乳酸菌发酵蛋清抗氧化研究

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蛋清是一种具有抗氧化活性的优质食物,过去针对蛋清抗氧化活性的研究主要集中在蛋白及其酶解产物中,而对蛋清中天然存在的多肽的抗氧化活性研究甚少;同时蛋清自身条件限制了其发酵加工领域的开发,导致对乳酸菌发酵蛋清的抗氧化研究甚少。本研究首先鉴定蛋清中天然存在的抗氧化多肽;探究蛋清经乳酸菌发酵后蛋白和多肽的结构与抗氧化活性变化;随后研究蛋清及蛋清发酵物经体外模拟胃肠消化后的抗氧化活性变化,同时在衰老小鼠模型中验证其体内的抗氧化活性及其内在分子信号机制。本课题主要研究内容和结果如下:(1)基于当前蛋清中天然多肽和其活性研究的空白,利用多肽组学技术,在未受精的褐壳和白壳鸡蛋蛋清中共鉴定了源于25种次要蛋清蛋白的45条天然多肽,其中Neuropeptide Y为首次在蛋清中被鉴定到的多肽。基于L6肌细胞抗氧化评价技术,发现了 6条具有抗氧化活性的蛋清天然多肽(VPPGAPEEPPR、EASNAAAAPDEAVPQGR、VPPSELKQLSAAGS、YPSKPDSPGEDAPAEDMAR、ALGEDIVDLDSFSEQH、DGVEDIFQDSTQ)。这为阐明鸡蛋作为天然抗氧化食物提供了新的理论依据。(2)基于蛋清不易于进行微生物发酵的特性,探索了蛋清预处理技术和全蛋清发酵加工新途径。通过测定菌落数、pH值、水解度、蛋白和多肽分子量分布等指标,发现蛋清经80℃加热15 min预处理可显著促进乳酸菌发酵。经乳酸菌发酵24h后,蛋清溶液pH明显降低,蛋清中的卵转铁蛋白和卵清蛋白等大分子蛋白被有效降解,而低分子量多肽增加,验证了乳酸菌发酵全蛋清的可行性。(3)为了筛选对蛋清具有强水解能力的乳酸菌菌株,通过比较不同乳酸菌对蛋清蛋白的水解效果,发现L.helveticus DSCAB4M1(B4)、L.plantarum FNXYCHL89L1(L1)和L.paracasei CQBS21(BS)水解性能最优。经这 3 种乳酸菌发酵后,蛋清水解度从5.95%增加至6.89%~7.42%;多肽含量提高了15.12%~58.19%;小肽数量从22条分别增加至44、50和61条;并新鉴定到来源于蛋清高丰度蛋白(如卵清蛋白、卵类黏蛋白、卵转铁蛋白等)和低丰度蛋白(如丛生蛋白和ovocleidin-116等)的多肽序列。提示乳酸菌发酵可作为蛋清蛋白水解并产生多肽的一种加工手段。(4)为了探究蛋清(EW)和蛋清发酵物(FEW)经体外消化后蛋白和多肽的变化,依据INFOGEST静态体外模拟胃肠道食物消化方法对EW和3组FEW进行体外消化后,发现各组样品的水解度均显著升高,>50kDa大分子蛋白例如卵黏蛋白、卵转铁蛋白基本完全水解,而<1.5 kDa的多肽含量比例增加。与蛋清消化物(EWI)相比,3组发酵蛋清消化物(FEWI)的水解度均显著增加(P<0.05).揭示了乳酸菌发酵有益于蛋清体外消化。(5)为了探索蛋清经发酵和体外消化后的抗氧化活性变化,利用L6细胞体外超氧化物评价模型,发现蛋清经发酵和体外消化后抗氧化活性逐步增强,这与多肽含量变化规律一致。L.plantarum FNXYCHL89L1发酵蛋清(FEW-L1)和L.paracasei CQBS21发酵蛋清(FEW-BS)的ROS清除能力与EW相比分别提升了 14.54%和15.62%,它们进一步经体外模拟胃肠道消化后,ROS清除能力可再分别增强26.65%和29.45%,且FEWI-L1和FEWI-BS的抗氧化活性显著优于EWI。表明乳酸菌发酵可增强蛋清及其体外消化物的抗氧化活性。(6)为了进一步验证FEW在体内的抗氧化活性,利用衰老小鼠氧化应激模型,发现乳酸菌发酵蛋清可有效缓解衰老小鼠的氧化应激,有效恢复肝脏和血液中的相关抗氧化酶防御体系,其中高剂量FEW-BS可以显著提高衰老小鼠肝脏和血清中的SOD、CAT、GSH-Px和T-AOC活力,降低MDA含量。探究小鼠肝脏中信号通路关键蛋白的表达,发现EW和FEW可显著激活衰老小鼠体内Nrf2/HO-1、MAPK和Akt通路,且FEW-BS的激活效果显著优于蛋清和其他两种发酵物(P<0.05)。表明蛋清发酵物有助于改善体内氧化应激。综上所述,本研究探究了蛋清中存在的天然抗氧化多肽,探索了蛋清发酵加工技术新途径,揭示了鸡蛋蛋清在经乳酸菌发酵加工和体内外胃肠道消化的蛋白水解与抗氧化活性变化,为后续开发蛋源抗氧化食物提供了崭新的理论依据,进而促进禽蛋产业的持续发展。
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