食品工业科技编辑部

2025-08-25

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摘要

粟米具有丰富的营养价值和潜在健康益处，也是一种良好的植物蛋白来源，目前已成为研究热点。粟米蛋白通过蛋白酶酶解或微生物发酵等方法提取含肽组分，再经分离纯化、鉴定获得肽序列，这些肽通过作用于不同的分子靶点，在预防慢性疾病方面表现出多种功能活性，如抗氧化、抗炎、抗菌、调节血糖等。文章系统介绍了粟米蛋白肽的制备、分离纯化和鉴定方法，深入分析了其在功能活性方面的最新研究进展，重点探讨了肽序列与功能活性的关联及其潜在分子机制，为粟米蛋白肽的进一步研究提供参考，以期进一步推动该领域的发展。

作为最古老且有效的食品保鲜技术，低温贮藏在维持肌肉食品、水果和蔬菜的安全及质量方面发挥着关键作用，根据贮藏环境温度的不同，现代工业中通常以冷藏（0~4 ℃）和冷冻（低于−18 ℃）两种方式来提高产品的品质稳定性。近年来，与传统肉制品相比，调理牛排因其食用方便、营养均衡等优势，越来越受到消费者的青睐。调理牛排产品通常采用冷藏或者冷冻方式进行贮运销售。传统的冷藏技术货架期较短，难以进行长线的冷链运输；此外，尽管冷冻技术可以大幅度延长货架期，但是贮藏过程中冰晶的生长/再结晶会对肌肉组织造成剧烈的机械损伤，解冻后过多的汁液损失会直接损害行业的经济效益和消费者的健康需求。因此，有必要开发新型的低温保存技术以维持食品原有的品质。

粟米是一种容易获得、环境友好的食物来源，2021 年全球粟米产量约 0.30 亿吨，超过 96% 的粟米作物种植在非洲和亚洲，印度是粟产量最大的国家，其次是尼日亚、中国和其他国家。其种类主要包括珍珠粟（Pearl millet）、谷子（Foxtail millet）、龙爪稷（Finger millet）、糜子（Proso millet）以及稗子（Barnyard millet）、圆果雀稗（Kodo millet）、褐顶小米（Browntop millet）和细柄黍（Little millet）等。蛋白质是粟米中仅次于淀粉的第二丰富营养素（约占总重量的 10%），总蛋白质含量范围为 7.52%~12.1%，与小麦和水稻相当。粟米蛋白的氨基酸组成平衡，在维持结构、酶合成、免疫等功能以及作为营养储备方面发挥着重要作用。近年来植物蛋白的健康效益逐渐被重视。粟米蛋白肽是一类以粟米蛋白为原料，通过微生物发酵或蛋白酶酶解等方法制备的活性肽，它们具有抗氧化、抗菌、抗炎、调节血糖等功效，其功能活性取决于肽链中疏水性氨基酸、碱性氨基酸和芳香族氨基酸的数量和位置。随着技术的发展，粟米蛋白肽的制备技术日益成熟，其生物活性和功能特性得到了更深入的研究与挖掘。目前对粟米蛋白肽的研究主要集中在两个方面：一是基于生物活性的多肽制备包括提取、纯化和鉴定；二是探索多肽的功能和生理特性以及它们各自潜在的作用机制。尽管近年来关于粟米蛋白肽的研究文献逐渐增多，但肽序列与其功能活性之间缺乏规律性的结论。因此，本文整理了近年来关于粟米蛋白肽制备及功能研究的国内外成果，对粟米蛋白肽的制备、纯化和鉴定进行了详细的概述，并综述了其功能活性的研究进展，为粟米蛋白肽的深入研究及产业化应用提供理论依据。

结果与分析

1 粟米蛋白肽的制备方法

粟米蛋白肽的制备包括提取、纯化和鉴定。常用提取方法包括酶水解法和微生物发酵法，与酶水解法相比，化学水解法由于水解条件剧烈难以控制，目前应用较少。提取过程中，多肽可能与其他蛋白质、杂质或降解产物混合，因此常用超滤、色谱等方法进行纯化，提高后续鉴定和功能活性分析的准确性。多肽的序列和结构对于功能活性至关重要，常使用质谱等方法进行鉴定表征。

1.1 粟米蛋白肽的提取

1.1.1 酶水解法

酶水解法是目前制备粟米蛋白肽最主要的方法，具有高效性、特异性和可控性等特点。该法常用的酶包括胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、风味蛋白酶、碱性蛋白酶（Alcalase 2.4L）等。不同酶对于不同的氨基酸序列有特异性，例如胃蛋白酶的特异性切割位点是芳香族和疏水性氨基酸，而碱性蛋白酶的特异性切割位点是酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸和亮氨酸，这些不同的酶特异性切割位点会产生具有不同生物活性的肽段。此外，蛋白酶解产物的水解度在不同的酶解条件下也会存在差异。Kamara等用五种蛋白酶（复合蛋白酶（Protamex）、木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶、风味蛋白酶和中性蛋白酶（Neutrase）酶解谷子粉，发现碱性蛋白酶解物在水解5 h 后具有最高的水解度（81.8%）。Mudgil 等用三种蛋白酶（碱性蛋白酶、菠萝蛋白酶和糜蛋白酶）酶解珍珠粟蛋白，菠萝蛋白酶解物在水解 9 h 后显示出最高的水解度（59.21%），糜蛋白酶解物次之（57.77%），碱性蛋白酶最差。近年来，复合酶解得到更多应用，如利用胃蛋白酶-胰蛋白酶-碱性蛋白酶，或者碱性蛋白酶-风味蛋白酶-木瓜蛋白酶的组合来制备谷子蛋白肽，目的是获得更多种类的具有生物活性的肽。Li 等对比了风味蛋白酶、木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶以及风味蛋白酶和碱性蛋白酶的混合酶（1:2，mg/mg）水解谷子麸皮蛋白，发现混合酶水解 3.89 h 后的水解度为 34.33%，显著高于单一酶的水解度。但多酶组合酶解也可能增加结果的复杂性，因此应根据目标需求，合理选择酶解条件。

1.1.2 微生物发酵法

微生物拥有高效的蛋白质水解体系且有助于生物活性肽的释放，通常该法制备多肽具有成本低廉、工艺简单和口感好等优点。目前常用于微生物发酵的菌种有枯草芽孢杆菌、乳酸菌和霉菌等。郭利娜等利用枯草芽孢杆菌 NattoD-3 发酵谷子麸皮 72 h，制备出多肽含量为 4.28 mg/mL 的发酵上清液。何曙剑利用枯草芽孢杆菌发酵谷子蛋白 48 h，谷子活性多肽的含量达到 6.106 mg/mL。Amadou 等利用副干酪乳杆菌 Fn032 和蛋白酶（Acid protease-537）分别处理谷子粉，发现经副干酪乳杆菌 Fn032 和蛋白酶制备的发酵上清液（MW<500 Da，89.44%）比未添加蛋白酶的发酵上清液（MW<500 Da，70.65%）具有更高含量的低分子肽，说明微生物发酵和蛋白酶酶解混合制备能提高肽含量。其他相同研究还有根霉菌或植物乳杆菌发酵谷子原料后再利用胃蛋白酶和胰蛋白酶水解制备含肽上清液。但微生物发酵过程中涉及微生物的生长、代谢和产物生成等多种生物化学的共同作用，发酵过程较难控制，因此分离纯化目标活性肽比较困难。酶水解、微生物发酵都属于粗提取法，酶水解适用于需要高纯度和特定结构的蛋白肽生产，而微生物发酵则适用于大规模、低成本和多样化的蛋白质肽生产。两种方法均可获得多种蛋白肽，节省成本、操作简便，但获得的蛋白肽含量有限且提取纯度相对较低，需要定向制备以获得单一肽。

1.1.3 合成法

若已知多肽的氨基酸序列，可使用合成法进行多肽的制备。合成法制备多肽主要分为化学合成法和基因重组合成法。化学合成法有两种，分别是固相合成法和液相合成法。固相合成法通过在固相材料上逐步添加氨基酸单元，合成具有特定序列的多肽。固相合成法适用于合成各种长度和序列的多肽，并可以根据需要进行定制和修改。液相合成法通过在液相溶剂中将氨基酸单体连接起来形成肽链。液相合成法适用于合成纯度较高的寡肽（10 个氨基酸以下），成本低，容易大规模生产。固相合成法难以分离固相载体上的中间杂肽，从而导致最终产物的纯度不及液相合成法。目前有文献显示粟米蛋白肽（PLLK 和 PPMWPFV）采用了固相合成法，而液相合成粟米蛋白肽的文献尚未见到。基因重组法利用 DNA 重组技术合成肽，通过设计对应靶标的 DNA 序列，使用细菌或酵母等微生物表达特异性肽，实现大规模生产。基因重组法适用于合成肽链相对较长的肽，尤其是几百个氨基酸组成的肽。尽管基因工程方法已经应用于生产，但在粟米蛋白肽方面尚未见研究。

1.2 粟米蛋白肽的纯化及鉴定

1.2.1 分离纯化

从粟米中制备的酶解物含有不同链长、疏水性和净电荷的多肽以及游离氨基酸等，为了更准确地评价生物活性肽的结构和活性，通常需要采用色谱分离、膜分离、电泳或层析等技术进行分离和纯化。色谱分离技术是蛋白质水解物或肽纯化的最常用方法，通常根据分离纯化的目的选择活性最强的组分进行色谱（如凝胶渗透色谱法、离子交换色谱法、反相高效液相色谱法等）逐步分离，以获得高纯度的多肽。例如，从龙爪稷蛋白水解物中分离纯化蛋白肽，可以先通过超滤膜系统分离为三个组分（MW<3 kDa，3~10 kDa 和>10 kDa），随后采用凝胶过滤色谱和反相超高效液相色谱进一步纯化，得到具有明确分子量（1564.7991 Da 和 1636.8567 Da）的肽。由于通过使用单一技术难以获得理想的肽组分，通常综合运用这些技术以实现对肽组分的全面分析和纯化。Chen 等将谷子蛋白水解物通过Sephadex G-25 凝胶色谱和反相高效液相色谱分离和纯化，得到分子量为 489.26 Da 的肽。王帅等利用了葡聚糖凝胶 Sephadex G-25 和离子交换层析DEAE-32 结合的方法依次对谷子蛋白肽粗提液进行分离纯化使其达到电泳纯，即多肽在凝胶上形成清晰的单一条带，且无其他可见杂质或污染物。

1.2.2 鉴定表征

蛋白质水解产物常使用 Edman 降解和质谱（mass spectrometry，MS）技术进行肽段鉴定。其中，MS 和其他技术的结合连用，包括液相色谱（liquid chromatography，LC）、电喷雾电离（electrospray ionization，ESI）、基质辅助激光解吸电离飞行时间（ matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight，MALDI-TOF）等，均已广泛应用于肽的鉴定和表征。在研究中，MALDI-TOF-MS 确定了谷子麸皮蛋白水解物中肽的分子量范围为1194.9~1615.6 Da，并且大部分活性肽的分子量集中在 1 kDa。进一步，UPLC-ESI-MS 可以从谷子麸皮蛋白水解物中鉴定新的四肽 PLLK 和七肽PPMWPFV，并识别出具有高抗氧化活性的肽序列 CFMTY 和 CTGTPYC。此外，与 MS/MS 联用的液相色谱（LC-MS/MS）技术也被广泛应用于肽序列的详细分析。例如，Gu 等通过 LC-ESI MS/MS鉴定了谷子蛋白肽组分中的两个活性肽 NDWHTGPLS 和 TYPHQQPPILT。而纳米液相色谱-串联质谱（Nano-LC-MS/MS）技术在分析复杂肽混合物中表现尤为出色，能够提供多个肽段的详细序列信息，如Zhang 等利用该技术从纯化的谷子醇溶蛋白肽中鉴定出抗氧化肽的序列为 SLSHLTVQ、SLAHVTVQ、LHALTLQ、SGILAPSPVL、SHLTVQ、VSAAAA和 SPAAF。然而，考虑到这些技术的高成本和操作复杂性，选择合适的技术组合是提高鉴定效率和精度的关键。

2 粟米蛋白肽的功能活性

肽的生物功能受其结构特性和生理环境的影响，通过获得和鉴定肽，可以识别出具有特定功能活性的肽。表 1 展示了近年来文献中提到的粟米蛋白肽功能活性的相关研究成果（略，见正文）。

2.1 抗氧化性

体内产生的活性氧（ROS）和氮物质与细胞内分子反应会产生氧化应激，导致细胞损伤的发生。植物蛋白肽能通过清除活性氧自由基、螯合金属离子、抑制脂质过氧化反应和激活机体抗氧化防御系统来缓解氧化应激。

自由基的清除效果主要取决于抗氧化肽的分子量和氨基酸的组成。低分子量的肽在氧化过程中可以更有效地与自由基相互作用，通过氢键和疏水相互作用发挥抗氧化活性。李琳利用碱性蛋白酶从谷子蛋白中制备的谷子蛋白水解物（SMAP）抗氧化能力依次为：SMAPII（MW<3 kDa）>SMAPI（MW<10 kDa）>酶解液，SMAPII 中发挥主要作用的肽段LPDVIRPL、LERFPPIF、PIRPDVPLIGF 在10 mg/mL时 DPPH 自由基、羟基自由基和超氧阴离子自由基清除率分别是 97.319%±0.052%、98.781%±0.015% 和99.286%±0.089%，与 VC 的抗氧化能力相当。Agrawal等利用胃胰复合蛋白酶从龙爪稷中提取的生物活性肽（TSSSLNMAVRGGLTR 和 STTVGLGISMRSASVR）中的丝氨酸和苏氨酸残基与自由基通过氢键相互作用从而表现出抗氧化活性，1.0 mg/mL 时DPPH 自由基清除活性分别为 80.55%±0.93% 和75.11%±2.08%。研究发现疏水性氨基酸能赋予多肽与细胞膜结合甚至穿过细胞膜的能力，从而使多肽能更好地发挥生物活性。Mohamed 等利用碱性蛋白酶制备谷子蛋白水解物，其中具有最高疏水性氨基酸含量（51.94%）和疏水性（8.62 kJ/moL）的组分（77~1042 Da）表现出更强的自由基清除能力。另一项研究发现，谷子醇溶蛋白肽（ SLSHLTVQ、SLAHVTVQ、 LHALTLQ、 SGILAPSPVL、 SHLTVQ、VSAAAA、SPAAF）中甘氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和脯氨酸的存在，被认为是其具有高抗氧化活性的原因，这可能是因为疏水性氨基酸会增加肽在脂质中的溶解度，从而增强抗氧化活性。

抗氧化肽通过对金属的螯合作用减少人体内金属离子引起的自由基链式反应，从而抑制氧化，因此具有螯合金属离子能力的抗氧化肽可能被证明对预防与氧化损伤相关的慢性疾病至关重要。从谷子麸皮中制备的抗氧化肽 CFMTY、CTGTPYC、SELE和 SDDVL 表现出优异的亚铁螯合能力和锌螯合能力。王江涛发现谷子多肽组分（MW 1024~5183 Da）具有明显的抗氧化活性，表现在具有较强的自由基清除活性和金属螯合能力，与谷胱甘肽（GSH）半抑制浓度（IC50 0.05 mg/mL）相比，谷子蛋白肽对DPPH 自由基清除能力的 IC50 为 0.13 mg/mL；与其金属螯合剂 EDTA（IC50 0.50 mg/mL）相比，铜离子螯合能力的 IC50 为 2.55 mg/mL，通过分子对接进一步发现多肽通过疏水相互作用、氢键、盐桥与氨基酸残基（甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸和异亮氨酸四种脂肪族疏水氨基酸含量占比为 44.63%）结合，阻碍底物进入活性位点，从而抑制多酚氧化酶活性。

抗氧化肽可通过抑制活性氧自由基的生成防止脂质过氧化，这些活性氧自由基可以引发链式氧化反应，导致脂质过氧化产物（如丙二醛（MDA））的生成，疏水氨基酸的强乳化能力可使肽暴露出更多的活性位点，从而抑制脂质的链式反应。超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶等抗氧化酶在细胞内起着重要的保护作用，它们可以中和游离基和过氧化物，从而减少氧化应激造成的损伤，因此测定这些抗氧化酶的活性可以反映细胞或组织对氧化应激的应对能力，间接地反映脂质损伤的程度。研究表明，利用碱性蛋白酶制备的谷子蛋白肽在 80 mg/mL 浓度下能够显著抑制红细胞氧化溶血和肝脏线粒体 MDA 的生成（抑制率分别为 74.36%和 44.89%），而通过中性蛋白酶制备的谷子多肽（SVIVIPA）在 800 μg/mL 的较低浓度下也能够显著降低人脐静脉内皮细胞中的 MDA 水平。

粟米蛋白肽可能通过激活机体抗氧化防御系统减轻氧化应激损伤（图 1）。Nrf2-Keap1-ARE（核转录因子 E2 相关因子 2-抗氧化应答元件结合蛋白 1-抗氧化应答元件）是内源性抗氧化损伤的关键信号通路，其中 Nrf2 作为关键转录因子，在受到氧化应激时从 Keap1 中释放，并进入细胞核结合到 ARE 序列，启动抗氧化基因的转录，以增强细胞的抗氧化能力。因此，抗氧化肽促使 Nrf2 从 Keap1 中释放并转移到细胞核中，与 ARE 结合，启动抗氧化酶（比如SOD 和过氧化氢酶（CAT）等）的转录表达来抵抗氧化应激。来源于谷子的 PFLF 和 IALLIPF 蛋白肽通过激活 Nrf2-Keap1-ARE 信号通路，显著上调 SOD-1、CAT、谷胱甘肽 S-转移酶（GST）、醌氧化还原酶 1（NQO1）的 mRNA 表达水平，清除 HaCaT 细胞氧化应激损伤产生的 ROS 和 MDA。

图 1 Nrf2-Keap1-ARE 信号通路机制示意图

Fig.1 Mechanism of Nrf2-Keap1-ARE signaling pathway

2.2 抗炎作用

炎症是机体复杂免疫防御系统对外界刺激的适应性反应，是保护人体的第一道防线。但是过度的炎症反应会攻击机体组织，引起机体组织器官不同程度的病变。植物蛋白肽可通过激活特定的信号通路调节炎症因子（白细胞介素-1β（IL-1β）、白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α））和炎性酶（诱导型一氧化氮合酶（iNOS）、环氧合酶-2（COX-2））的异常表达发挥抗炎活性。Jakubczyk 等制备的热处理糜子蛋白水解物（MW<3 kDa）与未经热处理组相比显著抑制了脂肪氧化酶（LOX）、COX 等促炎相关酶的表达，COX-1、COX-2 和 LOX 的 IC50 分别为 0.08、0.12 和 0.14 mg/mL，并发现水解物中含量最高的甘氨酸残基能抑制核因子 κB（nuclear factor-κ-gene binding，NF-κB）的活化、核因子 κB 抑制蛋白的降解和 IL-6 的产生，在内皮炎症过程中发挥抗炎作用。VALVR、LFGK 和 FGPK 显著降低脂多糖刺激的 RAW264.7 巨噬细胞中促炎因子 TNF-α 和 IL-1β 的分泌。促炎因子的上调通常伴随着 iNOS 的表达增加，进而引发一氧化氮（NO）的过度生成。IALLIPF 通过抑制 NF-κB 的活化来减少脂多糖刺激的 RAW264.7 小鼠巨噬细胞中的 NO 和促炎细胞因子的释放，多肽 IALLIPF 的浓度在 100~250 μg/mL范围内时，细胞中 NO 浓度从 15.1 μmol/L 降至9 μmol/L，相比其他肽具有更好的 NO 抑制作用。10 种谷子蛋白肽（肽序列见表 1）基于乙醇诱导的胃溃疡小鼠模型通过抑制 ET-1/PI3K/Akt（内皮素-1/磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶 B）通路的激活降低了胃组织中 IL-6、IL-1β、TNF-α 的表达。具有关键序列 LPF、ANP、PY、YW 和 IPP 的谷子蛋白水解物在基于葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎小鼠模型中通过NLRP3/ASC/caspase-1（NOD 样受体热蛋白结构域相关蛋白 3/凋亡相关斑点样蛋白/胱天蛋白酶-1）途径抑制炎症小体活化降低了血清 TNF-α 和 IL-6 水平。

以上研究发现粟米蛋白肽可通过 NF-κB 信号通路、PI3K/Akt 信号通路、NLRP3 炎症小体活化等多种途径缓解机体炎症过度反应（图 2）。NF-κB 和MAPK 是炎症反应中的关键调节因子，其中 MAPK是 NF-κB 的上游信号分子，它们在多种炎症疾病中发挥重要作用，巨噬细胞通过 NF-κB 和 MAPK 信号传导途径产生炎性酶和促炎细胞因子。ET-1 通过结合内皮素受体，刺激 PI3K 产生三磷酸磷脂酰肌醇激活 Akt，激活的 Akt 能够磷酸化和激活多个关键的信号分子，并影响炎症介质的产生和释放。NLRP3 是机体先天防御系统的重要组成部分，在炎症性肠病患者和结肠炎动物模型中被上调并持续激活，异常的 NLRP3、ASC 和 caspase-1 的mRNA 表达将导致过度的炎症反应和组织损伤。

图 2 粟米蛋白肽发挥抗炎作用机制示意图

Fig.2 Mechanism of anti-inflammatory effect of millet protein peptides

2.3 ACE 抑制活性

血管紧张素Ⅰ在血管紧张素转化酶（ACE）的作用下能转换生成血管紧张素Ⅱ，导致收缩压增高，因此，对 ACE 的抑制被认为是降低高血压的关键。普遍认为低分子量肽具有更大的 ACE 抑制作用，比如 Karaś等利用胃胰蛋白酶从糜子醇溶谷蛋白中获得的肽组分（MW<3 kDa）比其水解产物（MW>3 kDa）具有更强的 ACE 抑制活性（IC50 0.33 mg/mL），经 LC-MS-MS/MS 技术鉴定出 5 个活性肽（ GEHGGAGMGGGQFQPV、 EQGFLPGPEESGR、RLARAGLAQ、 YGNPVGGVGH、 GNPVGGVGHGTTGT）。苏盛亿用中性蛋白酶制备的谷子蛋白水解物 P1 组分相较于 P2 和 P3 组分（MW<250 Da的占比依次为 45.8%、23.16% 和 5.64%），ACE 抑制率最高（2 mg/mL 时为 69.76%），进一步测定该组分的氨基酸序列为 SVIVIPA。粟米蛋白肽的氨基酸组成以及肽序列是影响 ACE 抑制肽活性的重要因素，C-末端三肽序列中的芳香族氨基酸（Phe、Trp和 Tyr）、支链氨基酸（Leu、Ile 和 Val）和疏水性氨基酸 Pro 主要负责肽的高 ACE 抑制活性，例如，采用复合酶（木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶和胰蛋白酶）制备的谷子麸皮蛋白肽 PPMWPFV 的 ACE 抑制活性 IC50 值（364.62 μmol/L）远低于 PLLK（549.87 μmol/L），GCHHY 可以与 ACE 的五个活性位点形成氢键对 ACE 发挥竞争性抑制作用（IC50 134.78 μmol/L）。而 FPGVSPF、 QPAGLLPF、 SPAQLLPF、QDPLFPL 也符合这个序列特征，IC50 分别是 0.1261、0.4063、 0.4858、 0.6912 mg/mL。四肽 LFGK、FGPK 通过调节血管舒张/收缩相关因子（NO、ET-1 等）而有良好的 ACE 抑制活性。

综上，粟米蛋白肽发挥 ACE 抑制活性的机制可能有两个方面（图 3），一方面，粟米蛋白肽（如 YWTRPH 和 YWTARP）通过盐桥、疏水相互作用和氢键与 ACE 的氨基酸残基结合，这种结合干扰了ACE 与其配体（如血管紧张素-I）的结合，从而表现出竞争性抑制。另一方面，ACE 抑制肽能够增强内皮型一氧化氮通路，通过促进内皮型一氧化氮的生成，进一步促进血管舒张，降低血压。肾素-血管紧张素系统血管紧张素Ⅰ转化血管紧张素Ⅱ粟米蛋白肽血压内皮功能障碍血管炎症。

图 3 粟米蛋白肽发挥 ACE 抑制活性机制示意图

Fig.3 Mechanism of ACE inhibitory activity of millet protein peptides

2.4 调节血糖

目前发现了较多的粟米蛋白肽具有调节血糖的作用，其作用方式与肽的氨基酸组成、序列和疏水性有关。据报道，α-葡萄糖苷酶的结合残基在活性位点中含有精氨酸、色氨酸和半胱氨酸，且高度疏水性有利于肽与 α-葡糖苷酶结合。Fu 等用胃胰蛋白酶制备的谷子醇溶蛋白肽组分（MW<3 kDa 中的活性肽序列为 AMFLPGA、TMMLLP、FFLPQ 和FMLPQ）通过氢键、极性和疏水性作用表现出 α-葡萄糖苷酶抑制活性，在 5 mg/mL 时体外 α-葡萄糖苷酶抑制率为 30%，四种肽均与色氨酸形成疏水相互作用，AMFLPGA、TMMMLLP 和 FFLPQ 结合至精氨酸残基，TMMMLLP 还与精氨酸和丙氨酸形成三个氢键。类似的，MW<3 kDa 的糜子蛋白肽（GEHGGAGMGGGQFQPV、 EQGFLPGPEESGR、 RLARAGLAQ、 YGNPVGGVGH、 GNPVGGVGHGTTGT）对 α-淀粉酶（IC50 0.11 mg/mL）和 α-葡萄糖苷酶（IC50 0.05 mg/mL）具有显著抑制活性。沈群等使用胃胰蛋白酶从谷子中获得三种降糖肽（WFQHQ、YWTPR 和 FMLPQ）在 5 mg/mL 时 α-葡萄糖苷酶抑制率分别为 34.42%、36.67% 和 21.66%。此外，他们还发现了具有潜在降糖效应的其他肽段（QQLRPF、AGAGPQGRP、FALQGAAFLGSA、QQQQLLR、KTGSGAEGMHGGK 和 KAHAALGAK）其中 QQLRPF 的 α-葡萄糖苷酶和 α-淀粉酶抑制率均最高，分别为 32.67% 和 42.67%。Gu 等利用木瓜蛋白酶制备的谷子蛋白肽（NDWHTGPLS 和TYPHQQPPILT）通过氢键和 π-π 相互作用占据二肽基肽酶-IV（DPP-IV）的活性中心来干预 2 型糖尿病（1.0 mg/mL 时 DPP-IV 抑制率为 75.72%±1.11%）。

粟米蛋白降糖肽的主要作用机理是抑制糖代谢过程中的关键酶（如 α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和DPP-IV 等），增加胰岛素敏感性，延缓胃肠道葡萄糖吸收。一方面，多肽等非糖化合物可以通过疏水相互作用与 α-葡萄糖苷酶的活性位点结合，发挥其抑制活性。另一方面，发挥肠促胰岛素作用机制促进胰岛细胞分泌胰岛素降低血糖，DPP-IV 抑制性肽的特征通常是 N 末端色氨酸和 2 位上的脯氨酸，并且序列中含有的谷氨酸残基能够有效促进胰高血糖素样肽-1 分泌，具有 DPP-IV 抑制活性。

2.5 抗菌作用

粟米蛋白肽已被发现具有抗菌活性。Amadou等发现在副干酪乳杆菌 Fn032 发酵的谷子粉中，富含酪氨酸 /亮氨酸的肽组分（ SGYYMH、LGTFQN 和 LHALLL）对金黄色葡萄球菌（抑菌圈大小为 16.27±0.34 mm）表现出显著的抑制作用，LHALLL 在 60 μg/mL 时对大肠杆菌 ATCC 8099具有最强的抑菌活性（抑菌圈大小为 13.4±0.81 mm），但均低于庆大霉素对照组（抑菌圈大小为 17.6±0.40 mm），它们的抗菌活性涉及到净正电荷和疏水性。Bisht 等在研究不同粟米品种的蛋白/肽提取物（MW 8~245 kDa）的抗菌活性中，发现糜子蛋白/肽提取物对大肠杆菌的抑菌活性最高（抑菌圈为20±0.47 mm），对枯草杆菌的活性最低（抑菌圈为15.6±0.27 mm），龙爪稷蛋白/肽提取物对铜绿假单胞菌表现出最高的抗菌活性（抑菌圈为 22.6±1.18 mm）。

抗菌肽的抗菌活性涉及到净正电荷和疏水性，他们主要通过细胞膜途径发挥作用，一方面带相反电荷的抗菌肽和细菌细胞膜发生静电吸附，另一方面，抗菌肽中的疏水部分与细菌细胞膜中的磷脂相互作用，破坏细菌的细胞膜，实现抗菌效果。有研究表明谷子抗真菌肽的抗菌模式是攻击细胞壁，通过细胞壁合成的酶促反应干扰抗真菌肽组分，影响真菌形态发生和生长，并最终导致菌丝体死亡。

2.6 降脂作用

有关粟米蛋白肽降脂作用的研究也逐步开展，Mudgil 等利用碱性蛋白酶制备的珍珠粟蛋白水解物相比菠萝蛋白酶和糜蛋白酶酶解物具有最高的胰脂肪酶和胆固醇酯酶抑制活性（ IC50 分别为3.46 和 3.61 μg/mL）。沈群等从谷子蛋白中发现的三种多肽（ WQHQY、 WQHMMP 和 ANPYWTRP）胰脂肪酶活性抑制率在 5 mg/mL 时分别是66.77%、61.58% 和 40.92%±1.09%，前两种多肽的胆固醇酯酶活性抑制率分别是 45.75% 和 38.33%。Rao 等利用菠萝蛋白酶制备的超声褐顶小米蛋白水解物（DH 65.68%）的胆固醇酯酶（IC50 0.34 mg/mL）和脂肪酶（IC50 0.51 mg/mL）的抑制作用最强。生物活性肽可以通过抑制脂肪酸合成来减少其在细胞内的蓄积，有效降低血脂水平。例如，谷子麸皮蛋白水解物（主要活性肽为 GQPWPPASFACR 和SIPAFCR）通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体（PPARγ）信号通路显著降低非酒精性脂肪肝病小鼠肝组织脂肪酸摄取相关基因（脂肪酸结合蛋白1/2/4、簇状分化抗原 36 和胆碱辅助转运蛋白 1α）的表达水平，有效抑制了肝组织的脂肪酸摄取，减少脂质积聚。

粟米蛋白肽可通过抑制胰脂肪酶活性、抑制胆固醇的吸收和合成、抑制脂肪酸摄取而显示出降脂活性。一方面，粟米蛋白肽（ANPYWTRP）可通过疏水相互作用及盐桥占据脂肪酶的底物结合位点，从而减少脂肪和胆固醇的消化和吸收，降低血脂水平。另一方面，多肽能激活 PPARγ 信号通路，影响多个与脂肪代谢相关的基因表达，进而有效减少脂肪的摄取和蓄积。

2.7 其他功能

粟米蛋白肽不仅具备上述功能活性，还表现出免疫调节、抗癌以及抗疲劳等多种功能活性。免疫调节的目的是保持免疫系统的恰当响应，并抑制过度或不恰当的免疫反应。因此，免疫调节肽能够通过调节人体淋巴细胞的增殖、激活巨噬细胞的吞噬活性、抑制某些细胞因子的产生等方式，增强免疫系统的功能。刘剑利等利用碱性蛋白酶制备谷子多肽（DH 31.39%），发现其通过促进机体的细胞免疫水平，增强巨噬细胞的吞噬作用和提高脾脏的功能指数（小鼠 1000 mg/kg/d 灌胃时巨噬细胞吞噬率和脾脏指数比对照组分别提高 32.42% 和 0.62%）来强化机体的免疫反应。

癌症是一种恶性肿瘤，生物活性肽通过与肿瘤生长因子的受体竞争性结合来抑制肿瘤细胞的生长和增殖。于书佳等利用菠萝蛋白酶制备的谷子麸皮蛋白肽在 50 mg/mL 时（MW<1 kDa 的比例达89.47%），基于噻唑蓝法体外实验表明其对 S180 和H22 肿瘤细胞的抑制率可达到 56.28% 和 53.73%。

运动性疲劳的特征是由于剧烈和长时间的运动而导致的疲劳感和肌肉性能下降，增加糖原的储备和消除蛋白质代谢副产物的积累可能是抗疲劳肽缓解运动性疲劳的潜在机制。曹向宇等通过小鼠负重游泳试验指出，谷子蛋白肽可以延长小鼠的运动时间（小鼠 0.8 g/kg/d 灌胃时负重游泳时间与对照组相比增加 10.51 min），显著提升小鼠体内肝糖原含量，并降低血清中尿素氮的含量，从而表现出抗疲劳作用。谷子麸皮蛋白肽（MW 941.52~4176.80 Da）还能显著改善秀丽隐杆线虫（12.5 μg/mL/d）的运动能力，30 s 身体正弦摆动次数比对照组提高 15.2%。

血液中过量的胆固醇可能通过在动脉中形成斑块而导致动脉粥样硬化并引起心血管疾病。Shan等利用胃胰蛋白酶从谷子麸皮中制备了一种具有抗动脉粥样硬化活性的 Bowman-Birk 型胰蛋白酶抑制剂（ FMB-BBTI：7.7 kDa），发现 FMB-BBTI 在ApoE−/−小鼠模型中减少了动脉粥样硬化斑块，且重塑了 ApoE−/−小鼠的肠道菌群结构，表明 FMB-BBTI诱导的肠道菌群变化可能是其抗动脉粥样硬化活性的关键因素。

结论

近年来粟米蛋白肽以其独特的营养价值受到广泛研究，本文介绍了迄今为止关于粟米蛋白肽的制备和功能活性方面的最新研究进展。粟米蛋白肽在经过提取、分离纯化和鉴定后，可得到抗氧化肽、抗炎肽和抗菌肽等。本研究发现，粟米蛋白肽中脯氨酸、甘氨酸、亮氨酸和丙氨酸四种非极性氨基酸在功能肽中大量出现。此外，粟米蛋白肽中含有四种高频二肽（PF、LP、GG、LL）和三种高频三肽（YWT、LPF、LLL），这些短肽序列可能在功能活性中发挥重要作用。

尽管粟米蛋白肽的研究取得了一定进展，但仍存在诸多不足，亟需进一步探讨。首先，粟米蛋白肽在人体内的活性评价和作用机理研究还存在不足。目前的研究主要集中在体外模型和动物实验上，对于消化和吸收后的生物活性肽在作用位点是否能够保持特定的活性需求以及与不同代谢途径的相互作用还不清楚。因此，需要进行临床试验来证明这些肽对人类健康的潜在益处。此外，肽由于暴露出疏水残基，通常带有苦味，限制了其在食品基质中的应用。为了改善粟米蛋白肽的味觉特性，可以考虑添加风味增强酶来改善风味或进行特殊封装。同时，在粟米蛋白肽中发现的高频段肽可能在其功能活性中发挥重要作用，应基于氨基酸序列和结构特征进行分子修饰和优化，并通过体外实验、动物模型以及模拟胃肠道条件下的研究，深入研究并验证其生物活性。最后，粟米蛋白肽作为商品的利用率和转化率较低，现有研究多停留在理论层面，实际应用于食品和药品的案例较少，且缺乏工业化生产。因此，与企业进行广泛合作，了解市场需求并进行多学科交叉研发是必要的。

引用本文：支莉，赵卿宇，王超，等. 粟米蛋白肽的制备及功能活性研究进展[J]. 食品工业科技，2025，46（15）：403−415. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2024060253.

Citation: ZHI Li, ZHAO Qingyu, WANG Chao, et al. Preparation and Functional Activities of Millet Protein Peptides: A Review[J]. Science and Technology of Food Industry, 2025, 46(15): 403−415. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2024060253.

基金项目：国家现代农业产业技术体系（CARS-06-14.5-A32）；“十四五”国家重点研发计划项目（2022YFF1100505）；国家自然科学基金青年基金项目（32301983）。

通信作者简介

沈群，博士生导师，中国农业大学食品科学与营养工程学院教授，兼任中国食品科学技术学会监事、中国食品科学技术学会儿童分会理事、中国粮油学会面条制品分会理事、北京市食品学会理事。研究方向主要包括现代谷物加工理论与技术、淀粉结构及性质研究、杂粮加工及品质改进、杂粮功能特性评价，以及淀粉及变性淀粉的变性机理及应用。曾于2020年至2022年荣获青海省科学技术奖、科技进步奖、最美粮油科技工作者等多项荣誉。

承担了众多纵向和横向项目，纵向项目涵盖国家部委其他科技项目、国家自然科学基金项目、国家重点研发计划等，涉及食用调配专用淀粉开发、小米品质评价及深加工、全谷物产品健康效应研究等。横向项目与企业合作紧密，包括杂粮品类及青稞产品营养研究、白象健康中国五谷维养杂粮面研究等。拥有多项专利，如抗炎活性多肽、各种预防疾病的多肽等。

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