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带鱼(Hairtail),又名刀鱼,体长呈带形,是我国最重要的海产经济鱼类之一,近年来渔获量在110万吨左右,约占世界同种鱼类渔获量的70%-80%。年产量居海产经济鱼类之首。带鱼的脂肪含量高于一般鱼类,还含有一种抗癌成分,肉质肥嫩且鲜美,深受各阶层人们喜爱。但是带鱼在加工处理过程中会产生含有蛋白质资源的大量如头、内脏等下脚料,其重量约占原料鱼的40%-50%。这类废弃物常随意丢弃,这不仅会造成蛋白资源的浪费,下脚料的腐败还可能造成严重的环境污染。目前,我国水产加工企业对各种形式的下脚料利用常集中于制作鱼露、动物饲料等,这样处理不仅造成海洋优质蛋白资源浪费,而且加工成本高,工艺复杂。铁营养是人体必需的营养素,由于需要量以毫克(mg)计,故称为微量矿物质营养素。根据世界卫生组织的统计,缺铁是目前世界上最普遍的营养缺乏问题。食物中的常见的铁元素主要以三价形式存在,不能直接被机体吸收利用。目前使用的补铁制剂有化学合成制剂及生物制剂两种,但存在价格高,吸收利用率低等缺陷。天然产物蛋白经蛋白酶等水解后生成小肽和游离氨基酸,小肽或氨基酸与微量元素螯合形成的小分子络合物可通过小肠粘膜细胞直接被机体吸收。因此,利用带鱼下脚料蛋白制备有抗菌抗氧化功效的功能性食品或食品配料,既可为带鱼等富含蛋白质的海洋低值鱼资源的深度开发和利用提供理论依据,也为实现带鱼资源的综合利用、提高其附加值开辟新的途径。本论文以舟山海域捕获(9-10月份)的小带鱼为原料,对带鱼下脚料在蛋白酶和氯化亚铁处理条件下制备有抗菌活性的亚铁螯合肽工艺进行研究,并对亚铁螯合肽的结构、抗菌活性及抗菌机理进行研究,主要研究内容及结果如下:1.首先以水解度及亚铁螯合率为考察指标,先采用五种常用蛋白酶进行单一酶解筛选试验,再进行复合酶解试验。以亚铁螯合率及水解度为指标,采用二次正交旋转组合设计,研究酶制剂种类、复合酶比例、总加酶量、加酶方式、酶解最适pH值、酶解时间及最适酶解温度对制备亚铁螯合多肽工艺的影响。综合考虑水解度和螯合率因素,最终确定复合酶解带鱼蛋白制备亚铁螯合多肽的最佳工艺条件为:总加酶量22000U/g,并以配比为4:6先后加入碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶;碱性蛋白酶与木瓜蛋白酶的酶解时间分别为9h和8h;pH值分别为8.0和6.0;酶解温度为45℃。在该酶解条件下制备的带鱼蛋白亚铁螯合多肽产物的水解度和螯合率分别为52.22%、82.31%。2.为研究不同分子量分布的肽段的抗菌抗氧化活性,选用截留分子量为10kDa、5kDa、3kDa超滤膜对带鱼蛋白酶解液亚铁螯合物进行分级分离,比较了各级份及未分级带鱼蛋白亚铁螯合肽的肽含量及抗菌抗氧化活性;并采用正交试验对最佳膜分离条件进行了优化。结果显示:经透过分子质量3kDa的膜滤过肽液的抗菌抗氧化活性最高,其最佳膜分离条件为:螯合肽浓度30%, pH值为6.5,温度为35℃时,带鱼蛋白酶解液亚铁螯合物滤过液的DPPH自由基清除活性为81.2%(2mg/mL),对金黄色葡萄球菌的抑制率为91.3%。透过分子质量为3KD的超滤膜为分离高抗菌抗氧化活性的带鱼蛋白亚铁螯合肽的最佳超滤膜。3.为研究分子质量小于3KD带鱼蛋白亚铁螯合肽抗菌稳定性的因素,利用Minitab软件中的Plackett-Burman设计试验,对pH值(以磷酸缓冲盐配置)、温度、光照、空气、超声波、螯合肽溶液的质量浓度、巴氏灭菌处理、高压处理及镁离子(硫酸镁盐)9个相关因子中筛选出了对带鱼蛋白亚铁螯合肽抗菌活性具有显著影响的因子为:pH值、螯合肽质量浓度/(mg/mL)、镁离子,其重要性顺序为pH值>螯合肽质量浓度>镁离子。4.采用凝胶过滤色谱G-25和反相高效液相色谱对分子质量小于3KD带鱼蛋白亚铁螯合抗菌肽进行分离纯化,得到了具有抗菌能力的单一组分F1-2。采用MALDI-TOF/TOF MS/MS对该组分进行测序,氨基酸序列为His-Tyr-Asp,核磁共振及红外光谱结构表征显示三肽与亚铁离子螯合机制为:三肽上的两个-NH-、-NH2与Fe2+发生配位,三肽末端-COOH上的-C=O及-OH与Fe2+发生配位,形成不稳定结构的螯合物。将该物质命名为带鱼小肽亚铁离子螯合物(Small peptides ferrouschelates of Hairtail protein,Fe(Ⅱ)-SHPH)。5.用金黄色葡萄球菌为指示菌研究抑菌机制,Fe(Ⅱ)-SHPH的最小抑菌浓度(MIC)为0.20mg/ml,最小杀菌浓度(MBC)为0.26mg/ml,抑菌特性显示Fe(Ⅱ)-SHPH主要抑制了金黄色葡萄球菌对数生长期的菌体分裂,Fe(Ⅱ)-SHPH对金黄色葡萄球菌细胞膜渗透性的影响也较明显,溶液的相对电导率在高浓度情况下(1/2MIC)随作用时间的延长而逐渐增大,作用12h后,其相对电导率增大到19.4%。流式细胞仪检测Fe(Ⅱ)-SHPH作用金黄色葡萄球菌细胞8h后,可见G0/G1期细胞增多,S期细胞减少。说明Fe(Ⅱ)-SHPH对金黄色葡萄球菌的分裂增殖有一定的抑制作用。6.研究带鱼小肽亚铁螯合物对对金黄色葡萄球菌毒力因子的抑制作用,发现带鱼小肽亚铁螯合物对金黄色葡萄球菌的BBF的形成有抑制作用,但抑制作用并不是很明显。Western Blot分析不同浓度带鱼小肽亚铁螯合物作用后对金黄色葡萄球菌肠毒素A、B的分泌的影响。结果显示高浓度(1/2MIC)带鱼小肽亚铁螯合物对肠毒素A分泌的抑制作用强于低浓度(1/16MIC)。高浓度(1/2MIC)的带鱼小肽亚铁螯合物对肠毒素B表达的影响与低浓度(1/16MIC)比较并无明显变化。而高浓度(1/2MIC)带鱼小肽亚铁螯合物对金葡菌α-溶血素蛋白的表达则有明显的抑制作用。