J. Future Foods | 高F值低聚肽的来源、功能及应用前景

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Introduction

寡肽是指低分子量的、具有生理活性的肽，主要由3至9个氨基酸的蛋白质残基组成。在寡肽中，支链氨基酸（BCAA）与芳香族氨基酸（AAA）残基的摩尔比称为Fischer比，亦称F值。Fischer比率是为了纪念Fischer及其同事在1976年提出的伪神经递质假说而命名的。高F值寡肽（HFRO）是一组由3~7个氨基酸残基组成的寡肽。一般而言，HFROs是一组F值 >20且分子量（Mw）为200~1 000 Da的活性肽；其中Tyr和Phe占所有氨基酸残基总含量的2%以下。成品HFROs为无色/淡黄色的无臭透明液体或粉末，含有不超过5%的游离氨基酸。高BCAA含量是HFROs具有良好生理活性的基础（表1）。由于HFROs在肝脏代谢、心血管疾病治疗、能量供应/抗疲劳、抗氧化活性等方面的潜力受到了食品、生物医药等领域科学家的极大关注。如今，HFROs被认为是提高农作物、水产品及它们副产物附加值最有潜力的方法之一。同时，HFROs也将是功能性食品、特殊医疗用途食品和药品的重要原料。本综述的目的是对近年来HFROs研究的创新和发展进行总结，并针对性地提出了HFROs未来可能的研究方向。

Results and Discussion

用于制备HFROs的原料来源非常广泛，如谷物、豆类、肉、蛋、奶和海洋生物等均可。玉米（粉）是用于制备HFROs最常见的谷物，玉米蛋白粉含有至少60%的总蛋白，并含有高水平的BCAA。玉米蛋白粉曾经一度被认为营养质量很差，因为其缺乏必需氨基酸（如色氨酸、酪氨酸和赖氨酸）。然而，基于其独特的氨基酸组成，玉米蛋白可能是生物活性肽的潜在前体。由于玉米蛋白中BCAA含量高，AAA含量低，因此它成为制备HFROs的理想来源。豆类（大豆、豌豆和扁豆）中的蛋白质被认为能够降低心血管疾病和死亡风险。大豆蛋白中具有均衡的氨基酸，包括人体必需的九种氨基酸，其组成与牛奶蛋白相似，被认为是一种高营养价值的蛋白质。大豆蛋白也是用于制备HFROs最常见的原料。肉类也是HFROs的良好来源，动物源性寡肽也具有自由基清除能力。目前，动物源蛋白制备HFROs的研究主要集中在水产品上，如虾、牡蛎和深海鱼类上。此外，动物乳也是制备HFROs的主要来源之一。乳源性寡肽主要来源于酪蛋白。据报道，酪蛋白肽的分子量越小，其清除DPPH自由基的能力越强；当Mw<1000 Da时，羟基自由基的清除率最高为73.3%，DPPH的清除率为90.94%。常见来源的HFROs和F值如表2所示。

小麦被认为是是优质生物活性寡肽的主要来源之一，但F值通常不高；这主要是因为小麦中的Phe和Trp水平相对较高，导致AAA的占比非常高。因此，不建议使用小麦蛋白制备HFROs。

此外，文中对HFROs具有的修复肝损伤、改善患者特殊条件下的蛋白质失衡、提供能量、抗疲劳、治疗苯丙酮尿症、降低胆固醇等功效进行了较为详细的论述。HFROs为人体供能和抗疲劳机理见图1。

虽然HFROs有诸多健康益处，但最近的一项研究结果揭示了长期使用HFROs的潜在危害：该研究发现，BCAA有可能诱导细胞内糖酵解/糖异生以及氨基酸和丁酸代谢受损；还观察到补充BCAA导致星形胶质细胞中磷酸化GSK-3β和mTOR水平降低。换句话说，长期补充HFROs将有可能对星形胶质细胞存活和细胞内代谢产生直接的负面影响。

Conclusion

对于未来，需要在以下方面对HFROs进行深入研究：i）HFROs的体内消化、体外消化和毒理学实验，以验证其消化性和食品安全性；ii）关注HFROs作为食品添加剂在食品生产中的适用性，特别是与其他大分子（碳水化合物、蛋白质、脂类等）的相互作用对食品质量的影响；iii）进一步验证HFROs可能的益生作用，例如对肠道微生物的作用；iv）关注HFROs中肽链长度的精准调控，例如使用基因编辑技术修饰微生物和引入合成生物学；v）侧重于HFROs食品的全生命周期设计和系统开发。总之，HFROs在功能性食品和特殊医疗用途食品中具有良好的应用前景。

第一作者简介

汪桢，男，河南大学生物学博士研究生，主要研究方向为食品营养基因组学。在Trends in Food Science & Technology、Food Chemistry、International Journal of Biological Macromolecules等期刊发表SCI论文10余篇（中科院一区TOP 7篇）；参编英文学术著作1部，授权专利4项。

通信作者简介

黄继红，女，博士，教授，中原学者，博士生导师，国务院特殊津贴专家。先后主持国家“十五”、国家“863”、国家绿色制造2025、省杰出青年科学基金等20多项。培育的谷氨酸高产菌株FM00-187，国内产品市场占有率98%；开发了小麦源免疫球蛋白和白蛋白，填补了国内空白。先后设计4万吨氨基酸、生物活性肽、植物源功能蛋白20多条生产线。获省部级特等一项，科技进步一等奖4项，二等奖5项；发表论文75篇，专利100多项，专著6部；获国家星火计划先进个人20多项荣誉。

Effective anti-inflammatory phenolic compounds from dandelion: identification and mechanistic insights using UHPLC-ESI-MS/MS, fluorescence quenching and anisotropy, molecular docking and dynamics simulation

Zhen Wanga,b,1, Xinrui Zhanga,b,1, Luyang Wanga,b,*, Xingqi Ouc, Jihong Huanga,b,d,e,*

a State Key Laboratory of Crop Stress Adaptation and Improvement, College of Agriculture, Henan University, Kaifeng 475004, China

b Food Laboratory of Zhongyuan, Luohe 462300, China

c College of Life Science and Technology, Henan Institute of Science and Technology, Xinxiang 453003, China

d College of Biological Engineering, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China

e School of Food and Pharmacy, Xuchang University, Xuchang 461000, China

*Corresponding authors.

Abstract

High Fischer ratio oligopeptides (HFROs) are a group of oligopeptides containing high levels of branched-chain amino acids (BCAA) and low levels of aromatic amino acids (AAA). HFROs have received a lot of attention as they are believed to have significant physiological activities, including antioxidant, liver damage repair, anti-fatigue, anti-tumor and energy supply to the body. HFROs are available from a wide range of sources and both plant and animal proteins can be used to prepare HFROs but the physiological tolerability and rejection of special populations needs to be considered. Enzymatic hydrolysis is the most common method for the preparation of HFROs, but optimization of the separation and purification process is still needed in the future. Diseases caused by disruptions in the balance of BCAA and AAA in the blood, such as hepatic encephalopathy, can be treated by supplementing HFROs with drugs or food. In addition, HFROs are able to reduce fatigue feedback and assist in the treatment of phenylketonuria at the molecular nutrient level. The aim of this review is to review recent research on HFROs and provide new perspectives on the high value use of crops and the development of novel functional and special medical purpose foods.

Reference:

WANG Z, ZHANG X R, WANG L Y, et al. Effective anti-inflammatory phenolic compounds from dandelion: identification and mechanistic insights using UHPLC-ESI-MS/MS, fluorescence quenching and anisotropy, molecular docking and dynamics simulation[J]. Journal of Future Foods, 2024, 4(2): 128-134. DOI:10.1016/j.jfutfo.2023.06.003.

文章编译内容由作者提供

编辑：王佳红；责任编辑：张睿梅

封面图片来源：图虫创意

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