海洋活性肽因其抗氧化、抗高血压和抗动脉粥样硬化等生物学特性以及溶解性、起泡性和乳化性等功能特性被广泛关注，这些特性缘于其化学组成和物理结构。海洋活性肽主要从软体动物、甲壳动物、鱼类、藻类和一些海洋副产品（贝类、鱼皮、内脏和肌肉）中提取，是生物活性肽的良好来源，在食品、制药和化妆品行业有潜在的应用。

　　山东理工大学农业工程与食品科学学院的闫洪波、楚英珂、朱兰兰

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　　1多肽的生物利用度

　　多肽在体外的活性可能与在体内不同，经口摄入多肽时，人体的消化系统可能会降低其生物活性，因此常通过体内和体外实验分析多肽的生物利用度。体外实验通常需要模拟胃肠道环境，分析多肽能否被小肠吸收；最后，还需要对细胞膜内、外溶液中的多肽进行生物活性测试。为探究多肽在目标靶点的作用机理，多肽的体内活性研究（动物实验和临床研究）也是必要的，体内活性实验主要验证多肽的胃肠道消化率和溶解度、吸收、分布、利用率及最佳剂量等。

　　为提高多肽的生物利用度，通常可制备多肽微胶囊和多肽纳米胶囊，降低胃肠消化系统对多肽的消化作用。一些常见的多肽包埋运载系统见图2。对于多肽的包埋，需要研究多肽的运载系统和终产品特性。对于活性肽本身，除分析其分子质量、电学性质、极性、溶解度、表面活性和稳定性外，还需要研究包埋后多肽颗粒的组成、大小和形状、界面属性和聚集状态等特性。

　　2海洋生物活性肽的生物学特性

　　海洋生物活性肽的来源主要有藻类、软体动物、鱼类和甲壳类动物，近5年有关这些来源活性肽的制备方法及产物特点的研究分别如表1～3所示。海洋活性肽具有抗动脉粥样硬化、抗癌、抗凝血、抗糖尿病、抗炎、抗高血压、抗菌和抗氧化的活性，其中抗高血压和抗氧化活性被广泛研究。从藻类中分离得到的抗癌和抗菌肽较少，抗菌和抗炎肽常源于软体动物。此外，一些研究结果显示了多肽往往同时具有多种生物活性，如常同时具备抗氧化和抗高血压作用。

　　2.1抗动脉粥样硬化活性

　　在动脉粥样硬化中，动脉阻塞是由减少血流的病变或斑块的形成引起的。这些斑块主要由胆固醇等脂质在动脉膜空间中大量积累导致。关于海洋肽抗动脉粥样硬化活性的近期研究很少。

　　2.2 抗癌活性

　　一些天然化合物已被证明具有抗癌作用，如类黄酮、类胡萝卜素、酚酸、异硫氰酸酯、姜黄素、白藜芦醇。抗癌肽（ACPs）和蛋白质数据库（CancerPPD）（http://crdd.osdd.net/raghava/cancerppd/）中约有3491种多肽具有抗癌活性，这些多肽通过与癌细胞特定位点结合，抑制癌细胞分裂或诱导癌细胞凋亡来发挥作用。ACPs的功效和作用机制已被广泛研究，天然的宿主防御肽具有抗菌或抗真菌活性，已在不同的生物体中发现。与单克隆抗体和检查点抑制剂相比，ACPs体积更小，溶解度更高，具有更好的药代动力学和更高的细胞吸收率，可以增强其效力和疗效。许多天然多肽，如普立肽（plitidepsin）、微管蛋白聚合抑制剂、地地霉素B和海洋环脂肽都已被用于临床试验，用于治疗各种癌症。弄清这些肽的构效关系有助于肽基药物的设计和开发。

　　2.3 抗凝血活性

　　凝血因子可以止血和修复受损的血管，抗凝剂作为一种治疗药物，通过延长凝血时间或阻止凝血来干扰凝血机制。目前主要的商业抗凝剂是肝素，然而其副作用较多。阿司匹林和氯吡格雷也具有抗凝血效果，但同样存在出血风险，而海洋活性肽无细胞毒性，具有替代这些药物的潜力。现有研究中海洋抗凝剂化合物主要是多糖和蛋白聚糖。目前海洋来源的有抗凝血活性多肽的主要源自藻类（条斑紫菜）、贻贝（长牡蛎、紫贻贝）、螠虫（单环刺螠）。所有多肽经过体外测试均显示出延长活化部分凝血活酶时间，且呈剂量-效应关系。海洋源活性肽可能是良好的肝素替代品，通常具有抗凝血活性的多肽分子质量均小于3.5 kDa，大部分低于2.5 kDa。因此，考虑到已识别的抗凝肽的低分子质量，可以过滤筛选分子质量低于3 kDa的抗凝血活性肽。然后需要进一步的研究，以评估它们是否显示出类似肝素的副作用。

　　2.4 抗糖尿病活性

　　活性肽具有抑制葡萄糖苷酶、α-淀粉酶或DPP-IV的能力，为糖尿病治疗开辟了新的途径。抗糖尿病多肽最早是从牛奶和大豆蛋白中提取的，但是海洋来源抗糖尿病多肽的研究一直在增加，特别是在鱼类中。鲜有关于贻贝多肽抗糖尿病活性的研究。在紫菜中分离的抗糖尿病活性肽（GGSK和ELS）可抑制α-淀粉酶活性，从而控制血液中的葡萄糖水平。几乎所有抗糖尿病肽的分子质量都很小，一般小于1000 Da。这些肽大部分具有体外DPP-IV抑制作用，部分抗糖尿病多肽通过抑制α-淀粉酶活力从而控制血糖水平。

　　2.5 抗炎活性

　　炎症是免疫系统对有害刺激的反应，它是身体防御机制的一部分。巨噬细胞在免疫反应中起着重要作用，免疫系统经刺激后，巨噬细胞可以分泌多种炎症介质。此外，干扰素γ、促炎细胞因子（TNF-α、IL-6和IL-1b）和革兰氏阴性细菌脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）可激活巨噬细胞。大多数抗炎活性肽是从软体动物中提取的。从藻类、鱼类和甲壳类动物中分离出多肽的文献很少。

　　2.6 抗过敏活性

　　肥大细胞、嗜碱性粒细胞和嗜酸性粒细胞在过敏反应的起始和传播中起关键作用。组胺是一种与急性炎症反应相关的重要媒介，与多种过敏反应有关。因此，抗过敏药物的主要靶点是抑制肥大细胞的降解和组胺的产生。从巨大螺旋藻中提取的海洋肽的抗过敏活性已有相关体外试验研究，多肽LDAVNR（P1肽）和MMMLDF（P2肽）均表现出剂量依赖的抗过敏活性。

　　2.7 抗高血压活性

　　抑制肾素-血管紧张素系统中两种限速酶（ACE-I或肾素酶）的活性可以控制高血压。在海洋资源中，抗高血压肽已在鱼类、贻贝和藻类中进行了研究。大多数发现的抗高血压肽分子质量低于1.5 kDa，ACE抑制活性具有剂量-效应关系。

　　2.8 抗菌活性

　　AMPs是先天免疫防御的主要成分之一，通常AMPs是由12～50个氨基酸组成阳离子多肽，具有两亲性结构特征。AMPs的阳离子特性是其具有活性的主要原因，其可通过静电引力特异性地结合微生物细胞膜中带负电荷的LPS。AMPs主要通过两种不同的途径发挥抗菌作用：直接杀死微生物和调节免疫系统。根据作用靶点位置，直接杀死微生物通过两种不同的机制实现：非膜靶向机制和膜靶向机制。膜靶向肽破坏细胞膜，而非膜靶向肽阻碍细胞内关键代谢过程，如核酸和蛋白质的合成。如图3所示，AMPs可根据生物来源、理化性质、生物功能、共价键合模式、生物合成、分子靶标和二级结构进行分类。

　　海洋无脊椎动物体内防御机制中之一是具有抗菌活性多肽。从海洋贻贝中已经纯化和鉴定了几种AMPs，例如，紫贻贝（Mytilusgalloprovincialis）胃蛋白酶水解得到贻贝肽Myticin C，其具有抗病毒活性，可抵抗人类单纯性疱疹病毒1和2。

　　2.9 抗氧化活性

　　大型藻类被认为是天然生物活性化合物的重要来源，特别是那些具有抗氧化活性的化合物。在藻类中鉴定出的具有抗氧化活性的化合物主要有叶绿素和衍生物、类胡萝卜素、VE和VC、藻黄质、酶、椰孢素类氨基酸、多糖和多酚。目前研究最多的抗氧化肽机制有：抑制脂质过氧化、清除自由基和金属络合能力。研究结果主要集中在清除羟自由基、过氧自由基、DPPH自由基和ABTS阳离子自由基的能力上。此外，只有少数研究评估了多肽对DNA和细胞的保护作用及氧自由基吸收能力。

　　2.10 其他活性

　　其余的海洋活性肽活性研究中，从鱼或副产物中提取的胶原蛋白水解物是一种有前途的功能食品的成分，通过提高皮肤胶原蛋白含量，来促进皮肤改善可以预防皮肤衰老，此外，研究表明海洋AMPs可以通过调节成骨合成途径而发挥抗骨质疏松作用

　　3 海洋活性肽的功能性质

　　蛋白质或蛋白质水解物的功能特性受其分子质量、物理结构、氨基酸组成和序列、电荷、疏水性/亲水性比以及与其他成分相互作用的影响。海洋蛋白质的酶解已被用于改善蛋白质的功能性质，特别是鱼的副产物。食品配方中最重要的性质是乳化能力和稳定性、溶解度和脂肪结合能力，蛋白质水解可以增强这些特性。

　　3.1 溶解性

　　蛋白酶水解度越高，溶解度越好。pH值为6或7可增加鲑鱼副产物水解物的溶解度。水解度较高的水解产物在pH 6～10的条件下具有较好的溶解性。通过碱性蛋白酶和风味蛋白酶水解金带细鲹鱼制备的蛋白水解物在pH 2～12条件下蛋白溶解度可达85%以上。此外，通过美拉德反应提高蛋白水解物溶解性是其功能改性的有效途径，探索精准控制食源蛋白水解物与糖类物质美拉德反应进程，对提高其溶解性也具有重要意义。

　　3.2 乳化性质和发泡性能

　　多肽的长度和乳化能力相关，因为较小的多肽具有较低的乳化性能，另一方面，更大的肽或疏水性更强的肽ESI更高。从鱼的肌肉、皮肤和副产物（头部、内脏、鳍等）中提取的鱼蛋白水解物（FPH），表现出良好的溶解性、起泡和乳化性能。乳化能力和乳化稳定性并没有因水解程度而提高。水解度越高，肽段越小，乳化性能越弱。蛋白水解物的乳化性质受溶解度、肽的分子质量和氨基酸序列、水解程度、肽的乙酰化程度、使用的酶种类、提取溶剂、环境pH值等因素的影响。

　　3.3 保水性和脂肪结合能力

　　在FPH中，高溶解度会降低保水能力。具有较低分子质量肽的FPH表现出较高的持水能力。多肽或蛋白质水解物的脂肪结合能力是某些食品（肉类和糖果）所需要的特性，它也会影响食品的味道。蛋白质的容重、水解度和酶-底物特异性都可能影响酶的活性。

　　4 海洋活性肽的工业应用

　　4.1 当前工业应用

　　生物活性肽可用于不同的工业领域。在食品工业中，几种含有生物活性多肽的乳制品已经商业化。微藻在化妆品中的应用越来越受到人们的关注，特别节旋藻和小球藻。抗氧化肽在食品包装中的应用也很有意义，因为脂质氧化是食品变质的主要原因之一，为防止变质，抗氧化剂被用作食品添加剂或在受控气氛中包装以限制氧气的存在。一些含有FPH和多肽的产品已经在日本作为功能食品出售。在美国和加拿大功能食品市场，通过酶水解深海白鱼蛋白制备的多肽作为膳食补充剂有助于调节肠道功能，自溶法制备的大西洋鲑鱼鱼蛋白水解多肽，可用于运动营养补充剂。在英国功能食品市场，由酶水解鱼蛋白获得的多肽作为膳食补充剂，调节情绪性压力症状。超过60种多肽已经被FDA批准在医学上应用，大量的临床前研究正在进行中。一些基于海洋多肽的药物已经获得了FDA的批准，其他药物正在进行临床试验。然而，大多数来自海洋物种的肽或水解物只在体外进行了测试，少有研究进行了人体实验。

　　4.2 未来工业应用

　　与常见农作物（小麦和大豆）相比，海洋藻类储量丰富、易于生产、生物量高、富含蛋白质、更易获取，因此从藻类中分离出的有益活性肽极具工业应用潜力。近年来，相关学者研究了很多海洋多肽，并表征了一些重要的生物活性，但目前研究仍有很多不足，如藻类蛋白质含量随季节、温度和捕捞地点的变化而改变。因此，蛋白质含量是影响藻类活性肽制备的一个关键因素。

　　4.2.1 在制药和营养中的应用

　　具有抗高血压、抗凝血、抗菌和抗氧化作用的多肽可能对疾病的预防或治疗有作用。一些来自海洋的多肽已经进行了临床试验，但大多数研究都是基于体外实验，为了进一步将多肽用作营养药品和药物，则必须进行体内实验以了解其具体效果。

　　4.2.2 在食品工业中的应用

　　AMPs对一些细菌和真菌菌株具有抑制作用有助于食物的保存，具有很高的作为食品防腐剂的潜力。微藻细胞壁往往由于其纤维素性质难以消化，导致食用蛋白质效率低。然而，从微藻中制备的蛋白质水解物显示出更高的消化率和更高的肽和氨基酸生物有效性，增加了它们的食品应用价值。未来开发和研究应突出海洋生物肽在人类营养中的几个优势，以增加其在食品中的应用。

　　4.2.3 在化妆品工业中的应用

　　抗氧化多肽的开发对化妆品行业的发展具有重要意义，一方面，抗氧化多肽可清除体内自由基，具有防止皮肤老化和皮肤紊乱的功能；另一方面，抗氧化多肽可防止脂质氧化，进而延长商品的保质期。从一些藻类中提取的多肽可用于皮肤和头发护理的化妆品配方中，如身体乳液、洗发水、头发修复剂、染发剂、肥皂等。

　　4.3 涉及多肽应用的问题

　　尽管生物活性肽的应用有很大的可能性，但在人类健康和最终产品特性方面仍应考虑一些问题。一些海洋物种，尤其是贝类，在很大程度上被描述为过敏原。蛋白质分解成多肽可能保留原蛋白质的过敏原性质，因此，生物活性多肽在应用前必须测试其过敏原性。为了了解多肽的潜在致敏性，应该了解原始基质是否与致敏性有关，应进行体外研究、免疫学方法和动物研究等试验，在最后阶段，应进行临床试验，如皮肤试验和其他临床试验，以确定这些化合物是否适合用于食品或化妆品。由于来自动植物的多种蛋白和多肽被证实具有细胞毒性作用，可能导致癌症和其他并发症，因此要对这些多肽进行细胞毒性分析。此外，人类摄入的蛋白质和多肽的类型可能对人类肠道菌群是有利的也可能是不利的。有些肽可以维持或促进肠道益生菌的生长，然而，不可消化蛋白质是一个值得关注的问题，因为它们会增加患炎症性肠病、CVD、癌症或糖尿病的风险。蛋白质水解物与苦味有关，这是食品工业中存在的一个问题。为了去除这种苦味，研究人员采用了溶剂选择性萃取、微孔树脂和活性炭吸附、外肽酶酶解、美拉德反应、“质体反应”和包封等方法。另一方面，为了掩盖最终产品中的苦味，肽可以与食品添加剂、甜味剂和香料混合。此外，多肽的生物活性可能随着食品加工或与其他成分的相互作用而降低或改变。因此，需要进一步研究更好的方法或基质，以避免在食品中添加多肽时产生的异味或相互作用，防止多肽降解和生物活性的降低。

　　5 结语

　　海洋物种作为生物活性化合物的来源，具有多种生物活性与功能，在制药、食品、营养和化妆品行业具有潜在应用价值。此外，为了更深入地了解肽的应用，本文列举了生物利用度等问题。海洋生物活性肽是一个很有发展前景的领域，但目前在海洋生物活性肽领域的 应用还很匮乏。因此，有必要进一步研究生物活性肽在最终产品中的应用，以更好地了解它们的性能、潜力和消费者接受度。海洋的生物多样性高，相关产品存在大量高蛋白含量的废弃物。因此，利用海洋物种生产活性肽可促进社会可持续发展，有助于促进其未来在功能食品、医药产品和化妆品中的开发与应用。

　　作者简介

　　通信作者：

　　朱兰兰教授，博士生导师，山东理工大学农业工程与食品科学学院。山东省食品快速分析技术工程实验室副主任、山东省食品科学技术学会副秘书长、南极磷虾产业技术创新战略联盟副秘书长。

　　主要从事生鲜食品加工技术与装备研究，在甲壳类水产品绿色加工技术装备研究方面取得多项原创性成果。建立鱼虾多变量品质评价技术，研制虾脱壳清理、加工废水一体化处理等多项绿色清洁加工装备，并实现应用转化。主持国家、省部级项目15项，获省部级、行业协会等奖励3项，牵头或作为骨干制修订绿色食品行业标准7项。

　　第一作者：

　　闫洪波讲师，硕士生导师山东理工大学农业工程与食品科学学院。主要从事生鲜食品加工技术与生物发酵研究，发表SCI及中文核心论文10余篇，授权发明专利3项，获得市级科技进步奖二等奖1项、市级专利三等奖1项、行业协会奖励1项。