在追求可持续发展和循环经济的背景下，如何高效利用食品工业副产物已成为全球性课题。葡萄酒产业每年产生大量酒泥，其处理不仅增加环境负担，也造成资源浪费。与此同时，消费者对天然、健康的功能性食品添加剂需求日益增长，合成防腐剂和降压药物因其潜在副作用和耐药性问题而面临挑战。因此，从天然来源特别是食品加工副产物中发掘具有生物活性的成分，成为食品科学与健康医学交叉领域的研究热点。
在此背景下，研究人员将目光投向了葡萄酒酒泥这一富含蛋白质的副产物。发表于《Food Research International》的这项研究，系统探索了从葡萄酒酒泥蛋白质中酶解获得生物活性肽的潜力，重点关注其降压和抗菌双重功能。研究团队假设，通过优化酶解工艺并结合先进的生物信息学工具，能够从葡萄酒酒泥中鉴定出具有血管紧张素转换酶抑制和微生物生长抑制活性的肽序列，并评估其作为功能性成分的潜力。
为验证这一假设，研究团队开展了一项多阶段的研究。首先，他们从马尔贝克葡萄酒酒泥中提取蛋白质，并分别使用碱性蛋白酶、风味蛋白酶和蛋白酶单独或组合进行酶解，获得不同特性的蛋白水解物。随后，通过体外实验评估这些水解物的血管紧张素转换酶抑制活性和对三种食源性微生物的生长抑制能力。为了深入理解活性背后的分子基础，研究人员采用纳升级液相色谱-轨道阱串联质谱技术对水解物中的肽序列进行鉴定，并利用生物信息学工具预测其生物活性潜力。更进一步，通过计算机模拟胃肠道消化、毒性预测、吸收分布代谢排泄特性分析以及分子对接等技术，全面评估了这些肽的稳定性、安全性和作用机制。
本研究的关键技术方法包括：采用三种酶进行蛋白质酶解及水解度测定；通过体外荧光法测定血管紧张素转换酶抑制活性；利用微生物浊度法评价抗菌活性；运用纳升级液相色谱-轨道阱串联质谱进行肽组学分析；基于PeptideRanker、BIOPEP-UWM等数据库进行生物活性虚拟预测；进行计算机模拟胃肠道消化；利用ToxinPred、SwissADME等工具评估肽的毒性、理化性质及药代动力学参数；最后通过分子对接分析肽与血管紧张素转换酶的相互作用。
3.1. 不同酶及组合的蛋白水解
研究人员比较了不同酶解处理对葡萄酒酒泥蛋白水解效率的影响。结果显示，碱性蛋白酶和风味蛋白酶处理的水解度较高，而蛋白酶处理的水解度相对较低。值得注意的是，顺序酶解组合显著改变了肽谱，特别是碱性蛋白酶与蛋白酶的组合产生了最多数量的肽序列，这与该组合显示出最高血管紧张素转换酶抑制活性的结果相一致。
3.2. 水解物的体外血管紧张素转换酶抑制活性
体外活性评价表明，不同酶解产物表现出差异化的血管紧张素转换酶抑制活性。其中，碱性蛋白酶+蛋白酶组合得到的水解物活性最高，其半数抑制浓度值最低。活性差异与肽的氨基酸组成和疏水性等理化性质密切相关，疏水性高的肽通常表现出更强的血管紧张素转换酶抑制能力。
3.3. 对食源性微生物的生长抑制能力
抗菌活性实验显示，蛋白酶水解物对大肠杆菌的生长抑制效果最强，抑制率达25%。所有水解物对枯草芽孢杆菌均无抑制效果，反而促进了其生长。对马克斯克鲁维酵母，部分水解物表现出中等抑制活性。活性差异与肽的净正电荷相关，带正电的肽更容易与带负电的细菌膜相互作用。
3.4. 通过纳升级液相色谱-轨道阱串联质谱鉴定肽及生物信息学预测生物活性潜力
肽组学分析共鉴定出1610至3489条不等的肽序列，其中碱性蛋白酶+蛋白酶组合产生的肽数量最多。通过生物信息学工具预测，发现76条肽序列具有高生物活性潜力，这些肽富含脯氨酸、苯丙氨酸、甘氨酸和亮氨酸等疏水性氨基酸，这与已知血管紧张素转换酶抑制肽的特征相符。
3.5. 基于氨基酸序列的生物活性计算机预测与表征
3.5.1. 血管紧张素转换酶抑制活性
生物信息学分析显示，蛋白酶水解物中每个肽平均含有的血管紧张素转换酶抑制序列数量最高。疏水性氨基酸的比例与血管紧张素转换酶抑制活性正相关，且C末端为疏水性或支链氨基酸的肽具有更强的结合能力。
3.5.2. 生长抑制活性
抗菌机制分析表明，肽的阳离子特性和两亲性结构是其与细菌膜相互作用的基础。蛋白酶水解物中带正电的肽比例最高，这解释了其最强的抗菌活性。
3.6. 计算机模拟胃肠道消化
模拟消化结果显示，34个二肽和三肽血管紧张素转换酶抑制序列能够在胃肠道环境中保持稳定。这些肽具有高溶解度和良好的肠道吸收特性，表明它们可能具有较好的口服生物利用度。
3.7. 消化后释放序列的毒性、吸收、分布和代谢评价
安全性评价表明，所有鉴定的活性肽均无毒性预测警报，且符合类药五规则，具有开发为功能性成分或药物的潜力。
3.8. 降压序列的分子对接
分子对接分析揭示了肽与血管紧张素转换酶的作用机制。AW和VW肽与血管紧张素转换酶活性位点结合能力最强，结合能低于-8.0 kcal mol-1 。这些肽通过氢键、范德华力和π-π堆积等分子相互作用与血管紧张素转换酶的关键残基结合，其中VW还能与催化锌离子协调，进一步增强抑制效果。
研究结论强调，葡萄酒酒泥蛋白水解物中蕴含多种具有血管紧张素转换酶抑制和抗菌活性的肽序列。通过酶解工艺优化和生物信息学筛选，可以定向释放这些功能肽。特别值得关注的是，碱性蛋白酶与蛋白酶组合处理产生的肽具有最高的生物活性潜力。计算机模拟表明，这些肽在胃肠道环境中稳定，无毒且具有良好的口服生物利用度。分子对接结果从结构层面解释了活性肽的作用机制，为开发葡萄酒酒泥源降压和抗菌功能性配料提供了理论依据。这项研究不仅为葡萄酒加工副产物的高值化利用开辟了新途径，也为天然来源生物活性肽的发现和评价提供了整合实验与计算机模拟的研究范式。未来研究可进一步验证这些肽在体内的生理活性和潜在协同效应，推动其在实际应用中的转化。
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