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关于蛋白质与蛋白肽的区别,您有了解多少?

作者: 陶明生 编辑: 朱兴华 来源: 东恒华道 发布日期: 2021.04.30
信息摘要:
小分子蛋白肽不是消化中间体,更是可被直接吸收的营养和活性物质。它不仅仅是营养,更是人体需要的重要生物活性物质。

1、重新认识蛋白肽

很多人认为胶原蛋白和胶原蛋白肽产品差不多,都是用鱼皮、猪皮、牛骨、猪骨做的,营养成分也差不多,功能效果也不会有很大差别。然而通过多厂家多产品横向对比,分子量1000道尔顿以下的胶原蛋白肽和2500道尔顿以上的胶原蛋白肽,以及5000~10000道尔顿的胶原蛋白产品其表现出来的效果完全不同。网上信息充斥,各种声音不一,在对论文和信息进行整理后,我们发现,实际上现在生物酶技术所生产的蛋白肽产品,由于分子量越来越小,品质提高,被人体吸收利用的方式也不同了,经过100多年人们不解的努力,已经逐步认清人体吸收蛋白质类物质的方式,从传统的蛋白质消化吸收学说(氨基酸吸收学说)到后来的小分子蛋白肽和氨基酸吸收学说。更基于此人们开始探索蛋白肽的真正价值作用,而这又是另一个故事了。

1901 年 Cohnheim 等[3]研究发现含有蛋白酶的肠黏膜提取物“erepsin”,证明了小肠中蛋白质的消化产物是氨基酸,进而提出了“传统的蛋白质消化吸收学说”,即蛋白质必须被完全水解为游离氨基酸( FAA) 才能被小肠吸收。这一传统理论一直延续到 1953 年,Agar 等[4]观察到完整 Gly-Gly 在大鼠肠道跨上皮的转运,证明除氨基酸外肠道还能完整地吸收转运双甘肽。1962 年 Newey 等[5]提出蛋白质水解产物的吸收存在第二种模式,即二肽是可以被 完 整 吸 收 的。此 后 Adibi 等[2]、Matthews[1]、Gardner 等[6]均证明了小肽可以被直接吸收。1983年,Ganapathy 等[7]描述了小肽转运吸收系统的存在并被 Fei 等[8]于 1994 年成功克隆出小肽载体PepT1,证明了寡肽尤其是小肽可不被消化成游离氨基酸,而是直接以肽的形式由载体转运进入细胞内。

从实际的过程中,我们可以发现,在肠胃环境中,多种蛋白酶的作用时间和效果确实可以将食物中的蛋白质分解成氨基酸,但并不是全部,更大的可能是随着食物被消化分解,蛋白酶进一步接触小分子蛋白肽的几率和效果也会逐步减弱,因此我们肠胃中的营养吸收应该是由游离氨基酸和小分子蛋白肽共存共同吸收才是最好的选择,作为生物机体,这种方式无疑是能量损耗最低和物资吸收效率最高的选择。小分子蛋白肽直接吸收进入小肠细胞的过程也在一定程度上促进小肠一系列的信息启动,引导小肠细胞加快吸收效率,调节肠道微生物菌群的生长,随着血液部分小分子多肽到达身体不同位置产生信息传递和功能活性效果。

小分子蛋白肽不是消化中间体,更是可被直接吸收的营养和活性物质。它不仅仅是营养,更是人体需要的重要生物活性物质。

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2、蛋白质的真实面目

随着健康食品、保健产品和健身产业的兴旺,蛋白质这个名字越来越多的出现在人们视野里。对其各种的说法也千奇百怪,本着严谨科学的态度,我们就来分别探讨下蛋白质的真面目:

蛋白质和糖类物质、脂类物质、核酸物质、水、无机盐等,都是人体和动植物的基本构成物质。生命的各种表现和特征正是在这些物质的基础层面上通过生物特有的新陈代谢功能实现的。作为一个有机的整体,生命对这些物质都有一定的需要,各种物质在生物体内也是出于某种平衡和稳定的状态。各种物质的功能和作用不同,比方糖类物质主要功能是提供能量,同时也参与很多机体代谢反应,可以调节一些反应的进程和速度;脂类参与能量的储存、激素的合成、关节的润滑、血管软化等功能。

同样的蛋白质在人体中,是最重要的生命物质基础之一,也是生命表现出新陈代谢的载体物质之一,甚至有人提出,仅凭蛋白质也可以构建最简单最基础的生命体(朊病毒)。今天我们就从基础结构和功能结构上看看蛋白质的到底是什么?

蛋白质是一类体积庞大,功能专一的分子团,是由二十多种天然氨基酸通过各种排列组合形成肽链,肽链再通过一定的连接、扭曲和缠绕,形成多肽结构,多个多肽结构通过一定的组合,最终形成蛋白质分子。由于这样的构建方式,使得蛋白质分子在某些位置具有一些专属的化学和生物学活性,例如:通过镁离子核心,捕捉阳光中光子能量的叶绿素蛋白分子,能量捕捉后将能量传递给ADP和ATP以及NAD,然后由辅酶蛋白负责将能量与二氧化碳和水结合,合成葡萄糖分子。这些类似的工作,每时每刻都在我们身体里发生,都是由蛋白质分子主导完成,当然其他的物质也起到关键作用,共同完成这个反应过程。

通过进一步分析和研究,蛋白质通过自身某些位置的电位差,以及一些电化学变化,可以实现信息的传导,例如脑神经细胞末梢的神经递质,通过改变电位差,形成电信号,迅速的传递和交换信息。

或许这样说不能得到所有的支持,然而蛋白质这类物质从根本上就是生命体本身,核酸类物质虽然是遗传物质,是生命的蓝图,却也要通过蛋白质的表达来实现生命特性,更像是蛋白质的辅助。其他的物质或者是提供能量,或者是提供环境,或者是传递物质和信息,或者是辅助蛋白质实现功能。可以说蛋白质是生命过程的核心物质。

随着生物医药的发展,人们也认识到药食同源的本质,就是其中的有效成分进入人体产生功能。而人体内源性物质,对人体的伤害是最小的,所以天然提取物日益被人们关注,天然动植物蛋白提取更是这个领域的前沿和热点。使用生物酶解技术获取的蛋白肽分子,分子量可以达到单肽链甚至更小的小肽分子,人体和生物体对其有明显的生物功能性反应。这些不只是营养物质,更是具有特定生物功能活性的肽分子。这就是近些年从社会到学术界都明确推崇的“肽学”,这个领域具有功能性、复杂性、多样性、天然性等特点,容易产生新的成果和产品,是社会价值、学术价值和经济价值的新焦点。

这就是蛋白质的真面目:平凡的价值焦点和技术高地。

3、三维结构的蛋白质和二维结构的蛋白肽

关于蛋白质的三维结构不是新话题,而蛋白肽的二维结构也早就深入研究。这些结构对于我们日常的身体健康和保健养生,还是有千丝万缕的联系的。

蛋白质的三维结构,有利于其功能段的活性实现,而烹饪的过程、加热的过程、以及腌制等手段,都可以破坏蛋白质的三维结构使其失去活性。然而这样做往往会使我们获得其他的结果,比方美味的口感、安全的食物。在生物酶解技术中,我们也常常使用温度的变化、酸碱的变化来使蛋白质的三维结构改变,从而为后续的酶解工作做准备。

其实工业提取动物蛋白的原理和过程很像我们在家日常的烹饪,比方南方家常的煲汤:首先是使用高温将肉和骨头中的蛋白变性,这时的蛋白受热收缩,三维结构紧致,可以杀灭大部分细菌,却不适合马上进行生物蛋白酶解,酶解在水溶液体系中有更好的效果,因此,在家里需要改文火慢慢煲,让蛋白质的三维结构慢慢在沸水中被破坏,结构上出现亲水的部分,从而形成溶解的大分子肉汤,三维结构破损时释放部分游离氨基酸,因此肉汤呈现独特的鲜美味道。在工业蛋白提取中,我们采用中温处理,这个过程同样可以杀死大部分细菌,而且由于温度不会突然升高,蛋白质的三维结构不会一下子紧缩,而出现适当的解旋,溶解的大分子蛋白碎片结构大小类似,出现的碎片游离氨基酸相对较少,在接下来的酶解过程中物料损失也会降低。

我们都知道肉汤在最后加上点盐,就会更加鲜美,其本质就是蛋白质的三维结构在蒸煮过程中逐步破碎,形成不大不小的一些水溶性蛋白分子,这些分子仍然具有一定的三维结构,当加入盐的时候,促进部分蛋白的三维结构进一步分解,释放更多的氨基酸,就使得汤更加鲜美。因此,在工业上,我们采用生物酶解的方法,高效的更深入的使溶解的三维结构的蛋白质分解成二维结构的氨基酸,经过中温蒸煮的三维结构蛋白质分子虽然变性失活,形成了部分亲水基团。但从结构上仍有很多位置具有一定的化学活性,容易相互作用,连成一体,或者和水组成一定的结构,所以这时的蛋白液具有一定的粘性,搅拌容易产生泡沫,泡沫不容易消失。而经过酶解变成二维结构的氨基酸小分子,结构变得简单,亲水基团最大程度释放和暴露,使得其水溶液粘性减弱,更接近水的状态。

微观上二维和三维结构的差异,导致了宏观上蛋白液的形状改变,在生物酶解提取蛋白的过程中也常用这些现象判断微观反应的程度和进程。而随着二维结构的产生,更多的游离氨基酸出现,体系中酸性逐步变强,形成微酸的蛋白肽溶液。

在蛋白质酶解工艺技术中,微观世界和宏观世界联系紧密,每个变化和状态都相互对应,只要从蛋白质的三维结构和蛋白肽的二维结构关系的角度出发,就能更好的理解生物酶解过程。而二维结构的蛋白肽,其生物活性和价值,都较三维结构的蛋白质有了较大的提升,同时三维结构的一些生物源特性也减弱,更加适合人体吸收和利用,关于人体吸收蛋白质和蛋白肽的话题,我们以后再进一步阐述。而二维结构的蛋白肽及其生物医学应用,正是现在生物医药领域的热点之一,生命科学时代也许就此开启蓬勃发展的新时代。

4、到底是营养还是药物?蛋白肽的真实功能

一直有人对蛋白肽、蛋白质、小分子蛋白等概念进行宣传,也有很多质疑的声音,到底蛋白肽有没有宣传的那些神奇的功能呢?我们试试从理性和常识的角度进行一次分析。

首先我们先弄清楚蛋白肽和蛋白质的区别:简单说,蛋白肽是蛋白质的一部分组成,多个蛋白肽组合成蛋白质分子,具有一定的宏观功能,蛋白质通过水解、酸碱或生物酶的作用可以分解成蛋白肽,进一步分解最终可以得到游离氨基酸。看起来蛋白肽既然是蛋白质的一部分,那其是否还具有一定的生物活性和功能呢?亦或者只有复杂的蛋白质才有生物活性?

其实氨基酸不是简单无序的组成蛋白肽,就像我们制造汽车,每个零部件都具有各自的功能和特点:火花塞可以产生电火花,活塞可以将燃烧的能量转化为运动,曲轴是配合活塞的关键可以把运动传动给轮胎齿轮组……而各种部件组合成发动机,各种结构最终组合成汽车。虽然汽车具有宏观的功能,同时,各个部件,即使是一个螺丝,也具有各自的功能,即使不在汽车中使用,也可以在其他配合的地方使用!这不只是营养层面的,也是生物活性层面的。

近30年诺贝尔生物奖很多关于蛋白肽的研究,其成果也在逐步改变人们的生活,虽然一些商业宣传但随着人们对相关技术的了解和认识,企业生产技术的完善,优质的产品进入市场,人们的健康生活将会越来越好。下面摘录一些诺贝尔奖的技术成果,以便从另一个角度认识蛋白肽:

1984年,美国生物化学家Robert Bruce Merrifield发现了肽,它对人体的生长发育、新陈代谢、疾病、衰老、死亡起着关键性的作用,并于当年获得了诺贝尔化学奖。

1986年,意大利生物学家Rita Levi-Montalcini和美国生物学家Stanley Cohen对肽进行深入研究,发现肽具有修复受损病变细胞、调节细胞生命周期、激活衰老细胞、调控细胞间离子代谢通道以及对人体各大系统的综合调理起着促进作用,获得了当年的诺贝尔医学奖。

1993年,艾伦西伯尔博士做出了肽在医学领域中对人体细胞和基因的修复、调理、激活作用的科研成果,其价值超过了人类历史上发现的任何一种物质,此项科研成果使得他获得了当年的诺贝尔奖。

1999年,美国Gunter Blobel教授发现信号肽控制蛋白质运输,获得诺贝尔化学奖。

2000年,瑞典科学家Arvid Carlsson研究脑神经传导讯息蛋白质分子机制,荣获诺贝尔化学奖。

2015年,美国&土耳其科学家Aziz Sancar、瑞典科学家Tomas Lindahl和美国科学家Paul Modrich因发现肽是细胞修复DNA的工具,荣获诺贝尔化学奖。

从以上内容,我们不难发现,蛋白肽不只是营养物质那么简单,更是人体重要的活性物质,参与各种生理机能和代谢过程。人体对蛋白肽的摄取也不仅仅是消化成氨基酸再吸收,而是可以通过特定的通道主动吸收,吸收进人体的蛋白肽也不只是蛋白质的建构营养材料,而是起到更多生理作用,促进或刺激一些生理代谢过程。这也解释了为什么大豆蛋白和牛肉蛋白虽然从最基础的氨基酸层面来说,都差不多,然而吃大豆蛋白和牛肉蛋白,人体的各项生理指标会有明显差异的地方。

从另一方面看,天然动植物水解的蛋白肽,也许具有更多我们忽视的生物学代谢功能,或许中草药配伍配方过程中,所制成的药剂某些蛋白肽或许起到不仅仅是营养的作用,而是通过改变生理代谢或生物活性,从而显现出特有的药性。这也许是中医药现代化突破的新视角。

总之,如果蛋白肽不仅仅是营养食品,不同的蛋白肽应该具有一定的生物活性和药用价值,摄取蛋白肽的方式可以更多考虑肠吸收,提高蛋白肽产品的吸收利用率。蛋白肽的领域还有太多谜团和探索空间,随着对其更多的认识,研究深入,蛋白肽产业必将有创造更大的价值。


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