張梅秀，鄭明洋

（濱州學(xué)院，山東濱州 256600）

高F值玉米寡肽的研究開(kāi)發(fā)

張梅秀，鄭明洋

（濱州學(xué)院，山東濱州 256600）

本文主要介紹了我國(guó)玉米蛋白質(zhì)的利用狀況，玉米蛋白粉的組成，高F值寡肽的概念和功能，從玉米蛋白粉中提取高F值玉米寡肽的酶解提取工藝.從玉米黃粉的粉碎、預(yù)處理、配制水解液、酶解、滅酶、分離純化、濃縮、干燥、成品.最后對(duì)玉米寡肽開(kāi)發(fā)的前景進(jìn)行了闡述了.

高F值；玉米黃粉；酶解；活性多肽

玉米是我國(guó)傳統(tǒng)的農(nóng)作物，其產(chǎn)量約占谷物產(chǎn)量的五分之一，利用玉米蛋白質(zhì)提取高F值寡肽，是一種增加玉米加工經(jīng)濟(jì)價(jià)值，促進(jìn)玉米的種植業(yè)及加工業(yè)健康發(fā)展的一種有力措施.

1 玉米蛋白提取的狀況

玉米是世界上三大糧食作物之一，在我國(guó)的產(chǎn)量更是達(dá)到1.1億噸左右，排在世界第三位.在工業(yè)上主要用于生產(chǎn)淀粉，我國(guó)玉米加工初具規(guī)模，年產(chǎn)淀粉380噸，但是加工深度同發(fā)達(dá)國(guó)家美國(guó)相比較，差距很大，表現(xiàn)在：加工產(chǎn)品單一、工藝落后；生產(chǎn)總產(chǎn)低，經(jīng)濟(jì)效益不高等.如今，種植業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在我國(guó)又進(jìn)行調(diào)整，因此加速玉米的深加工勢(shì)在必行.玉米蛋白粉又稱玉米黃粉是濕法生產(chǎn)玉米淀粉過(guò)程中的主要副產(chǎn)物，年產(chǎn)量達(dá)20萬(wàn)噸以上.，其含有近60%的蛋白質(zhì)，具有特殊的氣味和色澤，口感粗糙，嚴(yán)重缺乏Lys和Trp等必須氨基酸，在玉米中蛋白體往往與淀粉粒緊緊相連，所以很難直接利用.其中較差的水溶性是制約玉米蛋白質(zhì)利用的一個(gè)重要因素.目前，大部分國(guó)家對(duì)玉米蛋白質(zhì)的利用有兩條基本利用路線；第一條是作為工業(yè)副產(chǎn)物產(chǎn)出的玉米蛋白粉應(yīng)用于生產(chǎn)飼料；第二條是開(kāi)發(fā)其中的玉米胚蛋白再應(yīng)用于飼料添加劑或食品.玉米蛋白的提取主要分為以下幾個(gè)方面：（1）提取玉米醇溶性蛋白，（2）制取玉米食品添加劑蛋白發(fā)泡粉，（3）制取玉米中脂溶性色素，（4）制備氨基酸，（5）提取玉米黃色素.作為天然色素的玉米黃色素被歐美國(guó)家批準(zhǔn)為可食用色素，而且玉米蛋白作為一種植物蛋白也具有重要的營(yíng)養(yǎng)保健功能，例如可降低患老年性白內(nèi)障，眼部黃斑退化的風(fēng)險(xiǎn)，能有效抑制腫瘤的生長(zhǎng)等. 2000年8月，酶解玉米蛋白粉制備高F值寡肽通過(guò)了國(guó)家輕工業(yè)局組織的專家驗(yàn)收.

2 玉米蛋白粉的組成

玉米黃粉中蛋白質(zhì)主要含蛋白質(zhì)（50%～65%）、淀粉（15%～25%）、脂肪（7%），水分（<10%）、纖維（2%）、灰分（1%）、類胡蘿卜素（100～300mg/kg）玉米醇溶蛋白（60%）、谷蛋白（22%）、球蛋白（1.2%）和白蛋白[9].醇溶蛋白不溶于水，也不溶于無(wú)水乙醇，卻溶于60%～90%的乙醇水溶液，還能溶于十二烷硫酸鈉（SDS）、丙二醇、強(qiáng)堿和醋酸等有機(jī)溶劑.中性及堿性條件下不穩(wěn)定，酸性條件下穩(wěn)定.亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸的含量高于苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的量，由此可知玉米蛋白粉的氨基酸存在不平衡現(xiàn)象，這也是制約蛋白粉利用的一個(gè)方面，同時(shí)也是一個(gè)有利方面.

3 高F值低聚肽

德國(guó)醫(yī)學(xué)博士Fischer等人在20世紀(jì)70年代，發(fā)現(xiàn)肝病病人血液中支鏈氨基酸（Val、Leu、Ile）對(duì)于芳香族氨基酸（Tyr、Phe、Trp）摩爾數(shù)之比對(duì)于正常人要低3～3.5倍或更低.支鏈氨基酸對(duì)于芳香族氨基酸的摩爾比稱為F值（Fischer ratio），高F值寡肽是蛋白質(zhì)水解得到的有3～6個(gè)氨基酸組成的寡肽，其支鏈氨基酸與芳香族氨基酸的比值在20以上.即：

研究證明：肝臟是芳香族氨基酸代謝分解的主要場(chǎng)所，當(dāng)肝功衰竭時(shí)，分解氨基酸的能力大大降低，氨基酸積累在血液中，而骨骼肌是支鏈氨基酸分解的主要位置，肝臟的病變并不會(huì)影響支鏈氨基酸的分解，但是，當(dāng)肝功衰減時(shí)，胰島素在肝臟內(nèi)的滅活功能明顯降低導(dǎo)致了胰島素過(guò)量，而胰島素能促進(jìn)支鏈氨基酸進(jìn)入肌肉，從而過(guò)多耗用血液中的BCAA（單鏈氨基酸），導(dǎo)致了芳香族相對(duì)支鏈氨基酸積累，即F值降低，從3～3.5降低到1.0或更低.

4 高F值寡肽混合物的功能

大家都認(rèn)為蛋白質(zhì)是消化為氨基酸后才被吸收，但是醫(yī)學(xué)界及生物界已公認(rèn)：由于寡肽的滲透壓低于相對(duì)應(yīng)的氨基酸，在胃腸中的消化吸收比蛋白質(zhì)和游離氨基酸均要好而且速度快；另外肽的吸收方式是主要依靠H+或Ca+離子濃度電導(dǎo)而進(jìn)行的耗能的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程，這與主要依靠Na+泵主動(dòng)運(yùn)輸游離氨基酸是不同的，所以在消化道的吸收率上寡肽要高于相對(duì)應(yīng)的氨基酸.實(shí)質(zhì)上蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)作用就是多肽和L-氨基酸的作用，其中小分子多肽在生命過(guò)程中所起的作用比氨基酸更加積極.根據(jù)最新發(fā)現(xiàn)高F值氨基酸還可以增加小鼠壽命，是提高人類壽命潛在的藥物資源.自70年代初期對(duì)支鏈氨基酸的特殊生理和藥理有所認(rèn)識(shí)后、設(shè)計(jì)了相應(yīng)氨基酸混合口服液和輸液用于臨床.

4.1 輔助治療肝性腦病

血漿中的AAA是中樞單氨能神經(jīng)遞質(zhì)的前體.一種氨基酸進(jìn)入人腦中的量取決于它在血漿中的水平和與其他氨基酸的競(jìng)爭(zhēng)能力.肝硬化病人的血漿中氨基酸模式處于一種非正常的狀態(tài)（高AAA濃度，低BCAA濃度）從而AAA通過(guò)血腦屏障的比例更高.而過(guò)高的AAA在大腦中會(huì)使中樞單胺神經(jīng)遞質(zhì)發(fā)生紊亂.因此，能夠提高血漿中的BCAA濃度，就能夠恢復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)正常的單胺神經(jīng)遞質(zhì)的代謝.改善肝昏迷和神經(jīng)狀態(tài)，改善營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，降低血氨，減輕或消除了肝性腦病的癥狀.Z在臨床試驗(yàn)，高F值制劑療效很好，可使大部分病人在6～24h內(nèi)清醒.

4.2 改善臥床病人和術(shù)后的蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)狀況

支鏈氨基酸不僅是骨骼肌能量代謝的底物，而且還有促進(jìn)蛋白質(zhì)合成，抑制蛋白質(zhì)的分解的作用，目前廣泛用于一些高代謝手術(shù)和疾病的臨床治療，如外科手術(shù)、燒傷、膿毒血癥和臥床病人的蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)輸液，并取得了顯著的療效.另外，寡肽在蛋白質(zhì)合成效率高于有利氨基酸的效率，所以利用高F值寡肽可以提高總蛋白質(zhì)合成.

4.3 增強(qiáng)抗疲勞功效

在人體內(nèi)，5-羥色胺核多巴胺分別是抑制性神經(jīng)遞質(zhì)和腦內(nèi)中樞興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，5-羥色胺以降低中樞向外周發(fā)射神經(jīng)沖動(dòng)來(lái)降低運(yùn)動(dòng)能力，后者調(diào)節(jié)肌肉緊張.在大腦皮層沖動(dòng)的觸發(fā)下發(fā)動(dòng)動(dòng)作，如果血液中的氨基酸失去平衡含量升高，進(jìn)入大腦的游離色氨酸增多，導(dǎo)致5-羥色胺合成增多，運(yùn)動(dòng)機(jī)能下降，產(chǎn)生疲勞.因此補(bǔ)充BCAA可以改善血液中氨基酸平衡，改善運(yùn)動(dòng)后骨骼肌線粒體功能，改善運(yùn)動(dòng)性疲勞.張鐵華等通過(guò)玉米高F值寡肽對(duì)小鼠游泳時(shí)間、血清尿素氮、肝糖原和肌糖原和血乳酸的影響結(jié)果表明高F值具有調(diào)節(jié)體內(nèi)代謝和抗疲勞作用.郭玉榮，蒲新秀等通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，白鼠飲用富含支鏈氨基酸飲料后，體重顯著增加，運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng)，抗疲勞能力明顯提高.

4.4 解酒醉功能

酒精在人體內(nèi)氧化和排泄速度緩慢，其氧化的主要場(chǎng)所是肝臟.在肝內(nèi)通過(guò)2個(gè)以NAD+為輔酶的乙醛脫氫酶和乙醇脫氫酶的作用，分別將乙醇轉(zhuǎn)化為乙酸和乙醛.因此穩(wěn)定的NAD+能加速酒精的轉(zhuǎn)化.研究證明，高F值寡肽可以提高血液中的丙氨酸和亮氨酸進(jìn)而產(chǎn)生穩(wěn)定的NAD+來(lái)降低血中的乙醇濃度，達(dá)到解酒的作用.

4.5 緩解苯丙酮尿癥對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的損害

所謂苯丙酮尿癥就是由于患者體內(nèi)缺失苯丙氨酸羥化酶而不能正常的將苯丙氨酸氧化為酪氨酸，最終苯丙氨酸會(huì)在轉(zhuǎn)氨酶的作用下形成苯酮酸，進(jìn)一步氧化成苯乙酸.研究證實(shí)，苯乙酸會(huì)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)造成一定的損害，而高F值制劑可以大大降低苯丙氨酸的攝入，改善苯丙酮尿癥，從一定程度上緩解苯乙酸對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的損害、

4.6 富含亮氨酸肽可降低血清膽固醇濃度

富含亮氨酸的寡肽能夠刺激腸高血糖素和甲狀腺素分泌，加速內(nèi)源性膽固醇的代謝，加快糞便中類甾醇的排泄，從而有效降低血清種膽固醇的含量.當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上大部分的高F值制品，如國(guó)內(nèi)的六合氨基酸靜脈輸入液、肝醒靈、國(guó)外的A622、F080等，都是用結(jié)晶氨基酸配制而成的，這些產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)功效顯著還可靜脈注射，但是價(jià)格也是非常昂貴，普通收入家庭承擔(dān)不起.我國(guó)人口眾多，重體力勞動(dòng)者.得癥病人總量隨之也多.甚至肝病患者之量也是數(shù)以億計(jì).價(jià)格低廉，當(dāng)有功效的高F值食品和保健品推向市場(chǎng)時(shí)，不僅可取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，也是造福百姓的舉措.

5 利用玉米蛋白粉制取高F值寡肽

通過(guò)酶解法水解玉米蛋白粉的一般流程為：玉米蛋白粉→粉碎→預(yù)處理→酶解→滅酶→分離純化→濃縮→干燥→成品.預(yù)處理玉米蛋白粉的主要步驟包括：脫色→脫淀粉→增溶，目的是使酶解時(shí)酶充分發(fā)揮作用，并有利于后提取.黃粉的脫色主要采用有機(jī)溶劑浸提法，有機(jī)溶劑主要為乙醇.浸提后采用正己烷進(jìn)行液液萃取.脫色后的黃粉利用酶解法去除淀粉，純化后，可獲得蛋白含量在90%以上的玉米蛋白粉.常用的玉米蛋白粉酶解蛋白酶包括堿性蛋白酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶.堿性蛋白酶是一種內(nèi)切酶，分子量為27300.木瓜蛋白酶屬于外切酶，在酸性、中性、堿性環(huán)境下均能分解蛋白質(zhì)的蛋白酶.中性蛋白酶是一種內(nèi)切酶.堿性蛋白酶水解物中蘇氨酸、纈氨酸、組氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸的含量高于木瓜蛋白酶和中性蛋白酶.堿性蛋白酶中的疏水氨基酸的總量高于其他氨基酸.水解玉米蛋白質(zhì)一般采用二次酶解生產(chǎn)工藝，第一次是將蛋白質(zhì)水解成苯丙氨酸在肽鏈末端的肽，第二次是用另一種酶脫下肽鏈末端的苯丙氨酸，使其游離，然后用吸附法將脫下來(lái)的芳香族氨基酸除去，剩下支鏈氨基酸，經(jīng)過(guò)超濾→吸附，→濃縮→加熱滅菌，最后得到產(chǎn)品.所得的產(chǎn)品由于吸附條件和活性炭的添加量不同而有不同的F值.當(dāng)提取率約為15%時(shí)，產(chǎn)品的F值大于20，含氮量的平均分子量為200～600d.采用復(fù)合酶水解玉米蛋白可以節(jié)省投入，縮短生產(chǎn)流程，大大節(jié)省成本.是當(dāng)今酶解玉米蛋白粉制備高F值寡肽的一種趨勢(shì).

6 展望

我國(guó)玉米產(chǎn)量很大，如果對(duì)玉米產(chǎn)淀粉后的福產(chǎn)物玉米黃粉進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，變廢為寶，增加農(nóng)產(chǎn)品加工的附加值.開(kāi)發(fā)高F值功能性食品或藥物是純天然、無(wú)毒副作用，符合未來(lái)藥物的發(fā)展.我國(guó)人口眾多，需求量大，開(kāi)發(fā)高F值制品必將為企業(yè)社會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，前景十分廣闊.

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