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1. CN1784146 - Peptides having an ace inhibiting effect

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具有血管紧张素转化酶抑制作用的肽


                    发明领域
本发明涉及用于制备血管紧张素转化酶(ACE)抑制剂的某些特定 肽,本发明还涉及有ACE抑制剂作用的食品和加工此类食品的方 法。
                    发明背景
高血压被认为是引起心血管系统疾病(CVD)的主要危险因素之 一,机体调节血压的一个机理是通过肾素-血管紧张素系统来实现的。 该系统通过级联反应导致血管紧张素II的形成,血管紧张素II有强 烈的收缩血管、从而增高血压的效应。抑制该级联反应中的关键酶 之一:血管紧张素I转化酶(ACE),减少血管紧张素II的形成,可起 到降低血压的作用。长期人体干预研究显示,定期食入低剂量的ACE 抑制剂可将心血管系统疾病降低25%(Gerstein等(2000),The Lancet 355,253-259)。
食品中含ACE抑制剂是众所周知的,这样的食品可通过对奶及 其他奶制品进行发酵而制成。在一个安慰剂对照试验中观察到,酸 奶中的VPP和IPP降低高血压病人的血压。(Hata,Y et al.(1966),American Journal of Clinical Nutrition 64,767-771)
一个已经上市的且宣称“适用于轻度高血压患者”的发酵奶制 品是Calpis酸奶,经纤维二糖乳杆菌(Lactobacillus helveticus)和酿酒 酵母(Saccharomyces cervisiae)发酵制成,由日本的Calpis Food Industry 生产。另一个已经上市的发酵奶制品是Evolus,由芬兰的Valio生产, 号称是“欧洲第一个有助于降低血压的功能性食品”,经纤维二糖 乳杆菌株发酵而成。该制品含有经体外证实有ACE抑制作用的生物 活性肽(VPP和IPP),这些肽由水解酪蛋白产生。
另一个在现有领域被认同的可能方法是用酶水解奶制品来生产 含ACE抑制剂的食品,WO 01/85984描述了用胰蛋白酶水解乳清蛋 白分离物来制备ACE抑制组合物的方法。
WO 02/19837描述了从有ACE抑制特性的乳清蛋白分离物中制 备乳清蛋白水解物的方法,所用酶是中性蛋白酶。WO 02/19837的表 1中列出了具有ACE抑制活性特征的肽,但没有提及IPAVEK、IPAVE 和IIAEK。
Pellegrini A等在Biochimica et Biophysica Acta-General Subjects(2001),1526(2),第131-140页中公开了肽片段IPAVEK有杀菌 特性,但未报道此肽有ACE抑制活性。
Nagaoka,S等在Biochemical and Biophysical Communications (2001)281,11-17中公开了IIAEK有降低胆固醇作用,但也未提及其 ACE抑制活性。
                     发明概述
本发明的目的是要提供一种适合于抑制ACE的食品,进一步的 目的是要提供一种具有抗高血压作用的食品。另一个目的是要使该 食品味道好,尤其是要降低苦味,另外还要使该食品的生产价格能 够被接受。还有一个目的是要使食品中含高浓度ACE抑制剂。本发 明通过用5肽IIAEK、5肽IPAVF和/或6肽IPAVFK及其盐来制备 ACE抑制剂,部分达到了这些目的。
                     发明详述
单字母代码常被用来表示氨基酸。IIAEK是β-乳球蛋白上第 71-75位氨基酸,IPVAF是β-乳球蛋白上第78-82位氨基酸,IPVAFK 是β-乳球蛋白上第78-83位氨基酸。
根据本发明,我们发现5肽IIAEK在人体肠道中是稳定的,而 IPAVF和IPAVFK在人肠道中会被消化降解为具有ACE抑制作用的 肽IPA。由此,5肽IIAEK、5肽IPAVF和/或6肽IPAVFK及其盐 是很合适的ACE抑制剂。最好这种ACE抑制剂能是一种功能性食 品。Abubakar等在Journal of Sairy Science 81,3131-3138上撰文阐述 了IPA在患有原发性高血压的大鼠身上的抗高血压作用,文章中显 示了IPA的ACE抑制作用。本发明中的食品正是具有抗高血压作用 的食品。
本发明提供的适合于抑制ACE的食品含有25mg/g或更多的 IIAEK和/或5mg/g或更多的IPAVF和/或3mg/g或更多的IPAVFK。 优选的食品应含有50mg/g或更多的IIAEK和/或10mg/g或更多的5 肽IPAVF和/或6mg/g或更多的6肽IPAVFK。优选的食品是蛋白水 解产物,更优选的是β-乳球蛋白的水解产物。
通过优化发酵或水解条件,具有生物活性的IIAEK、IPAVF和 IPAVFK分子的生产可以达到最大化。熟练的技术人员要想使产品产 量最大化,就应该知道怎样调节加工过程中的各种参数,如水解时 间、水解温度、酶的类型和浓度等。
最好IIAEK、IPAVF和IPAVFK的摩尔产率能够高。IIAEK的 摩尔产率的定义为:生产得到的IIAEK的摩尔量除以水解前原料中 总β-乳球蛋白中IIAEK片段的摩尔量。IPAVF或IPAVFK的摩尔产 率也通过同样的计算获得。注意IIAEK序列和IPAVFK序列存在于 β-乳球蛋白中。
优选的IIAEK摩尔产率是90-100%;对IPAVF来说是30-100%, 更优选的是50-100%,最优选的是80-100%;对IPAVFK来说是15- 100%,更优选的是30-100%,最优选的是50-100%。
就水解物优化方法而言,需要了解活性肽前体的特性。然而在 复杂的水解产物或发酵产物中,检测和鉴别具有生物学活性的肽是一 项很具挑战性的工作。因为,通常在含有数千种肽的复杂样品中, 仅有几个具有生物学活性的肽以相对低水平的存在。传统的鉴定手 段利用重复循环高效液相(HPLC)分离和生物化学评价,既耗时,又 易使样品活性丧失。现在所用的是在线联接在HPLC分级分离系统 上的连续流生物化学检测系统,HPLC的柱流出液一部分被导入连续 流的ACE生物化学检测系统,另一部分被导向化学分析系统(质谱 仪)。粗制水解产物经HPLC分离后,其化合物的生物学活性的经在 线生物化学检测系统检测,并由质谱仪持续记录其质谱信息。这样, 当某个肽经生物化学检测系统检出阳性信号时,其结构信息能立即 获得。
本发明中的食品被定义为适合于人体食入、加入了有效量的本 发明β-乳球蛋白水解产物、从而获得了明显的ACE抑制效应的产 品。
本发明的食品最好依据包含下列步骤的加工过程来制备:
(a)用酶水解的方法来水解含有β-乳球蛋白的乳清蛋白底物获 得乳清蛋白水解产物;
(b)从乳清蛋白水解物中分离富含5肽IIAEK、5肽IPAVF和/ 或6肽IPAVFK的组分;
(c)通过干燥从b)步骤得到的组分,获得固体状态的富含5肽 IIAEK、5肽IPAVF和/或6肽IPAVFK的组分;
(d)将从c)步骤得到富含5肽IIAEK、5肽IPAVF和/或6肽 IPAVFK的固体用作食品生产中的食品成份。
酶水解步骤(a)可以是任何一种酶法处理乳清蛋白底物,导致β- 乳球蛋白水解释放出IPAVFK、IPAVF和IIAEK中的一种或多种肽 的过程。
乳清蛋白底物可以是任何一种含有充足量的β-乳球蛋白的物 质。合适的底物的实例为奶、乳清、乳清粉、乳清粉浓缩物、乳清 粉分离物或β-乳球蛋白等,优选有高含量的β-乳球蛋白的底物,如 乳清蛋白分离物(WPI)。
酶可以是任何一种能够水解β-乳球蛋白从而导致IIAEK、IPAVF 和/或IPAVFK中的一种或多种释放出来的酶。优选的酶的实例是胰 蛋白酶,更优选的酶是胰蛋白酶与糜蛋白酶的混合物。
分离步骤(b)(或浓缩步骤(b))可以用专业技术人员所知的任何一 种方法来完成,例如过滤、离心或色谱分离以及将这些方法合并使 用。优选的分离步骤(b)是用超滤(UF)和/或纳米过滤(NF)的技术来实 施的。过滤过程中使用的膜的孔径及电荷可用来控制5肽IIAEK、5 肽IPAVF和/或6肽IPAVFK的分离。Poilot等在Journal of Membrane Science 158(1999)105-114上报道了利用带电荷的UF/NF膜分级分离 乳清蛋白水解物的方法。WO 00/42066对电透析的方法有所描述。
干燥步骤(c)涉及到对从步骤(b)得到的组合物进行干燥,获得富 含5肽IIAEK、5肽IPAVF和/或6肽IPAVFK的过程,可用常规方 法,如喷雾干燥或冷冻干燥的方法来完成该步骤。
从步骤(b)获得的富含肽的组分在下面的文章中用ACE-组分表 示,从步骤(c)获得固体在后面的文章中用ACE-固体表示。该ACE- 组分和/或ACE-固体可适于用作食品成份。
本发明的食品及其衍生食品可以被巴斯德消毒或灭菌。
本发明的食品可以是任何一种类型的食品,除食品本身外还可 含有适当量的常用的其品成份,如香料、糖、水果、矿物质、维生 素,稳定剂及增稠剂。
优选的食品含50-200mmol/kg K+和/或15-60mmol/kg Ca2+和/或 6-25mmol/kg Mg2+;更优选的是含100-150mmol/kg K+和/或30-50 mmol/kg Ca2+和/或10-25mmol/kg Mg2+;最优选的是含110-135 mmol/kg K+和/或35-45kg mmol/kg Ca2+和/或13-20mmol/kg Mg2+
优选的该食品类型为果汁类食品、乳制品、冰冻甜食类食品或 涂抹酱/人造黄油等。这些优选食品类型将在下面举例详述。
· 果汁类食品
本发明中的果汁类食品例子有加入了ACE-固体和/或ACE-组分 的柑橘鼠水果如桔子和葡萄柚汁、热带水果汁、香蕉汁、桃汁、梨 汁和草莓汁。
· 乳类制品
本发明中的乳类制品实例有加入了ACE-固体和/或ACE-组分的 牛奶、乳制涂抹酱、乳酪、牛奶饮料和酸奶。该类食品作为奶类饮 料时,也可加入香精和其他添加剂。乳类制品也可通过将ACE-固体 和/或ACE-组分加入水中或加入乳制品中而制得。
一个酸奶制品组合物的实例是约含50-80%重量的水、0.1- 15%重量的ACE-固体、0-15%重量的乳清蛋白粉、0-15%重量的糖(例 如蔗糖)、0.01-1%重量的酸奶培养物、0-20%重量的水果、0.05-5%重 量的维生素和矿物质、0-2%重量的香精和0-5%重量的稳定剂(附型剂 增稠剂或凝胶剂)。
典型的酸奶制品的大小可以为50-250克,通常是80-200克。
· 冰冻甜食制品
在本发明中,术语冰冻甜食包括了含冷冻甜食奶,如冰淇淋、 冻酸奶、果汁饮料、雪糕、冰牛奶以及冻蛋奶冻、冰棍、grannitas和 冻果泥。
在冰冻甜食中,优选的固体(如糖、脂肪和香料等)成份的重量比 应是3%;更优选的固体成份重量比应是10-70%,例如40-70%。典 型的冰淇淋含有0-20%重量的脂肪、0.1-20%重量的ACE-固体和甜味 剂、0-10%重量的脱脂奶成份和选择性成份,如乳化剂、稳定剂、防 腐剂、调味成份、维生素、矿物质等,其余为水。典型的冰淇淋会 充气超过体积的20-200%,更确切的是40-200%,并被冻至-2至-200 ℃,更确切的是冻至-10至-30℃。冰淇淋通常还含有约0.1%重量的 钙。
· 其他食品
本发明中的其他食品可由专业人员根据常识,使用水解的β-乳 球蛋白或水解的β-乳球蛋白衍生产物,如适当量的水解β-乳球蛋白 干粉作为成份制备。这样的食品实例有烘烤类食品、乳类食品和点 心等。
最好食品是含油和水的乳剂,例如涂抹酱。油和水的乳剂在此 定义为含有油和水的乳剂,包括水包油(O/W)乳剂和油包水(W/O)乳 剂及更复杂的乳剂,如水包油包水(W/O/W/O/W)乳剂。这里定义的 油包括脂肪。优选的食品是涂抹酱、冰冻甜食或调味汁。本发明中 优选的涂抹酱含有30-90%重量的植物油。涂抹酱的pH值最好为 4.2-6.0。
                     实施例
                     实施例1
材料和方法
高分辨筛选-质谱检测(HRS-MS)
用Kiadis(Leiden,the Netherlands)公司开发的高分辨筛选系统对 Davisco国际食品(Le Sueur,MN,USA)生产的一种水解乳清蛋白分离 物BiozateTM进行ACE抑制活性分析。该系统由HPLC、检测生物活 性的连续流ACE生物检测装置和进行化学鉴别的质谱仪组成。该梯 度HPLC系统由4个Agilent 1100系列的液相色谱(LC)泵(Walbronn, Germany)组成。其中两个泵用于传送进行色谱分离的溶液,另外两 个泵用于添加补充溶液(make-up)到柱流出液中,以调节并补偿色谱 分离过程中有机调节剂百分比和流速的变化。用于梯度色谱分离的 水溶液和有机调节溶液分别由0%-95%的甲醇组成。与此类似,用作 柱后补充溶液的水溶液及有机溶液由0%-35%的甲醇组成。所有溶液 中均含有0.05%的三氟乙酸(TFA)。除非另有说明,色谱分离在室温 下进行,使用的色谱柱为Alltech Ultima型号、体积2.1*250mm、填 充有5μm、100大小的颗粒的碳18(C 18 )柱(Alltech Amsterdam,the Netherlands)。通过分析柱的液体流速为200μl/min。柱后补偿后保持 液流总流速恒定在1ml/min,液流中含10%乙腈。样品生物活性曲线 用2-95%的甲醇/0.05三氟乙酸梯度进行。分析时使用400μl含 0.5%Biozate溶液(W/V)。
通过三通管,梯度流出液以50μl/min的速度导入连续流生物检 测装置。200μl/min的流速导入型号为Micromass QTOF-micro的质谱 仪(Almere,The Netherlands),750μl/min的流速导入废液管。
在连续流生物检测装置中,样品的ACE抑制作用是通过基于底 物转化模式的生物检测试验来检测的。检测的第一步,将从分析色 谱柱洗脱出的化合物与目标蛋白ACE混合,并相互作用60秒钟, 第二步,将某种内源性淬灭(internally quenched)荧光底物,即abz- FRK(dnp)P-OH,加入以上混合物,使其与ACE相互作用120秒钟。 分别在320nm的激发波长和420nm的发射波长下持续监测荧光信 号。展示出ACE抑制活性的化合物,酶底物的转化速率会暂时降低, 在生化读出仪器上就会记录到一个负峰。将荧光底物abz- FRK(DNP)P-OH(10μm)和酶溶液ACE(0.0375U/ml),溶于pH7.5的 200mM Tris,300mM NaCl,0.5%Tween的溶液中,分别转入Pharmacia 公司出品的50ml进样环(superloop)(Uppsala Sweden)。置两个进样环 于4℃的Spark Mistral恒温箱(Emmen,The Netherlands)中。将Agilent 1100系列的液相色谱泵与进样环连接,以25μl/min的速流替换生物 试剂。亲合反应在开放管状的、盘绕的、内径0.5mm的聚四氟乙烯 (PTEE)反应圈内进行。反应圈放置于温度为50℃的Shimadzu CTO 10A vp恒温箱中(Den Bosch,The Netherlands)。其荧光信号用Agilent 1100系列的荧光检测仪(Waldbronn,Germany)检测。部分色谱柱流出 液被导入OTOF micro MS质谱仪,质谱仪设定为电喷雾电离(ESI)正 离子全扫描模式(EIS posivive ion full scan)。其去溶剂的温度和离子 源的温度分别为300和80℃。毛细管,样品锥(cone)和提取电压设为 3000、50和2.5伏。样品锥和去溶剂气流速度相当于50和450l/hr。 在此种条件下,大多数的肽显示出相当程度地片段化,有利用结构 的解析。咖啡因作为锁定质量完成准确质量测定,以10μl/min的流 速持续输入。每天用稀释的磷酸溶液校正质谱仪。Biozate样品中的 IIAEK、IPAVF和IPAVFK的定量用Micromass Quattro II MS质谱 仪完成,质谱仪设置为正电喷雾模式,多反应检测模式。所用HPLC 方法和上面描述的一样。MS(ESI+)参数如下:样品锥电压37V,毛 细管电压4KV,干燥氮气流速300L/hr。离子源温度和喷雾器温度分 别为:100℃和250℃。合成的肽用于制备校正线;IIAEK的母离子 573.4,最大的子离子分别是227.2和347.2;IPAVF的母离子546.3, 最大的子离子分别是282.2和433.1;IPAVFK的母离子674.4,最大 的子离子分别是282.2和501.2。
体外胃肠道消化试验
为考察这些肽在人体胃肠道的稳定性,模拟了一个典型胃和小 肠的条件来对BiozateTM进行研究,将5.0g BiozateTM、2.1g NaCl,0.1g NaH 2 PO 4 、0.45g脂肪酶和2.9g胃蛋白酶溶于900ml纯净水(Millipore Q 水)中,用HCl调节pH至3.5,然后在37℃温度条件下用桨搅拌(50 转/分)60分钟,模拟胃内条件。继之,将9.0g胰蛋白酶加入到模拟 胃液中,用NaHCO 3 将pH上调到6.8,在37℃的温度条件下继续搅 拌(50转/分)120分钟,模拟小肠液。在此体外胃肠消化过程中,按不 同时间点采集样品。收集到的样品直接在95℃加热30分钟后放-20 ℃冻存。
IIAEK、IPAVF和IPAVFK的ACE抑制活性测定
IIAEK、IPAVF(K)的ACE抑制活性采用了经过某些改良的、 Araujo等(2000)的方法来测定。ACE作用于荧光底物(Abz- FRK(Dnp)P-OH)的活性检测在含有100mM NaCl,pH7.0的0.1M Tris 缓冲液中进行。向白色透明的96孔板((Packerd Bioscience)各反应孔 中加入150μl 3.75μM的底物、20μl 0.00625U/ml的ACE及40μl肽 样品。用带2个分液器的Fluostar荧光检测仪(BMG)测定激发波长 320nm处和发射波长420nm处的荧光来连续追踪ACE活性。作为标 准使用的卡托普利(终浓度为1nM)抑制30%的ACE活性。
结果和讨论
水解样品的高分辨筛选-质谱(HRS-MS)分析
结果显示,BiozateTM所含的ACE抑制效果的重要肽有IIAEK(β -乳球蛋白第71-75位氨基酸)、IPAVF和IPAVFK(β-乳球蛋白第78- 73位氨基酸),其浓度分别为18.2、4.1和2.31mg/g。测得的IIAEK、 IPAVF和IPAVFK的IC 50 (50%抑制浓度)分别是20、300和120μM。
众所周知,奶蛋白和奶蛋白水解物中含有大量的具有ACE抑制 活性的肽前体。被食入后,这些蛋白在人胃肠道经过各种消化酶解 过程,在体内释放出具有ACE抑制活性的肽。为了评价被食入后这 些已鉴别肽的降解以及新的活性肽的形成,在人造的典型人体胃肠 道的条件下对BiozateTM进行研究。按一定时间点从该胃肠道模型系 统采样。样品用在线HPLC生物检测-质谱系统(HPLC-Bioassay-MS) 或高分辨筛选-质谱系统(HRS-MS)进行分析(表1)。结果显示,IIAEK 是一个非常重要的肽,因为它对胃肠道消化有很强的抗性,因此是 非常有潜力的降血压的肽。IPAVF和IPAVFK是活性肽IPA的重要 前体。IPA的IC 50 为50μM。从文献得知,IPA在患原发性高血压的 大鼠体内有抗高血压作用(Abubadar等,1998)
表1.实施例1结果。BiozateTM经人工胃肠道系统消化后得到的 IIAEK、IPAVF、IPAVFK和IPA浓度(mg/L)
  肽   起始   溶液                       时间(分)
  0   0   65   75   90   120   150   180
  IIAEK   IPAVF   IPAVFK   IPA   101   23   13   0   99   24   26   0   107   30   32   0   106   6   3   9   102   0   0   9   68   0   0   9   79   0   0   9   63   0   0   14   24   0   0   17
参考文献:
Araujo,M.C.,Melo,R.L.,Cesari,M.H.,Juliano,M.A.,Juliano,L.,Carmo na,A.K.(2000)Peptidase specificity characterization of C- and N-terminal Catalytic sites of Angiotensin I-converting enzyme.Biochemistry 39:8519-8525