林蛙残体胶原蛋白多肽的结构修饰及稳定性关键技术研究

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本论文研究内容隶属于吉林省科技厅攻关项目《林蛙残体胶原蛋白多肽的结构修饰及稳定性关键技术研究(20160204022N Y)》。东北林蛙是我国著名的药食两用动物,人们对林蛙的利用主要集中在林蛙油上,林蛙去油后的副产物,往往处理方式非常简单:或加工成动物饲料,或直接将其丢弃等,不仅造成资源的浪费,还常常引起一些环境问题。因此,如何提高林蛙附加值,高效利用林蛙副产物己成为国内学者的研究热点。长春工业大学邱芳萍课题组用酶解法成功制备了具有高生物活性的林蛙残体胶原蛋白多肽,为实现林蛙资源零浪费提供了新的思路。但是,因多肽易受pH值、温度等环境因素的影响,导致结构改变和功能特性破坏,成为限制其功能作用及商业化应用的主要瓶颈。针对上述问题,本研究以酶解的林蛙多肽高活性肽段(分子量<3500 Da)为原料,对其进行糖基化修饰,分析糖基化作用对其结构及功能特性的稳定性影响机理,为拓展林蛙多肽的应用和发展提供理论基础。本论文具体研究内容如下:1.以酶解的林蛙多肽高活性肽段(分子量<3500 Da)为原料,测定其氨基酸序列,并考察抗氧化稳定性、ACE抑制活性和胃肠道消化稳定性。结果表明:林蛙多肽中有14种肽序列,包含除蛋氨酸之外人体必需的七种氨基酸,并含有多种与抗氧化和ACE抑制相关的氨基酸,在强酸条件下抗氧化能力较好,热稳定性较差。林蛙多肽的ACE抑制率为66.87%,半抑制浓度IC50为753.300μmol/L。在模拟胃肠道消化的试验中,DPPH清除率和超氧阴离子清除率是胃液>空白组>肠液,还原能力是肠液>空白组>胃液,而羟基清除率在多肽经过胃液和肠液时均低于空白组。2.以林蛙多肽为原料,木糖/葡萄糖为还原糖,通过控制还原糖种类(木糖/葡萄糖)和底物质量比(1:0、1:1、1:2、1:4、1:6、1:8)进行单因素和正交优化试验,按照最优参数制备糖基化产物,测定其糖基化程度(中间产物、褐变程度、pH值、接枝度),并对各产物的抗氧化活性(DPPH、羟基、超氧、还原力)进行测定。得到糖基化反应最优工艺条件为:底物浓度10 mg/mL、反应温度60℃、反应时间24 h、pH值7、林蛙多肽:木糖=1:4时。测定糖基化反应程度,结果表明发生了糖基化反应,且木糖糖基化效果比葡萄糖好,同时多肽和木糖反应程度与抗氧化活性之间具有显著的相关性。3.制备林蛙多肽-木糖糖基化复合物,对其稳定性(热稳定性、光稳定性、模拟胃肠道消化稳定性、金属离子的影响)和ACE抑制活性进行测定。热稳定性试验结果表明复合物清除DPPH自由基的能力受温度影响不大,说明糖基化能够提高多肽的热稳定性。在光稳定性试验中,复合物在光照和暗处放置30 d后的DPPH清除率分别提升了2.91%和1.96%,说明光照可以提升复合物的抗氧化活性,且复合物受光照的影响比多肽小,呈现更稳定的状态。模拟胃肠道消化试验的结果表明,林蛙多肽经糖基化修饰后在胃液和肠液中的羟基清除率明显提升。金属离子对复合物抗氧化性的影响结果表明,当Na+和Fe3+存在时会降低复合物的抗氧化性,在存放和加工过程中应该尽量避免与铁制品或钠盐接触。林蛙多肽及复合物的ACE抑制率分别为66.87%和83.83%,半抑制浓度分别为753.300μmol/L和414.475μmol/L,说明糖基化能够提升多肽的ACE抑制活性。4.研究糖基化修饰对林蛙多肽结构的影响,包括DSC分析、紫外光谱、荧光光谱、红外光谱和圆二色谱。DSC分析结果表明,林蛙多肽糖基化修饰后变性温度和热焓值均降低。紫外光谱发生蓝移,表明糖基化后林蛙多肽的结构得到伸展,暴露出芳香族氨基酸。荧光强度降低,最大发射波长蓝移,表明林蛙多肽中色氨酸残基周围极性降低和疏水性增强。由红外光谱和圆二色谱分析可知,木糖通过C-H、-C=O、C=C和C-O等基团与林蛙多肽相连,糖基化修饰使得林蛙多肽的无规则卷曲结构含量降低。5.以糖基化复合物为芯材,海藻酸钠为壁材制备微胶囊。以包埋率为指标,通过单因素和响应面试验确定氯化钙浓度(15%)、芯壁比(3:1、2:1、1:1、1:2、1:3)、海藻酸钠浓度(13%)和反应温度(4060℃)的最优参数。并对最优微胶囊进行表征,研究贮藏稳定性(温度、光照、氧气、存放时间)和体内缓释效果。得出微胶囊最优制备参数为:海藻酸钠浓度2.52%,芯壁比0.88,氯化钙浓度2.48%,反应温度50℃,包埋率是69.88%。扫描电镜结果表明制备的微胶囊具有良好的形态。微胶囊贮藏稳定性试验表明糖基化复合物微胶囊具有较好的贮藏稳定性。在缓释试验中,8 h后微胶囊在胃液中累计释放量达37.69%,肠液中达68.65%,可以达到较好的缓释效果。
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