植物、动物和微生物基质中二胺氧化酶（DAO）活性的比较表征

《Food Bioscience》：Comparative Characterization of Diamine Oxidase (DAO) Activity from Plant, Animal and Microbial Matrices

DAO活性及稳定性比较研究，植物来源稳定性最佳，微生物来源活性最高，动物来源次之，动力学及底物选择性存在显著差异。

　　本研究围绕一种关键的肠道酶——二胺氧化酶（DAO）展开，探讨了其在不同来源中的生物化学特性，包括植物来源（如绿豆、鹰嘴豆、扁豆和大豆的脱水嫩芽）、动物来源（猪肾蛋白提取物）以及微生物来源（通过重组表达于酵母菌Yarrowia lipolytica中获得）。DAO的主要功能是降解食物中的组胺，对于缓解组胺不耐受症状具有重要作用。目前，对于DAO活性的比较研究较少，尤其是在相同实验条件下进行的系统性分析更为稀缺。因此，本研究旨在通过一系列实验，全面评估和比较这三种不同来源的DAO在酶活性、底物选择性和模拟肠道环境下的稳定性等方面的表现。

组胺是一种常见的生物胺，其在体内过量积累可能导致一系列不良反应，如头痛、皮肤瘙痒、潮红、流鼻涕和鼻炎等。这些症状通常与组胺不耐受有关，这是一种由于DAO活性受损而导致的代谢异常。在健康人群中，摄入25至50毫克组胺通常不会引起明显问题，但对组胺不耐受者而言，即使是微量的组胺也可能引发不适。目前，低组胺饮食被认为是管理组胺不耐受的标准方法，然而，由于组胺广泛存在于多种食品中，且浓度差异较大，这种饮食方式往往过于严格，难以长期坚持。因此，DAO补充剂作为一种替代疗法逐渐受到关注，它能够帮助增强体内组胺的降解能力，从而减轻相关症状。

在本研究中，不同来源的DAO表现出显著的差异。微生物来源的DAO显示出最高的比活性，达到11.12 nkat/mg蛋白质，远超植物来源（0.5至0.1 nkat/mg蛋白质）和动物来源（0.03 nkat/mg蛋白质）。这一结果表明，微生物来源的DAO在酶活性方面具有明显优势，可能成为未来开发高效DAO补充剂的重要资源。此外，通过模拟肠道条件的实验发现，植物来源的DAO在稳定性方面表现突出，其半衰期长达60分钟，并在180分钟后仍能保留40%的初始活性。相比之下，动物来源的DAO半衰期较短，仅30分钟，而微生物来源的DAO则更不稳定，半衰期仅为20分钟。这种稳定性差异对于DAO在实际应用中的效果至关重要，因为酶在肠道中的持久性直接影响其降解组胺的能力。

从底物选择性来看，植物来源的DAO对腐胺表现出最强的活性，其次是尸胺，而对组胺和酪胺的活性则相对较低。这种偏好可能与底物的化学结构有关，例如，植物DAO更倾向于降解含有脂肪族结构的生物胺。相反，动物来源的DAO在低浓度底物条件下对所有底物均无明显偏好，但在高浓度时则表现出对尸胺和腐胺的更强选择性。值得注意的是，动物来源的DAO对酪胺几乎无活性，这可能与其结构或功能特性有关。相比之下，微生物来源的DAO则对酪胺显示出显著的活性，这与植物和动物来源的DAO形成了鲜明对比。微生物DAO对组胺的活性虽然低于植物来源，但其对酪胺的偏好性可能为未来开发具有多底物降解能力的DAO补充剂提供新的思路。

在酶动力学方面，研究发现猪肾和酵母来源的DAO均受到组胺底物抑制的影响，而植物来源的DAO则未表现出这种抑制现象。这一发现具有重要意义，因为底物抑制可能会影响DAO在肠道中的实际效能。在高浓度组胺环境下，猪肾来源的DAO活性会受到抑制，这可能限制其在某些情况下的应用效果。而酵母来源的DAO则表现出较高的底物抑制常数（Ki值为17.6 mM），说明其对高浓度组胺的耐受性更强。然而，植物来源的DAO由于未表现出底物抑制，因此在处理高浓度组胺时可能具有更高的持续活性。这一特性使得植物来源的DAO在实际应用中可能更具优势，尤其是在需要长时间维持酶活性的场景下。

从分子结构的角度来看，不同来源的DAO在蛋白质组成和分子量上也存在差异。通过SDS-PAGE分析，发现微生物来源的DAO具有更高的纯度，其在75 kDa处的蛋白带最为显著。而植物来源的DAO则表现出不同的蛋白带强度，其中绿豆和鹰嘴豆的DAO显示出较强的活性，这可能与其较高的比活性相关。动物来源的DAO在95 kDa处的蛋白带较为明显，但其活性较低，且在高浓度组胺条件下表现出抑制现象。这些差异可能源于不同来源DAO的纯度、结构以及环境适应性等方面的不同。

本研究还探讨了DAO在模拟肠道环境下的稳定性。结果显示，植物来源的DAO在模拟条件下的稳定性显著优于其他两种来源。绿豆来源的DAO在60分钟内仍能保持活性，且在180分钟后仍保留40%的初始活性，而猪肾来源的DAO在90分钟内完全失活，酵母来源的DAO则在更短的时间内（20分钟）失去活性。这一结果可能与DAO在肠道中的降解过程有关，植物来源的DAO可能在肠道中更耐受消化酶的降解，从而保持更长的活性时间。相比之下，动物和微生物来源的DAO可能更容易受到肠道内其他酶的影响，导致其活性迅速下降。

在实际应用中，这些发现对DAO补充剂的开发和选择具有重要指导意义。目前，市场上主要使用猪肾来源的DAO，其比活性为7%，但由于其在高浓度组胺环境下的抑制现象，可能在某些情况下效果有限。而植物来源的DAO虽然比活性较低，但其稳定性更强，适合用于需要长时间维持酶活性的场景。微生物来源的DAO则具有较高的比活性，但其稳定性较差，这可能限制其在实际应用中的效果。因此，未来的研究应关注如何优化不同来源DAO的稳定性，以提高其在肠道中的实际效能。

此外，本研究还强调了DAO来源的多样性及其潜在的临床应用价值。植物来源的DAO因其稳定性优势，可能更适合应用于素食者和严格饮食限制人群，而微生物来源的DAO则为大规模生产提供了新的可能性。动物来源的DAO虽然在某些方面表现出色，但其在高浓度组胺条件下的抑制现象可能影响其在特定人群中的适用性。因此，未来的研究应进一步探索不同DAO来源的特性，以开发更高效、更安全的补充剂产品。

从长远来看，DAO补充剂的应用前景广阔，尤其是在组胺不耐受人群日益增多的背景下。随着对DAO来源和特性的深入研究，未来的补充剂可能会更加多样化，满足不同人群的需求。同时，通过优化生产方法和提高酶的稳定性，DAO补充剂的临床效果有望进一步提升。这些研究不仅有助于改善组胺不耐受患者的饮食管理，也为开发新的功能性食品提供了科学依据。因此，DAO的研究不仅具有重要的理论价值，也具有广泛的实际应用意义。