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巴旦杏作为新疆地区的特色干果之一,其加工副产物中含有优质的蛋白质,但目前巴旦杏在市场上仅处于初加工状态,并没有充分的体现其资源优势和价值,利用高新技术对巴旦杏功能性成分进行开发和利用,可为巴旦杏资源带来更大的利益。本研究优化了制备巴旦杏粕蛋白抗氧化肽的酶解工艺,采用微波技术处理蛋白质以提升酶解产物肽的抗氧化性,并对抗氧化肽进一步分离纯化及氨基酸序列鉴定,同时依据代谢组学对抗氧化肽体内活性进行分析。主要研究结果如下:
(1)采用酶解法酶解巴旦杏粕蛋白制备抗氧化肽,以酶解产物的DH及DPPH·清除率为评价标准从常用的碱性蛋白酶、中性蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、复合蛋白酶中挑选最优水解酶为碱性蛋白酶。在单因素试验基础上,采用四因素三水平响应面法确定酶法制备工艺为:酶解时pH为9.1,酶添加量为10000U/g,酶解温度为58℃,酶解时间为4h,此时酶解物的DPPH·清除率为74.45%。该条件适于制备巴旦杏粕蛋白抗氧化肽。
(2)采用微波技术对巴旦杏粕蛋白进行预处理,单因素试验确定微波处理巴旦杏粕蛋白条件为:功率210W,时间1.5min,其酶解物抗氧化活性较未处理的酶解物的DPPH·清除率提高18.8%,·OH清除率提高8.52%,ABTS+·清除率提高3.25%,还原力增加。观察电镜扫描下的微观结构及对比Zeta电位、荧光光谱和傅里叶红外光谱,得出微波技术更能有效舒展蛋白质结构,产生键合的伸缩振动,利于后续酶解并提高其抗氧化活性。
(3)以DPPH·清除率、·OH清除率、ABTS+·清除率和还原力为指标,以还原性谷胱甘肽(GSH)为阳性对照,确定巴旦杏粕蛋白抗氧化肽经超滤后MW<1kDa的肽抗氧化能力最佳,对MW<1kDa的肽采用阳离子交换树脂HW-55F分离出三个组分,确定组分F-I抗氧化活性较优,对组分F-I采用超高压纳升级液相色谱串联电喷雾电离质谱系统(LC-MS/MS)筛选鉴定出三条序列分别为:Gly-Asp-Val-Ile-Arg-Val-Pro-Ala-Gly-Ala(GDVIRVPAGA)、Ala-Val-Pro-Val-Leu-Asp-Arg(AVPVLDR)和Phe-Val-Gln-Pro-Pro-Arg(FVQPPR),分子量分别为954.53Da、769.46Da、743.41Da。
(4)分别对空白组小鼠灌胃去离子水,阳性对照组小鼠灌胃GSH,低剂量、中剂量、高剂量(100、250、500 mg/kg·bw)组的小鼠灌胃MW<1kDa巴旦杏粕蛋白抗氧化肽,灌胃周期为28d。结果表明:高剂量组(500 mg/kg·bw)的小鼠血清较空白组的T-SOD活性有所升高为153.89U/mL,GSH-PX活性升高为901.62U/mL、MDA含量下降为3.82nmol/mL,指标均有改善。利用UPLC-Q-TOFMS对高剂量组的小鼠血清进行非靶代谢组学研究,筛选出抗氧化肽在体内有关于抗氧化机制的显著差异代谢物及其代谢通路。结果表明:巴旦杏粕蛋白抗氧化肽可通过调节9种显著差异代谢标志物对应的12条代谢通路,改善小鼠体内甘油磷脂代谢、鞘脂代谢、组氨酸代谢等以及显著差异代谢物磷脂酰乙醇胺、溶血磷脂酰胆碱、鞘磷脂、3-脱氢鞘氨醇、1-甲基组氨酸的水平,表明巴旦杏粕蛋白抗氧化肽在体内能够改善氧化性损伤,具有抗氧化的作用。
(1)采用酶解法酶解巴旦杏粕蛋白制备抗氧化肽,以酶解产物的DH及DPPH·清除率为评价标准从常用的碱性蛋白酶、中性蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、复合蛋白酶中挑选最优水解酶为碱性蛋白酶。在单因素试验基础上,采用四因素三水平响应面法确定酶法制备工艺为:酶解时pH为9.1,酶添加量为10000U/g,酶解温度为58℃,酶解时间为4h,此时酶解物的DPPH·清除率为74.45%。该条件适于制备巴旦杏粕蛋白抗氧化肽。
(2)采用微波技术对巴旦杏粕蛋白进行预处理,单因素试验确定微波处理巴旦杏粕蛋白条件为:功率210W,时间1.5min,其酶解物抗氧化活性较未处理的酶解物的DPPH·清除率提高18.8%,·OH清除率提高8.52%,ABTS+·清除率提高3.25%,还原力增加。观察电镜扫描下的微观结构及对比Zeta电位、荧光光谱和傅里叶红外光谱,得出微波技术更能有效舒展蛋白质结构,产生键合的伸缩振动,利于后续酶解并提高其抗氧化活性。
(3)以DPPH·清除率、·OH清除率、ABTS+·清除率和还原力为指标,以还原性谷胱甘肽(GSH)为阳性对照,确定巴旦杏粕蛋白抗氧化肽经超滤后MW<1kDa的肽抗氧化能力最佳,对MW<1kDa的肽采用阳离子交换树脂HW-55F分离出三个组分,确定组分F-I抗氧化活性较优,对组分F-I采用超高压纳升级液相色谱串联电喷雾电离质谱系统(LC-MS/MS)筛选鉴定出三条序列分别为:Gly-Asp-Val-Ile-Arg-Val-Pro-Ala-Gly-Ala(GDVIRVPAGA)、Ala-Val-Pro-Val-Leu-Asp-Arg(AVPVLDR)和Phe-Val-Gln-Pro-Pro-Arg(FVQPPR),分子量分别为954.53Da、769.46Da、743.41Da。
(4)分别对空白组小鼠灌胃去离子水,阳性对照组小鼠灌胃GSH,低剂量、中剂量、高剂量(100、250、500 mg/kg·bw)组的小鼠灌胃MW<1kDa巴旦杏粕蛋白抗氧化肽,灌胃周期为28d。结果表明:高剂量组(500 mg/kg·bw)的小鼠血清较空白组的T-SOD活性有所升高为153.89U/mL,GSH-PX活性升高为901.62U/mL、MDA含量下降为3.82nmol/mL,指标均有改善。利用UPLC-Q-TOFMS对高剂量组的小鼠血清进行非靶代谢组学研究,筛选出抗氧化肽在体内有关于抗氧化机制的显著差异代谢物及其代谢通路。结果表明:巴旦杏粕蛋白抗氧化肽可通过调节9种显著差异代谢标志物对应的12条代谢通路,改善小鼠体内甘油磷脂代谢、鞘脂代谢、组氨酸代谢等以及显著差异代谢物磷脂酰乙醇胺、溶血磷脂酰胆碱、鞘磷脂、3-脱氢鞘氨醇、1-甲基组氨酸的水平,表明巴旦杏粕蛋白抗氧化肽在体内能够改善氧化性损伤,具有抗氧化的作用。