多肽的更多信息,有助于有效生产靶向生物活性多肽。蛋白水解物的胃瘤分析有助于解释酶水解方法如何影响衍生肽的费舍尔比。

3 . HFLOS的功能特性
3.1 . 改善肝性脑病(HE)及肝损伤修复
他是一个临床特征的综合症的大脑疾病,可以导致昏迷的严重病例。他被认为是由肝功能异常引起的,中毒物质从肠道进入循环并打破血脑屏障。如上所述,在1970年代,菲舍尔和他的同事提出了"伪神经递质假说";他们首先把他与高氨假说、氨基酸失衡假说和血脑屏障运输紊乱联系起来。 [ 2 ] .当肝脏生病时,包括aaa在内的BCAA以外的其他氨基酸的新陈代谢受到损害;这导致血浆菲舍尔比率的变化,破坏体内氨基酸的平衡,从而导致疾病。这是因为BCAA主要是在骨骼肌中代谢的,而肝脏没有进行分解代谢;因此,BCAA代谢在肝病患者中没有受到阻碍。此外,当肝功能衰竭发生时,肝脏中胰岛素的失活明显减少,导致胰岛素过量,这有助于BCAA进入肌肉。相反,如果血液中aaa水平上升,bcaa与aaa的比率从正常的2.6-3.5下降到不到1 [ 2 ] ;bcaa的竞争抑制降低,aaa进入大脑组织,形成过量的假神经递质(胺和苯乙醇胺),其结构类似于兴奋性神经递质和干扰低交感神经活性。 神经递质 传送到他那里。bcaa和aaa都是中性氨基酸,由同一载体(中性氨基酸转运蛋白)通过血脑屏障运输,因此与载体结合存在竞争。Aaa浓度过高直接导致胺神经递质血清素(5-铢)的合成发生变化。 儿茶酚胺 多巴胺和多巴胺 去甲肾上腺素 (NE)大脑;尤其是5铢含量的变化会直接干扰正常的神经信号。 [ 37 ] .血液中高水平的aaa可以降低动物和人类的食欲。因此,费舍尔比率也经常被用来作为评价人类体内他的一个标记。最后,需要注意的是,一些患者对动物源性BCAA不耐受,因此植物源性BCAA可能是一种合适的选择。 [ 38 ] .

人们还认为HFLOS能够治疗其他类型的肝病。第一种是肝硬化,在此期间BCAA水平迅速下降,因此BCAA补充剂目前也是治疗肝硬化患者的一种选择。口服BCAA是肝硬化患者的首选治疗方法。纠正菲舍尔比率,服用bcaa和限制aaa对hfls医疗食品有助于改善负的 氮平衡 在肝硬化患者体内 [ 39 ] .最近的一项研究表明,在治疗肝硬化患者中,BCAA增加了肝相关淋巴细胞的数量,恢复了中性粒细胞的吞噬功能和淋巴细胞的自然杀伤作用。 [ 40 ] .众所周知,肝硬化是肝癌的重要病因之一。提示BCAA可以预防肝癌 细胞增殖 通过抑制激素诱导的肝癌细胞生长,而激素通过激活某些物质对肝癌细胞增殖具有促进作用。 信号通道 使肝癌细胞增殖 [ 41 ] .另外,BCAA本身也可能具有抑制肝癌细胞生长的特性。尤其是磷酸化 糖原合成酶激酶 在肿瘤细胞的存活、凋亡和细胞凋亡中起着关键作用。 细胞周期进展 ;GSS-3蛋白诱导细胞凋亡 细胞周期停止 在肝细胞G0/G1阶段,其磷酸化水平与肝癌发生密切相关。 [ 42 ] .BCAA通过抑制GSS-3蛋白的磷酸化作用,可以抑制激素诱导的肝癌细胞增殖。 [ 43 ] .此外,一些有机化合物,如四氯化碳(CCL) 4 会导致肝脏损伤。大鼠实验表明,摄入HFLOS混合物能有效保护大鼠肝细胞,减少CCL引起的肝损伤。 4 ,促进肝功能恢复/DNA损伤 4 维持和改善肝氨基酸清除 [ 44 ] .最后,实验性的 动物模型 结果表明,摄入HFLOS有利于治疗酒精引起的肝脏损伤。 [ 45 ] .

3.2 . 能源供应和抗疲劳
添加HFLOS可以保存体内的内源性BCAA,从而为氮的节约提供能量。 亮氨酸 是一种酮基氨基酸, 异亮氨酸 是一种糖原和酮基氨基酸 瓦林 是一种糖原性氨基酸;酮基性氨基酸由 脂类的 当糖原性氨基酸被葡萄糖途径代谢后 氧化脱氢 .换句话说,BCAA与 三羧酸循环 穿过 酮生成 和 糖化发生 ,为身体提供能量 [ 46 ] .这是因为BCAA是在肌肉组织中氧化脱氨生成的 α -进入三羧酸循环并被氧化为能量的酮戊酸盐;同时,它们与丙酮酸或谷氨酸盐结合,以促进三羧酸的形成。 丙氨酸 以及谷氨酰胺,它们可以成为能量供应物质( Fig. 1 )。在特殊的紧急情况下,BCAA可以直接为肌肉和细胞提供能量,因此及时补充高强度工作人员和运动员的HFIN可以增强体力,补充能量,减少疲劳。

图1
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Fig. 1 . HFLOS的能量供给(左)和抗疲劳(右)机制。5-希阿,5-羟辛酸醋酸。

此外,一项研究还提供了新的证据,表明摄入六氯环己烷会导致清醒和抗疲劳。 [ 27 ] .一般认为,运动疲劳的产生过程是一个复杂的机制,涉及中枢和外围因素;在这些因素中,5铢被认为是引起中枢疲劳的神经递质之一。 [ 47 ] .大脑中高浓度的5-泰铢会导致中枢疲劳,从而导致昏昏欲睡、疲劳和中枢驱动力的丧失。自由色氨酸可以穿过血脑屏障,转换为5铢,而血浆自由色氨酸通过血脑屏障的运输是大脑中5铢合成的限速步骤。然而,这种迁移部分受德黑兰激进党和其他大型中性氨基酸(包括BCAA)的影响。尤其是,这些氨基酸具有跨血脑屏障的传送蛋白,如果血浆中游离的色氨酸与BCAA的浓度比率降低,那么自由的色氨酸进入大脑的咽前神经元的速率就会降低,从而降低了咽前神经元中的5-泰克的浓度,减少了刺激,从而减少了血浆中的自由的色氨酸与BCAA的浓度。 神经反馈 因为疲劳。口服和注射都可以用来延迟疲劳。HFLOS中的高BCA-低色氨酸氨基酸组成使其能适应Tp-5-HT-中枢疲劳假说,而BCAA中的低浓缩铀则能改变肌肉所需的平移机制。 蛋白合成 [ 5 ] .因此,HFLOS是一种很好的抗疲劳剂 生物活性肽 ( Fig. 1 ).

3.3 . 改善特殊生理疾病患者的蛋白质营养
在皮肤损伤和手术过程中,特别是在严重消化系统疾病患者中,食物蛋白的吸收受到严重限制。在这些患者中,蛋白质合成减少,身体处于负氮平衡状态,蛋白质和氨基酸循环中断,从而难以补充蛋白质。 营养 节食。如果在手术后直接输血, 蛋白质分解 可在一定程度上预防和改善患者的蛋白质营养.这是因为对蛋白质吸收的研究表明,低肽可以直接穿过皮肤屏障,通过血液循环到达整个身体,特别是 双肽 和 三肽 [ 48 ] .

3.4 . 苯酮尿症的治疗
是先天性的 代谢障碍 原因是 酶 的缺点 苯丙氨酸 代谢途径,并以大量代谢产物如苯基丙酮酸在儿童尿液中分泌而命名。先天性肝脏缺乏苯丙氨酸羟基化酶,使苯丙氨酸的正常摄入无法氧化 酪氨酸 只有通过 磺胺酶 在肾脏里。这些苯基丙酮酸进一步氧化成苯乙酸。因此,大量苯丙氨酸在血液、大脑和脊髓液中积累,并在尿液和汗液中排出;大量苯丙氨酸及其代谢产物苯基丙酮酸和苯乙酸可对神经系统造成不同程度的损害。 [ 49 ] .

与禁止腹部疾病患者摄取谷蛋白相似,低脂丙氨酸饮食是目前唯一控制患者血液中苯丙氨酸浓度的治疗方法。特别是,治疗中的蛋白质要求包括限制摄入的 必需氨基酸 通过减少天然蛋白质摄入量和补充除PHE以外的氨基酸来满足人体对蛋白质的营养需求。 [ 50 ].对于巴基斯坦大学患者来说,饮食控制应该非常严格,通过饮食增加中性氨基酸(包括BCAA)的浓度是一种有效的治疗方法。显然,HFLOS的优势是低PHE含量,同时确保除了PHE之外的氨基酸的摄入。因此,开发含高浓度氢氧化物的药品食品也将是普普所饮食治疗的未来方向之一。

3.5 . 降低胆固醇水平
一种减少 血清胆固醇 浓度是为了抑制吸收 胆汁酸 以及促进粪便中的甾醇分泌。与短链脂肪酸相似,一些氨基酸也具有胆汁酸的抑制作用。例如,亮氨酸是一种疏水氨基酸,刺激肠道分泌。 高血糖 从而降低血清胆固醇。因此,HFLOS是一种理想的降胆固醇补充物。HFLOS也会增加甲状腺素的分泌,这导致内源性胆固醇 高代谢 ,增加粪便 类固醇排泄物 降低血清胆固醇浓度 [ 51 ] .

3.6 . 争论者
最近的一项研究发现BCAA会导致细胞内糖化/葡萄糖共生成和氨基酸的损害。 丁酸盐 代谢;它还发现BCAA治疗导致磷酸化的GSS-3和TAR水平降低。 机器人 星形细胞 [ 52 ] .换句话说,补充BCAA可能对星形胶质细胞的生存和细胞内代谢有直接的负面影响。此外,氢氟氯化碳产品,特别是含氟氯烃的食品,在使用前应符合关于安全、毒性、来源、稳定性和道德的公共要求。

4 . 结论和前景
HFLOS是未来功能性食品配料的潜在选择之一。目前的研究致力于提高低肽的费舍尔比和扩大原蛋白的来源。然而,只有少数几个高费舍尔比氨基酸产品被商业化。限制商业化的因素可能包括蛋白质来源的适宜性、制备过程的可控制性和再现性以及对特定群体的排斥反应。此外,对不同加工条件对HFLOS的物理化学性质和功能活性的影响也缺乏研究。因此,从以下角度来看: 食品科学 ,进行以下的研究: 在体内,在体外 和毒理学实验,验证其消化特性和在医药食品中的适用性,并开发一系列以HFLOS为核心功能成分的特殊医疗用途配方;深入研究HFL的其他生物活动(如益生菌功能),包括对肠道HFL的调节,其中包括 肠内植物群 HFLOS的结构和吸收状况,其益生菌作用的关键因素的寻找及其益生菌作用机理的解释,以及其在发酵产品中促进生长因素的应用探索;分析HFERS与其他食品成分在加工过程中的相互作用及其对食品质量特性(吸湿、吸油、吸油、营养素、营养素)的影响。 乳化作用 、起泡、还原等),以及探讨HFLOS对产品质量和存储特性的影响。

总之,今后需要在以下方面对氢氟氯化碳进行深入研究: 体内的 消化, 体外的 对HFLOS进行消化和毒理学实验,以验证其在食物中的消化特性和安全性; 食品添加剂 在粮食生产方面,特别是与其他 大分子 (碳水化合物,蛋白质, 脂类等(三)进一步验证HFLOS对肠道微生物等的益生菌效应;(四)侧重于肽链长度和新的生产和测试标准的制定。利用基因编辑技术对微生物进行修饰和引进合成生物学可能是有效的办法;㈤今后的研究应侧重于系统地设计和开发含六氯环己烷的食品。总之,HFLOS的深入研究与开发在功能食品和特殊医药食品中有着广阔的应用前景。