随着我国白酒产业迅猛发展,产销量与日俱增。中国酒业协会在《中国酒业“十四五”发展指导意见》中预计2025年白酒行业产量将达800万t。白酒酿造时,微生物的作用使其产生大量挥发性与非挥发性的生物活性物质[1],其中不同生物活性肽已从白酒、酒醅和酒糟中被分离鉴定,为健康白酒生产提供理论支撑。然而,白酒行业产能扩张导致生产废弃物增多。据国家统计局估算,我国白酒糟年均产量超2 000万t。目前,酒糟综合利用研究主要集中在牲畜饲料开发[2-3]、生产燃料[4]及化工原料[5]等方面。但开发为饲料经济效益低,开发为燃料又面临二次污染等问题。这些方式虽提升了酒糟使用价值,却未系统挖掘其功能性成分。作为粮谷类作物酿酒后的副产物,不同类型白酒糟的粗蛋白含量可达16%～24%[6],微生物发酵还会产生肽和氨基酸等高附加值产物。因此,挖掘酒糟中潜在生物活性肽,探究其生物活性与可利用性,对拓宽白酒酒糟高附加值利用途径意义重大。本文主要针对白酒、酒醅及酒糟来源的肽在鉴定及功能特性研究方面进行概述,以期为白酒健康产业的可持续发展、白酒副产物酒糟的高值资源化利用提供有益参考。
1 生物活性肽
随着“健康中国2030”国家战略深入实施,人民群众需求由“以治病为中心”加速向“以健康为中心”转变。此趋势下,多肽、多糖、多酚等食源性生物活性物质备受瞩目[7],它们源于食物,能调节人体机能、促进健康。生物活性肽是指分子质量<6 000 Da,且具有一定生理功能活性的肽类化合物。小分子肽凭借安全健康、低分子质量、易吸收等特性,逐渐成为研究热点。小分子肽的制备方式有蛋白酶水解、微生物发酵与化学合成等。酶解法因反应条件温和、专一性强、安全高效且环保,能较好保留酶解产物的生物活性而被广泛应用[8]。蛋白质经过水解后,由于部分功能性基团的暴露使其具有母本蛋白及其组成的氨基酸不具备的多种功能活性,同时表现出更高的生物利用度[9]。目前已通过酶解技术获得了源于酪蛋白的抗氧化肽[10]、改善睡眠肽[11]和降血糖肽[12],源于乳清蛋白的抗疲劳肽[13],源于大豆蛋白的降血压肽[14]、血管紧张素转换酶(angiotensin-I-converting enzyme,ACE)抑制肽[15],源于核桃蛋白[16]、蓝圆鲹的改善记忆肽[17]及源于牛动脉的弹性蛋白肽[18]和鱼皮胶原蛋白的抗光老化肽[19]等(图1)。相关研究聚焦于活性肽的分离纯化、定向制备、高效富集、功效验证、作用机制、构效关系,以及结合生物信息学进行分析预测[20]。值得关注的是,白酒及白酒糟本身含有功能性肽,而酒糟中丰富的蛋白质,也可借助生物酶解技术制备更多活性肽,这将有力提升白酒源生物活性肽的综合开发水平,为健康产业发展提供新契机。
图1 食源性生物活性肽简介
Fig.1 Introduction to food-derived bioactive peptides
2 白酒源肽的鉴定
2.1 白酒中的肽
白酒中的功能因子涵盖挥发性与非挥发性成分。经微生物作用产生的大分子肽,因沸点高难以蒸馏,而部分小分子肽则因沸点差异,被蒸馏出来并溶解于白酒中[21]。白酒中的肽会与非肽化合物构成复杂混合物,且受检测仪器的检出限的限制,分离技术复杂,提取方法效率低。肽序列的鉴定方法包括N末端序列测定法[22]、质谱法[23]和核磁共振法[24],其中质谱法因分离效果好、分析速度快而被广泛使用。徐岩等[25]借助高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(high performance liquid chromatography-quadrupole time-of-flight mass spectrometry,HPLC-Q-TOF-MS)方法,在中国白酒中首次发现脂肽类化合物地衣素,并通过顶空固相微萃取(headspace solid-phase microextraction,HS-SPME)与气相色谱-质谱联用(gas chromatograohy-mass spectrometry,GC-MS)的技术方法,构建了该化合物的定量分析方法,并测得董酒中该化合物含量最高为111.74 μg/L(表1)。但此方法普适性不足,不同香型白酒肽含量差异大,部分白酒肽含量低,检测难度大,因此需选择不同预处理方法。邓霞玲等[26]将白酒经C18固相萃取柱(solid phase extraction C18,SPE C18)处理、甲醇洗脱、低温浓缩后,利用质谱首次检测到13种环二肽化合物,它们具有高沸点且多数熔点高于200 ℃,这可能是独特蒸馏工艺将其带入酒体。ZHANG等[27]在此基础上增加超滤步骤并更换乙腈洗脱,在湖南酱香型白酒中鉴定出100多条肽。为解决白酒复杂体系中小分子肽定性、定量困难的问题,研究者尝试建立高效方法。吴继红等[28-29]对比直接浓缩法、葡聚糖凝胶层析法和液液萃取浓缩法,得出液液萃取浓缩法提取肽组分效果最佳,并且在芝麻香型白酒中鉴定出多种肽,以内标法确定其含量。霍嘉颖等[30]和HUO等[31]采用类似方法,在芝麻香型原浆酒、草原王酒、古井贡酒和扳倒井白酒中发现7条肽,关祉成等[32]在酱香型白酒中鉴定出9条寡肽,这些处理方法实现了白酒肽组分的快速分离与定性定量分析,对挖掘不同中国白酒中的肽分子具有借鉴意义。
表1 白酒、酒醅和酒糟中已鉴定的肽
Table 1 Peptides identified in Baijiu, jiupei and distilled spent grain
来源预处理鉴定方法结构序列含量文献郎酒、习酒、剑南春、国窖、五粮液、今世缘、洋河、汾酒、老白干、西凤酒、董酒、御品九江、景芝制备HPLC分离,HS-SPMEGC-MS七肽和脂肪酸以内酯键结合形成的环状脂肽类化合物0.01～111.74 μg/L[25]浓香型白酒、清香型白酒、酱香型白酒SPE C18小柱,甲醇洗脱,低温浓缩高效液相色谱-四极杆飞行时间高分辨质谱联用仪环(AP)、环(二氨基丁酸)、环(LA)、环(IA)、环(TP)、环(PF)、环(FA)、环(LI)、环(AA)、环(YP)、环(FA)、环(PL)、环(FF)—[26]湘窖酱酒超滤,SPE C18小柱,乙腈洗脱,浓缩,复溶液相色谱-串联质谱联用技术头段酒:10条肽中段酒:16条肽尾段酒:146条肽—[27]国井芝麻香型白酒旋蒸,冷冻干燥,复溶液相色谱-电喷雾电离-四极杆飞行时间质谱联用技术PHP(66.524±5.769) μg/L[28-29]景芝芝麻香型白酒旋蒸,乙酸乙酯萃取,冷冻干燥,复溶HPLC-Q-TOF-MSAKRA、DRAR、PPDG8.497～12.090 μg/L[28]草原王、古井贡酒、扳倒井白酒旋蒸,乙酸乙酯萃取,冷冻干燥,复溶高效液相色谱-电喷雾电离-四极杆飞行时间质谱联用技术RNH、DCN、KVVA、VCWN、WIKK、KY、ACF0.835～24.540 μg/L[30-31]茅台酱香型白酒旋蒸,超滤色谱法、疏水色谱法、阴离子交换色谱法和凝胶过滤色谱法,RP-HPLC分离纯化高效液相色谱-电喷雾电离-质谱联用技术FHGK、FWHG、GEA、HKE、LGV、EGA、GE、EV、GH1.09～3.90 g/L[32]洋河酒醅—高分辨串联质谱—1.88 mg/L[33]
续表1
注:“—”表示暂无数据(下同)。
来源预处理鉴定方法结构序列含量文献浓香型和芝麻香型酒醅———7.04 mg/L[34]国井芝麻风味白酒醅酒醅肽提取,超滤,大孔吸附树脂洗脱,凝胶色谱纯化,RP-HPLC分离纯化HPLC-Q-TOF-MS/MSVNP、YGD—[35]古井贡酒酒醅酒醅肽提取,超滤,大孔吸附树脂洗脱,凝胶过滤层析,RP-HPLC分离纯化HPLC-Q-TOF-MS/MSVPD、KGP463.9～569.5 mg/L酒醅提取液[36]安徽金种子酒业浓香型白酒糟游离肽提取,超滤、旋蒸,半制备RP-HPLC分离UPLC-Q-TOF-MSVPSGK、LH、HP、AAPK、KAGP、TVPK、YE、VPGK、TPF等30多条—[44]安徽金种子酒业浓香型白酒糟游离肽提取,超滤,分级洗脱与除杂UPLC-Q-TOF-MSPR、DR、LP、NGGPPT—[45]安徽金种子酒业浓香型白酒糟酒糟醇溶蛋白提取,酶解,超滤,半制备RP-HPLC分离UPLC-Q-TOF-MSAVQ、NQL、YPQ、AYLQ、VLPVLS和VLPSLN等22条5.82～16.96 mg/g(绝对干重)[46]山东某酒厂白酒酒糟白酒糟蛋白提取,酶解,超滤,洗脱,分离纯化HPLC-Q-TOF-MSAYI、AYL、DREI、DREL110.51～896.10 mg/kg酒糟[47]江苏洋河酒业有限公司浓香型和芝麻型白酒糟白酒糟蛋白质提取,酶解,超滤液相色谱-串联质谱联用技术LELLLGPK、KLPDHPKLPK、YEGGLKLPTN、VDVPVKVPYS、RDFPVPR—[48]
2.2 白酒醅肽
白酒酿造过程中的粮谷经过蒸煮发酵后形成固体酒醅,酒醅中的蛋白含量高,而微生物的代谢作用可将一定含量的蛋白转化为小分子肽。钟雨[33]在洋河酒固态发酵酒醅中测定的小分子肽含量为1.88 mg/L,姬中伟等[34]在枯草芽孢杆菌发酵得到芝麻香型白酒酒醅中测得肽含量最高可达到7.04 mg/mL,但受分离技术困难的影响均未鉴定多肽序列。由于固体酒醅中含有粗纤维、粗淀粉、粗脂肪和矿物质等物质,因此研究者尝试多步分离来实现白酒中酒醅肽的序列鉴定。ZHANG等[35]将芝麻香型白酒酒醅依次经过超声、离心、超滤、大孔树脂吸附提取、反相高效液相色谱(reversed-phase high performance liquid chromatography,RP-HPLC)分离纯化后,测得酒醅总肽含量高达57.682 mg/g酒醅,再进一步通过高效液相色谱与四极杆飞行时间串联质谱(high performance liquid chromatography of quadrupole time of flight-tandem mass spectrometry,HPLC-Q-TOF-MS/MS)鉴定出VNP和YGD。孙金沅等[36]运用相同方法在古井贡酒的酒醅中发现了VPD和KGP,其在酒醅提取液中的含量分别为569.5、463.9 mg/L。上述研究表明,与白酒中的肽含量相比,酒醅中的高含量肽拥有更大的挖掘潜力。酒醅中肽含量与蒸馏工艺紧密关联,因此加强对不同白酒中酒醅肽的研究,将为开发含肽白酒提供科学依据。
2.3 白酒糟肽
除白酒与酒醅中含有肽,酒糟及酿造环境也有小分子肽,这源于原料蛋白质分解和微生物代谢。酒糟肽的研究最早可追溯到上世纪的日本,当时在清酒糟浸提液中发现了肽[37]。此后,啤酒[38-39]、黄酒[40]、青稞酒[41]、米酒[42]等酒糟中的小分子肽也陆续受到关注。
中国白酒产业发展快,酒糟等副产物大量产生,但国内对白酒糟肽分子研究起步晚[43]。酒糟作为酿造残渣,成分复杂,分离鉴定时与酒醅肽类似,需先经前处理分离纯化肽分子。徐岩团队以浓香型白酒酒糟为原料,经水提、半制备RP-HPLC分离处理,用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱联用仪(ultra performance liquid chromatography-quadrupole time-of-flight mass spectrometry,UPLC-Q-TOF-MS)鉴定出30多条水溶性游离多肽[44]。魏冬[45]以目标肽为导向,通过超声辅助水提、超滤、大孔吸附树脂洗脱等预处理,从安徽某酒厂酒糟中鉴定出4条亲水性游离肽。白酒糟中游离肽含量少,粗蛋白含量高,是获得肽分子的优质原料。蛋白酶水解法因反应条件温和、能较好保留酶解产物生物活性等优点而被广泛运用。魏冬[45]先以醇碱法提取白酒糟醇溶蛋白,再经酶解后鉴定出6条肽,其中VLPVLS含量最高达16.96 mg/g(绝对干重)[46]。姜云松[47]通过超声辅助碱提酸沉法提取酒糟蛋白,经酶解等处理,鉴定出4条肽,其中AYI和AYL总含量达896.10 mg/kg酒糟,四肽DREI和DREL总含量达110.51 mg/kg酒糟。PENG等[48]采用碱性提取与超声波结合的方法提取酒糟粗蛋白并酶解,鉴定出5条中长链多肽。这些研究表明,白酒酒糟肽含量高于白酒和白酒醅。目前,从白酒糟直接分离鉴定游离肽,或提取蛋白后用单一蛋白酶制备酒糟肽是常见研究方法,但不同地区、不同香型酒糟中的游离肽与结合肽分离鉴定结果差异尚不明确,且研究多集中在东部省份。关于肽的分离纯化技术除上述研究中的超滤、凝胶色谱和高效液相色谱法方法外,还有离子交换色谱法[49]、电泳法[50]和盐析法[51]。近年来,多肽的分离纯化和序列鉴定逐渐发展为多种技术综合运用,各种方法的优势互补,如可以通过计算机模拟分析评估多种功能活性肽[52]。在后续白酒源肽的研究中,可以结合计算机和网络信息学,针对白酒、酒醅、酒糟中肽的含量、存在形式和性质差异等特点建立分离效率高、选择性好的分析方法。
3 白酒、酒醅及酒糟肽的功能活性
酿造酒中功能性成分一直是研究者们关注的重点。1994年,葡萄酒中的多肽物质被率先报道[53],特别是ACE抑制活性肽[54]。国内对于酒中的功能性肽研究起步较晚,且研究多集中于黄酒,目前已发现了黄酒中的ACE抑制活性肽[55],富含R、L和K等氨基酸的抗氧化活性肽[56],抗皮肤衰老、抗疲劳肽[57]和免疫调节功能肽[58]等。白酒作为中国的国酒,不仅具有悠久的酿造历史,还含有较多的健康因子,其中多肽作为酒醅、酒糟中的重要活性因子也引起了研究者的关注[59]。
3.1 ACE抑制活性
在高血压相关心血管疾病研究中,ACE抑制药物及天然活性物质备受关注,食源性ACE抑制活性肽近年成为热点。因白酒中可分离肽含量少,研究者常通过合成肽进行分子对接阐明ACE抑制活性的构效关系。吴继红等[29]发现古井浓香型与国井芝麻香型白酒中的三肽PHP具ACE抑制活性,可作非竞争性抑制剂与底物同ACE酶结合,且半抑制浓度(half maximal inhibitory concentration,IC50)值为446 mmol/L,远高于其他已经报道的动植物蛋白中分离制备的活性肽的IC50值(表2)。霍嘉颖等[60]从草原王白酒中分离出3条ACE抑制活性肽(KVVA、VCWN和WIKK),差异主要在疏水性氨基酸。白酒酒醅和酒糟也鉴定出了不同的ACE抑制肽。芝麻香型白酒酒醅中的VNP和YGD[35],ACE抑制活性弱于贡酒酒醅的KGP和VPD[36],主要因C端P、D及N端疏水性V、K起关键作用。源自山东某酒厂的酒糟肽AYI和DREI也因在C端存在I时,N端的A与D,表现出不同的ACE抑制活性[47]。魏冬等[44-45]在安徽金种子酒业浓香型酒糟中,鉴定出AVQ、YPQ和AYLQ等C端为Q的ACE抑制活性肽,文献报道人体内ACE酶活性中心的Zn2+可以与Q螯合[61],进而表现出较强的ACE抑制活性。此外,该酒糟中还分离鉴定出PR[62]、DR[63]、LP[64]和新的六肽NGGPPT等10条ACE抑制活性肽。WU等[65]同样以浓香型白酒酒糟为原料经过酶解,进一步分离纯化得到优质的ACE抑制肽QGVP且在细胞模型验证其活性和作用机制。然而,白酒源肽在动物模型上的ACE抑制活性作用机制还需要广泛的验证。
表2 白酒源中已发现的ACE活性肽
Table 2 ACE inhibitory peptides derived from Baijiu source
来源序列作用机制IC50文献国井芝麻香型白酒PHPPHP和底物HHL能够同时与ACE酶结合,是ACE酶的非竞争性抑制剂446 mmol/L[29]草原王白酒KVVA、VCWN、WIKK肽序列存在疏水性氨基酸以及氨基酸位置(41.06±0.35)、(1 020.31±10.48)、(148.43±12.05) mg/L[60]国井芝麻香型白酒酒醅VNP、YGDVNP的C端P、N端疏水性V和YGD的N端Y对ACE活性中心具有高亲和力38.02、5.21 mmol/L[35]古井贡酒酒醅KGP、VPDC端的P、D,N端的疏水性V、K2.91、2.11 mmol/L[36]
续表2
来源序列作用机制IC50文献山东某酒厂白酒酒糟AYI、DREIL在C端时有利于ACE抑制作用,N端的A与ACE结合能力高于D54.95、5.46 mmol/L[47]安徽金种子酒业浓香型酒糟PR、DR、LP、NGGPPT—4.07、77.85、39.00、307.39 μmol/L[62-64]安徽金种子酒业浓香型酒糟醇溶蛋白AVQ、NQL、YPQ、AY-LQ、VLPVLS、VLPSLNC端的Q与人体内ACE酶活性中心的Zn2+螯合提高肽与ACE的结合能力;N端疏水性氨基酸的存在或是结构中存在频率较高的疏水V、L和P(181.19±6.17)、(704.63±16.06)、(219.97±9.56)、(228.57±9.63)、(248.11±7.15)、(1245.76±9.92) μmol/L[45-46]某浓香型白酒QGVP1)与ACE活性位点形成6个氢键导致ACE α-螺旋结构含量降低而失活;2)显著诱导血管紧张素I处理的人脐静脉内皮细胞中内皮型一氧化氮合酶的磷酸化和内皮素1的表达—[65]
3.2 抗氧化活性
白酒源肽抗氧化活性可经体外抗氧化、细胞内抗氧化酶系、非酶系(如还原型谷胱甘肽)及Nrf2/Keap1信号通路评价(表3)。WU等[59]发现芝麻香型白酒中鉴定出的AKRA和DRAR,因含K、A和R,供电子与供氢能力强,具备较强还原力。在细胞氧化损伤模型中,AKRA、DRAR与PHP、PPDG皆能清除损伤细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS),抑制超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)等抗氧化酶活性降低,减少自由基对机体细胞的攻击。其中,DRAR活性浓度范围更低,三肽PHP还能在细胞内刺激抗氧化酶与Nrf2活性、mRNA及蛋白表达量,有效激活Nrf2-ARE介导的通路[66]。霍嘉颖等[30]和HUO等[31]也验证了草原王酒、古井贡酒和扳倒井酒中RNH、KY、VCWN、ACF的抗氧化活性。JIANG等[67]对国井芝麻香型酒醅肽VNP和YGD进行体外抗氧化实验,发现YGD因N端Y和C端D,可能具备较强自由基清除与金属螯合能力。古井贡酒酒醅肽VPD,因V和D在肽链两端的位置优势,自由基清除与螯合金属能力优于KGP[36],且二者在细胞水平抗氧化活性良好,表明链端的D对抗氧化活性具有重要作用[68]。在酒糟抗氧化肽研究方面,魏冬等[44]在浓香型酒糟中鉴定出2条抗氧化肽(VPSGK和LH),但未系统阐明构效关系。JIANG等[69]通过酶解酒糟蛋白制得的AYI、AYL在体外抗氧化能力方面强于四肽DREI、DREL。4条肽均可在不同程度抑制细胞内活性氧产生,DREI因N端D,在抑制ROS和提升抗氧化酶方面活性突出[47],这为白酒源中抗氧化肽的定向挖掘提供了思路。然而,关于白酒源抗氧化肽的研究尚不系统,对于其体内稳定性、生物学相关性和指导健康白酒的生产仍面临诸多挑战。
表3 白酒源中已发现的抗氧化活性肽
Table 3 The antioxidant peptides derived from Baijiu source
来源序列作用机制活性大小文献国井芝麻香型/景芝芝麻香型白酒AKRA、DRAR、PHP、PPDG1)结构含K、A和R具有明显的还原力;2)降低Nrf2与Keap1的亲和力,促进复合物发生解离,增强Nrf2-ARE结合,提高抗氧化酶活性1)AKRA和DRAR具有非常明显的还原力;2)作用浓度范围:AKRA:0.38～1.50 mg/mL,DRAR:0.10～1.00 mg/mL;PHP:0.25～2.00 mg/mL;PPDG:0.25～2.00 mg/mL[59,66]草原王酒古井贡酒扳倒井KY、VCWNACF经Nrf2/ARE信号通路,促进Nrf2核易位,抑制泛素化,增强HepG2细胞转录能力,发挥抗氧化作用1)KY在所有肽中表现出更强的抗氧化能力;2)ACF对抗氧化酶(SOD、CAT和GSH-Px)基因表达的调节能力低[31]扳倒井RNH提高机体内GSH的浓度,清除细胞内ROS,提升抗氧化酶(GSH-Px、SOD、CAT)活力,阻止丙二醛含量增加—[30]古井贡酒酒醅KGP、VPD1)VPD两端V和D相比于K和P在肽两端时的ABTS阳离子自由基清除能力、DPPH自由基清除能力、还原力以及螯合力更强;2)清除氧化损伤细胞ROS,提高细胞内3种抗氧化酶活力以及调整细胞内非酶系统物质含量1)ABTS阳离子自由基清除能力:KGP:1.12 μmol TE/μmol,VPD:1.36 μmol TE/μmol;2)氧化自由基吸收能力:KGP:1.11 μmol TE/μmol,VPD:1.17 μmol TE/μmol[36,68]
续表3
来源序列作用机制活性大小文献国井芝麻香型酒醅肽VNP、YGD1)YGD的N端Y,C端D,增强HepG2细胞抗氧化防御系统的活性;2)N端V和C端P比Y和D更能影响非酶抗氧化剂1)YGD在ABTS阳离子自由基清除能力和氧化自由基吸收能力实验中表现出较高的能力,YGD具有铁螯合能力;2)YGD对细胞内抗氧化酶影响更强;3)VNP促进细胞中还原型谷胱甘肽含量升高、氧化型谷胱甘肽和丙二醛含量降低的作用更强[67]山东某酒厂白酒酒糟AYI、AYL、DREI、DREL1)N端A,C端I对ABTS阳离子自由基的清除能力高于L,C端I比L具有更强氧自由基吸收能力;2)N端A有还原力,末端L和I无;3)C端I和L对螯合有贡献,N端D清除自由基作用大于A,N端Asp清除自由基作用或大于Ala1)AYI、AYL比DREI、DREL在ABTS阳离子自由基清除能力、还原力和亚铁螯合金属能力较强;2)低浓度的DREL对SOD活性的增强效果最强,AYI抑制丙二醛形成的效果最强[47,69]
3.3 其他生理活性
除ACE抑制活性和抗氧化活性的相关报道,白酒源肽的其他生理活性也在持续研究中(图2)。如白酒中的脂肽呈现为环脂肽类结构化合物,可推断其具有地衣素及相关脂肽类化合物的生物活性功能,即通过增加胞内活性氧水平导致细胞凋亡、阻断细胞周期抑制肿瘤细胞增殖的抗癌活性[70],或是通过破坏细胞膜完整性来实现的抑菌活性[71]。此外,白酒中被分离鉴定出来的环(LA)、环(PF)、环(YP)具有微弱的体外抗肿瘤活性,环(YP)和环(PL)肽具有抗鳗弧菌活性[26]。PENG等[48]发现白酒糟制备的两条肽在细胞中表现出抑制NO和IL-6的抗炎活性,魏冬等[44]在浓香型酒糟中鉴定的短肽HP、LH和YE在与之前研究对比中发现具备抑制紫外线红斑的功能。由此可见,白酒源肽的多功能活性还需进一步挖掘验证。
图2 白酒源生物活性肽的研究进展
Fig.2 Research progress in bioactive peptides from Baijiu source
3.4 肽对白酒风味的影响
肽不仅具有生物功能活性,其氨基酸序列和空间结构还是部分味觉受体识别的关键,目前已有较多呈味小分子肽被报道[72]。如呈现苦味的肽具有较高疏水性,但当其存在于完整蛋白质分子内部时不产生苦味,在水解后会释放苦味肽[73]。因此,通过释放风味肽来调节风味与口感是常用的方法[74]。蛋白质在白酒酿造过程经过微生物发酵后产生的部分小分子肽可能导致白酒会呈现出苦味,与其苦味氨基酸、苦味肽等物质相关[75]。此外,白酒酿造产生的多肽还可能与挥发性物质相互作用,进而调节白酒香气组成(图3)。徐岩等[25]在白酒中发现的脂肽类化合物可以通过降低部分长链酯类化合物、苯酚类化合物和抑制醇醛类化合物中的挥发性对酱香型、浓香型和清香型白酒的香气产生贡献。芝麻香型白酒中的四肽DRAR,能与白酒中的小分子化合物通过形成氢键或范德华力,影响酯类、醇类和酚类化合物的挥发性[76]。胶原肽与部分醛类、酚类物质分别存在氢键和疏水作用力[77],这些非共价键作用降低了浓香型和清香型白酒中部分挥发性物质的浓度,并促使白酒风味物质在贮存过程中随时间推移达到平衡。此外,湖南酱香型白酒中鉴定的3条多肽[27],以及蛋白酶解制备的4条芝麻香型白酒糟肽AYI、AYL、DREI和DREL,都能在不同程度上抑制或促进白酒中醇、酸、酯、吡嗪等风味化合物的含量[69]。因此,解析肽类物质与风味物质之间的相互作用机制,对于白酒源肽调整白酒风味和口感意义重大,也将为健康白酒产业的发展提供理论依据。
图3 肽对白酒风味的影响[77]
Fig.3 Effect of peptides on the flavor of Baijiu[77]
4 白酒源肽的综合应用
蛋白酶解技术在食品工业领域应用广泛,尤其是在生物活性肽于不同食品体系的应用,以及含肽酒饮开发方面成果显著。杨希娟等[78]以蚕豆蛋白为原料,经碱性蛋白酶酶解与酒精发酵,制成的蚕豆多肽酒具有较强抗氧化性。于秋生等[79]将酒糟蛋白酶解后,通过微生物发酵制备出酒糟蛋白粉和多肽粉产品,用于蛋白补充或开发功能多肽饮料。左阮靖[80]则将青稞酒糟抗氧化肽应用于开发具抗氧化能力与鲜味的配方多肽饮料。此外,酒糟活性肽被进一步开发为具有较好抗氧化功效的含肽面膜[81]、具有高营养的饲料多肽蛋白粉[82]和能够抑制植物油氧化的天然可食性食品包装膜[83]等。这为实现白酒源肽综合利用(如开发功能性食品和添加剂等)提供了思路。
5 展望
中国是白酒的世界第一大酒类生产和消费国,目前国内关于白酒源活肽的研究主要聚焦于白酒、酒醅和酒糟中肽的分离鉴定,通过提取酒糟蛋白并经酶解手段制备肽和在不同水平上验证生物活性,然而研究思路单一,尚未实现该类活性肽的制备和应用。因此结合白酒源肽的功能特性研究进展和资源化利用现状提出以下展望:1)可以结合现代分析技术和生物信息学手段系统挖掘更多不同地区、香型的白酒源活性肽和实现靶向富集白酒源活性肽。2)进一步明确白酒源活性肽的构效关系,研究其对机体吸收、调控和代谢的作用规律和如何作为功能因子实现营养调控。3)进一步思考如何将白酒源肽与食品医药等大健康行业联系起来,在提升白酒功能性和优化风味的同时,实现白酒酿造副产物酒糟的高附加值应用。
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