玉米肽的生物化学改性及其生物活性研究进展 李俊尧

摘 要：玉米肽是由玉米蛋白经特定酶水解成的小分子肽链，保留了部分氨基酸序列，有良好的溶解性与生物活性。本文探究了与金属离子螯合、糖基化及与其他物质复合等生物化学改性方法，并阐述改性后玉米肽在促进营养元素吸收、抗氧化以及解酒方面的生物活性，为玉米肽的研究提供参考。

关键词：玉米肽；生物化学改性；生物活性

Abstract： Corn peptides are formed by specific enzymatic hydrolysis of corn protein into small molecule peptide chains， retaining some amino acid sequences and exhibiting good solubility and biological activity. This article explores biochemical modification methods such as chelation with metal ions， glycosylation， and complexation with other substances， and elucidates the biological activities of modified corn peptides in promoting nutrient absorption， antioxidation， and sobering up， providing reference for the research of corn peptides.

玉米肽是经酶解或微生物发酵工艺，从玉米蛋白质中提炼出的小分子量肽的总称，其主要由满足人体营养需求的氨基酸组成，营养价值高，在抗肿瘤[1]、抗氧化[2]等方面表现出多种生物活性。肽能与金属离子配位形成肽-金属螯合物，提高金属离子在生物体中的利用率，促进人体对微量元素的吸收[3]。玉米肽和玉米醇溶蛋白可通过酶法糖基化技术修饰以提高生物活性[4]。目前，国内市场已经有玉米肽类产品，其是基于营养组成和功效互补原则，将玉米肽与其他生物活性物质复配生产出的功能食品、抗疲劳食品和降血压食品等。因此，对玉米肽生物活性的研究具有较高的价值。本文对金属离子螯合反应、糖基化修饰，玉米肽与其他物质复合这3种玉米肽的生物化学改性方法以及改性后的生物活性进行综述，为同类研究提供参考依据。

1 玉米肽的生物化学改性方法

1.1 玉米肽与金属离子螯合法

玉米肽与金属元素的螯合属配位化学过程。经玉米蛋白酶酶解后，玉米肽分子中氨基酸残基的侧链或主链官能团，在特定条件下与金属离子发生配位反应。不同工艺条件下制备的玉米肽营养元素螯合物的生物活性存在差异。因此，对玉米肽营养元素螯合制备工艺进行研究具有重要意义。

蛋白酶解工艺在多肽营养元素螯合物的合成与其生物活性表现方面有重要影响。制备多肽的方法主要有生物酶解法、合成法、抽提法，但抽提法和合成法的操作难度大、成本较高，且化学试剂残留较多，而生物酶解法具有操作便捷、多肽产率高等优点，因此一般采用生物酶解法。常见的水解酶有胃蛋白酶、胰蛋白酶、风味蛋白酶。由于不同水解酶的酶切位点不同，玉米醇溶蛋白经过不同水解酶酶解后得到分子量各异、结构多样的玉米活性肽，进而展现出多种不同的生物活性，如抗氧化活性[5]、抗疲劳活性[6]等。近年来，研究人员对酶解法进行了创新和改进。高飞等[7]采用蜜环菌发酵产蛋白酶作为新酶源，与传统微生物蛋白酶不同，所产的中性蛋白酶在40～60 ℃、pH=6～8的条件下，稳定性良好，最适温度为60 ℃、pH值为8，且对疏水性蛋白具有高水解活性，为玉米醇溶蛋白的酶解提供了新方向和潜在优势。LI等[8]用α-胰凝乳蛋白酶与羧肽酶A顺序酶解玉米粗肽，精准高效地改变了肽的分子结构，结合活性炭吸附技术去除芳香族氨基酸，成功制备出费舍尔比为41.87且低苦味的玉米寡肽。该研究结果为酶解法制备特定功能玉米肽开拓了新思路与方法，为后续相关研究及应用提供参考。

在螯合过程中，质量比、温度、pH值、时间等对金属离子与玉米肽的螯合反应有较大影响。由表1可知，玉米肽螯合钙的能力最强，这可能是因为钙离子与玉米肽的结合方式比较稳定。而硒的螯合率较低，可能受其化学性质或反应条件限制。

1.2 玉米肽的糖基化修饰法

糖基化修饰是常见的蛋白质翻译后修饰方式，指将糖基与单糖、寡糖或多糖结构，以共价键的形式精准连接到蛋白质或肽链特定氨基酸残基上。该修饰过程普遍存在于真核细胞中，对蛋白质功能和细胞正常生理活动意义重大，能使蛋白质或肽获得新功能。

目前，食品蛋白质的糖基化修饰主要是通过以转谷氨酰胺酶催化的酶法糖基化反应和美拉德反应这2种途径实现。任晓鸣等[13]以玉米肽和麦芽糊精为原料，通过美拉德反应制备出玉米肽-麦芽糊精糖基化产物。李坤[14]通过超声辅助美拉德反应可以有效修饰羊乳清蛋白的结构，并改善其功能性质。然而，美拉德反应难以精准控制，易产生多种副产物，受温度、pH值等因素的影响较大，反应条件苛刻，且该反应可能生成晚期糖基化终末产物（Advanced Glycation end Products，AGEs）等对人体有害的物质，限制了其在安全性要求高的产品中应用。而酶法糖基化反应特异性强，能精准地将糖基连接到玉米肽特定的氨基酸残基上，产物单一，有利于后续的分离纯化，且反应条件温和，能较好地保留玉米肽原有的功能特性。王晓杰等[15]以玉米醇溶蛋白为起始原料，运用Alcalase碱性蛋白酶对其进行酶解处理，从而制备出玉米肽。同时，采用转谷氨酰胺酶作为生物催化剂，氨基葡萄糖作为酰基的接受体，通过糖基化反应对玉米肽进行修饰。

糖基化反应生成的蛋白质多糖复合物，可作为活性成分的运输载体，也是提升食品中蛋白质技术功能特性的强化剂。大量研究表明，蛋白质经糖基化改性后功能特性良好。王晓杰等[16]用D-氨基葡萄糖修饰玉米肽，经体外模拟胃肠消化、大鼠氮代谢和生长实验发现，玉米糖肽比玉米肽更能促进动物生长发育，是优质的蛋白质来源。

1.3 玉米肽与其他物质复合法

玉米肽与其他物质复合法是指将玉米肽与其他一种或多种不同活性物质，通过物理、化学或生物等方法结合在一起，形成复合物的生物化学改性技术。这种复合方法是一种有效的改性技术，利用不同物质之间的协同作用，能显著改善玉米肽的理化性质和生物活性，具有广泛的应用潜力。

目前，在生物活性肽制备过程中，单一原料使用普遍，多种原料综合利用较少。单一原料可生产出具有特色生理功能的生物活性肽，而多种原料综合利用能提升、拓展其生理功能，还能实现原料特性的优势互补。王进等[17]按特定比例复配大豆分离蛋白与玉米醇溶蛋白，经碱性蛋白酶水解得到玉米-大豆复配肽，其降血压能力和营养价值优于玉米肽和大豆肽。王晓杰等[18]将大豆分离蛋白和玉米醇溶蛋白按1∶1质量比混合，先后用麦芽粉、碱性蛋白酶Alcalase分两步水解，得出制备复合抗氧化肽的最适条件，为后续研究玉米-大豆复合抗氧化肽的稳定性奠定基础。

部分多酚物质易受环境因素等影响，性质不稳定，但通过与玉米肽复合，可显著提高其稳定性并更好地发挥生物活性。朱晔等[19]通过碱溶酸中和法制备姜黄素-玉米肽复合物，显著提高了姜黄素的溶解性与稳定性。雷蕾[20]将玉米肽与微晶甲壳进行复合形成稳定的新型Pickering乳液凝胶，这种乳液凝胶能有效提高姜黄素的稳定性和抗氧化性。因此，玉米肽与生物活性肽、多酚物质的复合，可以使其产物在稳定性和生物活性上有所提高，玉米肽与一些生物活性物质进行复合后可显著提高其经济价值和实用价值，在保健食品和医药领域具有一定的潜力。

2 玉米肽改性后生物活性的研究成果

2.1 促进营养元素吸收的活性提升

营养元素在促进机体生长发育、调节身体机能以及维持人体新陈代谢方面都有着十分重要的作用。多肽营养元素螯合物与无机盐形式的微量元素相比，更易于被人体吸收。

铁是人体必需的微量元素，是血红蛋白的重要组成部分，其在人体中参与重要的生理过程，如果人体缺铁，会导致缺铁性贫血，对人体的免疫功能有一定损害。徐铭笙[21]经体外模拟消化实验发现，乳清分离蛋白多肽与亚铁螯合，增强了铁在消化道的稳定性，减少了游离铁离子对胃肠道及整体健康的不良影响，优化了铁的吸收机制，显著提高了铁元素的生物利用度。部分多肽能凭借序列中特定的氨基酸残基螯合金属离子，这种结合稳定高效，可提升生物体对铁元素的吸收利用率[22]。根据多肽能促进铁离子吸收利用的特性，通过玉米血管紧张素转化酶（Angiotensin-Converting Enzyme，ACE）抑制肽与铁元素的协同作用进行螯合，以制备效果更优的补铁剂。冯依婷[23]通过超声辅助梯度补料酶膜耦合玉米ACE抑制肽与亚铁离子螯合，制备了具有ACE抑制活性和促铁吸收双重功能的肽-铁螯合物。

钙是人体必需的营养元素，通常以化合物的形式存在，是人体占比最高的无机元素。缺钙可能是机体摄入不足，也可能是人体内环境失衡及某些激素分泌不足，影响钙的吸收利用效率。因此，钙离子对调节机体生理功能意义重大。焦岩等[24]利用有机溶剂沉淀技术，以玉米肽和无机氯化钙为原料，制备出纳米级肽螯合钙，并初步探讨其机理，为新型补钙制剂的开发提供参考。QU等[25]运用双频超声波增强法制备玉米肽螯合钙微胶囊，大幅提高了钙螯合物的溶解性，且经超声波处理和封装的微胶囊在胃肠道消化时及体外均呈现出明显的缓释效果。因此，玉米肽与营养元素螯合后，可以补充人体必需的营养元素，从而提高人体的免疫力和防止某些疾病的发生。

2.2 抗氧化活性的增强机制

抗氧化物质能提供电子与DPPH自由基的不成对电子配对，中和自由基。此外，羟基自由基氧化性强，可与生物体内脂质、蛋白质、DNA等反应，引发细胞损伤与氧化应激。因此，可通过测定DPPH和羟基自由基的清除率，来评判物质的抗氧化能力。

玉米肽与金属离子螯合后抗氧化活性增强，源于螯合物结构改变了电子云分布。在玉米肽-Ca螯合物中，钙离子与玉米肽氨基酸残基以配位键结合，促使玉米肽分子电子云重排，增强其供电子能力，更易与DPPH自由基的不成对电子配对，从而清除自由基。卢知浩等[26]对比抗坏血酸、玉米肽、玉米肽钙螯合物3种样品的DPPH自由基清除率，计算半抑制浓度（Half Maximal Inhibitory Concentration，IC50）发现，玉米肽钙螯合物IC50值低于玉米肽，且浓度达10 mg·mL-1时，螯合物的清除活性更高，高浓度下的效能优于玉米肽，但当样品浓度超1 mg·mL-1时，两者的清除率无显著差异。

糖基化修饰可提升玉米肽的抗氧化活性，这主要是由于糖基与肽链结合改变了分子空间构象。在谷氨酰胺转氨酶催化壳寡糖糖基化修饰玉米肽时，糖基连接到玉米肽特定的氨基酸残基上，增大了分子亲水性与空间位阻。亲水性增强使玉米肽更易与自由基反应，空间位阻变化则阻挡自由基攻击肽链，减少氧化反应，显著提高对DPPH自由基和羟自由基的清除率。童玲等[27]研究发现，经谷氨酰胺转氨酶催化壳寡糖糖基化修饰后，玉米肽对DPPH自由基、羟自由基的清除率显著提高，抗氧化活性大幅提升。

玉米肽与其他物质复合能提升抗氧化活性，源于不同分子间的协同作用。在玉米-大豆复合肽中，玉米肽富含丙氨酸、亮氨酸等支链氨基酸，大豆肽氨基酸组成与结构不同，二者复合形成更复杂稳定的结构，拥有更多活性位点，能有效捕捉自由基。朱志红等[28]研究发现，不同浓度乙醇洗脱大豆玉米复合肽的水溶液，其抗氧化活性不同，在乙醇浓度为50%时，对DPPH和羟基自由基的清除率均达最高，其中羟基自由基清除率可达50.02%，抗氧化活性较强。玉米肽作为一种天然的抗氧化物质，通过与金属离子螯合、糖基化修饰、与其他肽复合这3种改性方法处理后，其抗氧化活性可更好发挥，在食品领域颇具潜力。

2.3 解酒活性的探索