龙须菜抗氧化肽的制备、分离纯化及结构鉴定

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:feilang166
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龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)广泛分布于我国广东、海南、山东、福建四省的沿海地带,是一种大型经济海藻,已位居我国大型海藻栽培产量的第二位。现代研究表明,龙须菜藻体内含有丰富的蛋白质、膳食粗纤维、维生素和无机盐等,同时热量值也较低。龙须菜氨基酸种类齐全,含有较多亮氨酸、丝氨酸、精氨酸等具有重要生理活性的氨基酸,具有较高的蛋白质营养价值,可作为一种优质生物活性肽的天然蛋白源。本研究首先采用响应面(response surface methodology,RSM)优化超声辅助碱提酸沉法提取龙须菜蛋白质的工艺条件,测定其氨基酸组成;其次对酶解龙须菜蛋白质的工艺条件依次使用单因素实验和正交实验法进行优化,制备酶解产物,并测定其抗氧化活性、氨基酸组成及红外光谱特性;再次,利用Sephadex G-25凝胶过滤色谱(gel filtration chromatography,GFC)和反相高效液相色谱(reverse-phase high performance liquid chromatography,RP-HPLC)对龙须菜抗氧化肽进行分离纯化,借助液相色谱串联质谱(liquid chromatography-tandem mass spectrometry,LC-MS/MS)技术鉴定龙须菜蛋白源抗氧化活性肽的氨基酸序列和分子量;最后对筛选出的龙须菜抗氧化肽进行合成,测定合成肽的抗氧化活性和稳定性。利用活性肽理化性质在线预测平台评估多肽的理化性质,并采用分子对接初步探究多肽抗氧化作用的机制。研究具体结果如下:(1)以龙须菜为原料,采用超声波辅助碱提酸沉法对龙须菜蛋白质进行提取。通过单因素实验结果选择适宜的因素水平,随后使用响应面法优化了龙须菜蛋白质的提取工艺条件,建立了方程拟合度良好且显著的响应面模型。研究发现提取龙须菜蛋白质的最佳工艺条件是碱浓度0.2 mol·L-1、液固比24:1 m L·g-1、超声时间70min、超声功率482 W,实际提取率达到73.78%,与理论值大致相近。同时对龙须菜蛋白质的抗氧化活性进行了探究,结果表明龙须菜蛋白质具有一定的抗氧化能力,其铁离子还原能力(ferric reducing antioxidant power,FRAP)、DPPH·和ABTS·清除的IC50分别为1.83 mg·m L-1、2.92 mg·m L-1、1.67 mg·m L-1。对龙须菜蛋白质进行氨基酸分析结果表明龙须菜蛋白是一种优质理想的植物蛋白源。(2)以水解度和抗氧化活性作为酶解条件的评价指标,分别选用木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶、植物蛋白复合酶、胰蛋白酶和胃蛋白酶5种酶在各自最适条件下对蛋白质进行酶解,确定碱性蛋白酶为水解龙须菜蛋白质最优酶解种类。单因素实验与正交实验进一步优化酶解条件,获得龙须菜蛋白酶解产物(G.lemaneiformis protein hydrolysate,GLPH)。结果表明,加酶量2%、酶解时间2 h、底物浓度1g·(100m L)-1、p H8.0为最佳工艺参数。GLPH的ABTS·和DPPH·清除、FRAP的IC50分别为0.35 mg·m L-1、1.44 mg·m L-1、1.46 mg·m L-1。对GLPH进行氨基酸测定,发现GLPH中对疏水性氨基酸和芳香性氨基酸的含量均高于龙须菜蛋白,龙须菜蛋白酶解产物具有良好的生物学价值。傅里叶红外光谱扫描结果表明,与龙须菜蛋白质相比,酶解产物结构发生了一定改变,活性基团被暴露后更易与自由基结合,抗氧化能力更好。(3)使用Sephadex G-25凝胶色谱柱和反向高效液相色谱(RP-HPLC)对龙须菜蛋白源抗氧化肽进行分离富集,得到最主要抗氧化活性组分C2。对组分C2进行LC-MS/MS鉴定,结合PEAKS Studio version X+软件和质谱数据,并对比Uniprot数据库中的龙须菜蛋白源,BIOPEP-UWM数据库以及平均局部置信度(ALC,%),鉴定出来源于龙须菜藻胆蛋白的三条抗氧化肽,其氨基酸序列分别为Leu-Ser-Pro-Gly-Glu-Leu(LSPGEL)、Val-Tyr-Phe-Asp-Arg(VYFDR)和Pro-Gly-Pro-Thr-Tyr(PGPTY)。测定LSPGEL、VYFDR和PGPTY三条肽的ABTS·清除率IC50后发现,PGPTY的抗氧化活性最佳(IC50=0.4495 m M)。分别考察LSPGEL、VYFDR和PGPTY的p H和热稳定性,结果表明这三条肽均具有较好的热稳定性,但是酸碱变化对抗氧化活性的影响产生了较大的差异。最后将LSPGEL、VYFDR和PGPTY分别与Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白1(kelch-like ECH-associated protein1,Keap1)进行分子对接,三条肽的对接能量分别为-3.88 kcal·mol-1(LSPGEL),-3.49 kcal·mol-1(VYFDR),-4.49 kcal·mol-1(PGPTY),抑制常数分别为1.43 m M(LSPGEL)、2.79 m M(VYFDR)、0.51 m M(PGPTY),多肽PGPTY的对接能量值和抑制常数均小于另外两条肽,表明其具有更好的抗氧化活性,其结果与ABTS·清除活性结果相一致。
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