什么是酶解？

临床医师

什么是酶解？
原文地址：https://www.zhihu.com/question/270819519

同花顺

酶，是生命不可缺少的物质。作为高效的催化剂，酶驱动着人体内各种生化反应，为生命活动奠定核心基础。
如果说，“反应加速器”是酶的A面，那么在现代生物技术的快速发展下，酶作为技术载体的B面正逐渐显现。
其中，具有代表性的“酶解技术”已在蛋白质研究领域得到成熟应用，成为助力人体营养吸收的重要工具。那么，酶解究竟怎么解？这项技术有哪些过人之处？它和我们熟悉的胶原蛋白竟有着千丝万缕的联系？
酶解技术：独具匠心的“生物剪刀”

酶解技术，能利用酶通过添加水元素促进分子键断裂（即水解）的过程，从而实现特定产物获取[1]。
酶的水解原料可以是蛋白质、糖类以及脂类。以蛋白质提取生物活性肽为例，为了充分发挥酶活性，酶首先需与底物结合，然后继续进行酶催化[2]。
为此，酶具有特定的活性位点，分别形成结合位点和催化位点。当酶-底物复合物处于特定构象时，即可启动蛋白质水解，进而释放被加密在母体蛋白中的活性肽段[3]。



通过酶水解释放生物活性肽的过程[2]
相较于发酵、化学水解等方式，利用酶解技术水解蛋白具备独特的优势。首先，整体反应速率较高。研究结果显示，酶在裂解蛋白质的同时也在催化反应的进行，这使得酶解技术参与的蛋白水解反应速度比未催化时快10 6~10 12倍[4]。
其次，使用酶解技术能在较短时间获得更一致的特定水解产物[5]。由于酶具有高特异性，不同酶具有不同的酶切位点，使用固定化酶进行酶解可以提取已定向或所需的指定肽序列[6]，且不会产生副产物[5][7]。




不同的酶切位点，往往会产生不同分子量的肽段，进而影响水解产物的生物活性[5]。有研究团队使用六种不同的蛋白酶对灰树花进行酶解制备肽，结果发现胰蛋白酶在pH 7.5、温度45 ℃水解1.5 h所得水解产物具有最高的抗氧化活性[8]。
另有研究则使用枯草杆菌蛋白酶、胰蛋白酶、风味蛋白酶的复合酶组合水解沙丁鱼蛋白，成功获得具有抗糖尿病活性的多肽[9]。不难看出，筛选出合适的酶是获得高活性生物活性肽的关键。




当胶原蛋白遇上酶解技术，营养加buff？

胶原蛋白是哺乳动物体内含量最丰富的一类蛋白质，占体内总蛋白含量30%以上，广泛分布于皮肤、动脉、肌腱、软骨和大多数细胞外基质中[10]。
胶原蛋白含有大量重复的“Gly-X-Y”氨基酸序列（Gly为甘氨酸；X、Y为任意氨基酸，其中X主要为脯氨酸，Y主要为羟脯氨酸），可形成三股肽链规律缠绕的螺旋结构，从而赋予胶原蛋白较高的机械强度及稳定性[11]。




胶原蛋白这一特性在支持组织结构和保护机体器官上具有重要作用，但是因其结构稳定、难以水解，导致蛋白利用率较低[12]。
而在酶解技术的作用下，胶原蛋白可被水解成更容易被人体吸收的胶原蛋白肽即水解胶原蛋白[xiii]。摄入胶原蛋白肽有助于机体合成胶原蛋白，具有多种健康益处，如改善皮肤健康、减缓关节疼痛和降低骨质疏松风险等[12]。


胶原蛋白的合成和分解是周而复始的动态平衡。随着年龄的增加，胶原蛋白的合成降低，这种平衡将可能受到破坏，促使皮肤出现皱纹、干燥、粗糙等情况[13]。
研究结果显示，口服胶原蛋白肽能够抑制 UV－B （户外紫外线）导致的皮肤水分含量下降、表皮细胞增生，因此其可作为膳食补充剂改善由 UV－B 导致的皮肤受损和光老化[14]。




此外，水解胶原蛋白具有明显改善骨骼和关节健康效应。研究表明，胶原蛋白肽可刺激成骨细胞数量增加和减少破骨细胞活性，从而调整骨骼构成和骨矿分布，维持骨密度[15]。
有研究将水解胶原蛋白喂给去卵巢小白鼠，发现其股骨骨垢的骨密度明显高于假手术组，表明水解胶原蛋白能提高骨基质中新胶原蛋白的合成，有助于降低骨质疏松风险16]。另一项研究则对 147 名运动员采用随机双盲法试验，发现口服水解胶原蛋白可减轻运动员的关节疼痛，有助于降低关节病高风险人群发病的概率[17]。




结语

在食品工业中，酶解技术很好地提高了食品的营养及功能特性，是赋能人体健康的得力工具。尤其在生物活性肽的研究领域，随着越来越多的蛋白质一级结构、活性肽的氨基酸序列得到阐明，以及免疫学发展使得蛋白酶的酶切位点日渐明确，相信酶解技术将在生产高活性肽类方面扮演更加重要的角色。

参考文献
[1] Biology. 7th ed. San Francisco: Pearson Education, 2005.
[2] Food Chem (Oxf). 2021;3:100047. Published 2021 Oct 23.
[3] Enzymes in Food Biotechnology, pp. 343–367.
[4] In Enzymes in Food Biotechnology. Elsevier Inc.
[5] 食品工业,2021,42(12):349-354.
[6] Int J Mol Sci. 2017;18(3):479.
[7] Food Engineering Reviews, 4(4), pp. 224–243.
[8] Czech Journal of Food Sciences, 33(6), pp. 500–506.
[9] Food Chem. 2020;328:127096.
[10] Collagen structure and Mechanics. New York: Springer.
[11] Cold Spring Harb Perspect Biol. 2011;3(1):a004978.
[12] 食品科学,2022,43(17):316-325.
[13] 安徽农业科学,2020,48(19):23-25+54.
[14] Biosci Biotechnol Biochem. 2009;73(4):930-932.
[15] 中国骨质疏松杂志,2010,16(10):798-801.
[16] Nutrition. 2005;21(11-12):1120-1126.
[17] Curr Med Res Opin. 2008;24(5):1485-1496.

|本文由汤臣倍健营养健康研究院内容团队原创编辑
本文旨在介绍营养与健康研究进展，并非治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。如果您喜欢这篇内容，欢迎转发。更多健康资讯请关注“小汤营养研究院”。