第二节　多肽的分类

多肽是一类普遍存在于生物体内的由氨基酸组成的化学物质，至今在生物体内发现的多肽已达数万种，且具有广泛的生理活性。

根据多肽的大小、结构特征及其来源等方面对多肽进行分类，但所有多肽的分类都是相对的^[23-27]。

根据多肽所含的氨基酸数目对多肽进行分类，由n个α-氨基酸缩合而成的多肽称为n肽，如由5个α-氨基酸缩合而成的多肽称为五肽、由12个α-氨基酸缩合而成的多肽称为12肽。多肽与蛋白质没有明确的划分界限，一般以含51个氨基酸残基、分子量为5733D的胰岛素作为划分标准，大于此分子量的为蛋白质，小于此分子量的为多肽，本书中所述的多肽主要指含氨基酸残基小于51个氨基酸残基的多肽^[28，29]。

根据肽链的结构可将多肽分为同聚肽和杂聚肽两大类，根据不同的连接键可继续划分为直链肽、环状肽、脂肽、糖肽、色素肽、缩脂肽等^[30-38]，见表1-1。

多肽类物质种类多种多样且生物活性强，其来源也极其丰富。一般根据多肽的来源大致可分为天然生物活性多肽、蛋白质水解制备活性多肽、发酵法制备活性多肽、合成法制备活性多肽及基因重组多肽几类。

天然生物活性多肽分布很广泛，目前已经从动物、植物、微生物及部分海洋生物中分离出多种生物活性肽。天然生物活性多肽通常具有高效、低毒、无污染等特点，在畜牧、养殖、食品及药品中都有广泛的应用前景。然而，天然生物活性多肽在生物体内的含量一般都是微量的，而且目前从天然生物体中分离纯化获得活性肽的工艺还不是很完善^[39]。

由于天然活性多肽的含量有限，随着生物工程技术的发展及人们对自身认识的深入，以蛋白质水解方式制备活性多肽成为人们研究的热点。目前，蛋白质水解制备多肽的方法主要有两种，即化学水解法和酶解法。化学水解法由于条件剧烈，对蛋白质或多肽的破坏大，在生产中基本不采用。

酶法制备生物活性多肽是目前生产中常用的方法，其水解易控制，可定位生产特定的肽，产品的安全性极高，成本低。在蛋白水解获得多肽的过程中，酶的选择是关键，它不仅影响最后产品的得率、反应速度，而且直接影响产品的风味及理化特性。蛋白质水解酶的来源主要有植物（木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶等）、动物（胃蛋白酶、胰蛋白酶）和微生物（碱性蛋白酶、风味蛋白酶、复合蛋白酶等）。微生物蛋白酶相比动物蛋白酶和植物蛋白酶，具有溶解性好、活力高、专一性不强等特性，对蛋白质的作用强烈，因而非常适合于对蛋白质进行较深程度的水解。在酶解工艺的优化方面，主要考察的参数为酶用量、酶解时间、酶解温度、pH、料液比等。利用单因素法得到各参数的初步取值范围，然后通过各种计算模型得出最佳的工艺参数。一般来说，正交优化和响应曲面优化是常用的优化模型^[40-47]。

微生物发酵法是指利用微生物在发酵过程中产生的一些蛋白酶对蛋白质进行复合酶解，从而得到生物活性多肽的方法。微生物产生胞外酶，可以有序降解大分子蛋白质，产生各种短肽。微生物发酵过程中产生的各种酶可能会使发酵原料中的少量脂肪和腥味物质分解，产生乳酸、醋酸和小分子脂肪酸等各种有机酸，进而使产品具有特有的发酵香味。发酵法制备多肽的研究主要集中在发酵菌种与发酵原料的筛选这两个方面，此外还有发酵工艺的探索与多肽活性的开发。其中发酵菌种方面，多采用蛋白酶活力较强的细菌、真菌和可脱除腥味的酵母菌。发酵法制备植物活性多肽的主要影响因素包括培养基配制、菌种筛选、发酵温度、发酵时间、种龄等。发酵法制备活性多肽能否产业化的关键是优良菌种的选择，只有在适宜的发酵条件下，发酵菌种才可以发挥出最佳的发酵能力，因此需要研究发酵过程中的主要影响因素以确定最佳工艺。由于微生物法制备活性多肽成本相对较高，对生产环境的要求相对较高，因此实际生产中尚未采用此法^[48-54]。

合成法是在人们已获知某种有特定活性的氨基酸组成的序列后，利用合成方法生产特定活性肽的方法。化学合成法有固相合成和液相合成两种方式，其操作方式虽然有所不同，但是其化学原理基本一致。两种方式都是以氨基酸为原料，通过固相、液相合成，定向地得到某种多肽。

合成法虽然可以定向地、有目的地合成具有抗氧化活性的多肽，但是合成法的副反应较多、成本较高、筛选复杂，并且可能残留一部分毒性物质，所以合成法基本停留在实验室规模，或者用于具有较高价值的活性肽的生产上，比如某些药物的合成^[55-60]。

利用基因重组的方法制备多肽是降低生产成本的有效途径，但是多肽对原核细胞存在毒性，在一定程度上限制了原核细胞表达系统在其基因重组中的应用，而真核细胞表达系统的表达效率较低，因此对其工业化生产造成一定的困难。对于短肽一般无须采取基因重组技术生产，此技术只针对部分特殊多肽如采用融合表达或选择对多肽具有抗性的株系进行原核表达生产特定的多肽^[61-63]。

根据多肽的生理功能及药理作用可见如下较为重要的分类。

免疫活性多肽^[64-67]是一类存在于生物体内的具有免疫调节功能的多肽，该类多肽在生物体内一般含量较低，结构多样，通过内分泌、神经分泌等多种作用方式发挥其生物活性。免疫活性多肽有内源性和外源性两种。内源性多肽如干扰素、β-内啡肽等，是激活和调节机体免疫应答的中心。外源性免疫活性多肽来源相对较广，如动物来源的骨多肽、血多肽、胎盘多肽、胸腺肽，以及生物合成的神经肽、阿片肽等。

免疫活性多肽具有多个方面的生理功能，一方面可以增强机体的免疫调节能力，提高机体对外界病原微生物的抵抗能力；另一方面某些外源性活性多肽具有免疫刺激作用，能刺激淋巴细胞增殖，提高NK细胞的活性。同时研究发现，免疫活性多肽可作为抑制肿瘤转移的免疫调节剂，可非特异性地促进宿主的肿瘤防御机制，具有良好的抗癌作用。

生长调节肽又称生长激素释放因子^[68-72]，由下丘脑合成并分泌，能促进脑垂体生长激素的合成与释放。生长激素释放因子由44或43个氨基酸残基组成，与之前发现的生长素释放肽（由Bowers领导的研究组合成的一种含5～7个氨基酸的短肽，可刺激生长素释放）相似，对机体的生长发育具有良好的调节能力。

Ghrelin作为一种生长激素促分泌素受体的内源性配体，是一种含有28个氨基酸的内源性多肽，可以强效地促进生长激素释放，调节摄食和能量平衡，同时还可以影响神经、内分泌、胃肠、心血管系统、睡眠等多种生物学作用。

有研究表明，除上述内源性活性多肽外，部分动物源多肽（如牛骨多肽、羊骨多肽）也具有较好的促生长发育的作用。

神经肽主要包括下丘脑神经肽、垂体肽、阿片肽、脑肠肽等。神经肽具有神经调节，合成神经递质、调质及激素等多种作用^[73-80]。

下丘脑神经肽包括促皮质激素释放激素、生长激素释放激素、生长抑素、促甲状腺激素释放激素、促黑素抑制因子及促性腺激素释放激素，具有可促进肾上腺皮质激素的合成和释放、刺激胰腺细胞分泌胰酶、促进排卵、调节甲状腺功能、抑制肾素释放、抗抑郁等功效。

垂体肽是由腺垂体分泌的神经肽，研究较多的为促肾上腺皮质激素、血管升压素、缩宫素、促黑素细胞激素、催乳素及其释放因子与释放抑制因子。垂体肽作为一种神经肽，在学习记忆、体温调节、心血管功能调节、神经损伤修复再生以及阿片拮抗等方面都发挥着作用。

阿片肽主要作用于神经细胞上的阿片受体，阿片肽对免疫系统及心血管具有调节功能，可对痛觉信息进行调制。

脑肠肽作为神经肽的一种，具有收缩胆囊和刺激胰腺分泌、控制血糖升高、扩张血管等功能。

多肽抗生素^[81-84]又称抗微生物多肽和抗菌多肽，具有较强的抗菌活性，可以抑杀多种细菌和真菌，甚至可以抑杀病毒。多肽抗生素一般含7～20个氨基酸残基，也存在一些更短的肽，组成的氨基酸残基中经常出现非标准化的氨基酸，特别是通常富含α-氨基异丁酸，肽链中的N端为N-取代氨基酸（通常为乙酰基）、C端通常酰胺化，这些结构特性对抗菌多肽的杀菌活性起着至关重要的作用。在一定条件下，其N端易形成α-螺旋，中间易形成β-折叠，具有两亲性，易于对病原体及病灶细胞的细胞膜进行攻击。

多肽抗生素是非专一性的免疫应答产物，微生物和其他一些理化因素均可诱导产生抗菌多肽。其免疫诱导源可以是非专一性的，不同的诱导源作用后，都可在动物的血淋巴中检测到相同的抗菌多肽。

抗氧化多肽种类较多，包括一些内源性抗氧化多肽如肌肽、谷胱甘肽，外源性多肽如植物源的大豆多肽、玉米多肽、绿豆多肽、荞麦多肽等，动物源的骨多肽、血多肽、鱼皮多肽、蚕蛹多肽等，都具有较好的抗氧化活性、1，1-二苯基-2-苦基肼基自由基（DPPH·）清除能力、抗脂质过氧化能力及还原能力 ^[12，85-89]。

研究表明，恶性肿瘤已经成为日益常见且严重威胁人类生命和生活质量的主要疾病之一，肿瘤的发生是多种原因作用的结果，但最终都要涉及肿瘤基因的表达调控。抗肿瘤药物已从传统的细胞毒性药物向针对不同机制的多环节作用的新型抗肿瘤药物发展。研究表明，生长抑素、促性腺释放激素、胰岛素样生长因子、线性肽等在抗肿瘤方面具有良好的疗效^[90-94]。

多肽还具有很多其他功能，如在降血糖、降血脂、多肽疫苗、改善肾功能等方面发挥着重要的作用。总之，多肽的研究对食品、医药及生物领域等的发展具有重要的现实意义。