生物活性肽抗氧化作用机制
刘建华 南昌大学
生物活性肽是蛋白质中25个天然氨基酸以不同组成和排列方式构成的从二肽到复杂的线性、环形结构的不同肽类的总称,是源于蛋白质的多功能化合物。活性肽具有多种人体代谢和生理调节功能,易消化吸收,有促进免疫、激素调节、抗菌、抗病毒、降血压、降血脂等作用,食用安全性极高,是当前国际畜牧界最热门的研究课题和极具发展前景的功能因子。
1.化学反应
根据化学反应原理,氧化还原反应可分为两类:氢原子转移反应(Hydrogen atomtransfer,HAT)和电子转移 (Eleetrontransfer,ET)反应。H灯反应测定的是抗氧化剂提供氢原子的能力,而ET反应测定的是抗氧化剂的还原能力。因此,自由基反应属于HAT反应,而一般如Fe3+、Cu2+离子还原反应则属于ET反应。根据化学反应类型,氧化还原反应可分为三类:自由基清除反应、氧化还原反应、金属离子鳌合反应。
大量研究发现,抗氧化肤主要是一些由2一10个氨基酸残基组成的小分子肤。生物活性肤的抗氧化活性主要由以下几个因素决定:(l)特殊氨基酸残基,如Leu、His、竹r、T甲、Mct、Cys以及Pro等,它们与抗氧化活性直接相关。含有Leu残基的活性肤抗氧化能力与其较长的脂肪侧链有关,该脂肪侧链可以与脂肪酸中酞基反应;含HIS残基的活性肤具有较强的自由基清除能力,原因在于在反应中咪哩环会发生分解;含升:和Trp的活性肤分别通过酚环和叫噪结构充当氢供体,发生自由基清除反应;活性肤中的Met很容易氧化成Met硫氧化物(亚矾),cys的琉基可以作为氢供体,因而这类活性肤也具有很强的抗氧化活性;(2)氨基酸序列直接决定活性肤的抗氧化活性。氨基酸残基的抗氧化活性会受到抗氧化肤序列其它氨基酸残基的影响,因而氨基酸序列不同,抗氧化肤活性也不同;(3)抗氧化肤的疏水性或在溶液中的分散性;(4)抗氧化肤的稳定性。Kohen等人研究发现,肌肤的抗氧化活性由HIS残基决定,而HIS残基的咪哩基团决定了它的抗氧化活性。酞胺键上的氢原子不能作为质子供体,而咪吟环与氮原子相连的氢原子很可能是质子供体。
鳌合金属离子是抗氧化肤另一个作用机制。由于过渡金属离子能够引发自由基和非自由基活性氧的产生,所以,通过隔离金属离子就可以阻止这些自由基或活性氧的产生。肌肤对FeZ+和cu2+具有强烈的鳌合作用,原因就是肌肤本身含有His残基。含磷酸轻基侧链基团(如se:和Thr)和梭基(如olu和Asp)的氨基酸残基具有较强的金属离子鳌合作用。抗氧化肤鳌合金属离子也可以改变氧化还原循环能力,从而影响到金属离子催化氧化能力。例如,铁蛋白(一种血清多肤)可鳌合较为惰性的Fe3十离子,使其位于自身的空穴结构内,铁蛋白通过成核和聚集形成氢氧化铁核心,这样Fe3+离子就可以不会转变成更活泼的Fe2+离子。
2物理作用
在脂滴和乳液体系中,抗氧化肤可以通过物理障碍一膜的方式来抑制脂质过氧化反应。由于肤是一类表面活性剂,它们能形成一层厚的膜将水和油分隔开,从而防止脂肪与自由基和其它氧化物直接接触。在酸性条件下,质子化的氨基对阳离子促氧化剂(如FeZ+和cu2+)有一定的排斥作用,因此可以抑制脂质过氧化反应。
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