还原型谷胱甘肽与酪蛋白酸钠对淀粉消化的拮抗作用研究

来源 :浙江工商大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chuanqi2009444
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淀粉消化的调控对于Ⅱ型糖尿病的预防与治疗具有意义。淀粉通常与蛋白质共存于食物复杂体系中,在人体淀粉消化的内环境中也有蛋白质或多肽的存在。本论文以猪胰腺α-淀粉酶(PPA)与小麦淀粉(WS)作为研究对象,研究了还原型谷胱甘肽(GSH)和酪蛋白酸钠(NaCas)分别及共存条件下如何影响淀粉或酶的结构及性质,继而影响淀粉消化,最后拓展到其他物质,研究拮抗或协同效应的共性规律,旨在为营养膳食的配方设计提供参考。(1)GSH与NaCas对小麦淀粉结构的影响研究使用GSH、NaCas分别与淀粉构建共混体系,研究了GSH、NaCas对小麦淀粉消化特性的影响。结果表明,GSH能显著降低淀粉的消化率(降低约36%),同时使慢速消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)含量上升;而添加NaCas提高了淀粉消化率(升高约24%),使快速消化淀粉(RDS)与SDS含量上升、RS下降。通过GSH、NaCas与小麦淀粉的相互作用研究,得到二者对淀粉消化率产生不同影响的原因:在热处理过程中,GSH渗入淀粉颗粒内部,GSH主要通过氢键与淀粉颗粒发生相互作用,加速淀粉颗粒的溶胀,增大直链淀粉的浸出量;而NaCas通过疏水相互作用附着在淀粉颗粒表面,延缓糊化,降低体系中直链淀粉的浸出量。同时,GSH还通过氢键促进直链淀粉形成双螺旋结构,加速回生,降低了其对酶解的敏感性,红外光谱结果显示GSH使淀粉结晶双螺旋含量升高;而NaCas则通过疏水相互作用与直链淀粉形成复合物,抑制了淀粉的回生;加入NaCas的小麦淀粉中双螺旋含量轻微下降。(2)GSH与NaCas对猪胰α-淀粉酶结构的影响研究使用GSH、NaCas分别对PPA进行处理,研究两者对酶的活性的影响,结果显示GSH对PPA的活性有明显的抑制作用,当GSH浓度为20 mmol·L-1时,最大抑制率约为64%,且呈剂量依赖性;而NaCas能提高酶活,随着NaCas浓度的升高而上升并最终趋于平缓,最大促进率为88%。通过GSH、NaCas与猪胰α-淀粉酶的相互作用研究,得到二者对酶活产生不同影响的原因:当GSH与猪胰α-淀粉酶共同孵育时,GSH并不与之发生结合,而是通过相互作用使猪胰α-淀粉酶展开,疏水氨基酸暴露,从而影响了猪胰α-淀粉酶的底物结合位点,酶动力学研究表明GSH是猪胰α-淀粉酶的混合型竞争抑制剂,红外光谱结果显示加入GSH使猪胰α-淀粉酶的二级结构由有序向无序转化。当体系中存在NaCas时,一方面NaCas通过提高体系中易被消化的淀粉的含量,加快了反应速率;另一方面NaCas发挥了大分子拥挤效应,促进了酶与底物的结合,同时阻止体系中淀粉的聚集,所以NaCas提高了猪胰α-淀粉酶的活性。(3)GSH与NaCas共存的拮抗效应研究通过对GSH、NaCas共存体系中PPA活性的表征以及WS消化率的测定,发现了二者对淀粉消化的拮抗效应:当NaCas浓度较低,GSH对酶活的抑制作用占主导,当NaCas浓度增大到1.5 mg·m L-1时,促进作用可以将抑制作用完全抵消;在淀粉消化的前期(前20 min)猪胰α-淀粉酶的活性决定不同体系的消化率,最终的消化率受淀粉结构的支配。为了研究一类小分子与大分子共存对淀粉消化的拮抗效应的共性规律,本研究进一步拓展到谷氨酸、乳清蛋白,研究其与PPA、WS的相互作用。发现谷氨酸对PPA和WS的影响与GSH基本一致,即加速了WS糊化,促进回生,使PPA构象展开,抑制其活性;乳清蛋白与NaCas有所不同,乳清蛋白延缓WS糊化但促进其回生,使PPA构象展开,但维持了底物结合位点处的构象稳定。因此加入乳清蛋白后,WS前期消化率上升,但最终消化率轻微下降。这说明蛋白质对淀粉消化的影响与蛋白质分子大小以及其分子的亲疏水性相关。综上所述,本文研究了两种新型的控制小麦淀粉消化的添加剂,一种是GSH,小麦淀粉消化的抑制剂,另一种是NaCas,小麦淀粉消化的促进剂,二者共存时,对淀粉消化表现为拮抗作用。从淀粉结构的改变和酶结构的改变两个方面分别研究它们的作用机制,相关机理在谷氨酸与乳清蛋白体系中得到初步验证。本研究有助于开发可调控的新型营养膳食,同时提醒在评价常见的营养素或药物的营养性或毒理性时,或许应当考虑更多物质共存导致的协同或拮抗效应。
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