蜂王浆中蛋白质及肽类物质的研究进展

蜂王浆化学成分复杂 ,其成分的含量依产地、蜜源、蜂种和季节的不同而略有差异。临床实验证明 ,蜂王浆具有增强机体免疫力、延缓衰老、防癌抗癌、降血糖、降血压、抗疲劳等保健功能和疗效。蜂王浆也因此在保健品市场中占据了重要的位置。而作为第 3 代保健食品 ,不仅要通过人体及动物实验证明其具有某些保健或疗效的功能 ,还要明确功能因子(或有效成分) 的结构及含量。近年来针对蛋白质及肽类结构及功能的研究不断深入 ,蜂王浆蛋白质及肽类物质的研究也成为蜂王浆的研究热点。很多学者在明确其化学成分、营养价值及生理功能的基础上 ,将重点放在了蜂王浆分子水平的研究上。

作者：杨远帆1 陈靖刚2 倪 辉1 (1. 集美大学生物工程学院 361021 ; 2. 江苏省扬州市质量检测所 225002)

1. 蜂王浆中蛋白质及肽类物质的种类

蜂王浆中的蛋白质约占干物质的 50 % ,其中2/3为清蛋白 ,1/3 为球蛋白 ,这和人体血液中的清蛋白、球蛋白比例大致相似。蜂王浆的氨基酸占干重的 0.8 % ,约为 549.105mg/100g ,是蜂蜜的 70 多倍 ,且氨基酸种类丰富(中山大学生物系对我国蜂王浆的定性分析结果表明其中含有 18 种氨基酸) ,其中必需氨基酸约为 241.987mg/ g。

日本的 Takenaka Tetsuo 等研究了蜂王浆中主要蛋白质和肽的氮分布状况和性质 ,得出总氮量为210 % ,其中 89 %为水溶性含氮化合物 (蛋白质、非蛋白质、游离氨基酸和肽分别占 73.9 %、14.9 %、2.3 %和 0.16 %) ,11 %为水不溶性含氮化合物。水溶性蛋白质的分子量为 46000 和 55000 ,水不溶性蛋白质分子量约为 63000 和 30000。其中分子量46000 的富含天冬氨酸、亮氨酸、谷氨酸和 4. 6 %的糖 ,分子量 63000 的富含天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸 ,并含 2.3 %甘露糖 ,而分子量 30000 的则富含天冬氨酸、谷氨酸、亮氨酸并含 2.5 %的糖。另外 ,从水溶性蛋白质中还分离出 5 种多肽。Otani Hajime 等用凝胶电泳鉴定出蜂王浆中至少有 6 到 9 种蛋白质带 ,并测得主要蛋白质的分子量为 45000、54000 和62000。Osman 从王浆中分离出 8 个明显的蛋白质单一成分带 ,并证明蜂王浆中含有 8 种人体必需氨基酸 ,游离氨基酸中脯氨酸和赖氨酸含量最多。

刘红云等也对水溶性蛋白的组成和性质进行了深入研究 ,发现水溶性蛋白由分子质量为18. 4ku、23.1ku、25.0ku、34.5ku、41.1ku 和 45.0ku 等 6 种常量蛋白和其他微量蛋白组成。这些蛋白质在 4～35 ℃贮存时都会降解 ,而且降解程度随贮存温度的升高和贮存时间的延长而增大。与此相反 ,蜂王浆中低分子质量的微量水溶性蛋白对贮存温度和时间则不敏感。

Fujiwara 等从蜂王浆水溶性成分中分离并纯化了一个活性肽 ,定名为 Royalisin ,分子量为 5523Da ,含 18 种共 51 个氨基酸。肖静伟等从蜂王浆的水溶性物质中分离出一种新的富含甘氨酸的活性肽 ,分子量约为 213kD , 含 8 种氨基酸 , 其中甘氨酸占33 % ,在组成上与 Royalisin 有较大的不同。Kramer等则从蜂王浆中提纯到了类胰岛素样的肽类 ,并测知其含量相当于猪胰岛素 25pg/ g。

另外 ,蜂王浆中还含有多种酶 ,如葡萄糖氧化酶、磷脂酶、淀粉酶等。闵丽娥等从蜂王浆中分离出了超氧化物歧化酶 (SOD) ,此酶最适 pH 为 813 ,最适温度为 25 ℃。Mn2 + ,Cu2 + ,Ba2 + ,Mg2 +对此酶有激活作用 ,Zn2 +则具有抑制作用。过氧化氢和乙醇 -氯仿实验证明蜂王浆中的 SOD 属于 Cu/ Zn 型 SOD。

2. 蜂王浆中蛋白质及肽类物质的功能

虽然蜂王浆中含有大量的蛋白质和肽类物质 ,每日人体的摄入量却很有限 ,因此它对人体的作用绝不是一般意义上的营养补充 ,相关研究证明了这一点。如蜂王浆中所含的球蛋白是一种γ球蛋白的混合物 ,具有抗菌、延缓衰老的作用。胰岛素多肽类物质 ,能修复受损细胞 ,促使其再生 ,促进胰岛素分泌 ,使胰腺 B 细胞代谢恢复正常 ,对糖尿病患者有良好医疗作用。而牛磺酸是大脑神经元之间相互传递信息的介质 ,能够改善与胆汁酸有关的脂肪代谢生理功能 ,促进 T 淋巴细胞增殖和巨噬细胞产生白细胞的介素 - 1 ,还能增强中性粒细胞吞噬杀菌的活性 ,对机体免疫细胞防御功能起到重要作用。

除 SOD 外 ,Takeshi Nagai 等发现蜂王浆的水溶性蛋白和碱溶性蛋白也具有很强的抗氧化及清除氧自由基的能力。

近年来 ,对蜂王浆中抗菌活性肽的研究取得了一些重要的进展。已经有大量实验证明王浆酸具有很强的抗菌、消炎能力 ,但在一个如此复杂的体系中是否还存在着其他的抗菌成分 ,这引起了很多人的兴趣。Fujiwara 及肖静伟等从蜂王浆水溶性蛋白中分别分离出分子量为 5523Da 和 213kD 的活性肽 ,尽管两种肽的组成不同 ,但都被证明具有抗革兰氏阳性菌的特性。倪辉等通过实验证明从蜂王浆中提取的小肽只能抑制枯草芽孢杆菌 ,却不能抑制大肠杆菌 ,并由此推测蜂王浆中可能含有多种抗菌防腐成分 ,且不同的抗菌成分抑制不同的微生物。

王浆酸(10 - HAD) 是蜂王浆中所特有的成分 ,但不适合作为蜂王浆品质的敏感指标 ,因为无论贮藏条件如何 ,即使蜂王浆已经变质 ,其中的 10 -HAD 含量都不会改变。日本的镰仓昌树提出分子量为 57kDa 的蛋白质 (蜂王浆肌动蛋白) 可能适合作为蜂王浆质量的标记物 ,他在研究蜂王浆成分及生理活性与其新鲜程度的关系时 ,发现这种成分的降解与贮藏温度和时间呈正比。张映等也通过贮藏温度与蜂王浆质量、SOD 活性的对比实验 ,提出以SOD 作为蜂王浆活性质量的一个敏感指标。

3. 蜂王浆中蛋白质及肽类物质在分子水平上的研究进展

近些年来 ,随着分子生物学技术在蜂王浆分析中的广泛应用 ,人们对其蛋白质及肽类物质的种类、组成及功能有了更加全面和深入的认识。研究最多的是蜂王浆中的主要蛋白质类物质(MRJPs) 。

MRJPs 属于一个蛋白质家族 (蛋白质间 60 -70 %的氨基酸序列是相同的) ,目前已经通过 cDNA克隆和序列分析鉴定出了其中的 9 个成员 ,MRJP1 ,MRJP2 ,MRJP3 (存在着 5 种异构体) ,MRJP4 ,和 MR2JP5 ,分子量在 49 - 87kDa 范围内。MRJPs 大约占了王浆蛋白质总量的 80 %以上 ,它们不但是蜜蜂幼虫必需氨基酸和氮的来源物质 ,而且大量的体内及体外试验证明它们具有很多重要的生物学功能。如MRJP1 可以促进老鼠肝细胞的发育和增生 ;用胃肠酶分解 MRJP1 得到的肽类物质具有有效的抑制血管紧缩素 1 型转化酶的活性 ;分子量为 70kDa 的糖蛋白(MRJP3) 具有很强的抗过敏能力 ,且 MRJP3 在活体内外都表现出有效的免疫调节作用。

MRJP3 是最早通过 cDNA 克隆和序列分析出的王浆主要蛋白质。Stefan Albert 等发现 MRJP3 在SDS - 凝胶电泳中表现出多态现象 ,并证明了分子量为 60 - 70kDa 的蛋白质是 MRJP3 的变体 ,PCR 和DNA 序列分析表明由于在 MRJP3 重复区域中基本重复单位数量的不同导致 MRJP3 的不同等位基因具有不同的长度 ,即导致了 MRJP3 蛋白质的高度多态性。MRJP3 蛋白的多态性为确定蜜蜂个体基因型提供了一种简单易行的新方法。除了 MRJP3 ,其他两种 MRJPs 也含有重复区域。在 MRJP2 蛋白的C 端区也有类似的五肽重复 ,而 MRJP5 则在不同位置上出现了一个完全不同的三肽重复结构。MRJPs中所有的重复区域都含有大量的富氮氨基酸 ,它们的存在明显提高了 MRJPs 的含氮量。

K1Bilikova 等在意蜂工蜂头部发现了一段编码未知小肽的 mRNA ,并将这个富含丝氨酸和缬氨酸的小肽命名为 apisimin ,虽然对它的生理功能还不是很清楚 ,但推测它在蜂群中可能起着重要的生理学作用 ,因为在蜜蜂的整个生命周期里其中一小段mRNA (大约 500bp) 有着很高水平的表达。

4.蜂王浆中蛋白质及肽类物质的研究展望

综上所述 ,经过国内外科研工作者的不断研究 ,人们对蜂王浆中蛋白质及肽类物质的组成、营养价值及生物学功能有了更深的了解 ,蜂王浆的应用领域也不断扩大。但鉴于其成分的复杂性和功能的多样性 ,还有大量的工作需要完成 ,包括以前研究中尚未解决的问题和一些新问题。而研究的重点则在于功能因子的确定 ,虽然许多实验研究和临床应用都表明蜂王浆蛋白质具有多种功能 ,但到目前为止其确切的作用机理还没有完全弄清楚 ,主要原因之一就是有关功能性蛋白质和肽类基本结构的数据还不是很充分。然而 ,在分析检测手段如此先进的今天 ,完成这项工作不再是一件困难的事情 ,相信当我们在分子水平上对蜂王浆中的蛋白质类物质有了全面的认识之后 ,通过识别相关区域并从而设计出具有各种功能的活性肽将不再仅仅是一种可能。

主要参考文献

1. 方国桢等. 蜂王浆成分及其分析方法研究进展. 中国乳品工业. 1994 (6) .

2. 吴长青等. 蜂王浆功能因子的研究现状. 蜜蜂杂志.2001 (11) .

3. 闵丽娥等. 蜂王浆超氧化物歧化酶分离纯化及部分性质研究. 化学研究与应用. 2001 (5) .

4. 黄文诚等. 王浆酸是蜂王浆的标志物质. 蜜蜂杂志.2000 (7) .

5. Takeshi Nagai , Reiji Inoue . 2004. Preparation and the functional properties of water extract and alkaline extract of royal jelly. Food Chemistry. 84 ,181 - 186.

6. 肖静伟等. 蜂王浆中一种有抗菌活性的小肽. 昆虫学报. 1996 (2)