【摘 要】
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随着我国居民膳食结构和生活方式的转变以及食物加工精细化,肥胖、高血压、高血脂、高胆固醇、糖尿病等慢性疾病的发生率逐年升高,“健康中国”已成为我们的国策。在影响人体健康和生活品质的慢性疾病中糖尿病及其并发症已上升为全球第七大致死原因。α-葡萄糖苷酶在催化碳水化合物最后一步消化过程中至关重要,α-葡萄糖苷酶抑制剂可通过延缓膳食中碳水化合物的消化来有效降低餐后高血糖,其特点是降糖稳定、安全性好及可减少糖
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随着我国居民膳食结构和生活方式的转变以及食物加工精细化,肥胖、高血压、高血脂、高胆固醇、糖尿病等慢性疾病的发生率逐年升高,“健康中国”已成为我们的国策。在影响人体健康和生活品质的慢性疾病中糖尿病及其并发症已上升为全球第七大致死原因。α-葡萄糖苷酶在催化碳水化合物最后一步消化过程中至关重要,α-葡萄糖苷酶抑制剂可通过延缓膳食中碳水化合物的消化来有效降低餐后高血糖,其特点是降糖稳定、安全性好及可减少糖尿病并发症的产生,是糖尿病防治的一线药物。最近研究发现,蛋白酶解物或肽具有明显降低餐后血糖的能力,是潜在的α-葡萄糖苷酶抑制剂,其中以蛋类来源的活性肽效果较佳。作为中华传统的滋补食品,甲鱼蛋是优质蛋白质的来源,具有提高人体免疫、促进新陈代谢、防止动脉硬化、降血压等功效,但目前对甲鱼蛋来源的活性肽在降血糖方面的作用及机制研究尚未报道。通过酶解蛋白质获取生物活性肽的方法操作简单,重复性好,且安全有效。因此,本论文以甲鱼蛋为研究的对象,研究其基本营养成分及蛋白质组成;提取甲鱼全蛋蛋白并采用不同商业化食品级的蛋白酶进行水解,以水解度、α-葡萄糖苷酶抑制及抗氧化活性为指标,筛选效果最佳的蛋白酶;采用超滤及制备型液相分离纯化α-葡萄糖苷酶抑制肽,进一步通过高分辨液质进行鉴定;最后探究α-葡萄糖苷酶抑制肽的胃肠消化特性,并利用外泌体和固体脂质纳米颗粒技术增强其稳定性。主要研究内容及结果如下:1.甲鱼蛋中蛋黄、蛋清、蛋壳占的比例分别为50.39%、35.46%、14.15%。全蛋的干物质含量为26.77%,在干物质中蛋白质、脂肪、灰分、碳水化合物的含量分别为54.64%、29.21%、5.81%、10.30%。甲鱼蛋中总糖含量较少(0.88%),但含有丰富的矿物质,是镁、铁和锌元素的良好来源。甲鱼蛋中氨基酸主要以蛋白质的形式存在,几乎不含游离氨基酸,其所提供的支链氨基酸等必需氨基酸平衡,均满足世界卫生组织的推荐。SDS-PAGE的结果显示甲鱼蛋的蛋白质组成与鸡蛋的差别较大,进一步通过高分辨质谱在甲鱼蛋中共鉴定到35种蛋白质,主要来自于9个蛋白家族,比如脂蛋白代谢相关酶、转铁蛋白/铁结合蛋白、免疫调节相关蛋白、蛋白酶及蛋白酶抑制剂等。2.选取的五种蛋白酶均可有效水解甲鱼蛋蛋白,其中木瓜蛋白酶水解产物具有最高的水解度和多肽产量,而风味蛋白酶水解产物中小分子量肽的含量最高。通过不同蛋白酶处理均可显著提高自由基清除及α-葡萄糖苷酶抑制活性,其中风味蛋白酶水解产物的ORAC活性和DPPH自由基清除能力较强,但易聚集形成沉淀。木瓜蛋白酶和风味蛋白酶水解产物的ABTS和羟自由基清除能力较强。木瓜蛋白酶、风味蛋白酶和中性蛋白酶水解产物的α-葡萄糖苷酶抑制能力较强。综合选用木瓜蛋白酶水解液进一步分离纯化降糖肽,通过超滤及制备型液相分离获得α-葡萄糖苷酶抑制活性最好的组分F4。在F4中共鉴定出16个多肽,其中大多数肽的长度介于7-12个氨基酸之间,且它们的N端均是以“K”或是“R”结尾,具有明显的木瓜蛋白酶水解的特性。3.采用计算机分子模拟技术发现F4鉴定到的这16个肽均能与α-葡萄糖苷酶结合,且结合位点位于活性空腔,从而通过占据酶活性位点抑制其活性。体外酶抑制实验进一步显示,寡肽SGTLLHK、ARDASVLK和HNKPEVEVR是有效的α-葡萄糖苷酶抑制剂,IC50值分别为289μmol/L、195μmol/L和56μmol/L。荧光光谱的结果显示,ARDASVLLK、HNKPEVEVR均能猝灭α-葡萄糖苷酶的内源荧光,并通过氢键、疏水相互作用形成基态复合物,而SGTLLHK对酶的荧光猝灭是一种动态猝灭,提示SGTLLHK与酶的动态结合。运用圆二色谱分析了抑制活性最好的寡肽HNKPEVEVR与α-葡萄糖苷酶的结合对酶二级结构产生影响,发现HNKPEVEVR引起α-葡萄糖苷酶的α-螺旋含量增加,从28.1%上升到37.3%,从而使得酶活性中心闭合,令底物无法与酶结合导致酶活性被抑制。4.体外模拟胃肠道消化发现,ARDASVLK耐胃消化,不耐肠消化;HNKPEVEVR不耐胃消化,耐肠消化;SGTLLHK在胃阶段就被完全消化。这3个寡肽经胃消化后α-葡萄糖苷酶抑制活性均升高,但经肠消化后显著降低,低于初始未消化的。为了减缓寡肽在胃肠道的降解失活,针对寡肽SGTLLHK制备了肽-SLN和肽-外泌体纳米颗粒,发现肽-外泌体具有更小的粒径(~125.87 nm),且可以有效减缓SGTLLHK在体外模拟胃肠道消化液中的降解,从而使其能在体内发挥抑制α-葡萄糖苷酶的作用。
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