小米糠多肽-锌螯合物的制备、结构表征与稳定性研究

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小米糠作为谷子加工副产物,营养价值较高,蛋白质含量高达16%,且其酶解物具有多种生物活性。但目前小米糠大多被用作饲料,未被得到高效利用。锌是人体必需的微量元素之一,对人体维持正常细胞生命活动至关重要。近年来食源性蛋白肽-锌螯合物由于其安全性高、吸收利用率高而被广泛关注。本文以小米糠蛋白为原料,优化活性肽的制备工艺,将活性肽进行分离纯化和序列鉴定,在此基础上优化肽-锌螯合物的制备工艺并进行结构表征,并对其稳定性及抗氧化性进行探究,具体研究内容如下:(1)小米糠蛋白原料的筛选。采用连续提取法从小米糠中分别提取清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白-1与谷蛋白-2,采用碱溶酸沉法提取总蛋白,以锌离子螯合率为指标,分析各组分蛋白与总蛋白的螯合能力。结果表明小米糠总蛋白的螯合能力最强,为90±0.036%。(2)小米糠总蛋白酶解工艺的优化。以水解度和锌离子螯合率为评价指标,选出最佳用酶为复合酶(碱性酶:风味酶=1:1)。采用响应面的方法优化小米糠总蛋白酶解产物(MBPH)的制备工艺,所得到的最佳工艺条件为:pH 9.024、酶用量6.035%、温度49.772℃、时间4.165 h,预测水解度和螯合率分别为35.715%和82.614%。使用pH 9.0、酶用量6%、温度49.8℃、时间4.2 h进行重复实验验证,实际得到的水解度和螯合率分别为34.84%、83.9%,与预测值吻合。(3)小米糠螯合肽的分离纯化及序列鉴定。采用Sephadex G-25凝胶柱层析、Sephadex G-15凝胶柱层析及反向高效液相色谱(RP-HPLC)对小米糠蛋白酶解产物进行分离纯化。经Sephadex G-25分离纯化后获得F1、F2、F3、F4四个组分,其中F1对锌离子的螯合率最高,为95.91±2.11%。经Sephadex G-15分离纯化后获得F11、F12、F13三组分,其中F11对锌离子的螯合率达96.72±0.48%。活性肽经高效液相高度纯化后,采用LC-ESI/MS从小米糠蛋白水解物(MBPH-F11)中纯化并鉴定了一种新的锌螯合肽Ser-Asp-Asp-Val-Leu(SDDVL)。(4)小米糠肽-锌螯合物制备工艺的优化及结构表征。以螯合率为评价指标,所得的回归方程Y=75.54+4.83 X1-6.29 X2-8.69 X3+4.06 X4+0.33 X1X2+7.07 X1X3+3.85 X1X4+3.98 X2X3-0.36 X2X4+2.13 X3X4-8.40 X1~2-13.44 X2~2-2.77 X3~2-9.52 X4~2。其中X1代表pH、X2代表温度、X3代表时间、X4代表质量比。确定最佳螯合条件为:pH值为7.87、反应温度为33.15℃、反应时间为10.0 min、多肽与锌质量比为6.08:1,此时得到的预测螯合率为83.65%。经重复实验验证,实际得到的螯合率为83.21%,与预测值较为吻合。对SDDVL-Zn结构表征,紫外光谱和FTIR分析明SDDVL-Zn的羰基与羧基均参与了与锌离子的螯合;扫描电镜结果显示,SDDVL与锌螯合后表面微观结构发生改变,由多肽片状变为螯合物的聚集态;DSC结果表明与活性肽相比SDDVL-Zn螯合物无明显的吸热峰,说明螯合物比多肽具有更高的热稳定性。(5)小米糠肽-锌螯合物的稳定性及抗氧化研究。以硫酸锌与葡萄糖酸锌为对照,研究加热处理、糖添加量、盐添加量及不同pH环境下SDDVL-Zn螯合物的稳定性,并通过模拟体外胃肠道消化来探究小米糠SDDVL-Zn螯合物在体内的的生物利用率。结果表明,小米糠多肽-锌螯合物在100℃下加热50 min后仍可保持较高的溶解度,75℃下加热10 min其溶解度仍高达79.97%,这表明SDDVL-Zn螯合物具有较好的热耐受力。在高糖环境下小米糠肽-锌螯合物稳定性有一定程度降低,在12%葡萄糖浓度下螯合物的溶解度降为66.49±8.12%。而在较高浓度的NaCl环境下其稳定性较好,在12%的NaCl浓度下仍可保持89.44±5.36%的溶解度。同时,多肽-锌螯合物在酸性、中性条件下有较好的稳定性,在碱性环境下其溶解度降低,溶解度为62.59±1.35%,但明显优于其他两类锌补充剂。此外,体外模拟胃肠道消化结果表明,多肽-锌螯合物比硫酸锌、葡萄糖酸锌的稳定性更高。抗氧化结果表明小米糠活性肽及其螯合物均具有一定的抗氧化能力,其中SDDVL-Zn螯合物2,2’-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(2,2’-azino-bis(3-ethyl-benzothiazoline-6-sulfonic acid),ABTS+)清除率为5.769±0.032%,对超氧根离子自由基的清除率为4.325±0328%。
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