麻仁蛋白及其水解活性肽的研究进展

摘要 麻仁中含有 20%～25% 的蛋白，营养丰富，富含人体所需的各种必需氨基酸，相比于大豆蛋白，麻仁蛋白不含有过敏源、更易消化且具有更好的营养结构，是一种优质的植物蛋白资源。麻仁蛋白及其水解产物具有抗氧化、降血压、降胆固醇等生物活性，可以作为生物功能蛋白和活性肽等生物活性物质的重要来源。对麻仁蛋白的提取、理化性质以及活性肽的功能研究进行综述，为麻仁蛋白及其水解产物活性肽相关的功能性食品和医药相关生物制品的研发提供参考。

关键词 汉麻；麻仁蛋白；活性肽

中图分类号 TS 201.2  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2023）02-0015-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.02.004

Research Progress on Hemp Seed Protein and Its Hydrolyzed Active Peptides

SUN Xin， SUN Yao， LI Yao et al

（Institute of Advanced Technology， Heilongjiang Academy of Sciences， Harbin， Heilongjiang 150001）

Abstract Hemp seed is rich in nutrition， it contains 20%-25% protein and all the essential amino acids needed by human body. Compared with soybean protein， hemp seed protein has a better nutritional structure and does not contain allergens， which can be seen as a kind of high-quality plant protein. Hemp seed protein and its hydrolyzed products have many different biological activities， including antioxidant， antihypertensive， antiproliferative， hypocholesterolemic. Hemp protein can be used as an important source of bioactive substances such as biofunctional proteins and active peptides. In this paper， relevant research reports about hemp seed protein and its hydrolyzed were collected to review the research of hemp seed protein and its hydrolysate active peptide. We aim to provide reference for the research and development of functional food and medicine-related biological products.

Key words Hemp;Hemp seed protein;Bioactive peptide

基金项目 黑龙江省科学院预研项目（YY2020GJS02）。

作者简介 孙鑫（1992—），女，黑龙江哈尔滨人，助理研究员，硕士，从事植物分子生物学研究。通信作者，研究员，博士，从事植物分子生物学研究。

收稿日期 2022-03-14

大麻（Cannabis sativa L.）原产于亚洲，是桑科大麻属一年生草本植物，具有悠久的历史，自史前时代起就是纤维、食物和精神药物的重要来源［1］。最初人们主要利用大麻秆中的纤维制作麻绳、渔网、衣物等纤维制品，之后人们逐渐发现了大麻有使人致幻的作用，大麻花叶中的四氢大麻酚（tetrahydrocannabinol，THC）是使人致幻和上瘾的主要成分，因此很长一段时间以来，大麻都被作为精神类药物和毒品进行严格的管控。

大麻一共可以分为3个亚种，分别为：C.sativa subsp.sativa，C.sativa subsp.indica 及 C.sativa subsp.ruderalis。C.sativa subsp.sativa 品种的大麻植株通常较高，通常生长在室外，分枝松散，叶片长而窄，花叶中 THC 的含量低于 0.3%，因此基本上不会产生致幻和麻醉的效果。由于 THC 含量较低，因此人们主要利用 C.sativa subsp.sativa 品种的纤维和种子，所以该品种大麻的价格也相对更加便宜，我们通常说的工业大麻就属于这一品种。毒品大麻则属于 C.sativa subsp.indica 品种，其植株矮小、枝密、叶宽，更适合在室内生长，该品种的 THC 含量较高（通常 >10%），人们主要利用的是花叶中提取的 THC 来制作毒品，因此价格也相对较高。相比于其他2种大麻，C.sativa subsp.ruderalis 则鲜为人知，它大多生长在气候恶劣的地区，植株十分矮小，但是其 THC 含量很低，人们大多用它来进行杂交育种。由此可见，工业大麻由于 THC 含量较低，根本达不到刺激神经的作用，是较为安全的作物，且有的工业大麻品种中含有高含量的大麻二酚（cannabidiol，CBD），CBD 也是从大麻的花叶中提取的一类物质，虽然它与 THC 的结构相同，代谢途径相似，但是 CBD 是非神经活性物质，不会产生致幻和麻醉作用，反而具有抗惊厥、抗肿瘤和抗抑郁等其他作用，因此工业大麻也被种植用来提取 CBD［2］。

近年来，人们逐步认识到汉麻种子（指工业大麻的种子）也是一种含有丰富蛋白质和油脂的优质资源，自 2015 年起，籽用大麻种植面积及产量呈现逐年递增的趋势，而中国是籽用大麻种植面积较大的国家之一。麻仁中含有丰富的蛋白质，根据品种和环境因素的不同，其含量在 20%～25%变化，麻仁蛋白的蛋白质含量高于其他富含蛋白质的产品如藜麦（13.0%）和亚麻籽（0.9%）。蛋白质的营养品质主要是由其氨基酸组成和消化率决定的，麻仁蛋白富含联合国粮农组织（Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO）、世界卫生组织（World Health Organization，WHO）所要求的 2～5 岁儿童所需的所有必需氨基酸，其氨基酸的含量与目前的主要植物蛋白——大豆蛋白相似，麻仁蛋白的含硫氨基酸含量显著高于大豆蛋白，而含硫氨基酸的含量被证明与植物的营养性相关，而且麻仁蛋白的必需氨基酸与总氨基酸的比值显著高于大豆蛋白，因此相比于大豆蛋白，麻仁蛋白具有更好的营养价值［3-5］。研究表明，麻仁蛋白相比于其他种子蛋白具有更高的消化率［6］，除此之外，麻仁蛋白不含有大豆蛋白内含有的胰蛋白酶抑制剂，因此相比于大豆蛋白更易于被人体消化吸收；麻仁蛋白及其水解产物在用不同的蛋白酶处理后，体内和体外均被证明具有抗氧化性，降胆固醇，抗疲劳等生物活性。目前在麻仁蛋白中没有检测到大麻相关的过敏原，因此麻仁蛋白作为低敏蛋白，具有作为食用植物蛋白的巨大潜力。

食物来源的活性肽可以影响一系列生理功能，包括肠道运输、营养吸收调节、排泄以及免疫调节作用。因此，活性肽作为有益于健康和营养方面的营养食品正变得越来越重要，许多食物中天然存在的活性肽可以作为疾病管理的辅助剂，或者作为一些遗传性疾病的预防措施［7-8］。来源于鱼、肉、蛋、奶的活性肽已经被广泛的研究，但是来源于水果、蔬菜、谷物等的活性肽的相关研究并不多。虽然营养学家普遍认为植物蛋白的营养价值略低于动物蛋白，但相比动物蛋白，可食用植物及其种子是更为廉价且环境可持续的可以产生活性肽的蛋白来源［9-10］。植物是一种研究生物活性组分的理想系统，植物在受到生物和非生物胁迫时会产生次生代谢产物例如酚类、萜类和活性肽。食物源的次生代谢产物被认为具有延缓疾病进展、抑制病理生理机制或抑制致病分子活性的特性［11］。蛋白和多肽在这些活性中起着至关重要的作用［12］。我国作为世界人口大国，人口众多，人均耕地面积少，将大量的粮食用于饲喂动物，转化成动物蛋白得不偿失，且动物蛋白食用过多会导致肥胖、高血压、高血脂、心脑血管病、糖尿病等疾病，这一趋势在我国发达地区也有明显表现，近年国内外开始重视低脂肪、无胆固醇的植物蛋白资源的开发，因此积极开发植物蛋白质资源势在必行。汉麻蛋白经过蛋白酶水解以后会产生许多不同生物活性的活性肽，因此是一种良好的植物活性肽来源。该研究对汉麻仁蛋白的提取条件、理化性质以及水解产物活性肽的功能研究及应用现状进行综述，为优质植物蛋白资源的开发以及麻仁蛋白及其水解产物活性肽相关的功能性食品、医药相关生物制品的研发提供参考。

1 麻仁蛋白研究进展

由于工业大麻具有低 THC、高 CBD 的特征，因此，工业大麻在奥地利、澳大利亚、加拿大、智利、中国、美国等国家都可以合法种植（图1）。除此之外，人们也逐渐意识到工业大麻种子是一种丰富的蛋白质资源，因此籽用工业大麻的种植面积逐年增加，中国则是籽用大麻种植面积和产量较大的国家之一（表1，数据来自 FAO 开放数据库：www.fao.org）。

1.1 麻仁蛋白的组成及营养价值

高等植物种子内的贮藏蛋白（seed storage protein，SSP）按照溶解度可以分为4类：溶于水的白蛋白、溶于稀盐的球蛋白、溶于稀酸或稀碱的谷蛋白以及溶于 70%～80% 乙醇溶液的醇溶蛋白。研究表明，麻仁的2种主要蛋白质是球蛋白（67%～75%）和白蛋白（25%～37%），其中球蛋白又可以细分为 11S 球蛋白和 7S 豌豆球蛋白类蛋白［13］。

11S 球蛋白是麻仁蛋白中最丰富的成分，约占麻仁总蛋白的 60%～80%，又被称为麻仁球蛋白（edestin），Pavlovic 等［14］的研究表明，edestin 约占麻仁蛋白质总量的 65%，这一结果与 Mamone 等［15］的 HPLC 和 Ms/Ms 分析结果一致，但略少于 Wang等［6］的测定含量，说明不同品种的麻仁的蛋白质含量不同。尽管不同研究中麻仁球蛋白的含量有所差异，但它始终是麻仁蛋白中含量最高的蛋白。早在20世纪初，Svedberg等［16］就利用超速离心技术首次报道了麻仁球蛋白的分子质量为（211±10）kD，由大约 500 个氨基酸构成，具有 11S 球蛋白的典型结构。麻仁球蛋白是由6个相同亚基构成的六聚体结构，每个亚基由1个酸性亚单位（AS）和1个碱性亚单位（BS）通过二硫键相连接构成，AS 分子量约为 34.0 kD，BS 含有分子量约为 20.0 和 18.0 kD 的2个亚基［17］。Ponzoni 等［3］对Cannabis sativa L.cv.Futura自交六代后的植株进行研究发现，麻仁球蛋白根据氨基酸的组成可以分为 Csede1、 Csede2、 Csede3 3种，这3种麻仁球蛋白均具有 N 端 23 个氨基酸残基的内质网结合信号肽序列以及 4 个保守的半胱氨酸残基，但相比于其他2类的麻仁球蛋白，Csede3 型的麻仁球蛋白含有更丰富的半胱氨酸和甲硫氨酸残基，而含硫氨基酸的含量与作物的营养价值密切相关，因此认为 Csede3 型的麻仁球蛋白具有更高的营养价值。

7S豌豆球蛋白类蛋白占麻仁总蛋白含量最少，它由 493 个氨基酸构成，分子量约为 48 kD，在 N 端具有 21 个氨基酸残基组成的信号肽，目前在麻仁中只鉴定到一种编码 7S 豌豆球蛋白类蛋白的基因，和 11S 球蛋白及白蛋白不同，7S 豌豆球蛋白类蛋白不含有二硫键，它具有典型的 7S 豌豆蛋白的结构域：4 个N（X）TN-糖基化位点（X代表除脯氨酸以外的任何氨基酸）和 2 个保守的 Cupin 结构域［3，18-19］。