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多肽制备技术及发展趋势

日期: 2016-12-14
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多肽制备技术及发展趋势

 

大约在一个世纪之前,科学家们首次发现多肽。迄今为止,经过科学家们的不断发现和研究,多肽的研究已经取得了显著成果。科学家们惊奇地发现,多肽的功能调节作用涉及到生命科学的方方面面,包括人类和动物的生长发育中激素的形成、神经、免疫调节等方面;在营养学方面,多肽的功能应用,尤其是在食品中的应用也受到越来越多人的关注,具有生理活性的多肽产品已经成为国内外的研究热点。因此,利用多肽制备技术获得具有良好生理功能的生物活性肽显得至关重要。

 

目前,已被广泛应用的多肽制备技术有以下几个方面:

1、酸或碱水解 采用强酸、强碱或强酸强碱联用直接水解蛋白获得水解液。通常生产中强酸采用盐酸和硫酸,强碱采用氢氧化钡、氢氧化钠等,水解速度快,程度高,但酸水解会引起色氨酸的部分或全部破坏以及丝氨酸、苏氨酸等的少量破坏,而碱水解会造成短肽或氨基酸失去旋光活性,即有严重的消旋作用,无法被人体同化,另外,碱水解会使精氨酸、胱氨酸、丝氨酸和组氨酸等遭到不同程度的破坏,而且脱除这些强酸强碱所带来的环境污染较大,因此,现已逐渐被淘汰替换。

 

2、生物发酵 利用微生物发酵法对原料进行处理,蛋白质经微生物代谢后获得多肽类产品。该种方法制备的多肽产品中富含小分子多肽和氨基酸,而且极大程度的保留了矿物质、维生素等营养物质,微生物的增殖也使产品营养更加丰富,具有发酵产物的独特气味和口感,同时还具有一定的生理活性。但发酵法制备多肽受诸多因素影响,其安全性难以控制,加之成本较高,目前仍处在研究阶段。

 

3、生物酶解技术 利用酶制剂的特异性酶切位点将蛋白水解成多肽和氨基酸。其反应条件温和,反应时间短,效率高,不产生消旋作用,也不破坏氨基酸,操作易于控制;产品安全性高,成本低廉。目前,此种方法已被广泛应用于工业生产中制备多肽类产品。

 

4、固相合成 将第一个氨基酸的羧基以共价键的形式与树脂相连,然后以这一氨基酸的氨基为合成起点,与相邻氨基酸的羧基发生酰化反应,形成肽键,然后让包含两个氨基酸的树脂肽的氨基与下一个氨基酸的羧基反应,不多重复直至目的肽形成为止。然后经过一系列的裂解、氧化折叠、纯化和化学修饰等获得有活性的多肽。但其缺点在于合成肽的序列短,合成所需时间长,效率和纯度低,成本高。这些限制了多肽固相合成的应用,目前主要应用于蛋白质结构和功能研究中。

 

考虑到工业化生产的可操作性和成本等问题,目前大多数企业采用生物酶解技术大规模生产多肽,少数企业也开始尝试生物发酵法等其他方法进行多肽的制备。生物酶解技术制备多肽的基本工艺为:首先,根据原料蛋白的性质,采用热处理或酸处理等前处理方法将蛋白质变性;然后选择适合的蛋白酶,在其最适酶解条件下进行水解,获得高活性、活性肽含量丰富的酶解液。酶解液经灭酶、过滤、脱苦、脱色、脱味、脱盐、浓缩、灭菌等精制工艺后,经干燥后得到富含活性多肽的终产品。

 

随着科学技术的发展,各种新的分析方法、分离技术和联用技术的开发将极大地促进多肽制备技术的发展,也将大大推动多肽产业的长足发展。生物酶解技术制备活性多肽的发展趋势主要有以下几个方面:1、原料方面:广泛利用丰富的高蛋白动植物资源,结合动植物精深加工,对加工过程中的副产物(饼粕、皮、骨、边角料等)的进行二次开发,多种类酶制剂联合使用,丰富多肽类产品的多样性和功能性;2、酶解技术联合其他技术:①前处理技术联合生物酶解技术,如超声、超高压、电磁、微波等。利用前处理技术对酶解过程中难以水解的蛋白,如球蛋白、醇溶蛋白等大分子物质进行最大程度的变性,便于酶解顺利进行,这样不仅能降低对酶制剂的质量要求的限制,减少酶制剂的用量,缩短酶解时间,提高多肽产品收率,进而降低产品生产成本。盛小波研究了超高压处理对干酪副产物牛乳清蛋白酶解齐齐产物抗氧化产物的影响,发现与常压相比,超高压处理有效促进了四种蛋白酶对乳清蛋白的水解作用,其水解产物的抗氧化性均有了显著提高。超声、超高压、微波等这些前处理技术在食品加工工业中已有应用先例,但实际生产中尚未见到联用酶解技术出现,因此,有待进一步开发利用。②分离纯化技术:已有大量采用超滤、大孔树脂脱盐、凝胶层析、离子交换色谱、HPLC这些新型的分离纯化方法获得高活性、高纯度的多肽产品的文献报道,目前膜技术已逐步应用到食品工业化生产中。由于工业化生产的成本较高,分离纯化技术在工业化生产中的推广应用仍处在起步阶段。但随着人们对产品品质追求的升级,加上分离技术日趋成熟和完善,分离纯化技术在多肽制备中的应用将具有重大发展前景。③化学修饰技术:多肽通过化学键的修饰与一些重要元素或化合物相结合,开发出新型的功能多肽产品。已有文献报道通过螯合多肽与钙、铁、锌等制备多重功能的多肽产品,市面上也可见类似多肽螯合钙类产品,表明这类产品的市场潜力可见一斑。

 

随着生命科学的发展与深入研究,人类健康与食品营养学息息相关的观念也逐渐深入人心,具有多种生物活性功能和营养特性的多肽类产品势必前景广阔。


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