行政院國家科學委員會補助專題研究計畫成果報告

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大豆蛋白質酵素水解物對於續發性高血壓的影響

計畫類別：■個別型計畫 □整合型計畫 計畫編號： NSC 89-2320-B-038 -038

執行期間： 2000 年 8 月 1 日至 2001 年 7 月 31 日 計畫主持人：陳 俊榮

本成果報告包括以下應繳交之附件：

□赴國外出差或研習心得報告一份

□赴大陸地區出差或研習心得報告一份

□出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份

□國際合作研究計畫國外研究報告書一份 執行單位：臺北醫學大學保健營養學系

中 華 民 國 九 十 年 十 月 三 十 日

行 政 院 國 家 科 學 委 員 會 專 題 研 究 計 畫 成 果 報 告

大豆蛋白質酵素水解物對於續發性高血壓的影響

Effects of the hydrolysate derived from soybean protein on blood pressure in hypertension

計畫編號： NSC 89-2320-B-038 -038

執行期限： 1999 年 8 月 1 日至 2000 年 7 月 31 日 主持人：陳 俊榮 臺北醫學大學保健營養學系

一、中文摘要

高血壓是人類最盛行的慢性疾病，其 中一種治療的方式即是抑制腎素-血管收 縮 素 系 統 中 的 Angiotensin-Converting Enzyme (ACE)而達到降低血壓的效果。在 體外實驗中發現，大豆蛋白質酵素水解物 具有抑制ACE 之生理活性，因此本研究將 針對大豆蛋白質經酵素水解後之產物，探 討其在自發性高血壓大白鼠(SHR)體內是 否可藉由抑制 ACE 活性的作用而達到降 低血壓的效果。結果顯示大豆蛋白酵素水 解物確實可抑制體內之ACE 活性，進而達 到減少血壓上升的效果。

關鍵詞：大豆，蛋白質水解物，peptide，

血管收縮素轉換酵素，續發性高血壓

Abstract

Hypertension is the most common public problem in the developed countries. One of the useful way of lowering blood pressure is to treat the patients with inhibitors of angiotensin converting enzyme (ACE). Recently, hydrolysate from food proteins are found to have ACE inhibitor activity. Therefore, the aim of this study is to investigate the antihypertensive effects of soybean protein. Soybean protein hydrolysate were prepared by pepsin-digested SPI (Soybean protein isolate). SHR were fed with diet containing NaCl and treated with different does (1% or 0.5%) of soybean protein hydorlysate. Blood pressure was measured and ACE activity was analyzed by using Hip-Gly-Gly as a substrate. The results showed that soybean protein hydrolysate feeding

have no adverse effect on growth and can significantly lower blood pressure compared to control group. We also found that soybean protein hydrolysate can inhibit ACE activity in plasma. These data suggest that soybean protein hydrolysate inhibit ACE activity and have antihypertensive effect in rats.

Key words : soybean protein, peptide,

二、緣由與目的

血壓是血流衝擊血管壁所引起的一種 壓力，而所謂高血壓即是一種持續性的動 脈壓上升。高血壓為人類最盛行的慢性疾 病，根據行政院衛生署民國88 年度調查統 計結果顯示，高血壓名列國民十大死亡原 因；此外，高血壓亦是造成腦血管疾病和 心臟病的重要因子之一。由於高血壓患者 其早期症狀並不明顯，包括暫時性的頭 暈、頭痛、沈重或頸部緊束感，使一般患 者容易忽略它的存在，最後嚴重時可能會 導致腦部、心臟及腎臟等器官病變，因而 素有隱形殺手之稱，所以如果說高血壓為 第一大死因也實不為過 (宋 2000)。高血壓 病患中少部份為其他疾病所引起，稱之為 續發性高血壓，而約有90-95 %原因不明，

且無特定有效的治療方式，稱之為原發性 高血壓(essential hypertension)。目前原發 性高血壓仍為可治療而無法治癒，但若能 改善生活習慣或由飲食來作調整，亦能有 效地抑制血壓的上升，甚或可降低高血壓 和相關退化性疾病的發生。

在治療方面，以往較常使用的方法有 由藥物阻斷中樞或周圍神經的α-腎上腺性 受器、β-腎上腺性受器或利用鈣離子通道

抑制劑來降低血管平滑肌的收縮程度，但 長期使用上述治療方式可能會對正常生理 代謝或精神狀態造成一些不利的影響 (陳 1996)。因此，近年來血管收縮素轉化 抑 制劑(angiotensin-converting enzyme inhibitor, ACEI)已漸漸地取代其他抗壓藥 物，它的降壓機轉為降低週邊阻力，但不 影 響 心 臟 速 率 或 心 臟 血 液 輸 出 量 (Okunishi et al. 1991)。

食品中的蛋白質經消化後可提供人體 正常生長所需之胺基酸是眾所皆知的，但 近年來在生理與生化學的研究中顯示，蛋 白質不僅僅是胺基酸的提供者，其經食品 加工之酵素水解或人體消化後，可產生某 些具有生理活性之 片段，而對人體健 康有種種的影響(楊 1999)。在 1979 年 Oshima et al.就從食品蛋白質中分離出具 有降低血壓功能之 ，這類物質統稱為 ACEI (ACE Inhibitors, 血管收縮素轉換 酵素抑制劑)，ACEI 與 ACE 結合，抑制其 去除不具生理活性之 Angiotensin I 末端 His-Leu，防止具促使血管收縮特性之 Angiotensin II 的生成。近年來，許多研究 者 利 用 自 發 性 高 血 壓 大 白 鼠 (Spontaneously Hypertensive Rat, SHR) 對於乳製品、魚肉蛋白及榖物中的蛋白質 進行實驗，發現其中亦含有具降血壓特性 之 序列存在(Yamamoto 1997)。

在魚肉蛋白質方面，1993 年有體外實 驗證實沙丁魚肉之蛋白質水解物具有抑制 ACE 的活性(Matsui et al. 1993)，而 2000 年又有學者以由沙丁魚中分離出的短鏈

進行人體實驗，發現每日提供高血壓病 患3 mg 的 Val-Tyr，血壓即可有顯著地降 低，且在四週實驗期結束後血漿中 Ag II 的濃度亦顯著地下降(Kawasaki et al.

2000)。又 1992 年以正常血壓的大白鼠進 行實驗，先由靜脈注射10 ng/kg 的 Ag I 可提升 20 mmHg 的血壓，但若同時由靜 脈注射 10 mg/kg 由柴魚中所分離出的 L e u - L y s - P r o ， 即 可 防 止 血 壓 的 上 升 (Yokoyama et al. 1992)。在乳製品方面，

酸奶經發酵後可產生兩種具生理活性的 tripeptide (Val-Pro-Pro 和 Leu-Pro-Pro)。

1996 年有體內實驗證實每日給供應高血壓 病患100 mL 之酸奶，經四週後血壓即顯著 地下降(Hata et al. 1996)；而在 SHR 方面，

經口投予每公斤體重10 mL 的酸奶，六小

時後其血壓即有顯著下降的情形，而且立 即將老鼠犧牲後分析主動脈中 ACE 的活 性，可發現有顯著地降低(Masuda et al.

1996)。在植物性蛋白質方面，可由小麥胚 芽中分離出之 Ile-Val-Tyr，將之以每公斤 體重5 mg 注射入 SHR 體內，8 分鐘後即 可造成顯著地血壓降低；將Ile-Val-Tyr 與 人類血漿進行24 小時培養，亦可發現 ACE 活性隨時間的增加而降低(Matsui et al.

2000)。此外，對於 SHR 以口服或腹腔注 射玉米蛋白(á-Zein)水解液，亦發現有明顯 的降壓功效(Miyoshi et al. 1991a &

Miyoshi et al. 1991b)。

大豆是傳統東方飲食中重要的蛋白 質來源之一，因其產量豐富且價格低廉，

一直以來都廣泛地運用於各種食品加工之 中。有流行病學研究指出攝取傳統含較多 大豆製品之族群罹患心血管疾病之機率較 攝取西式飲食者為低(Kagan et al. 1974)。

1999 年 Nevala et al.比較飲食中以酪蛋白 和大豆蛋白為蛋白質來源之SHR，發現大 豆蛋白組其收縮壓較酪蛋白組為低。此 外，在體外實驗中發現，大豆蛋白質酵素 水解物具有抑制ACE 之生理活性(Chen et al. 1997)。基於以上背景，本實驗的目的即 在探討大豆蛋白中部分具生理活性之 類於體內是否可以藉由抑制 ACE 的活性 而達到降低血壓之功能。本年度以精製大 豆蛋白質及其酵素水解物、測定此酵素水 解物的於動物體內之 ACE 抑制活性及對 血壓的影響為工作重點。本結果將可以作 為日後人體試驗之依據，以預防或改善高 血壓，進而減少心血管疾病的發生。樣品 處理如下：蛋白質及試料之製備：將脫脂 大豆粉加入 Tris-HCl 緩衝液充分攪拌之 後，以離心分離方式將沈澱除去。上清液 調整 pH 值至等電點，經離心後，取沈澱 物溶於磷酸緩衝液，裝入透析膜中，進行 72 小時透析之後，透析內液以冷凍乾燥機 充分乾燥，所得到的酸沈澱蛋白質粉末作 為本實驗之基質。酵素分解物的製作：首 先將蛋白質基質溶於去離子水中，加入 pepsin，在 pH 2.0，37℃的條件下反應 24 小時。反應終了後，沈澱部份用離心法去 除，以冷凍乾燥機充分乾燥，即作為本實 驗之樣品。ACE 抑制活性之測定：上述之 蛋白質酵素分解物藉由此測定法確認樣品 是否具有ACE 抑制活性。以 pH 8.3 的 0.1

M 硼酸緩衝液調製 ACE 2.5 mU/mL、合 成基質 Hippuryl-L-Histidyl-L-Leucine 12.5 mM/mL 溶液，以改良 Lieberman 等

（1975）的方法測定。動物飼養：實驗採 用雄性八週齡SHR 大白鼠 30 隻，隨機分 為一組控制組及兩組實驗組，三組在飲水 及飼料中各添加0.9%和 1%之 NaCl 以誘使 其血壓上升，此外在兩組實驗組飼料中分 別添加0.5%和 1%上述大豆蛋白酵素水解 產物。實驗期為期12 週，於第 0、2、4、6、

8 及 12 週測量其血壓並抽血分析其中 ACE 活性變化。

三、結果與討論

本實驗初 30 隻實驗動物血壓皆無差 異，於實驗飲食和飲水中添加 NaCl 皆使 自發性高血壓大白鼠上升，然未添加大豆 蛋白酵素水解物之控制組血壓上升顯著較 兩組實驗組高，控制組和實驗組之血壓值 自第二週起即有顯著的差異(p<0.05)，而添 加不同劑量之兩組間則無顯著差異。在血 液ACE 分析方面，未添加大豆蛋白酵素水 解物之控制組血壓上升顯著亦較兩組實驗 組高，控制組和實驗組之血壓值自第二週 起即有顯著的差異(p<0.05)，而添加不同劑 量之兩組間則無顯著差異。本研究室先前

（陳等, 1997）曾從大豆煮汁的酵素消化物 中 分 離 出 8 種 具 有 ACE 抑 制 活 性 的 peptide，這些低分子 peptide 的胺基酸組 成主要為疏水性及芳香族胺基酸。ACE 的 功能是將血管收縮素 I 的 C 末端 His-Leu 游離，而形成血管收縮素II，因此推測 ACE 的活性中心存在有疏水性部分，對於特定 的胺基酸具有親和力，換言之，對於ACE 具有拮抗性抑制的 peptide 必須有一定的 疏水性，與ACE 產生疏水性相互作用。具 有ACE 抑制活性的 peptide，上述的理論 或許可以部分的解釋其抑制 ACE 的活性 與疏水性的關係。

自從Ondetti（1977）由蛇毒中分離出 具有增強 bradykinin 作用的 peptide 之 後，血管收縮素轉換機制已漸漸解明，並 作為醫藥品設計的基本理論，目前被高血 壓 患 者 廣 泛 使 用 的 c a p t o p r i l （ D - 3 - mercapto-2-methylpropanoyl-L-proline）

即為在此理論下所衍生出來的藥品。而藉 由此研究成果的刺激，許多ACE 抑制物質

因而被發現，例如：微生物的培養液、動 物膠的酵素水解物、酪蛋白的酵素水解物 及天然食品的萃取液等等（Miyoshi et al., 1991; Wyvratt and Patchett, 1985）。疾病 的發生、進展均與營養條件有密切的關 係。我國近年來飲食生活豐裕，糖尿病、

高脂血症、高血壓、高尿酸血症等生活習 慣性疾病日益增加。而心血管疾病是造成 人類主要的死亡因素之一，台灣心血管疾 病的死亡率並沒有因為醫療水準的進步而 下降，反而有逐漸上升的趨勢。如果從日 常的飲食生活習慣中加以留意、維持規律 生活習慣，不難達成其預防效果，因此要 以飲食習性來提升生命體防禦機能、預防 發病的觀點來看，有必要深入研究食品中 的生理機能活性成份；而且藉由飲食的攝 取來預防或減緩疾病是最有效而且是最經 濟的方法。

四、計畫成果自評

高血壓、動脈硬化而導致的心血管疾 病，目前所了解的是和食品中的成份有著 重大的關係。一般高血壓在醫藥治療方 面，目前使用一種ACE 的抑制劑 captopril 或其衍生物，但是長期服用此藥，會造成 氣喘、過敏等一些副作用，且持續時間只 有6~12 小時（Lipworth, 1989）。本實驗使 用之大豆蛋白質酵素分解物，為天然食 品、沒有服用過量或不足之困擾，無副作 用、低過敏原性及高安全性為其優點。面 臨高齡化社會所帶來的社會問題，生物醫 學的研究重心不再是延長壽命，而是轉為 尋求降低因老化而漸增的罹病率。本研究 為了有效應用此一大宗農作物，並有鑑於 坊間價格高昂之健康食品、藥品充斥，為 達到建立一般民眾正確的攝食、營養觀念 為目的，以科學實驗方法來佐証大豆所具 有之生理活性，其結果亦可對生理活性 peptide 在臨床上的應用提出貢獻。

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