蛋白质水解物在动物营养中的作用

2.2 蛋白质的碱水解

强碱，如4M氢氧化钙、氢氧化钠或氢氧化钾等碱水解剂在高温下(如105℃)反应20h可将蛋白质完全水解(Dai等，2014;McGrath，1972)。食品工业生产中常用低温(例如，27～55℃)和短时间(如4～8h)水解蛋白质产生多肽。碱水解产物经蒸发、巴氏杀菌并喷雾干燥，最后形成产品。与酸水解一样，蛋白质碱水解的成本也很低，并且不破坏色氨酸。然而，碱水解可破坏大多数氨基酸的结构。因此，碱性水解法通常用于生产发泡剂(如鸡蛋蛋白质的替代物)和泡沫灭火器，而很少应用于食品工业中。

2.3 蛋白酶水解

许多不同种类的蛋白酶均可将肽键裂解，根据反应类型的不同可将蛋白酶分为外肽酶(在蛋白质末端水解肽键)和内肽酶(在蛋白质内部水解肽键)。一些蛋白酶(二肽酶)可水解二肽，而其他的蛋白酶则将蛋白质末端(取代、环化或异肽键相连的)氨基酸残基移除(即肽键以外的αα-氨基-羧基;如ω-肽酶)。当蛋白酶对特定氨基酸肽键有明显的偏好性时，可以以其偏好的氨基酸对酶进行命名(如亮氨酸氨基肽酶、脯氨酸外肽酶)。相反，一些酶具有非常广泛的特异性，可用字母数字命名(例如，肽基二肽酶A，肽基二肽酶B，二肽酶I和二肽酶II)。一部分蛋白酶同时含有外肽酶和内肽酶的性质(例如，组织蛋白酶B和H)。酶法水解蛋白质需要的条件相对温和(例如，pH6～8，30～60℃)，可最大限度地减少水解过程中对蛋白质、氨基酸的破坏等副作用。

大部分用于生产水解蛋白质产物的酶来源于动物、植物和微生物。动物源酶(特别是猪源酶)包括胰蛋白酶、胃蛋白酶、胰酶、羧基肽酶和氨肽酶;植物源酶包括木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶;不同细菌和真菌来源的酶其反应温度、pH和离子浓度条件差异大，具有较广泛的选择范围(Kunst，2003;Dixon，1979)。商业化的酶可以是粗产品，或是经过半纯化、纯化的酶。单一酶(例如，胰蛋白酶)或多种酶混合(例如，链霉蛋白酶、胃蛋白酶和脯氨酸肽酶的混合物)均可水解蛋白质。酶的选择取决于蛋白质的种类和需要的水解程度。例如，水解含有较多疏水性氨基酸的蛋白质，需优先选择可裂解氨基酸肽键的酶。通常将蛋白质水解产物中特定的肽分离出来或除去意外的肽。某些蛋白质的水解(如木瓜蛋白酶水解大豆蛋白与酪蛋白18h)可以生成疏水性肽和苦味氨基酸(Kim等，2003)。蛋白水解过程中添加匀浆的猪肾皮质或活性炭可以减少苦味肽产生。与酸或碱水解蛋白过程相比，酶水解的主要优点是：(1)水解条件(如温度和pH值)温和，不会造成任何氨基酸的损失;(2)蛋白酶能特定并精确控制肽键水解的程度;(3)水解后可加热使酶失活(例如，85℃，3min)，便于蛋白质水解产物的分离。

2.4 微生物发酵

微生物产生的蛋白酶可将细胞外蛋白质水解为大肽、小肽和游离氨基酸。小肽可进一步被微生物摄取并在细胞内水解，产生游离的氨基酸。微生物也可产生能同时分解碳水化合物和脂类的酶(Smid等，2013)。蛋白质发酵可分为液态发酵和固态发酵。液态发酵在高水分条件下进行，而固体发酵在低水分条件下进行，并可减少蛋白质水解物的干燥时间。

酱油是最早的微生物发酵产品。用于生产酱油的原料为煮熟的黄豆、烘烤过的谷物、盐和米曲霉或曲霉(一种真菌属)。在Koji发酵法，等量的大豆和小麦与曲霉、酱油曲霉、酿酒酵母和细菌(芽孢杆菌和乳酸杆菌)共培养用于发酵生产酱油。在过去的二十年中，许多微生物已被用于水解植物源蛋白质，如乳杆菌BGT10和乳酸杆菌LMG17315用于水解豌豆蛋白质;纳豆芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌以及真菌、米曲霉或曲霉用于水解大豆蛋白质(Bah等，2016;Li-Chan，2015;López-Barrios等，2014)。乳酸菌(如乳杆菌和乳球菌)通常用于发酵乳制品。发酵的主要优点在于微生物不仅可以将蛋白质分解为多肽和游离氨基酸，还能去除超过敏或抗营养因子(如胰蛋白酶抑制剂、大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白、植酸、寡糖棉子糖和水苏糖、皂甙大豆)。

3、蛋白质水解产生的生物活性肽

生物活性肽是蛋白质中除具有一定营养价值外还具有生物学功能的氨基酸片段(López-Barrios等，2014)。其有抗菌、抗氧化、抗高血压和免疫调节作用。这些生物活性肽通常为2～20个氨基酸，但有些可能含有20个以上的氨基酸。许多生物活性肽具有共同的结构特性，如氨基酸含量少，疏水性氨基酸含量多，含精氨酸、赖氨酸和脯氨酸残基。在动物中，内源性肽发挥重要的生理或调节功能。例如，PEC-60能激活小肠和其他组织中的Na/KATP酶。此外，小肠中的潘氏细胞能够分泌多种具有抗菌作用活性肽(Bevins等，2011)。大脑释放大量的肽可用于调节动物内分泌、采食量和行为活动(Engel等，2014)。

Zhanghi等(2010)报道，肽转运蛋白1(PepT1)可将二肽和三肽通过肠上皮细胞的顶膜运输进入细胞。然而，由于小肠内含有肽酶，因此不可能将肠腔中大量的营养性功能肽输送入门静脉或淋巴循环系统。食物来源的肽可以在小肠中发挥生物活性(例如，生理调节)并将信号传输到大脑、内分泌系统和免疫系统，从而对全身产生有益的影响。

Mellander(1950)报道，酪蛋白是第一个被发现的可产生生物活性肽的蛋白质，该活性肽可通过维生素D依赖性信号促进佝偻病婴儿骨的钙化和生长。到目前为止，许多血管紧张素I转换酶抑制肽是从牛奶或肉类中产生的。血管紧张素I碳末端的组氨酸-亮氨酸二肽被血管紧张素I转换酶移除形成血管紧张素II(一种强有力的血管收缩肽)，从而发挥抗高血压作用(Ryan等，2011)。常用的血管紧张素转换酶抑制肽药物有IleProPro(IPP)和ValProPro(VPP)，两者都来源于乳蛋白(Power等，2013)。Martínez-Augustin等(2014)研究表明，这两种肽可能不会被胃肠道完全水解，未被水解的肽可穿过肠上皮细胞被运送到血液中。同样，肉类和蛋黄中的蛋白质水解产物也能产生有活性的血管紧张素转换酶抑制剂。

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