蜂王浆,又称蜂皇浆,是青年工蜂咽下腺和上颚腺分泌的浆状物质,是蜂王终身的食物。蜂王浆具有众多营养保健功能,具有调节免疫力、抗菌消炎、抗衰老、抗肿瘤、降血压、降血糖和促进细胞生长等功能。另外,蜂王浆还具有抗疲劳、降血脂、改善睡眠、保护肝脏、护肤养颜等作用,是一种珍贵的天然食物,被称为“液体黄金”。

我国是世界上生产和输出蜂王浆最多的国家,大部分蜂王浆产品均为原料产品,但蜂王浆本身口感辛辣,粘稠,溶解性欠佳,这些感官和理化特性制约了蜂王浆的市场空间和经济价值。蜂王浆中富含蛋白质,其蛋白含量约占蜂王浆干物质的30%~50%。

从营养学角度,蜂王浆作为原料产品也严重制约了其蛋白质的利用价值,从蜂王浆中提取分离出的大部分成分为大分子量的蛋白质,不能直接被人体吸收,在体内的作用机制存在一定的模糊性。生物活性肽是源于蛋白质的具有生理作用的肽类化合物,具有多种人体代谢和生理调节功能,比原料蛋白更容易消化吸收,具有更优异的理化特性、营养特性和生物学活性。

除此之外,生物活性肽的食用安全性高,近年来,国内外学者开展了一系列天然动、植物蛋白源多肽的分离纯化、结构鉴定和功能活性研究。目前,针对蜂王浆,研究较多的是蜂王浆蛋白的鉴定和生物学活性,而针对其蜂王浆蛋白酶水解后的产物则研究较少,尤其是对蜂王浆蛋白酶解产物的结构组成和降血糖活性研究更少。

蜂王浆蛋白肽氨基酸组成

本实验制备的蜂王浆蛋白肽经氨基酸仪分析,氨基酸的总量为82.19%,其中含量最高的氨基酸为天门冬氨酸(15.15%),其次是谷氨酸(10.36%)和亮氨酸(7.00%)。生物活性肽的氨基酸组成与其活性密切相关,有研究者从动物蛋白中分离得到一系列抗氧化多肽,通过对这些多肽的氨基酸序列进行分析发现,这些抗氧化多肽的末端多为酪氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、丙氨酸、组氨酸和亮氨酸,占总氨基酸的30%左右。由表3可知,针对蜂王浆蛋白肽,上述6种氨基酸占其氨基酸总量的28.80%,其中 亮氨酸含量 为7.00%,苯丙氨酸含量为4.19%,这些氨基酸的存在可能直接影响着蜂王浆蛋白肽的抗氧化活性。

在0~2 mg/mL浓度范围内,蜂王浆蛋白肽对α-葡萄糖苷酶的抑制率随着浓度增大而升高,2 mg/mL后升高缓慢,浓度为20 mg/mL时,抑制率为63.86%,其IC50值为6.94 mg/mL。而阿卡波糖浓度为5 mg/mL时,其对α-葡萄糖苷酶的抑制率高达95.14%。

试验结果表明,蜂王浆蛋白肽具有一定的降血糖活性,其活性低于阳性对照药物阿卡波糖,这可能是因为蜂王浆蛋白肽是粗酶解产物,未经进一步的分离纯化。药物阿卡波糖虽然能较好地控制血糖,但长期服用容易产生耐药性,同时会伴随着许多不良反应和副作用。

蜂王浆蛋白肽作为天然产物,食用安全性高,目前尚未见有关于抑制α-葡萄糖苷酶活性的蜂王浆蛋白肽报道。因此,基于本实验研究的蜂王浆蛋白酶解产物具有一定的α-葡萄糖苷酶抑制活性,可进一步对酶解产物进行分离纯化,筛选出高活性的多肽单一组分,对于糖尿病的治疗具有重要的意义。

蜂王浆蛋白肽体外抗氧化活性

ABTS自由基清除能力

不同质量浓度的蜂王浆蛋白肽和VC对ABTS自由基的清除率随着质量浓度的增大而增加,呈现出一定的剂量依赖效应。在0~2.0 mg/mL浓度范围内,VC对ABTS自由基的清除率随着浓度增大而迅速升高;浓度为2.0 mg/mL时,其ABTS自由基清除率高达88.91%。相同质量浓度情况下,蜂王浆蛋白肽对ABTS自由基的清除率低于VC,尤其当浓度大于5 mg/mL时,升高缓慢。蜂王浆蛋白肽浓度为20.0 mg/mL时,其清除率为54.03%,对ABTS自由基清除能力的IC50值为14.18mg/mL。

羟自由基清除能力

在0~1.0 mg/mL浓度范围内,蜂王浆蛋白肽与VC的羟自由基清除能力与质量浓度之间存在明显的线性关系;质量浓度为1.0 mg/mL时,蜂王浆蛋白肽对羟自由基的清除率高达74.24%,相同浓度下VC的清除率为89.53%。当浓度大于1.0mg/mL时,两者对羟自由基的清除率均升高缓慢,蜂王浆蛋白肽清除羟自由基能力的IC50值为0.45 mg/mL,显著低于文献报道的鳀鱼酶解肽及鲍鱼蛋白肽对羟自由基的清除能力。一般认为某种物质的IC50低于10.0 mg/mL时,说明其具有良好的抗氧化性。

超氧阴离子和DPPH自由基清除能力

不同质量浓度的蜂王浆蛋白肽对超氧阴离子和DPPH自由基清除能力的影响趋势,类似于对ABTS自由基的清除效果,蜂王浆蛋白肽浓度为20.0 mg/mL时,对超氧阴离子和DPPH自由基的清除率分别为62.79%和51.10%,IC50值分别为11.02和18.38 mg/mL,远高于文献报道的鳀鱼酶解肽及鲍鱼蛋白肽对DPPH、超氧阴离子自由基等的清除能力。

蜂王浆蛋白肽对ABTS、超氧阴离子和DPPH自由基具有类似的清除效果,而对羟自由基清除能力呈现不一样的影响趋势,这可能是由于对ABTS、超氧阴离子和DPPH自由基的清除是基于电子传递方法,而对羟自由基的清除是基于氢传递方法导致的。

以上结果表明,蜂王浆蛋白肽对羟自由基具有较强的清除能力,同时还具有一定的ABTS、超氧阴离子和DPPH自由基清除能力。多肽的抗氧化活性同样与其氨基酸序列有关,有研究表明由2~4个氨基酸分子组成的小肽,当其C-端氨基酸残基多为芳香族氨基酸(Trp、Tyr)和Pro、His,同时N-端多含疏水性氨基酸Val、Leu、Ile、Ala、Lys时,其抗氧化活性尤其高。由此可知,蜂王浆原蛋白本不具抗氧化活性,通过蛋白酶的水解,可以释放出具有类似以上结构特征的小分子肽类化合物,从而产生抗氧化活性。

结论:

蜂王浆中富含蛋白质,本研究筛选了制备蜂王浆降血糖及抗氧化活性肽的最佳蛋白酶,酶解工艺条件为:酸性蛋白酶,酶添加量为6000 U/g,酶解温度为43 ℃,酶解pH为4.0,酶解时间为4 h,料液比为1∶10。体外降血糖及抗氧化活性实验结果表明,蜂王浆蛋白肽具有一定的抑制α-葡萄糖苷酶能力和清除ABTS自由基、DPPH自由基和超氧阴离子能力及较强的羟基自由基清除能力。由于本研究制备的蜂王浆蛋白肽是粗酶解物,因此对于蜂王浆蛋白肽的分离纯化、结构功能鉴定等方面还有待于今后的进一步研究,深入挖掘高活性的蜂王浆蛋白肽组分,发挥蜂王浆的营养功效。

(蜂王浆蛋白肽的制备及其降血糖和抗氧化活性研究;朱作艺 张玉 王君虹 李雪 王伟;浙江省农业科学院农产品质量标准研究所 农业农村部创意农业重点实验室;食品工业科技 2020,41(17),45-50+57;)