沙棘籽粕蛋白肽制备及其抑制ACE活性研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:deng5384588
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沙棘籽粕是沙棘果提炼完油脂之后的废弃料,其中所含蛋白是一种优质的植物蛋白,但目前沙棘籽粕主要被用作饲料,并未得到有效的开发,存在严重的资源浪费问题。此外,高血压也是当今困扰多数人的疾病,严重时可诱发各种心血管疾病,食源性血管紧张素转化酶(Angiotensin converting enzyme,ACE)抑制肽是治疗高血压病症的新方法,目前,常见的植物蛋白源ACE抑制肽多从米糠、南瓜籽、杏仁等植物原料中提取,还未有沙棘籽粕ACE抑制肽的研究,本研究旨在开发制备沙棘籽粕蛋白源的ACE抑制肽,增加沙棘籽粕的利用率,减缓资源浪费,为沙棘籽粕综合利用提供一定的理论基础。本研究以沙棘籽粕为原料,利用碱提酸沉法提取蛋白,以蛋白得率为指标,优化提取条件,检测沙棘籽粕蛋白的粒径、电位等特性;以沙棘籽粕蛋白为酶解底物,通过响应面实验优化酶解条件;采用超滤技术制备得到分子量小于3 kDa的沙棘多肽样品,研究其ACE抑制活性和结构,通过分子模拟对接判断ACE与活性肽的结合位点,分析抑制机制;对沙棘籽粕ACE抑制肽制备工艺进行放大试验,分析此工艺应用的合理性。研究表明:(1)沙棘籽粕蛋白的最佳提取条件:过筛数目为120目,料液比1:30,碱提pH10,碱提温度60℃,碱提时间80 min,酸沉pH3,此条件下的沙棘籽粕蛋白得率为27.66%。(2)喷雾干燥蛋白和冷冻干燥蛋白的功能特性:喷干蛋白与冻干蛋白的粒径大小、热稳定性、起泡性及吸油性均存在显著性差异,喷雾干燥蛋白平均粒径(453.90±9.89 nm)高于冷冻干燥蛋白(154.20±6.36 nm);冻干蛋白的变性温度和变性焓(130.50±1.03℃、2.54±0.66 J/g)均高于喷雾干燥蛋白(125.79±0.65℃、0.77±0.15 J/g);冻干蛋白的起泡性及稳定性(68.70±2.46%、51.10±2.42%)也优于喷雾干燥蛋白(61.30±1.66%、48.23±2.81%);冻干蛋白与喷雾干燥的溶解度有着极显著差异;两种蛋白的乳化性、电位、吸水性无显著性差异。整体来说,冻干蛋白的功能性质优于喷雾干燥蛋白。(3)ACE抑制肽制备最佳条件:经筛选得出,酶制剂ZF101制备ACE抑制肽的效果最好,由响应面预测,底物浓度7.00%,酶添加量4.20%,酶反应时间6.38 h为ACE抑制肽的最佳条件,此时所得肽的ACE抑制率为84.98%,多肽得率为24.29%。(4)沙棘籽粕ACE抑制肽的活性研究:通过超滤得到<3 kDa的肽样品,检测出IC50为4.358 mg/mL;竞争机制为非竞争性抑制(km=4.29×10-3);对其抑制稳定性进行研究发现,在不同温度及pH处理后及体外模拟消化后的抑制率未显著降低。(5)沙棘籽粕ACE抑制肽结构鉴定:红外光谱检测发现,肽中61.87±1.42%为β-折叠结构,38.13±1.42%为β-转角结构,无其它结构;XRD检测得知为无规则非晶体结构;肽中含有17种氨基酸,其27.52%的谷氨酸占比最多,如按照氨基酸特性分析,酸性氨基酸占比39.33%,疏水性氨基酸含量为29.24%,还有20.92%的碱性氨基酸,11.27%的中性氨基酸,芳香族氨基酸仅为5.88%;利用液质联用技术,与数据库(NCBI、Uniprot)比对,检测出10条具有ACE抑制活性的肽段。对其抑制机制进行研究得知10条肽与ACE的结合位点均不同,结合肽的理化特性得知肽段4具有更好的抑制活性。(6)工艺放大研究:蛋白提取率为19.30%,多肽提取率为27.00%,ACE抑制率为72.22%,蛋白平均分子量为170280 Da,多肽的平均分子量为2842 Da。以上的研究表明,本文制备出的沙棘ACE抑制肽具有较好的抑制活性,制备工艺可应用于实际生产,终产品可作为降压类功能食品的原辅料,为沙棘产品开发提供了新方向。
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