苋籽ACE抑制肽的分离纯化及其性质评价

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籽粒苋是苋科苋属中籽粒可以食用的种类的通称,是一种具有优良的耐旱、耐盐碱、耐贫瘠的抗逆优质植物。我国是世界上籽粒苋的主要生产国之一,拥有丰富的籽粒苋资源。苋籽的营养价值很高,蛋白质含量17%左右,其中必需氨基酸含量占氨基酸总量37.9%,远高于其他粮食作物;脂肪含量平均为6.2%,其中不饱和脂肪酸占总量52.7%以上,而必需脂肪酸又占不饱和脂肪酸的81.3%以上;碳水化合物含量约为60%,主要组成为淀粉。目前我国对籽粒苋的研究和产品开发相对落后,主要集中在蛋白质、淀粉、色素等的提取、籽粒全粉保健食品的开发等,而国外对籽粒苋的开发利用比较重视,不仅深入研究苋籽蛋白质、淀粉的性能与改性,还研究苋籽的抗氧化、降血压、降血脂、降血糖等功效,并且用籽粒苋加工的保健食品已经商业化。用酶法水解蛋白质制备生物活性肽是功能食品研究的热点,用蛋白酶水解苋籽蛋白就能释放出具有生物活性的多肽。高血压是危害人类生命的最严重的慢性病之一,目前用于治疗高血压的药物大部分是合成的,大多会产生副作用。随着人们对自身健康意识的不断提高,这样的药物已不能满足人们的需求。食物源ACE抑制肽是由食物蛋白酶解制取,安全性高,越来越受到人们的关注,寻求质优廉价的蛋白源是酶法制备ACE抑制肽的研究趋势,因此利用籽粒苋开发ACE抑制肽不仅可以为人类防治高血压疾病提供新药,降低降压肽的生产成本,同时也可以提高籽粒苋的经济价值,促进籽粒苋在全国尤其是沙荒地、草荒地、盐碱地等地区得到进一步的推广。本文以苋籽为原料,优化了苋籽蛋白提取工艺、蛋白酶水解苋籽蛋白制备ACE抑制肽工艺以及通过大孔树脂吸附、凝胶层析和半制备HPLC等技术分离纯化出高活性的ACE抑制肽,并评价了苋籽ACE抑制肽的理化性质,旨在为籽粒苋的开发利用提供理论依据。采用碱溶酸沉法提取苋籽中的蛋白质,对提取过程中NaOH浓度、料液比、温度和时间等因素对蛋白质提取率的影响进行系统的研究,明确各个因素对苋籽蛋白提取的影响,并选择其中影响较显著的3个因素,通过正交试验L9(34)设计优化提取工艺为:NaOH浓度0.018%、料液比1:35、温度35℃,在此条件下恒温振荡提取30min,苋籽蛋白质的提取率为90.21%。探讨了碱性蛋白酶Alcalase、中性蛋白酶Neutrase、复合蛋白酶Protamex、大豆多肽水解酶、风味酶和木瓜蛋白酶对苋籽蛋白的水解效果,发现碱性蛋白酶Alcalase对苋籽蛋白的酶解速率较快,酶解物的ACE抑制活性最高,因此选取碱性蛋白酶Alcalase进行酶解。通过单因素试验分别考察底物质量浓度、酶与底物比、pH值和温度对酶解物的水解度和ACE抑制率的影响,得到最佳的工艺为:底物质量浓度4g/100mL、酶与底物比4%、pH值9.0、温度55℃。最后通过三元二次旋转正交组合优化了酶解工艺参数,建立了相关回归方程:Y=45.66371-5.353013X1-2.827188X2-10.53672X12-11.77593X22-5.268773X32+2.41875X1X2-1.67125X1X3,由模型获得最优的酶解条件为:酶与底物比3.50%、pH值8.78、温度54.4℃,在此条件下对底物质量浓度4g/100mL的苋籽蛋白酶解3h,得到产物的ACE抑制活性IC50为0.76mg/mL采用大孔树脂吸附技术对苋籽ACE抑制肽进行初步分离,通过静态吸附-解吸试验,对6种不同极性的树脂进行筛选,确定DA201-C大孔树脂为纯化苋籽ACE抑制肽的理想树脂。通过静态吸附试验分别考察酶解液质量浓度、pH值和洗脱剂乙醇的体积分数对DA201-C大孔树脂分离效果的影响,确定酶解液质量浓度10mg/mL, pH5时,树脂的静态吸附率最大,体积分数75%的乙醇对树脂的解吸率最高,洗脱产物的脱氯率和ACE抑制率均为最大。在静态吸附优化基础上,采用动态吸附-解吸试验,考察上样流速、上样量、洗脱流速和洗脱体积对树脂纯化苋籽ACE抑制肽工艺的影响,确定最优的条件为:上样量1BV,上样流速6mL/min,洗脱流速5mL/min,洗脱体积5BV,在此条件下,大孔树脂的吸附率达83.69%、解吸率达98.69%。经树脂纯化后ACE抑制肽(AP)的蛋白纯度为89.47%,脱盐率为88.92%,ACE抑制活性提高了27.63%。连续采用凝胶层析、半制备RP-HPLC等技术进一步分离纯化,采用SephadexG-25凝胶层析从AP中纯化出ACE抑制活性较高的AP-Ⅱ,其在质量浓度为0.17mg/mL时ACE抑制率达43.53%。采用半制备RP-HPLC从AP-Ⅱ中纯化出活性较高的AP-Ⅱ-2,其在质量浓度为0.10mg/mL时ACE抑制率达66.98%。采用RP-HPLC二次分离AP-Ⅱ-2,发现其可能由四种化合物组成。对Sephadex G-25凝胶层析后的苋籽ACE抑制肽AP-Ⅱ进行溶解性、pH稳定性、温度稳定性和体外抗消化酶稳定性等性质评价,发现AP-Ⅱ在pH2-12范围内,溶解度均大于90%,且活性几乎没有损失;在0~100℃的条件下具有良好的稳定性,ACE抑制活性没有显著的变化;在体外具有抗胃蛋白酶和胰蛋白酶消化酶能力,基本确定其具有良好的加工特性,可用于生产功能性食品。
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