白酒、酒醅及丢糟中生物活性肽的研究进展

曾育婷1,2,胡思齐3,刘红芹1,2,黄明泉1,2*

(1.北京工商大学 中国轻工业酿酒分子工程重点实验室,北京 100048;2.北京工商大学 老年营养与健康教育部重点实验室,北京 100048;3.中国中医科学院 中医药健康产业研究所 中药药理江西省重点实验室,江西 南昌 330115)

摘 要近年来,随着人们对健康饮食和功能性食品的重视日益增加,生物活性肽由于其潜在的营养价值和生理功能而受到广泛关注。当前,尽管已有部分研究报道了白酒、酒醅及丢糟中生物活性肽,但系统性研究仍显不足。该文归纳总结了多肽的制备、分离纯化和鉴定方法,系统梳理了白酒、酒醅及丢糟中具有抗氧化、抗炎和降血压活性多肽的研究进展,展望了白酒、酒醅及丢糟中生物活性肽的未来研究方向,并提出相应建议。通过深入挖掘白酒酿造过程中的生物活性肽,旨在为酿酒行业的健康发展提供理论支持,同时为酿酒副产物的资源化综合利用和白酒产业的创新发展提供新思路。

关键词白酒;酒醅;丢糟;多肽;分离鉴定;功能活性

多肽是α-氨基酸以肽键连接在一起而形成的化合物,也是蛋白质水解的中间产物,是一类不同于蛋白质,但具有蛋白质性质与功能的小分子物质[1]。一般肽中含有的氨基酸的数目为2~9个,由2个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物称为二肽,同理类推还有三肽、四肽、五肽等,一直到九肽。通常由10~100氨基酸分子脱水缩合而成的化合物叫多肽,其分子质量<10 kDa。生物活性肽是蛋白质中25个天然氨基酸以不同组成和排列方式构成的从二肽到复杂的线性、环形结构的不同肽类的总称,分子质量<6 kDa[2]。氨基酸的组成和序列决定生物活性肽的活性和功能特性[3]。生物活性肽具有多种生理调节功能,包括免疫调节、抗菌、降压和降血脂等,且易消化吸收、安全性高,是当前食品领域研究的热点功能因子。

白酒作为中国的国酒,深受广大消费者的喜爱,对人体健康的影响一直以来都是研究的热点。2016年,孙宝国院士团队[4]率先提出“白酒的发展方向是风味、健康双导向,健康白酒应该通过‘内寻外加,自然强化’来实现”的科学理念,为健康白酒的发展指明了方向。除了白酒,在酒醅和丢糟中也存在丰富的生物活性肽。它们不仅具有潜在的营养价值,还可发挥多种生理功能,如抗氧化、抗炎和降血压等[5-7]。目前,白酒、酒醅和丢糟中多肽的研究日益受到关注,但缺乏系统性总结。本文综述了多肽的制备、分离纯化和鉴定方法,梳理了白酒及其酿造副产物中生物活性肽(如抗氧化、抗炎和降血压活性肽)的研究进展,并展望未来研究方向。通过深入挖掘这些活性肽,可为白酒产业创新及副产物资源化利用提供参考,推动酿酒行业的可持续发展。

1 多肽的制备、分离纯化和鉴定方法

1.1 多肽的制备方法

通过蛋白质水解、氨基酸合成或基因表达等方式可制备得到多肽。多肽制备方法主要包括蛋白酶水解法、化学水解法、化学合成法、微生物发酵法和基因工程合成法等,各个制备方法的原理和优缺点见表1。

表1 多肽制备方法的原理和优缺点
Table 1 Principles, advantages and disadvantages of polypeptides preparation methods

方法 原理 优点 缺点 参考文献蛋白酶水解法化学水解法化学合成法微生物发酵法酶切位点多,产物复杂,分离困难条件难控制,氨基酸易破坏,产物不稳定所需时间长、成本高产物复杂,杂质多,分离困难[8][8][9][8]基因工程合成法蛋白酶催化肽键断裂,生成多肽和氨基酸酸/碱催化肽键断裂,生成多肽和氨基酸氨基酸逐步缩合,定向合成多肽微生物产酶分解蛋白质,同时其他酶会降解碳水化合物和脂质利用脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)重组技术,按模板合成多肽条件温和、成本低、安全性高、可定向酶解操作简单、成本低多肽中氨基酸残基相对较少,纯度较高成本低、蛋白酶产量高合成多肽具有高定向表达性,安全卫生,原料来源广且成本低副产物多,纯化难,产率低[9]

蛋白酶水解法成本低、效率高且易于获取特定多肽,是高效制备多肽的重要方法。通过一些辅助工艺可进一步提高得率,如李素云等[10]利用超声辅助酶解,使大米多肽得率达70.57%,并显著提升其功能特性。顾杰瑞等[11]结合复合酶解与超声技术,有效提高了大米蛋白的水解度和短肽含量。

不同蛋白酶的水解特性因作用位点和机制而异[12],这为工业化生产特定功能的多肽提供了多样化选择。因此,选择合适的蛋白酶并优化工艺条件对高效生产至关重要。目前研究重点主要集中在酶的改性和产酶微生物的基因工程改造[13],以提高酶的催化效率与适应性。

1.2 多肽的分离纯化方法

多肽分离纯化是功能肽筛选的一个重要步骤,常用方法主要有凝胶过滤色谱(gel filtration chromatography,GFC)法、反相-高效液相色谱(reversed phase high performance liquid chromatography,RP-HPLC)法、离子交换色谱(ion exchange chromatography,IEC)法、亲水相互作用色谱(hydrophilic interaction chromatography,HILIC)法、混合模式色谱(mixed mode chromatography,MMC)法和超滤(ultrafiltration,UF)法等。各个分离纯化方法的原理,优缺点及适用范围见表2。

表2 多肽分离纯化方法的原理、优缺点及适用范围
Table 2 Principles, advantages and disadvantages, and application scope of separation and purification methods for polypeptides

方法 分离原理 优点 缺点 适用范围 参考文献凝胶过滤色谱(GFC)反相-高效液相色谱(RP-HPLC)离子交换色谱(IEC)亲水相互作用色谱(HILIC)混合模式色谱(MMC)超滤(UF)按分子大小进行分离[14]根据溶质极性差异分离分离度低,不适用于相似大小组分分离方法开发复杂,成本高[14]利用电荷差异分离分离速度慢,可能使蛋白变性[14]根据溶质极性差异分离固定相稳定性差[15]多重作用力协同分离大分子的肽或蛋白质几乎覆盖所有化合物类型,分离多肽时,分子质量<5 kDa蛋白质、多肽、核酸等极性生物大分子多肽、多糖、糖肽等亲水或强极性物质蛋白质、多肽、大分子[16]分子筛分原理分离条件温和,回收率高,生物活性好分离效果好,分析速度快,选择性强,重现性好分辨率高,工作容量大且易操作灵敏度高,适合极性物质选择性好,分离效率高,负载量大操作简单,可连续处理峰形差,材料制备复杂不能直接得到干粉制剂,蛋白质溶液产物浓度低(10%~50%)蛋白质、多肽、多糖、大分子[17]

多肽分离纯化常采用高效、快速且选择性好的分析方法,而多技术联用策略在实际应用中表现出显著优势,通过组合多种分离技术可有效提高多肽的纯度和得率。梁丽丽[18]采用蛋白酶酶解结合超滤、IEC、GFC和RP-HPLC等技术,从辣木籽蛋白中分离并鉴定出11条生物活性肽,其中Ser-Phe(SF)和Gln-Try(QY)体外实验中显示出较强的抗氧化活性。WANG W D等[19]开发了一种基于改性C18和HILIC XAmide色谱柱的二维液相色谱方法,该方法可高效分离雪莲花中的强极性化合物,获得8种纯度超过96%的目标成分,为复杂基质中极性多肽的分离提供了新思路。多技术联合方法整合了各种分离技术的优势,不仅提高了分离效率和纯度,还降低了成本和操作复杂性,在多肽分离纯化领域具有重要的应用价值。

近年来,色谱技术在多肽分离纯化方面取得了显著进展,如新型色谱柱填料的研发,助力了微量复杂多肽的有效分离[20]。但多肽种类繁多且性质相似,色谱分离仍面临挑战,如色谱柱耐用性、多肽活性保持及单一技术局限性等。提高色谱填料的选择性和稳定性,开发不改变多肽构型的温和分离方法,探索多种技术的联用策略,仍是今后利用色谱技术实现多肽有效分离的研究重点。

1.3 多肽的鉴定方法

多肽的结构鉴定对揭示多肽结构与活性之间的关系至关重要。多肽定性分析主要包括多肽的结构测定和序列测定,定量分析主要包括多肽含量检测、分子质量大小以及分布检测和纯度鉴定等。多肽分析方法最早是利用从头测序法和核磁共振技术,后来质谱技术和液相色谱-质谱(liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS)联用技术被广泛用于多肽的分析鉴定,多肽的各种鉴定方法的优缺点见表3。

表3 多肽各种分析方法的优缺点比较
Table 3 Comparison of the advantages and disadvantages of various analytical methods for polypeptides

方法 优点 缺点 参考文献从头测序法核磁共振法质谱技术四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱(Q-Exactive)基质辅助激光解析电离质谱(MALDI-MS)电喷雾电离质谱(ESI-MS)色谱-质谱联用技术高效液相色谱-四级杆-飞行时间质谱(HPLC-Q/TOF-MS)液相色谱-质谱(LC-MS)液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)操作简单,适合高通量分析可鉴定多肽中的特殊官能团高分辨,高灵敏度高灵敏度,快速分析,所需样品量少通用性强,适合高通量分析高分辨率,适合复杂样品通用性强,分析快速可获得详细结构信息灵敏度低,需要高纯度样品适用于<30个氨基酸残基的小分子肽,样本浓度、纯度要求高设备昂贵,需高纯样品设备联用困难,定量准确性有限多电荷干扰,需高纯度样品设备维护成本高分辨率较低LC-MS/MS维护成本高于LC-MS[21][22][22][22][22][23][23][23]

WEI D等[24]通过HPLC-Q/TOF-MS结合De Nove测序技术从白酒酒糟中鉴定出22种具有血管紧张素Ⅰ转换酶(angiotensin-converting enzyme,ACE)抑制活性的多肽,并通过电喷雾电离(electrospray ionization,ESI)-三重四极杆质谱(triple quadrupole-mass spectrometry,QQQ-MS)定量发现Pro-Arg(PR)的含量最高(92.14 μg/g)。分子对接证实PR可通过竞争性结合ACE催化位点抑制其活性。孙金沅等[25]利用超滤、半制备型高效液相色谱结合高效液相色谱-四级杆-飞行时间-串联质谱(high performance liquid chromatography-quadrupole time of flight-tandem mass spectrometry,HPLC-Q/TOP-MS/MS)技术,从古井贡酒酒醅中分离、鉴定出具有抗氧化活性和ACE抑制活性的多肽Lys-Gly-Pro(KGP)和Val-Pro-Asp(VPD)。张美铃等[26]利用LC-MS/MS技术在地龙蛋白压片糖果中鉴定出482种多肽,并建立了简便、准确的地龙多肽检测方法,为产品质量控制和研究提供了技术支持。

色谱-质谱联用技术在多肽分析中展现出显著优势,已成为该领域的重要研究工具。其中,高效液相色谱与高分辨质谱的联用技术能够实现多肽的快速定性与定量分析,显著提升了研究的准确性和深度。该技术在生物活性肽发现、蛋白质组学研究及多肽数据库构建等方面具有重要应用价值。未来研究应更多聚焦于优化分离条件、提升质谱分辨率和开发更准确的多肽保留时间预测模型,构建多肽数据库,进一步提高多肽鉴定的准确性和效率。

2 白酒、酒醅及丢糟中多肽的活性与功能

2014年,徐岩等[27]首次在中国白酒中发现地衣素等脂肽类化合物,其显著的抑菌、抗病毒、抗癌活性为中国白酒的健康属性提供了科学依据。随后,经过研究人员的深入探索和不懈努力,在中国白酒、酒醅及丢糟中成功鉴定出多种具有健康功能潜力的生物活性多肽[5,28-29],取得了一系列突破性发现。这些发现不仅深化了对传统酿造过程中活性肽的认识,也为功能性食品开发奠定了理论基础。

2.1 抗氧化活性

多肽抗氧化活性通常从化学、细胞和动物三个层面进行评价,三者相互递进且互补[30]。化学评价成本低、操作简便,适合初步筛选,但无法模拟生物体内环境。细胞实验可模拟生物微环境,揭示分子机制和细胞响应,但仍难以反映整体生物效应。动物实验更接近人体实际情况,但其成本高、耗时长且存在伦理问题。综合这三个层次的评价,可全面了解物质的抗氧化活性和健康效益,同时需注意其局限性,并在不同层次间进行结果的相互验证和补充。

在化学水平上的评价方法主要有两种:还原力测试和自由基清除测试[31]。还原力测试主要涉及铁离子还原抗氧化能力(ferric reducing antioxidant power,FRAP)和铜离子还原抗氧化能力(cupric ion reducing antioxidant capacity,CUPRAC)评估;自由基清除测试则主要包括清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)、2,2'-联氨-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid),ABTS)、超氧阴离子和羟基自由基能力的测定,以及氧自由基吸收能力(oxygen radical absorbance capacity,ORAC)的测定。细胞水平评价通过建立细胞氧化损伤模型,评估多肽对受损细胞的保护效应。动物水平则采用氧化应激和抗氧化防御模型,考察多肽对动物组织氧化损伤标志物的调控作用[32-33]

WU J H等[28]利用HPLC-Q/TOF-MS技术首次从芝麻香型白酒中鉴定出具有抗氧化活性的多肽Ala-Lys-Arg-Ala(AKRA)。通过构建2,2'-偶氮二(2-甲基丙胺脒)二盐酸盐(2,2'-azobis(2-methylpropionamide)dihydrochloride,AAPH)诱导的人肝癌细胞(HepG2细胞)氧化损伤模型,发现AKRA能显著降低细胞内的活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)、氧化型谷胱甘肽(oxidized glutathione,GSSG)和丙二醛(malondialdehyde,MDA)的生成,同时增强抗氧化酶如过氧化氢酶(catalase,CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(glu tathione peroxidase,GSH-Px)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性以及还原型谷胱甘肽(glutathione,GSH)含量。该团队还研究了古井贡浓香型白酒和国井芝麻香型白酒中的多肽Pro-His-Pro(PHP)的抗氧化活性[34],证实其可通过激活Nrf2/Keap1信号通路增强细胞抗氧化防御能力:上调Nrf2的mRNA和蛋白表达,下调Keap1表达,从而提升抗氧化酶活性。JIANG Y等[35]利用HPLC-Q/TOFMS/MS技术从国井芝麻香型白酒酒糟的蛋白水解物中鉴定出Ala-Tyr-Ile(AYI)、Ala-Tyr-Leu(AYL)、Asp-Arg-Glu-Ile(DREI)和Asp-Arg-Glu-Leu(DREL)四种多肽,还从同厂家的酒醅中鉴定出Val-Asn-Pro(VNP)和Tyr-Gly-Asp(YGD)两种多肽[36],并通过AAPH诱导的HepG2细胞氧化损伤模型[35]和Sprague Dawley大鼠模型[37-39]证实这些多肽能激活Nrf2/Keap1-p38/PI3K-MafK通路,上调下游的抗氧化酶表达。在另一项研究中[7],该团队从古井贡酒醅中分离出Lys-Gly-Pro(KGP)和Val-Pro-Asp(VPD)两种多肽,经ABTS、DPPH、ORAC等体外抗氧化评价及细胞实验证实,这两种多肽可显著降低ROS和MDA水平,同时提高CAT、GSH-Px、SOD活性及GSH含量,表现出显著的细胞保护作用。霍嘉颖等[40-42]利用HPLC-Q/TOF-MS技术从扳倒井、草原王、古井贡酒和国井白酒中新鉴定出8 条多肽:Arg-Asn-His(RNH)、Cys-Trp-Cys(CWC)、Asp-Cys-Asn(DCN)、Lys-Val-Val-Ala(KVVA)、Val-Cys-Trp-Asn(VCWN)、Trp-ILe-Lys-Lys(WIKK)、Lys-Tyr(KY)和Ala-Cys-Phe(ACF)。细胞实验表明,这些多肽能显著抑制HepG2细胞内ROS和MDA生成,并呈剂量依赖性增强SOD、CAT和GSH-Px活性。LIU X G等[43]利用纳米液相色谱-串联质谱(Nano LC-MS/MS)技术从泸州老窖浓香型白酒酒糟中发现Ala-Ala-His-Val-Leu-Ala-Ala-Ala-Phe-Leu(AAHVLAAAFL)、Leu-Ala-Pro-Trp-Ala-Gly-Gln-Pro(LAPWAGQP)、Leu-Leu-Pro-Phe-Tyr-Pro-Gln-Gly(LLPFYPQG)和Leu-Met-Phe-Pro-Tyr-Pro-Gln(LMFPYPQ)四种抗氧化活性多肽,分子对接证实其可与Keap1-Nrf2和髓过氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)稳定结合,促进抗氧化基因表达。

上述研究表明,白酒、酒醅及丢糟中富含具有抗氧化作用的生物活性肽。这些多肽通过清除细胞内的活性氧、激活抗氧化信号通路(如Nrf2/Keap1)及上调抗氧化酶表达等机制,有效缓解HepG2细胞氧化损伤。据不完全统计,截至2024年,已经从白酒、酒醅及丢糟中鉴定得到40条具有 抗 氧 化 活 性 的 多 肽[6-7,22,28,34,40-48],这 些 发 现 不 仅 增 加 了 白酒及其酿造副产物的健康属性,也为理解适量饮酒与健康的关系提供了新视角。然而,酒类多肽的具体构效、量效关系及其在体内的作用机制仍需进一步阐明,以充分挖掘其潜在应用价值。

2.2 抗炎活性

在体外抗炎活性研究中,主要采用四种细胞模型[49]:小鼠单核巨噬细胞(RAW264.7)(用于炎症与免疫调节研究)、人结肠腺癌细胞(Caco-2)(用于肠道吸收与炎症模型)、血管内皮细胞(endothelial cells,ECs)(用于血管生物学研究)以及人结肠癌细胞(HT-29)(用于肠道炎症研究)。这些细胞模型为抗炎肽的作用机制研究提供了高效筛选平台,但仍需结合体内实验验证其生理相关性。体内研究常用脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)(用于研究急性炎症)、葡聚糖硫酸钠(dextran sulphate sodium,DSS)(用于研究结肠炎)和2,4,6-三硝基苯磺酸(2,4,6-trinitro-benzene-sulfonicacid,TNBS)(用于研究结肠炎)等诱导剂来建立炎症模型[50],实验动物主要包括巴比西小鼠(Bagg's albino,BALB/c)(用于免疫研究)、斯普拉格-道利大鼠(Sprague dawley,SD)(用于营养与毒理学研究)、自发性高血压大鼠(spontaneous hypertension rat,SHR)(用于研究高血压炎症)和基因缺陷小鼠(apolipoprotein e-deficient mice,Apo E)(用于研究动脉粥样硬化)等[51-52]。然而,每种模型都存在其局限性,研究者需根据具体科学问题选择合适的模型组合,以全面评估抗炎肽的生物活性。

PENG L等[29]利用HPLC-MS/MS技术首次从洋河浓香型和芝麻香型白酒的酒糟蛋白中鉴定出5种具有抗炎活性的多肽:Leu-Glu-Leu-Leu-Leu-Gly-Pro-Lys(LELLLGPK)、Val-Asp-Val-Pro-Val-Lys-Val-Pro-Tyr-Ser(VDVPVKVPYS)、Lys-Leu-Pro-Asp-His-Pro-Lys-Leu-Pro-Lys(KLPDHPKLPK)、Tyr-Glu-Gly-Gly-Leu-Lys-Leu-Pro-Thr-Asn(YEGGLKLPTN)和Arg-Asp-Phe-Pro-Val-Pro-Arg(RDFPVPR)。研究发现,在0.25 mg/mL质量浓度条件下,多肽KLPDHPKLPK和VDVPVKVPYS能够显著抑制由LPS刺激的RAW264.7细胞中的促炎细胞因子如肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白介素-1β(interleukins-1β,IL-1β)、白介素-6(IL-6)的表达和一氧化氮(NO)的产生。该发现为阐明白酒健康功效提供了新的科学依据。JIANG Y S等[53,39]通过AAPH诱导氧化应激SD大鼠模型证实,多肽DREL和YGD能显著降低血清中TNF-α、IL-1β、IL-6及NO水平,表现出显著抗炎活性。研究发现,AYI通过激活Nrf2/HO-1通路调控抗氧化防御系统[37]。关祉成等[54]利用高效液相色谱-电喷雾电离-质谱(high performance liquid chromatography-electrospray ionization-mass spectrometry,HPLC-ESI-MS)技术从茅台酱酒中鉴定出4条具有抗炎活性的多肽:Phe-Trp-His-Gly(FWHG)、His-Lys-Glu(HKE)、Gly-Glu(GE)和Phe-His-Gly-Lys(FHGK),其 中FWHG通过抑制核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)通路,有效下调幽门螺杆菌感染导致的TNF-α、IL-6、IL-1β、PGE2等炎症因子及炎症相关合成酶如环加氧酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)和诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)的过表达,缓解胃黏膜炎症损伤。

据不完全统计,截至2024年,已经从白酒、酒醅及丢糟中鉴定得到12条具有抗炎活性的多肽。研究表明,抗炎活性肽可以通过多种信号通路(如NF-κB、AP-1和Nrf2等)调节炎症反应及相关炎性因子和介质的表达[55-56]。当前研究多局限于细胞和动物模型,未来需加强临床转化研究,以评估其治疗炎症性疾病的安全性与有效性,为抗炎肽药物的开发奠定理论基础。

2.3 降血压活性

在生理状态下,血压的稳态调节主要依赖于肾素-血管紧张素系统(renin angiotensin system,RAS)和激肽释放酶-激肽系统(kallikrein kinin system,KKS)的协同作用[57]。ACE在上述两个系统中均发挥重要的调节作用[58]。ACE在RAS中催化血管紧张素I(angiotensin I,Ang I)转化为具有升压作用的血管紧张素II(angiotensin II,Ang II),同时在KKS中降解具有降压作用的缓激肽,减弱其舒张血管的效果[59]。总的来说,ACE抑制肽通过特异性结合ACE活性位点,双向调节血压:一方面抑制Ang II生成,另一方面保护缓激肽不被降解。此外,这类活性肽还可通过促进NO生成等途径增强血管舒张效应,实现多途径降压[60]

吴继红等[5]采用直接浓缩结合LC-ESI-Q/TOF-MS技术首次从古井浓香型白酒和国井芝麻香型白酒中分离、鉴定出具有ACE抑制活性的多肽Pro-His-Pro(PHP)。魏冬等[45]利用RP-HPLC结合HPLC-Q/TOF-MS技术从浓香型白酒酒糟中鉴定得到6 种水溶性ACE 抑制肽,Ala-Ala-Pro-Lys(AAPK)、Lys-Ala-Gly-Pro(KAGP)、Thr-Val-Pro-Lys(TVPK)、Tyr-Glu(YE)、Val-Pro-Gly-Lys(VPGK)、Thr-Pro-Phe(TPF)和6种醇溶性ACE抑制活性多肽[61]:Ala-Val-Gln(AVQ)、Try-Pro-Gln(YPQ)、Asn-Gln-Leu(NQL)、Ala-Try-Leu-Gln(AYLQ)、Val-Leu-Pro-Val-Leu-Ser(VLPVLS)、Val-Leu-Pro-Ser-Leu-Asn(VLPSLN)。该团队又运用蛋白质代谢组学技术从金种子酒业的白酒酒糟中分离鉴定得到22种ACE抑制肽[24],并用ESI-QQQ-MS技术成功定量了其中7种,极大地丰富了酒糟中ACE抑制活性多肽的研究。霍嘉颖等[62]利用LC-ESI-Q/TOF-MS从草原王白酒中分离鉴定出Lys-Val-Val-Ala(KVVA),Val-Cys-Trp-Asn(VCWN)和Trp-ILe-Lys-Lys(WIKK)三种ACE抑制肽,其抑制活性呈现浓度依赖性且存在显著差异。WU Q等[60]从湘窖酒糟中分离的Gln-Gly-Val-Pro(QGVP)能与ACE活性位点形成6个氢键,并通过下调细胞内血管收缩因子(endothelin 1,END1)表达、上调磷酸化一氧化氮合成酶(phosphorylation of endothelial nitric oxide synthase,p-eNOS)的活性,促进血管内NO生成,从而缓解人脐静脉内皮细胞(HUVECs细胞)的高血压反应。YIN Z等[63]以青稞白酒为原料,利用Nano-UPLCMS/MS鉴定得到4种新型多肽:Val-Val-Thr-Gly-Val-Gly-Gly-Gln(VVTGVGGQ)、Leu-Pro-Val-Gly-Pro(LPVGP)、Leu-Leu-Ser-Pro-Pro(LLSPP)和Phe-Pro-Leu-Gln-Pro-His-Gln-Pro(FPLQPHQP)。体外ACE抑制实验、分子对接和体外模拟胃肠道消化实验证实其抑制活性与疏水性及C端脯氨酸残基相关,且能耐受胃肠道消化。现有研究主要通过体外实验评估多肽的ACE抑制活性,但肠道复杂环境可能显著影响其活性表现,未来需通过临床试验验证其实际功效。

据不完全统计,截至2024年,已经从白酒、酒醅及丢糟中鉴定得到51条具有ACE抑制活性的多肽[5,24,36,45,60-64]。这些发现不仅阐明了食源活性肽的降压机制,也为开发新型降压功能食品提供了理论基础。但需指出,这些多肽的临床降压效果仍需通过严格的体内实验验证。

3 总结与展望

据不完全统计,截至2024年,已经从白酒、酒醅及丢糟中鉴定得到93条生物活性肽,其中有40条具有抗氧化活性,12条具有抗炎活性,51条具有ACE抑制活性。当前白酒、酒醅及丢糟中的多肽多采用蛋白酶水解法和微生物发酵法来制备,并依托HPLC-Q/TOF-MS和LC-MS/MS技术进行分离鉴定。尽管这些技术已被广泛应用,但仍需提高其灵敏度和选择性,以实现复杂样品中多肽的高效分离和精准分析。现有研究虽已阐明多种多肽的体外活性,但其体内作用机制、量效和构效关系、生成机制及其与其他化合物的相互作用方式亟待系统阐明。此外,肽的化学结构与其活性作用机制密切相关,对多肽结构进行深入的研究有助于探索其作用机制。近年来,科研人员通过整合生物信息学与经典实验方法,建立了多肽研究的创新技术体系。基于计算机辅助预测技术,可高效筛选前体蛋白中的潜在活性肽段,并分析其理化特性与作用机制[47]。同时,定量构效关系建模与分子对接等计算方法[43,46]深入探究了多肽的结构-功能关系。尽管该领域尚处发展阶段,相关发现不仅揭示了传统酿造产物中生物活性肽的重要价值,也为副产物高值化利用提供了新思路。

未来研究需采用食品科学、营养学与生物化学等多学科交叉策略,系统探究酿造副产物中生物活性肽的应用价值。重点研究方向应包括:①优化多肽提取与鉴定技术;②阐明多肽的生成与调控机制;③解析其与生物系统的相互作用及协同效应;④建立完善的量效和构效关系模型。同时,应加强基础研究向产业应用的转化,开发高附加值肽类产品,实现其健康功能的经济价值转化,为酿酒产业升级提供新动能。

参考文献:

[1]SÁNCHEZ A,VÁZQUEZ A.Bioactive peptides:A review[J].Food Qual Saf,2017,1(1):29-46.

[2]KARAMI Z,AKBARI-ADERGANI B.Bioactive food derived peptides:a review on correlation between structure of bioactive peptides and their functional properties[J].J Food Sci Technol,2019,56(2):535-547.

[3]NOURMOHAMMADI E, MAHOONAK A S.Health implications of bioactive peptides:A Review[J].Int J Vitam Nutr Res,2018,88(5-6):319-340.

[4]孙宝国,李贺贺,胡萧梅,等.健康白酒的发展趋势[J].中国食品学报,2016,16(8):1-6.

[5]吴继红,孙宝国,赵谋明,等.白酒中血管紧张素转换酶抑制肽的发现与研究[J].中国食品学报,2016,16(9):14-20.

[6]JIANG Y, ZHAO D, SUN J, et al.Analysis of antioxidant effect of two tripeptides isolated from fermented grains (Jiupei) and the antioxidative interaction with 4-methylguaiacol,4-ethylguaiacol,and vanillin[J].Food Sci Nutr,2019,7(7):2391-2403.

[7]姜云松,李安军,孙金沅,等.采用HepG2细胞模型评价酒醅中短肽VPD和KGP的抗氧化活性[J].现代食品科技,2019,35(9):49-56,131.

[8]王金玲,王雨淅,王梓同,等.大豆多肽的制备及功能性研究进展[J].中国酿造,2022,41(1):25-31.

[9]郑龙,田佳鑫,张泽鹏,等.多肽药物制备工艺研究进展[J].化工学报,2021,72(7):3538-3550.

[10]李素云,覃颖泉,谢冬梅,等.超声辅助酶解大米多肽的制备及其对酵母细胞增殖性影响[J].食品工业,2020,41(3):126-129.

[11]顾杰瑞,刘可意,丁烽,等.双酶法制备大米多肽的研究[J].饲料工业,2023,44(20):80-85.

[12]贾漫丽,杨雪,王彬彬,等.桑叶蛋白活性多肽的酶解制备[J].食品研究与开发,2023,44(16):112-118.

[13]YU Z X,WANG J F.Strategies and procedures to generate chimeric DNA polymerases for improved applications[J].Appl Microbiol Biotechnol,2024,108(1):445.

[14]赵悦,冷小京,赵海波,等.色谱技术在多肽分离纯化中的应用进展[J].中国检验检测,2024,32(4):32-35.

[15]SHENG Q Y,LIU M Y,LAN M B,et al.Hydrophilic interaction liquid chromatography promotes the development of bio-separation and bioanalytical chemistry[J].TrAC Trends Anal Chem,2023,165:117148.

[16]SYKORA D, REZANKA P, ZÁRUBA K, et al.Recent advances in mixed-mode chromatographic stationary phases[J].J Sep Sci,2019,42(1):89-129.

[17]杨雅梦,胥健萍,刘婉月,等.植物多肽分离技术及功能研究进展[J].食品科技,2021,46(6):194-200.

[18]梁丽丽.辣木籽多肽的分离纯化及抗氧化活性研究[D].舟山:浙江海洋大学,2019.

[19]WANG W D,ZHU Y H,JIANG L,et al.Enrichment and separation of high-polar compounds from Saussurea obvallata using solid-phase extraction combining with offline two-dimensional liquid chromatography[J].J Sep Sci,2021,44(21):3967-3975.

[20]WEI B C,DAI L L,ZHANG K L Y.Applications of hydrophilic interaction and mixed-mode liquid chromatography in pharmaceutical analysis[J].J Chromatogr A,2025,1739:465524.

[21]CHI C K, ZHOU Y, YAO Z P.Algorithms for de-novo sequencing of peptides by tandem mass spectrometry:A review[J].Anal Chim Acta,2023,1268:341330.

[22]谢博,傅红,杨方.生物活性肽的制备、分离纯化、鉴定以及构效关系研究进展[J].食品工业科技,2021,42(5):383-391.

[23]NEAGU A N, JAYATHIRTHA M, BAXTER E, et al.Applications of tandem mass spectrometry(MS/MS) in protein analysis for biomedical research[J].Molecules,2022,27(8):2411.

[24]WEI D, FAN W L, XU Y.Identification of water-soluble peptides in distilled spent grain and its angiotensin converting enzyme(ACE)inhibitory activity based on UPLC-Q-TOF-MS and proteomics analysis[J].Food Chem,2021,353:129521.

[25]孙金沅,姜云松,刘国英,等.白酒酒醅中两种多肽的鉴定及其抗氧化和降血压功能评价[J].食品与发酵工业,2019,45(18):1-8.

[26]张美铃,赖心仪,林珠灿,等.基于液相色谱-串联质谱肽组学技术鉴定地龙制剂中的多肽及含量检测[J].分析科学学报,2024,40(2):199-205.

[27]徐岩,张荣,吴群,等.白酒中生物活性物质脂肽类化合物的鉴定及其功能的研究[J].酿酒科技,2014(12):1-4,7.

[28]WU J H,HUO J Y,HUANG M Q,et al.Structural characterization of a tetrapeptide from sesame flavor-type Baijiu and its preventive effects against AAPH-induced oxidative stress in HepG2 cells[J].J Agr Food Chem,2017,65(48):10495-10504.

[29]PENG L,KONG X, WANG Z, et al.Baijiu vinasse as a new source of bioactive peptides with antioxidant and anti-inflammatory activity[J].Food Chem,2021,339:128159.

[30]XU B,DONG Q,YU C,et al.Advances in research on the activity evaluation,mechanism and structure-activity relationships of natural antioxidant peptides[J].Antioxidants,2024,13(4):479.

[31]曾文俊,吕彩梦,丁建宝,等.体外抗氧化活性评价方法的反应机理研究进展[J].化学与生物工程,2022,39(12):13-19.

[32]MENG D,ZHANG P,LI S,et al.Antioxidant activity evaluation of dietary phytochemicals using Saccharomyces cerevisiae as a model[J].J Funct Foods,2017,38:36-44.

[33]ZHANG H,YIN M,HUANG L,et al.Evaluation of the cellular and animal models for the study of antioxidant activity: A review[J].J Food Sci,2017,82(2):278-288.

[34]WU J H, SUN B, LUO X, et al.Cytoprotective effects of a tripeptide from Chinese Baijiu against AAPH-induced oxidative stress in HepG2 cells via Nrf2 signaling[J].RSC Adv,2018,8(20):10898-10906.

[35]JIANG Y,SUN J,YIN Z,et al.Evaluation of antioxidant peptides generated from Jiuzao(residue after Baijiu distillation)protein hydrolysates and their effect of enhancing healthy value of Chinese Baijiu[J].J Sci Food Agr,2020,100(1):59-73.

[36]ZHANG L,JIANG Y,YIN Z,et al.Isolation and evaluation of two angiotensin-I-converting enzyme inhibitory peptides from fermented grains(Jiupei) used in Chinese Baijiu production[J].RSC Adv, 2018, 8(65):37451-37461.

[37]JIANG Y,SUN J,ZHAO D,et al.Assessment of in vivo antioxidant activity of a tripeptide Ala-Tyr-Ile from Jiuzao(a by-product of Baijiu distillation)protein hydrolysates and its stability in Baijiu[J].J Food Process Preserv,2021,45(2):e15163.

[38]JIANG Y,YIN Z,ZHAO J,et al.Antioxidant mechanism exploration of the tripeptide Val-Asn-Pro generated from Jiuzao and its potential application in Baijiu[J].Food Chem Toxicol,2021,155:112402.

[39]JIANG Y,KANG Q,YIN Z,et al.Content changes of Jiupei tripeptide Tyr-Gly-Asp during simulated distillation process of Baijiu and the potential in vivo antioxidant ability investigation[J].J Food Compos Anal,2021,102:104034.

[40]霍嘉颖,孙宝国,郑福平,等.白酒中一种三肽Arg-Asn-His的鉴定及其细胞内抗氧化活性[J].食品科学,2018,39(23):126-133.

[41]HUO J,LUO X,HUANG M,et al.Identification and antioxidant activity of a novel peptide from Baijiu[J].Int J Pept Res Ther,2020,26(3):1199-1210.

[42]HUO J, MING Y, LI H, et al.The protective effects of peptides from Chinese Baijiu on AAPH-induced oxidative stress in HepG2 cells via Nrf2 signaling pathway[J].Food Science and Human Wellness,2022,11(6):1527-1538.

[43]LIU X G,CHANG R,ZHOU Z L,et al.Conversion of Baijiu distillers'grains to functional peptides:process optimization and antioxidant activity evaluation[J].J Funct Foods,2023,108:105722.

[44]吴继红.芝麻香型白酒中多肽的抗氧化活性及其对白酒风味影响的研究[D].广州:华南理工大学,2018.

[45]魏冬,范文来,徐岩.应用UPLC-Q-TOF-MS鉴定白酒酒糟中的水溶性多肽[J].食品与发酵工业,2019,45(5):203-207.

[46]DU A,JIA W.Virtual screening,identification,and potential antioxidant mechanism of novel bioactive peptides during aging by a short-chain peptidomics, quantitative structure-activity relationship analysis, and molecular docking[J].Food Res Int,2023,172:113129.

[47]ZHANG R, HU X, LUO Y, et al.Distillers' grains peptides scavenge free radicals and influence volatile compounds of Chi-aroma Baijiu[J].Appl Sci,2024,14(20):9326.

[48]CHEN L,CHEN S,RONG Y,et al.Identification and evaluation of antioxidant peptides from highland barley distiller's grains protein hydrolysate assisted by molecular docking[J].Food Chem,2024,434:137441.

[49]孟云,徐宇航,吴龙,等.Caco-2单细胞模型及共培养模型的应用进展[J].中国药学杂志,2023,58(14):1271-1275.

[50]WIRTZ S,POPP V,KINDERMANN M,et al.Chemically induced mouse models of acute and chronic intestinal inflammation[J].Nat Protoc,2017,12(7):1295-1309.

[51]傅丽娟,邢路娟,张万刚.食源性抗炎活性肽的研究进展[J].中国食品学报,2022,22(8):343-352.

[52]蒋健敏,陈民利.实用医学实验动物学[M].杭州:浙江人民出版社,2009:35-44.

[53]JIANG Y S,WANG R,YIN Z T,et al.Optimization of Jiuzao protein hydrolysis conditions and antioxidant activity in vivo of Jiuzao tetrapeptide Asp-Arg-Glu-Leu by elevating the Nrf2/Keap1-p38/PI3K-MafK signaling pathway[J].Food Funct,2021,12(11):4808-4824.

[54]关祉成,马燕飞,林沛纯,等.酱香型白酒寡肽抗Hp感染胃黏膜上皮细胞炎性损伤的作用[J].中国食品学报,2024,24(9):122-130.

[55]ZHAO D R,JIANG Y S,SUN J Y,et al.Amelioration of 4-methylguaiacol on LPS-induced inflammation in THP-1 cells through NF-kappa B/I kappa B alpha/AP-1 and Nrf2/HO-1 signaling pathway[J].J Funct Foods,2019,55:95-103.

[56]王澳冬,曾庆,马昊鑫,等.鱼源性抗炎肽的种类及其作用机制研究进展[J].食品科技,2024,49(9):116-123.

[57]段秀,张玉锋,庄永亮.食源性血管紧张素转化酶抑制肽研究进展[J].食品工业科技,2012,33(20):388-393.

[58]KHURANA V, GOSWAMI B.Angiotensin converting enzyme (ACE)[J].Clin Chim Acta,2022,524:113-122.

[59]KO S C,JUNG W K,LEE S H,et al.Antihypertensive effect of an enzymatic hydrolysate from Styela clava flesh tissue in type 2 diabetic patients with hypertension[J].Nutr Res Pract,2017,11(5):396-401.

[60]WU Q,ZHONG C,ZENG G,et al.Identification and characterization of a novel tetrapeptide from enzymatic hydrolysates of Baijiu byproduct[J].Food Science and Human Wellness,2022,11(6):1641-1649.

[61]WEI D, FAN W, XU Y.In vitro production and identification of angiotensin converting enzyme (ACE) inhibitory peptides derived from distilled spent grain prolamin isolate[J].Foods,2019,8(9):390.

[62]霍嘉颖,黄明泉,吴继红,等.草原王白酒中多肽的分离鉴定及其ACE抑制活性研究[C]//中国食品科学技术学会.中国食品科学技术学会第十六届年会暨第十届中美食品业高层论坛论文摘要集.武汉:中国食品科学技术学会,2019:131-132.

[63]YIN Z, YAN R, JIANG Y, et al.Identification of peptides in Qingke Baijiu and evaluation of its angiotensin converting enzyme(ACE)inhibitory activity and stability[J].Food Chem,2022,395:133551.

[64]SU H, FAN W, XU Y, et al.Preparation, identification, and molecular docking of novel angiotensin-converting enzyme inhibitory peptides derived from rice-based distillers'spent cakes[J].J Sci Food Agr, 2024,104(11):6506-6517.

Progress in bioactive peptides in Baijiu,fermented grains and distiller's grains

ZENG Yuting1,2,HU Siqi3,LIU Hongqin1,2,HUANG Mingquan1,2*
(1.Key Laboratory of Brewing Molecular Engineering of China Light Industry,Beijing Technology and Business University,Beijing 100048,China;2.Key Laboratory of Geriatric Nutrition and Health of the Ministry of Education,Beijing Technology and Business University,Beijing 100048,China;3.Jiangxi Province Key Laboratory of Traditional Chinese Medicine Pharmacology,Institute of Traditional Chinese Medicine Health Industry,China Academy of Chinese Medical Sciences,Nanchang 330115,China)

Abstract:In recent years,with the growing emphasis on healthy diets and functional foods,bioactive peptides have garnered significant attention due to their potential nutritional value and physiological functions.At present,although some studies have reported the existence of bioactive peptides in Baijiu,fermented grains(Jiupei)and distiller's grains(Jiuzao),systematic research is still insufficient.In this paper,the preparation,separation,purification and identification methods of peptides were summarized,and the research progress of peptides with antioxidant,anti-inflammatory and antihypertensive activities in Baijiu, Jiupei and Jiuzao was systematically reviewed.Finally, the future research directions of bioactive peptides in Baijiu,Jiupei and Jiuzao were prospected,and corresponding suggestions were put forward.Through in-depth excavation of bioactive peptides in the Baijiu brewing process,it aimed to provide theoretical foundation for the healthy development of the brewing industry,and provide new ideas for the resource comprehensive utilization of brewing by-products and the innovative development of the Baijiu industry.

Key words:Baijiu;fermented grains;distiller's grains;peptides;separation and identification;functional activity

中图分类号TS261

文章编号:0254-5071(2025)06-0001-07

doi: 10.11882/j.issn.0254-5071.2025.06.001

引文格式曾育婷,胡思齐,刘红芹,等.白酒、酒醅及丢糟中生物活性肽的研究进展[J].中国酿造,2025,44(6):1-7.

收稿日期2025-01-05

修回日期:2025-04-21

基金项目十四五重点研发计划项目子课题(2022YFD2101205)

作者简介曾育婷(1998-),女,硕士研究生,研究方向为酿造副产物的利用。

*通讯作者黄明泉(1977-),男,教授,博士,研究方向为白酒、黄酒的风味化学以及酿造副产物的综合利用。