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便秘是一种普遍存在的胃肠道疾病,影响全球约10.1%的人口,其特征是排便不频繁、大便硬干、排便困难,常伴有腹部不适和腹胀。便秘症状出现至少6 个月则为慢性便秘,我国成年人慢性便秘的患病率为4%~6%,并随着年龄增长而升高,60 岁以上人群慢性便秘患病率可高达17.6%,国外研究显示便秘患病率可高达24.5%。随着饮食结构改变、生活节奏加快和社会心理因素影响,便秘的患病率呈现持续升高趋势。便秘不仅会以各种方式影响人们的生活,降低患者生活质量,还与多种相关综合征及疾病的风险升高密切相关,具体包括肠易激综合征、动脉粥样硬化、糖尿病、甲状腺功能减退症、神经系统疾病,乃至结直肠癌。由此可知便秘对人体的危害不容忽视,需要有效和安全的治疗方案。便秘治疗旨在减轻患者的不适感,并使肠道蠕动恢复至正常水平,以实现正常的排便生理过程。便秘患者常使用泻药缓解便秘症状,然而一些泻药可能会增加排便次数,但无法缓解腹部症状,甚至可能加剧腹部症状,引起腹泻和痉挛等不良反应。因此,寻找天然安全有效的物质治疗便秘显得尤为重要。
核桃属于胡桃科胡桃属,又称胡桃或羌桃,与扁桃、腰果、榛子并称世界四大干果。中国作为核桃原产地之一,其种植面积和产量均居世界首位,全国20余个省、市、自治区均有种植,总产量达593.5万 t。核桃粕作为核桃榨油副产物富含蛋白质,其含量约在43.8%~53.89%,具备良好的食品原料潜力,但是核桃粕并未在加工中被充分利用,导致大量可食用蛋白质被浪费。核桃蛋白因含有全部必需氨基酸而被视为优质蛋白,经水解产生的小分子肽表现出更佳的溶解性、热稳定性、表面疏水性、起泡性和乳化性等,更容易被人体吸收并在多种细胞功能和生理调节过程中发挥关键作用。核桃肽具备多种生物活性,包括抗氧化活性、抗肿瘤活性、血管紧张素转换酶抑制活性、抗炎活性、抗衰老活性、神经保护作用、改善学习和记忆能力以及调节肠道菌群作用等。随着消费者对功能性食品和特殊医学用途食品的需求不断提升,从核桃蛋白中提取功能性核桃肽或将其制成添加剂等复合制剂的研究备受关注。动物实验证实,核桃低聚肽能够通过显著改善便秘模型小鼠的症状并修复小肠绒毛损伤,展现了核桃肽具备润肠通便的作用,然而核桃肽中具有缓解便秘作用的主要活性肽段尚未完全明晰。
浙江农林大学食品与健康学院的王微、王倩倩*、闵伟红*等以盐酸洛哌丁胺诱导斑马鱼便秘模型初步评估核桃粕酶解物对肠蠕动的影响。随后通过肽段鉴定、分子对接和斑马鱼便秘模型从核桃粕酶解物中筛选具有潜在缓解便秘活性的肽段。最后基于小鼠便秘模型验证核桃活性肽段对便秘的缓解作用并分析其理化稳定性,以期为开发具有缓解便秘作用的活性肽提供一定的理论参考。
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1 核桃粕酶解物对斑马鱼肠蠕动的影响
肠蠕动时间间隔越短促肠蠕动能力越强。如图1A、B所示,与NC组相比,MC组的肠蠕动时间间隔显著延长(P<0.05);与MC组相比,1~100 μg/mL 的核桃粕酶解物均能显著缩短肠蠕动时间间隔 (P<0.05),分别缩短了(17.42±1.38)%(1 μg/mL)、(17.56±1.60)%(5 μg/mL)、(17.98±1.15)%(10 μg/mL)、(17.98±1.15)%(50 μg/mL)和(14.33±2.39)%(100 μg/mL)。 肠蠕动促进率越高代表促肠蠕动能力越强。如图1C、D所示,当核桃粕酶解物质量浓度为100 μg/mL时,肠蠕动促进率较NC组显著提升了(77.21±3.89)%(P<0.05),当质量浓度为1~50 μg/mL时,未观察到显著促进效果(P>0.05)。综合两项指标可知,100 μg/mL的核桃粕酶解物具有缓解便秘效果。与张亭等的研究一致,共同证实了核桃肽在缓解便秘方面的潜力。
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2 具有潜在缓解便秘的核桃肽活性肽段的筛选
临床上广泛使用的5-HT4R激动剂(如普芦卡必利、米沙必利)是治疗功能性便秘和便秘型肠易激综合征的一线药物。有研究表明,膳食补充缓解便秘可以通过调节5-HT4R信号促进肠道蠕动。液相色谱-串联质谱共鉴定出352 条肽段序列,去除质谱强度为0的19 条、PeptideRanker得分<0.5的271 条及不能与5-HT4R结合的22 条,最终筛选出40 条肽段。选取结合能最低的前10 条多肽进行分析,结果如表1所示。后续基于斑马鱼便秘模型进行肽段筛选的结果显示,FN-10缓解便秘效果最佳。FN-10与5-HT4R分子对接结果如图2所示,通过分析发现,FN-10与氨基酸残基HIS A∶387、PRO R∶125、TYR R∶128、THR R∶54、VAL R∶127、ASN R∶130、ALA A∶39、HIS A∶41、ILE A∶383、THR A∶40、LYS B∶57、ARG A∶42、ALA B∶56、TYR A∶37、ASP A∶240、TRP B∶332、SER B∶334、ASP B∶333、ASN B∶313、GLN R∶48、PHE B∶335、ARG A∶356、HIS B∶54、VAL A∶241、THR A∶242、ILE R∶52、ARG A∶389形成27 个范德华力,与LEU R∶126、GLN A∶390和LEU B∶55形成3 个氢键,与LYS R∶51、LYS A∶34、ASP A∶384、ARG A∶38和ARG R∶129形成5 个静电相互作用,与MET A∶386形成一个π-硫键。
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3 核桃活性肽段对斑马鱼肠蠕动的影响
3.1 核桃活性肽段对斑马鱼肠蠕动时间间隔的影响
基于斑马鱼便秘模型,对虚拟筛选获得的10 条具有潜在缓解便秘作用的核桃活性肽段进行活性验证。如图3所示,与NC组相比,MC组的肠蠕动时间间隔显著延长(P<0.05);与MC组相比,除了SQ-10之外,其余肽段均能显著缩短肠蠕动时间间隔(P<0.05)。具体而言,DF-9、SE-9、AR-9、FN-10和DL-9分别缩短了(25.24±3.18)%、(25.44±2.19)%、(26.28±3.48)%、(27.40±2.73)%和(25.59±1.42)%,其中FN-10缩短幅度最高,改善效果最佳。
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3.2 核桃活性肽段对斑马鱼肠蠕动促进率的影响
核桃活性肽段对斑马鱼肠蠕动促进率的影响如图4所示。与NC组相比,仅有AQ-11和FN-10处理能显著提高肠蠕动促进率(P<0.05),分别提高了(31.37±4.63)%和(30.49±4.75)%。在二者对提高肠蠕动促进率均有效的基础上,FN-10缩短肠蠕动时间间隔的效果显著优于AQ-11(P<0.05)。综合分析,FN-10在初步筛选的10 条肽段中表现出最佳的缓解便秘作用。
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3.3 最大耐受剂量分析
如图5所示,当核桃肽FN-10的质量浓度达到6 000 μg/mL时,仍不会对斑马鱼的存活率造成影响,表明FN-10在所测质量浓度范围内具有较低的生物毒性与良好的安全性。
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4 核桃活性肽段FN-10对便秘小鼠5 h排便的影响
核桃活性肽段FN-10对便秘小鼠5 h排便情况的影响如图6所示。与NC组相比,MC组的首粒黑便排出时间显著延长(P<0.05),5 h粪便数量显著减少(P<0.05),粪便湿质量和干质量均显著降低(P<0.05),表明小鼠便秘模型构建成功;经FN-10干预后,与MC组相比,各剂量组基本上能显著缩短首粒黑便排出时间,增加5 h粪便数量、粪便湿质量和干质量(P<0.05)。针对以上4 个指标,FN-10低剂量处理分别改善了(46.93±3.40)%、(102.78±14.09)%、(105.89±14.23)%和(149.23±23.00)%;FN-10高剂量处理分别改善了(34.65±6.05)%、(43.98±11.16)%、(42.39±15.12)%和(55.41±17.22)%。综上,FN-10能够有效缓解小鼠便秘症状,且低剂量效果优于高剂量,可能是因为高剂量FN-10会对肠道益生菌产生一定的抑制作用或对胃肠道具有一定的刺激作用,从而影响其缓解便秘作用的充分发挥,后续需对FN-10缓解便秘的机制进行进一步研究。
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5 核桃活性肽段FN-10的理化稳定性分析
5.1 pH值稳定性
核桃活性肽FN-10的pH值稳定性分析结果如图7所示。与NC组相比,在pH 2~10范围内,FN-10的色谱出峰时间及峰面积均未观察到显著差异(P>0.05),且各条件下的肽段保留率基本一致。结果表明,FN-10在该pH值范围内未发生明显降解,具有良好的pH值稳定性,这种特性与降血压肽IYPR所报道的稳定性相似。当pH 12时,肽段保留率显著降低,仅为NC组的(55.15±1.03)%,提示肽段在强碱条件下会发生剧烈降解。
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5.2 热稳定性
核桃活性肽段FN-10的热稳定性分析结果如图8所示。与NC组相比,在20~80 ℃条件下,FN-10的出峰时间与峰面积均未观测到显著差异(P>0.05),肽段保留率维持恒定,表明其含量与结构在该温度范围内保持稳定。当温度达到100 ℃时,FN-10发生部分降解,保留率降至(81.66±1.12)%,该热稳定性特征与核桃肽YVLLPSPK一致。经100 ℃处理后,相对峰面积显著降低,可能是由于高温导致肽段部分降解失去了部分特征性氨基酸序列以及多肽在高温条件下变性。
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5.3 消化稳定性
活性肽在人体内发挥作用的前提条件是其在经受胃肠道消化后仍能保持结构与功能的完整性,随后能够顺利跨越胃肠道屏障被机体吸收,以活性形态进入循环系统并靶向作用。因此,活性肽在研发过程中将其胃肠道稳定性及吸收效率视为关键评估指标。核桃活性肽段FN-10的胃肠消化稳定性分析结果如图9所示。在不同消化时段,FN-10的出峰时间均未发生显著变化(P>0.05),表明其结构稳定。胃消化1 h、胃肠消化1 h、胃消化2 h及胃肠消化2 h后的保留率分别为(91.15±0.70)%、(90.19±0.25)%、(90.12±0.62)%和(87.94±1.10)%。结果表明,尽管消化导致FN-10含量略有下降,但消化时间对保留率无显著影响(P>0.05),这一特性与茶多酚在胃肠消化中的稳定性规律一致,这可能是由于通过商业蛋白酶酶解获得的多肽在胃蛋白酶和胰蛋白酶的进一步水解作用下发生部分降解,但仍然保持着较高的保留率,可以说明核桃活性肽段FN-10具有较好的抵抗胃肠道消化的能力,能够保持一定的结构完整性,进而抵达肠道并在目标部位发挥生理功能。
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结 论
本研究利用肽组学、分子对接和斑马鱼便秘模型从核桃粕酶解物中筛选出1 条新型的具有良好缓解便秘作用的核桃活性肽段FN-10。在斑马鱼便秘模型中,与模型组相比,FN-10处理组的肠蠕动时间间隔缩短了(27.40±2.73)%(P<0.05);与NC组相比,肠蠕动促进率提高了(30.49±4.75)%(P<0.05),表明FN-10可以有效促进肠道蠕动。在随后的小鼠便秘模型验证中,FN-10低剂量和高剂量干预均能显著改善便秘相关指标。与MC组相比,首粒黑便排出时间分别缩短了(46.93±3.40)%和(34.65±6.05)%(P<0.05),5 h粪便数量分别增加(102.78±14.09)%和(43.98±11.16)%(P<0.05),粪便湿质量分别增加了(105.89±14.23)%和(42.39±15.12)% (P<0.05),粪便干质量分别增加了(149.03±23.00)%和(55.41±17.22)%(P<0.05)。斑马鱼和小鼠便秘模型综合证实了FN-10具有缓解便秘的功效。理化稳定性结果表明,FN-10在pH 2~10范围内具有良好的pH值稳定性;在20~80 ℃范围内具有良好的热稳定性;在模拟胃肠消化2 h后其保留率仍达(87.94±1.10)%,显示出较好的消化耐受性。本研究报道了核桃肽FN-10在缓解便秘方面的功能潜力,可为后期在功能食品及医药领域开发新的缓解便秘功能肽提供理论依据,同时也为核桃粕的高值化利用提供新的思路。
引文格式:
王微, 黄婷, 李泽惠, 等. 核桃源缓解便秘活性肽的筛选及功能验证[J]. 食品科学, 2026, 47(10): 190-200. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251117-121.
WANG Wei, HUANG Ting, LI Zehui, et al. Screening and functional validation of walnut-derived bioactive peptides for relieving constipation[J]. Food Science, 2026, 47(10): 190-200. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251117-121.
实习编辑:林安琪;责任编辑:张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
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