本文系Food Science and Human Wellness原創編譯，歡迎分享，轉載請授權。

Introduction

高血壓是心血管疾病的主要風險因素，預計到2025年，成人高血壓患者人數將達到16億，合成ACE抑制類藥物可能會誘發多種不良反應，如低血壓、低鉀血癥、高血糖、腎功能損害和血管神經性水腫等。食物源ACE抑制肽因其副作用小、活性高、生物利用度高而備受公眾關注。近年來，市場上出現了多種富含ACE抑制肽的降壓功能食品，且越來越多的研究表明，探索和鑒定新型有效的降壓肽是治療高血壓的有效策略。

大蒜（Allium sativum L.）作為一種重要的藥食兩用植物，因其獨特的風味和功能特性（如抗氧化、抗炎、抗糖尿病和腸道菌群調節作用）享譽全球。大蒜加工過程中產生的大量副產物，隨意丟棄或掩埋既會浪費資源，又會造成嚴重的生態污染。因此，采用可持續的綠色方法利用大蒜生物質資源，實現大蒜廢棄物的價值化迫在眉睫。大蒜渣中含有豐富的生物活性物質，然而大蒜或其副產品（如大蒜渣）中的蛋白質迄今尚未得到充分表征和應用?？紤]到大蒜蛋白含有豐富的疏水氨基酸（與ACE抑制活性呈正相關），且其水解物能夠抑制ACE活性，作者推測大蒜蛋白是抗高血壓肽的重要前體。然而，大蒜蛋白衍生的ACE抑制肽的制備、性質、體內降壓活性和潛在機制尚未得到詳細研究和報道。

Results and Discussion

大蒜ACE抑制肽的分離、純化和鑒定

通過超濾從大蒜蛋白堿性蛋白酶水解物中獲得了3 個餾分，Mw < 3 kDa的餾分具有最強的ACE抑制活性（85.34%）（P < 0.05）。使用Sephadex G-15凝膠色譜柱對Mw < 3 kDa的餾分進一步分離，除GPH-1外，其他四個餾分均能有效抑制ACE的活性，抑制率分別為57.10%、58.38%、94.85%和6.20%。因此，進一步利用RP-HPLC對高活性的GPH-4進行分離，在11 個餾分中，G4-4表現出最高的ACE抑制率（93.89%）。最終通過LC-MS/MS鑒定出了新型高活性的ACE抑制肽VWAS（IC50：31.38 μmol/L）。

ACE抑制肽的性質

VWAS在不同溫度（25、40、55、70、85和100 ℃）和pH（2~10）條件下均能保持高ACE抑制活性，具有良好的穩定性。VWAS經人工胃液和腸液消化后，ACE抑制活性分別從100%降至98.82%和98.59%（P > 0.05），這表明VWAS對胃腸道酶的敏感性較低，可被胃腸道吸收，并以相對完整的形式作用于靶器官。

Lineweaver-Burk曲線表明，VWAS作為一種競爭性抑制劑，可以競爭性地與ACE受體的活性中心和關鍵催化位點結合，從而降低其活性和酶促反應的速率。分子對接表明了VWAS主要通過氫鍵、靜電和疏水作用與ACE受體形成穩定的復合物。

ACE抑制肽的降壓活性

作者用SHR和WKY大鼠評估了VWAS體內的降壓效果和安全性。在為期七周的試驗中，正常大鼠的生命活動和生長特征未受到不良影響，而VWAS能夠顯著降低SHRs的收縮壓和舒張壓。

SHR血清中腎臟損傷因子（BUN、UA和CR）的水平分別比WKY大鼠高53.70%、91.30%和19.24%（P < 0.05），而使用卡托普利和VWAS干預后，腎功能損傷得到了有效緩解。與SHR陰性組相比，VWAS對BUN、UA和CR的抑制率分別為5.60%~25.22%、43.06%~51.25%和19.03%~28.62%，且具有劑量依賴性。高劑量的VWAS使SHR的腎小球的大小和形態趨于正常，顯示出明顯的治療效果。低、中、高劑量的VWAS能抑制心肌酶譜的異常升高，血清中CK、CK-MB和LDH-L的水平分別大幅降低了7.92%~12.09%、11.78%~18.74%和5.23%~20.22%（P < 0.05 或P > 0.05）。高劑量VWAS治療后，SHR的心肌細胞排列整齊緊密，大小均勻，僅有輕微水腫。同時，VWAS還能夠降低SHR血清中ET-1，提高eNOS的水平，且能夠使SHR的血管結構清晰，彈性纖維彎曲規則。

ACE-Ang Ⅱ-AT1和ACE2-Ang (1-7)-Mas是RAS中的2 個關鍵軸。卡托普利和VWAS的治療能夠顯著抑制SHR腎臟中腎素的表達。同時，VWAS治療后，ACE-Ang II-AT1軸中ACE和AT1的相對表達水平顯著降低了37.94%~63.06%和17.79%~50.79%（P < 0.01），ACE2-Ang (1-7)-Mas軸中Mas和ACE2的表達顯著上調（分別增加了32.58%~86.11%和5.72%~153.18%），這說明了VWAS能夠通過抑制ACE-Ang II-AT1軸，激活ACE2-Ang (1-7)-Mas軸來平衡高血壓引起的RAS紊亂。

通過檢測SHR血清中抗氧化指標（SOD、GSH-Px和MDA）以評估VWAS在SHR中的降壓活性與其抗氧化作用之間的潛在關系。與SHR陰性組相比，高劑量VWAS使SHR血清中SOD和GSH-Px水平分別增加11.19%和19.99%，使MDA降低了11.15%（P < 0.05）。因此，VWAS可能通過提高抗氧化酶（SOD和GSH-Px）水平和抑制脂質過氧化來降低血壓。

與WKY大鼠相比，SHR出現了嚴重的炎癥紊亂，促炎因子的產生顯著增加，而抗炎因子的分泌受到極大抑制。高劑量VWAS對IL-1β和TNF-α的產生具有與卡托普利相似的下調作用，而對IL-10的表達具有上調作用（P > 0.05），表現出良好的抗炎效果。

Conclusion

通過堿性蛋白酶水解和分離純化（超濾、尺寸排阻色譜和RP-HPLP），從大蒜蛋白中制備出了一種新型高活性的ACE抑制肽。VWAS具有較高的ACE抑制活性（IC50：31.38 μmol/L），并且對高溫、極端pH值和模擬胃腸消化液高度穩定。作為一種競爭性抑制劑，VWAS通過氫鍵、靜電和疏水作用與ACE的活性位點相互作用。自發性高血壓大鼠試驗表明，VWAS單次或長期給藥后可有效降低SHR的血壓。其潛在機制主要涉及減輕腎臟、心臟和主動脈的形態和功能損傷，并與RAS、抗氧化和抗炎系統密切相關。這些結果證實了大蒜渣是生產具有良好穩定性和體內外抗高血壓活性的ACE抑制肽的理想來源，獲得的新型ACE抑制肽可用作食品工業中的功能性食品配料，同時，這項研究有望激發人們利用果蔬加工副產品，實現廢物價值化及可持續發展。

作者簡介
第一作者

項璐，山東農業大學2022級博士研究生，研究方向為農產品加工與貯藏。以第一作者在Food Chemistry等期刊發表SCI論文4 篇。

通信作者

喬旭光，教授，博士生導師，山東農業大學食品科學與工程學院，兼任山東省食品科學技術學會名譽理事長，入選山東省泰山產業領軍人才，山東省食品營養與人類健康高校重點實驗室主任、山東省農產品精深加工技術與質量控制協同創新中心主任。長期從事調味蔬菜精深加工技術研究與應用，主持國家自然科學基金4 項、“十三五”國家重點研發計劃子課題1 項、農業部公益性行業科研專項子課題2 項、國家“863”計劃子課題1 項，山東省重大科技創新工程、山東省農業重大應用專項、江蘇省重大科技成果轉化項目等科研項目15 項。發表論文200余篇，其中SCI/EI收錄100余篇，獲山東省科技進步二等獎1 項、三等獎2 項，授權發明專利19 件，主持制定國家標準4 項。

Fabrication, characterization, antihypertensive effect and potential mechanisms of a novel angiotensin Ⅰ-converting enzyme inhibitory peptide derived from garlic by-products

Xiang Lua, Zhenjia Zhenga, Yongqiu Qia, Haihua Chenb, Zhichang Qiuc,*, Xuguang Qiaoa,*

a Key Laboratory of Food Nutrition and Health in Universities of Shandong, College of Food Science and Engineering, Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, China

b College of Food Science and Engineering, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China

c Department of Food Science, University of Massachusetts, Amherst 01003, USA

*Corresponding authors.

Abstract

The valorization of vegetable by-products is a promising strategy to combat climate change and achieve global carbon neutrality goals. This study aimed to exploit the high-value utilization of garlic by-products and to investigate the antihypertensive effects and potential mechanisms of the resulting angiotensin Ⅰ-converting enzyme (ACE) inhibitory peptides. After protein extraction, enzymatic hydrolysis, and activity-directed fractionation, a potent and highly stable ACE inhibitory peptide (IC50: 31.38 μmol/L) was obtained, which was identified as VWAS and acted as a competitive inhibitor. VWAS stably bound to key residues in the ACE active center mainly through hydrogen bonding interactions and effectively lowered blood pressure in spontaneously hypertensive rats via alleviating renal and cardiac injuries, improving endothelial dysfunction, and regulating the renal renin-angiotensin system, antioxidant system, and anti-inflammatory system. These findings suggested that garlic protein-derived peptide (VWAS) was a desirable candidate for antihypertensive functional foods and provided guidance for the high-value utilization of garlic by-products.

Reference:

LU X, ZHENG J Z, QI Y Q, et al. Fabrication, characterization, antihypertensive effect and potential mechanisms of a novel angiotensin Ⅰ-converting enzyme inhibitory peptide derived from garlic by-products[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(7): 9250171. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250171.

文章編譯由作者提供

編輯：王佳紅；責任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲創意

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