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骆驼乳乳清蛋白中的生物活性肽--抗菌肽

骆驼乳是荒漠和半荒漠地区的重要奶源之一,与牛乳不同的是其营养构成独特,易于消化吸收,且富含乳铁蛋白、免疫球蛋白、过氧化物酶、溶菌酶等保护性蛋白,具有极高的营养和保健价值。现代药理学研究表明,骆驼乳具有抗氧化、保肝、抗炎、抗菌等作用,还可用于治疗肺结核、女性疾病,辅助治疗癌症、糖尿病,预防儿童佝偻病等。

乳清蛋白一般由α-乳白蛋白、β-乳球蛋白及血清蛋白,以及微量的免疫球蛋白球、血清蛋白等组成。利用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)对骆驼乳乳清蛋白组分进行分离,分析发现骆驼乳的α-乳白蛋白有123个氨基酸残基,分子质量为14.6kD,并与其他动物α-乳白蛋白有所不同。Hinz等还通过SDS-PAGE电泳对分级蛋白质进行分析,结果表明,骆驼乳多肽一级结构与牛乳中的一级结构高度相似;但骆驼乳多肽却是乳清蛋白中的主要蛋白,而血清白蛋白却是次要成分,这与牛乳中乳清蛋白成分正好相反。

Barzegar等发现骆驼乳中缺少β-乳球蛋白,β-乳球蛋白作为一种常见的过敏原,骆驼乳中β-乳球蛋白的缺失也证明骆驼乳可作为牛乳的一种优秀的替代品供给过敏患者食用;骆驼乳的乳清中还含有多种抗菌蛋白质,如特异性保护抗体——免疫球蛋白、非特异性保护蛋白——溶菌酶(其与牛乳中的溶菌酶没有任何抗原相似性)等,这些物质可以在一定程度上延长骆驼乳保质期。与牛乳相比骆驼乳中的乳铁蛋白、过氧化物酶和溶菌酶也更丰富,拥有更好的抗菌功效,因此可用于某些免疫缺陷患者的康复。

抗菌肽又称为肽类抗生素,是由生物体产生的具有抗菌作用的小分子蛋白质,是宿主先天性非特异性防御系统的重要组分。抗菌肽氨基酸数目小于100,常带正电荷,能杀伤细菌、真菌、原虫,还能抑制病毒的繁殖,特异性抑制某些肿瘤细胞的生长。此外,对艾滋病也有抑制作用。许多研究发现,骆驼乳乳清蛋白通过不同酶酶解可以释放具有抗菌功能的的生物活性肽。骆驼乳和初乳对单核细胞增生李斯特氏菌(LMG 13304)和大肠杆菌 E.coli O78∶K80(JB2)有明显抑制作用,但随温度升高对大肠杆菌抑制效果会降低。骆驼乳乳铁蛋白对大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度(MIC) 分别为3.2mg /m L,联合溶菌酶抗菌作用能明显增强,其抗菌活性还与铁饱和度呈负相关。0.25mg /m L的骆驼乳乳铁蛋白、免疫球蛋白均能抑制丙型肝炎病毒(HCV)的感染。乳铁蛋白可直接与肝炎病毒反应从而阻止丙型肝炎病毒进入Hep G2 细胞,抑制已感染Hep G2细胞内丙型肝炎病毒的增殖,其抗感染活性比人乳、牛乳、羊乳都高。免疫球蛋白对轮状病毒也有较好的抑制效果。骆驼乳乳清蛋白酶解产物也有很好的抑菌效果,且优于牛乳清蛋白水解产物。骆驼乳溶菌酶的抑菌谱与白溶菌酶相似,乳铁蛋白与牛乳铁蛋白的抑菌谱相同,乳过氧化物酶对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有抑制效果,免疫球蛋白的抑菌效果则比较差。

由于近年来抗生素的过度使用,使一些细菌产生抗药性,传统的抗生素已经不足以满足科学日益的需求,人们迫切需要开发研究一种天然的抗菌剂。由于在此方面有很大的科研空间,所以在毕业设计上选择驼乳乳清蛋白为原料,利用酶解技术制备抗菌活性肽,并对其工艺进行研究,优化。

目前,乳源抗菌肽的研究主要集中于牛乳和羊乳,有关驼乳抗菌肽的研究极少。2004年Noreddine Benkerroum等骆驼和牛乳的初乳及常乳对通过孔扩散测定的方法测试不同细菌病原体的抑制效果,得出结论驼乳的抑菌效果大于牛乳且初乳大于常乳。2013年Zeineb Jrad等将驼乳的初乳及常乳的酪蛋白和乳清蛋白通过胃蛋白酶和胰蛋白酶的连续作用进行模拟胃肠消化过程,使用反向高效液相色谱法(RP-UHPLC)分析蛋白质级分,并且对大肠杆菌(XL1)蓝色菌株和李斯特菌(LRGIA01)进行了抑菌试验。实验结果表明骆驼初乳的抗菌活高于牛乳,且经过对比实验得出经过酶解后释放出更多具有活性的肽。此文献中确定了181种肽,其中有25个肽呈现序列同源性,且蛋白片段具有各种生物学活性。2014年Dziuba等发现κ-酪蛋白水解而释放的酪蛋白大分子肽(CMP)在结合霍乱肠毒素和大肠杆菌中具有功能特性,抑制细菌和病毒粘附,调节免疫活性,增强双歧杆菌的生长,最大限度地减少胃液分泌并调节血液流量。2016年Abdel-Hamid等使用木瓜蛋白酶水解骆驼乳清蛋白,并通过大小排阻层析法(SEC)将水解物分级,将分级物对选定的致病性和腐败性细菌,即金黄色葡萄球菌,蜡状芽孢杆菌,鼠伤寒沙门氏菌和大肠杆菌的抗菌活性。结果表明经酶解后的驼乳产生的肽水解产物比未处理过的驼乳蛋白具有更高的抗菌活性。Kumar等表明,通过蛋白酶(如糜蛋白酶或木瓜蛋白酶)的作用水解骆驼乳酪蛋白,获得超过1~5kDa和5~10 kDa的超滤级分,表现出更强的抗氧化和抗微生物活性。尽管如此,但此实验体系仍不完全,例如,体外应采用更复杂的消化方案进行消化实验,应模仿成人或婴儿的肠道模型或模仿不同的生理情况进行消化;所选菌株应更加全面。

我国在此方面的研究才刚刚起步,远远落后于日本和欧美等发达国家,但随着现代化分离、提取、检测技术的快速发展,人们对其研究会日趋成熟和深入。

引自 :------ 内蒙古骆驼研究院